tổng quan hệ vi sinh vật gây hư hỏng sủa và đề xuất biện pháp hạn chế

Tuy nhiên chất lượng của sữa tươi không ổn định, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như giống bò, thời kỳ tọa sữa, mùa trong năm, thời điểm trong ngày … Mặt khác do sữa tươi chứa nhiều cá

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu để hoàn thành

đề tài này, ngoài sự phấn đấu của bản thân còn nhận được nhiều

sự giúp đỡ, hỗ trợ của thầy cô, gia đình và bạn bè…

Con xin ghi nhớ công ơn ba mẹ, người đã sinh thành dưỡng dục, dìu dắt con những bước đi dầu đời tạo cho con hành trang vô giá để con bước vào cuộc sống

Em xin cảm ơn đến quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ sinh học Khoa môi trường và công nghệ sinh học, trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy em trong suốt thời gian theo học tại trường

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Huỳnh Văn Thành và Phạm Minh Nhựt đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài này

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Ngoc Hương

1.1.Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

Chương 2: Tổng quan 3

2.1 Giới thiệu về sữa tươi 3

2.1.1 Sơ lượt về nguyên liệu sữa bò 3

2.1.2 Thành phần vật lý 3

2.1.3 Thành phần hóa học 4

2.1.3.1 Nước 4

2.1.3.2 Lipid 4

2.1.3.3 Protein 5

2.1.3.4 Carbohydrate 6

2.1.3.5 Chất khoáng 7

2.1.3.6 Vitamin 7

2.1.3.7 Enzyme 8

2.1.3.8 Các chất khí 10

2.1.3.9 Các chất miễn dịch 10

2.2 Các chỉ tiêu chất lượng 10

2.2.1 Các chỉ tiêu cảm quan 11

2.1.1.1 Trạng thái 11

2.1.1.2 Màu sắc 11

2.1.1.3 Mùi vị 11

2.2.2 Các chỉ tiêu lý hóa 11

2.2.2.1 Tỷ khối 11

2.2.2.2 Độ acid 12

2.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh 12

2.3 Các chỉ tiêu biến đổi sữa tươi trước khii chế biến 12

2.3.1 Các biến đổi sinh học 13

2.3.2 Các biến đổi hóa học và hóa sinh 13

2.3.3 Các biến đổi vật lý 16

Chương 3: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa bò tươi 18

3.1 Công nghệ sản xuất sữa đặc có đường 18

3.1.1 Thuyết minh quy trình 18

3.1.2 Sơ đồ công nghệ 19

3.1.3 Thuyết minh quy trình 20

3.1.3.1 Quá trình lọc 20

3.1.3.2 Quá trình chuẩn hóa 21

3.1.3.3 Quá trình đồng hóa 22

3.1.3.4 Quá trình thanh trùng sữa 23

3.1.3.5 Quá trình bốc hơi và cô đặc 26

3.1.3.6 Quá trình làm lạnh và kết tinh 29

3.1.3.7 Một số quá trình còn lại 30

3.2 Sữa tươi tiệt trùng 32

3.2.1 Quy trình công nghệ 32

3.2.1 Thuyết minh quy trình 32

3.2.2.1 Phối trộn 32

3.2.2.2 Lọc, đồng hóa 33

3.2.2.3 Tiệt trùng làm lạnh 33

3.2.2.4 Rót sản phẩm và bảo quản lạnh 33

3.2.3 Các loại thiết bị cần cho quá trình sản xuất sữa tiệt trùng 33

3.2.3.1 Bơm kiểu vòng chất lỏng 33

3.2.3.2 Máy đồng hóa 34

3.2.3.3 Vỉ trao đổi nhiệt 35

Chương 4: Hệ vi sinh vật trong sữa và đề xuất biện pháp hạn chế 37

4.1 nguồn gốc các vi sinh vật nhiễm vào sữa 37

4.1.1 Bầu vú động vật cho sữa 37

4.1.2 Người và thiết bị cho sữa 37

4.1.3 Thiết bị chứa sữa 38

4.1.4 Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa 38

4.2 Hệ vi sinh vật bình thường trong sữa 38

4.2.1.1 Nhóm vi khuẩn lactic 38

4.2.1.2 Nhóm vi khuẩn propionic 42

4.2.1.3 Nhóm vi khuẩn sinh acid Butyric 42

4.2.1.4 Nhóm vi khuẩn gây thối sữa 42

4.2.2 Nấm mốc 43

4.2.3 Nấm men 45

4.3 Các vi sinh vật gây bệnh trong sữa 46

4.3.1 Colifrom 46

4.3.2 E.coli 47

4.3.3 Samonella 49

4.3.4 Staphylococcus aureus 52

4.4 Phương pháp xác định vi sinh vật xâm nhập vào sữa 52

4.4.1 Định lương Colifrom trong sữa tiệt trùng bằng phương pháp đếm khuẩn lạc 52

4.4.2 Định lượng E.coli trong sữa tiệt trùng bằng phương pháp lên men nhiều ống 54

4.5 Đề xuất một số biện pháp hạn chế 56

4.5.1 Phương pháp hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật vào sữa khi sữa vừa mới vắt 56

4.5.2 Các phương pháp bảo quản sữa 57

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 60

5.1 Kết luận 60

5.2 Kiến nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH 

Hình 2.2 Công thức cấu tạo hóa học của lactose 7

Hình 3.1 Công nghệ sản xuất sữa đặc có đường 19

Hình 3.2 Cấu tạo thiết bị lọc 21

Hình 3.3 Các hạt cầu béo trước và sau quá trình đồng hóa 22

Hình 3.4 Cầu béo được phá vỡ qua khe hẹp của thiệt bị đồng hóa 23

Hình 3.5 Hệ thống thanh trùng UHT trao đổi nhiệt bằng ống 26

Hình 3.6 Hệ thống bốc hơi một cấp dạng màng rơi 27

Hình 3.7 Hệ thống cô đặc sữa ba nồi liên tục xuôi chiều 28

Hình 3.8 Thùng kết tinh 30

Hinh 3.9 Thiết bị đóng lon 31

Hình 3.10 Thiết bị đóng gói 31

Hình 3.11 Công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng 32

Hình 3.12 Hoạt động máy đồng hóa 35

Hình 3.13 Hoạt động của vỉ trộn 36

Hình 4.1 Streptococcus lactis quan sát dưới kính hiển vi 39

Hình 4.2 Streptococcus cremoris quan sát dưới kính hiển vi 40

Hình 4.3 Streptococcus diacetilactis quan sat dưới kính hiển vi 41

Hình 4.4 Lactobacillus casei quan sat dưới kính hiển vi 41

Hình 4.5 Khuẩn lạc đặc trưng của Lactobacillus plantarum trên môi trường LMDA 42

Hình 4.6 chuyển đổi sinh học của aflatoxin B1 và B2 thành M1 và M2 45

Hình 4.7 Khuẩn lạc Saccharomyces cerevisiae trên môi trường YGD Agar 46

Hình 4.8 Khuẩn lạc đặc trưng của Coliform trên môi trường VRB 47

Hình 4.9 Khuẩn lạc đặc trưng của E.coli trên môi trường EMB 48

Hình 4.10 Khuẩn lạc đặc trưng của Samonella spp trên môi trường XLD 50

Hình 4.11 Khuẩn lạc đặc trưng của Staphylococcus aureus trên môi trường Mannitol salt agar 52

Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của nền kinh tế và sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành công nghệ thực phẩm ở nước ta đã không ngừng đổi mới, nâng cao chất lượng cũng như đa dạng hóa các sản phẩm thực phẩm, nhằm đáp nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng

Song song với sự phát triển của các ngành thực phẩm khác, ngành công nghệ chế biến sữa đang giữ một vị trí quan trọng trong việc tạo ra những sản phẩm với đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể con người như các axit amin không thay thế (từ protit sữa) các vitamin A, vitamin D các khoáng chất đặt biệt như canxi, photpho… các nguyên tố vi lượng khác

Sữa được xem là sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao do đó các sản phẩm chế biến từ sữa rất phong phú và đa dạng phù hợp với mọi lứa tuổi như sữa tươi, sữa bột, sữa đặt có đường, sữa chua… và đặt biệt là sữa tươi

Sữa tươi là nguồn dinh dưỡng tự nhiên hữu ích rất giàu các chất đạm, sinh tố và khoáng chất cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày Tuy nhiên chất lượng của sữa tươi không ổn định, nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như giống bò, thời kỳ tọa sữa, mùa trong năm, thời điểm trong ngày …

Mặt khác do sữa tươi chứa nhiều các thành phần dinh dưỡng nên dễ nhiễm vi sinh vật Quá trình thu sữa, bảo quản và chế biến sữa, đặc hiệu là các vi khuẩn gây

hư hỏng sữa và những vi sinh vật gây bệnh trong sữa Những vi sinh vật này làm thay đổi chất lượng sữa, tạo ra các sản phẩm thứ cấp làm ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng Do đó, vấn đề thu sữa bảo quản và chế biến sữa là vấn đề rất quan trọng ảnh hưởng trước hết tới sức khỏe của con người và sau đó là hiệu quả kinh tế

Với tính khoa học và ý nghĩa thực tiễn nêu trên, đồng thời để sự chấp nhận của Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Tổng quan về hệ vi sinh vật gây hư hỏng sữa và đề suất biện pháp hạn chế”

1.2 Mục đích

Nhằm tìm ra được nguyên nhân các vi sinh vật xâm nhập vào sữa từ đó cho ta hướng khắc phục tình trạng nhiễm khuẩn vào sữa, đề ra các biện pháp hữu hiệu để khắc phục tình trạng nhiễm khuẩn đó

1.3 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan các vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm, chủ yếu là trong sữa

- Tìm hiểu các phương pháp xác định vi sinh vật này

- Các biện pháp khắc phục các tình trạng nhiễm khuẩn

- Tìm hiểu phương pháp sản xuất sữa đặc có đương

- Tìm hiểu phương pháp sản xuất sữa tươi tiệt trùng

Chương 2: TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về sữa tươi

2.1.1 Sơ lược về nguyên liệu sữa bò

Sữa bò là một sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, không chỉ thể hiện qua hàm lượng các chất dinh dưỡng và tỷ lệ giữa chúng mà còn được thể hiện qua tính đặc hiệu của các thành phần dinh dưỡng đó Sữa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể về acid amin không thay thế, acid béo không no, khoáng (đặc biệt là Ca và P) và các vitamin

Trong sữa có một số thành phần như: lipid, carbohydrate, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác Trong các chất trên từ nước và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10-20% tùy theo loại sữa, chất khô của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipit thì chất khô trong sữa gọi là chất khô không béo

Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau, chúng luôn thay đổi

và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống và nhiều yếu khác

- Đô axit được tính bằng độ Dornic – 0D 16 - 18 ( decigram axit lactic / lit sữa )

2.1.3 Thành phần hóa học của sữa bò tươi

Hình 2.1: Thành phần dinh dưỡng của sữa

2.1.3.1 Nước

Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung môi hòa tan các chất hưu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87%

Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid khác nhau, trong đó 2/3

là acid béo no và còn lại là acid chưa no Trong số những acid béo trong sữa có nhiều

loại acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic) Chất béo của sữa cũng dễ xảy ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần và tính chất như quá trình thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượng của sữa và nhiều khi làm hỏng sữa

Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chất khác nhưng hàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0,5 – 0.7g trong 1 lít sữa, trong đó chủ yếu là lectin

2.1.3.3 Protein

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3,0 – 4,6% Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3,3 – 3,5%

Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể

a Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khỏang 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm canxi, magie, phosphate và citrate) Trong sữa có các loại casein khác nhau như : s-casein, -casein, -casein, -casein

s-casein và -casein không tan trong sữa tươi Các protein này chứa nhóm photphate (trong đó photpho chiếm khoảng 0,8% trong toàn casein) và nhóm photphate này kết hợp với ion Ca2+ Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa s-casein và -casein kết khối và kết tủa

Hai phân tử casein có thể tồn tại một cách ổn định trong sữa là do có sự hiện diện của casein Casein không tồn tại tự do trong sữa nhưng tồn tại dưới dạng các hạt mixen có kích thước từ 0,003m đến 0,3m Trung bình mỗi hạt chứa hàng ngàn phân tử  casein và  casein Hiệu quả bảo vệ của  casein có thể là do nó góp phần gia tăng điện tích âm của hạt mà không kết hợp với ion Ca2+

Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô Trong thành phần chất khô casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là canxi photphat) chiếm khoảng 7%

b Lactoglobulin còn gọi là globulin của sữa Hàm lượng lactoglobulin trong sữa khoảng 0,1% theo khối lượng và chiếm 3% so với lượng protein chung Globulin sữa có nhiều trong sữa non, thuộc loại protein đơn giản và là protein hoàn thiện Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán hơn so với albumin sữa khoảng 18.000

 glactoglobulin không tan trong nước, hòa tan tốt trong dung dịch muối loãng, epglobulin tan trong nước khi có mặt muối Pseudoglobulin hòa tan trong nước nguyên chất

c Lactoalbumin còn gọi là albumin của sữa Hàm lượng lactoalbumin trong sữa không nhiều khoảng 0,5-1,0% tùy từng loại sữa Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn sữa thường

Khác với casein, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan Dưới tác dụng của nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt độ thì mức độ đông tụ nhanh và mau Các enzyme làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ lactoalbumin Sau khi đông tụ, lactoalbumin mất khả năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi

2.1.3.4 Carbohydrate

Carbohydrate có ở trong sữa chủ yếu là lactose Hàm lượng lactose trong sữa khoảng 4,5-5,1% tùy theo từng loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng 4,9% lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan

Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác Lactose bị thủy phân sẽ cho một phân tử glucose và một phân tử galactose

C12H22O11 C6H12O6 + C6H12O6

Hình 2.2 : Công thức cấu tạo hóa học của lactose

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen Vì vậy khi khử trùng sữa, một phần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫm hơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amin của protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm

Dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi là quá trình lên men lactic

2.1.3.6 Vitamin

Sữa là thức ăn có nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, nhưng hàm lượng các vitamin không cao lắm Số lượng và hàm lượng các loại vitamin trong sữa phụ thuộc vào nhiều loại yếu tố như thức ăn, điều kiện chăn nuôi, giống loài và tuổi các loại gia súc

Trong sữa bò có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E, K ), nhóm vitamin tan trong nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP )

Vitamin A có nhiều trong sữa, nhất là trong sữa non và có nhiều trong các sản phẩm chế biến từ sữa nhất là trong bơ Hàm lượng vitamin A trong sữa khoảng 0,2-2 mg/l sữa Hàm lượng viatamin A trong sữa nhiều hay ít thường phụ thuộc vào hàm lượng carotene có trong thức ăn gia súc

Vitamin D hàm lượng trong sữa khoảng 0,002 mg/l sữa Vitamin D không bị biến dổi trong quá trình khử trùng sữa

Vitamin B1 trong sữa khoảng 0,4 mg/l sữa Trong quá trình khử trùng và bảo quản, hàm lượng vitamin B1 giảm dần, có thể giảm tới 15-20% hoặc hơn nữa

Vitamin B2 trong sữa khoảng 1,7 mg/l sữa hàm lượng vitamin B2 có nhiều nhất là trong sữa non, những ngày vắt sữa theo thì hàm lượng vitamin B2 giảm dần

Vitamin PP trong sữa khoảng 1,5 mg/l thức ăn của bò không ảnh hưởng đến hàm lượng của vitamin PP trong sữa Vitamin PP được tổng hợp ngay trong cơ thể con bò

Vitamin C hàm lượng vitamin C trong sữa thay đổi trong một giới hạn rất rộng, khoảng 5-20 mg/l sữa Trong sữa non có nhiều vitamin C, nhưng càng về cuối thời kỳ tiết sữa lượng vitamin C trong sữa giảm dần Trong quá trình khử trùng, hàm lượng vitamin C trong sữa giảm, đặc biệt là khử trùng có không khí thì hàm lượng vitamin C giảm nhiều

2.1.3.7 Enzyme

Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó là giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa Tuy nhiên, một

số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa càng đa dạng và hoạt tính enzyme sẽ càng cao

Lactoperoxydase: enzyme này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết ra Enzyme xúc tác phản ứng chuyển hóa oxy từ hydrogen peroxyde (H2O2) đến

các chất oxy hóa khác Enzyme có pH tối thích là 6.8 Trong sữa non, hàm lượng enzyme thường cao hơn Khi đun nóng sữa đến 80oC trong vài giây, lactoperoxydase

Lipase: người ta tìm thấy một hệ enzyme lipase trong sữa bò Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các acid béo tự do Sự thủy phân triglycerid làm tích lũy các acid béo tự do trong sữa Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi khét và mùi kim loại

Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc về nhóm phosphomonoesterase Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin Có hai dạng phosphomonoesterase trong sữa : phosphatase kiềm và phosphatase acid

Phosphatase kiềm có pH tối thích là 9.6 Một trong những tính chất đặc trưng của phosphatase kiềm là khả năng tái hoạt hóa của nó Sau quá trình thanh trùng, nếu

ta kiểm tra ngay mẫu sữa thì không phát hiện thấy hoạt tính phosphatase kiềm Tuy nhiên, sau một thời gian bảo quản, trong sữa sẽ xuất hiện trở lại hoạt tính enzyme này Người ta gọi đây là hiện tượng tái hoạt hóa của phosphatase kiềm và đến nay vẫn chưa tìm được lời giải thích rõ ràng về hiện tượng này Để tránh hiện tượng hoạt hóa của phosphatase kiềm, ta cần làm lạnh nhanh sữa sau quá trình thanh trùng và bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp (2oC) Một số nghiên cứu cho rằng, sự có mặt của ion

Ca2+ và Mg2+ thúc đẩy quá trình tái hoạt hóa enzyme, ngược lại, các ion cobalt, đồng

và niken lại kìm hãm hiện tượng này

Phosphatase acid: enzyme này có pH tối thích là 4,7 và là enzyme bền nhiệt nhất trong sữa Để vô hoạt nó hoàn toàn, ta cần gia nhiệt sữa đến 96oC và giữ ở nhiệt

độ này trong thời gian tối thiểu là 5phút Phosphatase acid bị vô hoạt bởi NaF

Protease: Theo Humber và Alais (1979) thì có hai loại enzyme: protease acid

và protease kiềm được tiết ra từ tuyến vú Chúng thường liên kết với casein và cũng

bị kết tủa ở pH = 4,6 Các enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein, tạo các sản phẩm như proteose-peptone, peptide và các acid amin tự do Sản phẩm thủy phân là -casein và các phân đoạn proteose-peptone có phân tử lượng khác nhau Các protease acid có trong sữa có pH tối thích là 4,0, còn protease kiềm hoạt động mạnh nhất ở pH = 7,58,0 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút

2.1.3.8 Các chất khí

Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2 Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa Các chất khí thường tạo thành các bọt khí ở trong sữa, chính những bọt khí này là nơi thích hợp cho các loại vi sinh vật ‘ẩn nấp’ và phát triển Vì vậy sữa càng có nhiều chất khí càng không có lợi Trong quá trình khử trùng, hàm lượng các chất khí ở trong sữa giảm

2.1.3.9 Các chất miễn dịch

Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác nhau Các chất miễn dịch có tác dụng bảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng Hàm lượng các chất miễn dịch không nhiều nhưng đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể Chất miễn dịch rất dễ bị phá hủy bởi nhiệt độ (65 -

700C)

2.2 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa

Khi đánh giá chất lượng của sữa tươi, người ta thường tiến hành đánh giá đồng thời các chỉ tiêu như sau :

- Các chỉ tiêu về cảm quan gồm có: trạng thái, màu sắc, mùi vị,

- Các chỉ tiêu về lý hóa bao gồm tỷ khối, hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, hàm lượng protein, độ acid,

- Các chỉ tiêu về vi sinh gồm tổng số vi sinh vật (tạp trung) trong 1ml sữa, vi trùng gây bệnh, nấm mốc,

2.2.1 Chỉ tiêu cảm quan

2.1.1.1 Trạng thái

Ở điều kiện bình thường sữa tươi là một khối chất lỏng đồng nhất, không vón cục, không có lớp chất béo nổi trên mặt, có độ nhớt khoảng 1,1-2,5 đơn vị, không có cặn, không có tạp chất lạ, không có rác bẩn

Thông qua trạng thái bên ngoài của sữa có thể tổng quát về chất lượng của sữa Chẳng hạn khi các chất protein của sữa bị đông tụ thì sữa tạo thành những vón cục lợn cợn, khi chất béo của sữa ít thì độ nhớt của sữa thấp, khi sữa bị biến đổi đi tác dụng của các loại vi khuẩn như vi khuẩn lactic, vi khuẩn butyric, cũng làm cho sữa bị vón, độ nhớt thay đổi

2.1.1.2 Màu sắc

Sữa tươi có màu sắc thay đổi từ trắng ngà đến vàng nhạt Qua màu sắc của sữa

có thể phán đoán sơ bộ được chất lượng của sữa Sữa có nhiều chất béo thì màu vàng hơn những loại sữa bình thường, ngược lại khi sữa đã bị lấy đi một phần chất béo hoặc bị pha thêm nước thì thường có màu vàng nhạt hơn có màu vàng ánh xanh, sữa

có màu xám hoặc ánh hồng có thể do vú bò bị viêm hoặc do ảnh hưởng của thức ăn

lạ

Một số loại vi sinh vật phát triển ở sữa cũng có thể làm thay đổi màu sắc của

sữa Ví dụ như vi khuẩn Pseudomonas synantha, Bacterium synxantha phát triển trong sữa đã đun sôi không còn vi khuẩn lactic sinh màu vàng kim loại trên mặt sữa 2.1.1.3 Mùi vị

Sữa tươi có mùi thơm đặc biệt dễ chịu, vị hơi ngọt Khi sữa có mùi vị lạ chứng tỏ sữa đã bị biến đổi chất lượng

2.2.2 Các chỉ tiêu lý hóa

2.2.2.1 Tỷ khối

Tỷ khối của sữa phụ thuộc vào hàm lượng các chất khô có trong sữa Sữa có nhiều chất khô thì tỷ khối của sữa sẽ cao hơn Nếu hàm lượng chất béo trong sữa tăng lên thì tỉ khối của sữa giảm đi, và ngược lại Tỉ khối của sữa tươi thường thay đổi trong phạm vi 1.028-1.038 Khi sữa tươi bị pha thêm nước thì tỉ khối giảm xuống

Do thành phần hóa học của sữa phụ thuộc vào điều kiện thời tiết chăn nuôi và chế độ vắt sữa, nên tỉ khối của sữa thay đổi theo thời tiết Về mùa lạnh và khô thì tỉ khối của sữa thường lớn hơn mùa nóng và ẩm

2.2.2.2 Độ acid

Độ acid của sữa là số ml dung dịch NaOH hay KOH nồng độ 0,1N cần thiết

để trung hòa lượng acid có trong 100ml sữa tươi, với chất chỉ thị phenolphthalein

Độ acid của sữa kí hiệu là 0T

Độ acid của sữa tươi mới vắt khoảng 16-180T, sau khi vắt một thời gian vi khuẩn lactic ở trong sữa phát triển làm tăng lượng aicd lactic ở trong sữa nên độ acid của sữa tăng dần Khi bảo quản hay vận chuyển, nhất là trong điều kiện khí hậu nóng

ẩm của nước ta, độ acid của sữa sẽ tăng dần lên, có thể tới 20-250T

Đối với sữa tươi dùng để uống trực tiếp thường khống chế độ acid trong phạm

vi không lớn hơn 200T Đối với sữa tươi dùng đế chế biến ra các sản phẩm khác thì khống chế độ acid lớn hơn một chút không sao, nhưng tối đa chỉ đạt từ 23-250T

Ngoài việc tính độ acid theo độ T người ta còn tính theo lượng acid lactic như sau :

Độ acid = Độ T * 0.009(%)

2.2.3 Các chỉ tiêu vi sinh

Sữa là môi trường rất thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật, do đó khi vi sinh vật xâm nhập vào sữa chúng phát triển rất nhanh chóng, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở nước ta

Những vi sinh vật này chúng xâm nhập vào sữa và gây ra những hư hại như: làm chua sữa, làm biến đổi màu của sữa, gây ra mùi hôi,

Vì thế khi thu nhận nguyên liệu sữa tươi người ta thường kiểm tra rất cẩn thận bằng cách thử hoạt lực của enzim reductaza và phân loại sữa ra thành nhiều loại tốt, trung bình hay xấu để đưa vào chế biến cho phù hợp và có năng suất cao

2.3 Các biến đổi của sữa tươi trước khi chế biến

Trong quá trình bảo quản sữa, các biến đổi vật lý, hóa học, sinh học, hóa lý và hóa sinh có thể diễn ra Tuy nhiên tốc độ các biến đổ trên phụ thuộc vào thành phần

hóa học và hệ vi sinh vật có trong sữa sau khi vắt cũng như phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản (nhiệt độ, sự có mặt của oxy…)

2.3.1 Các biến đổi sinh học

Sự trao đổi chất của hệ vi sinh vật có trong sữa được xem là biến đổi sinh học quan trọng nhất Trong quá trình bảo quản, hệ vi sinh vật sẽ phân giải và sử dụng một số chất dinh dưỡng có trong sữa Sự sinh trưởng của VSV sẽ làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học và các tính chất cảm quan của sữa (màu sắc, mùi, vị…) Để hạn chế những biến đổi sinh học trong quá trình bảo quản sữa, ta cần sử dụng ba biện pháp kết hợp dưới đây:

- Đảm bảo các điều kiện vệ sinh trong giai đoạn vắt và vận chuyển sữa tươi từ nơi thu hoạch về nhà máy chế biến, nhằm giảm đến mức tối đa hàm lượng vi sinh vật ban đầu có trong sữa

- Tại nhà máy, nếu sữa tươi chưa được đưa vào chế biến ngay thì có thể tiến hành thanh trùng sữa (nhiệt độ 63oC, thời gian 15 giây)

- Quá trình bảo quản sữa từ sau khi vắt đến trước khi chế biến phải được thực hiện trong điều kiện nghiêm ngặt: nhiệt độ sữa không được lớn hơn 6oC, tránh sự khuấy trộn và sự có mặt của oxy trong sữa

2.3.2 Các biến đổi hóa học và hóa sinh

a Thủy phân chất béo (lipolysis)

Có 97 - 98% khối lượng chất béo trong sữa thuộc về nhóm triglyceride Các

hợp chất này có thể bị thủy phân dưới xúc tác của hệ enzym lipase tạo sản phẩm là các acid béo tự do, mono- hoặc triglyceride Việc thủy phân chất béo, giải phóng ra các acid béo tự do, đặc biệt là các acid béo có phân tử lượng thấp như acid butyric, acid caproic…làm cho sữa có mùi ôi khét Thông qua hàm lượng các acid béo tự do

có trong sữa, ta có thể đánh giá mức độ quá trình thủy phân chất béo Sữa tươi được xem là có chất lượng tốt khi chỉ số acid không lớn hơn 0,50,8 meq/100g chất béo

b Oxy hóa chất béo

Các acid béo không bão hòa có trong sữa rất dễ bị oxy hóa tại vị trí các nối đôi trong phân tử của chúng Kết quả của quá trình oxy hóa này sẽ tạo ra các hydroperoxyde và làm cho sữa có mùi kim loại

Để khống chế quá trình oxy hóa chất béo, ta cần hạn chế hàm lượng oxy hòa tan trong sữa bằng phương pháp bài khí sữa trước khi bảo quản Bên cạnh đó, trong quá trình bảo quản cần tránh cho sữa tiếp xúc với oxy và ánh sáng mặt trời Ta cũng

có thể sử dụng các chất chống oxy hóa như dodecyl gallate (E 312) Ngoài ra, quá trình thanh trùng sữa ở nhiệt độ trên 800C cũng hạn chế được quá trình oxy hóa chất béo

c Thủy phân protein

Quá trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzym protease Các sản

phẩm thu được sẽ phụ thuộc vào mức độ thủy phân và có thể là các polypeptide với phân tử lượng khác nhau, peptide hoặc acid amin Một số peptide làm cho sữa có vị đắng Tuy nhiên, chính các protease do vi sinh vật nhiễm vào sữa tiết ra (chủ yếu là nhóm vi khuẩn cận ưa lạnh) mới gây nên những biến đổi sâu sắc về thành phần protein lẫn mùi vị của sữa Mức độ thủy phân protein càng sâu sắc thì mùi vị của sữa càng bị biến đổi

d Phân hủy các acid amin

Các phản ứng phân hủy acid amin thường gặp là desamin hóa, decarboxyl hóa… Sản phẩm thu được từ các phản ứng trên là acid không bão hòa, acid béo bão hòa, khí NH3, CO2…Chúng làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học hoặc và mùi vị của sữa

e Các biến đổi hóa học và hóa sinh khác liên quan đến trao đổi chất của

hệ vi sinh vật có trong sữa

Các vi sinh vật khác nhau có thể có những con đường trao đổi chất khác nhau nhưng đều nhằm mục đích tạo ra năng lượng ATP và vật chất tế bào để phục vụ cho

sự tồn tại và sinh trưởng của chúng trong môi trường sữa Kết quả của những chuyển

hóa này cũng làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học của sữa

* Ảnh hưởng của xử lý nhiệt lên các thành phần hóa học:

- Chất béo: không bị ảnh hưởng ở nhiệt độ dưới 100oC Sự kết tủa các hạt béo xảy ra ở nhiệt độ cao Sự phân tách chất béo bị giảm nếu sữa bị gia nhiệt cao hơn

độ 75oC và lưu nhiệt ở đó trong 1 phút hoặc ít hơn, sữa bắt đầu có mùi nấu, đó là do

sự giải phóng hợp chất chứa sulphur từ -lactoglobulin và các protein chứa sulphur khác

- Enzyme: các enzyme bị vô hoạt bởi nhiệt Nhiệt độ vô hoạt phụ thuộc vào kiểu enzyme

- Vitamin: vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt khi có mặt của không khí

và kim loại Thanh trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C Các vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải

- Lactose:ở nhiệt độ cao trên 100oC lactose phản ứng với protein gây ra màu nâu của sữa

2.3.3 Các biến đổi vật lý

Một số chỉ tiêu vật lý như tỷ trọng, độ khúc xạ ánh sáng, độ nhớt của sữa phụ thuộc vào nhiệt độ Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, các chỉ tiêu trên sẽ thay đổi đôi chút khi ta so sánh với sữa vừa thu hoạch từ cơ thể bò mẹ Nhìn chung các biến đổi vật lý của sữa trong quá trình bảo quản là không đáng kể

2.3.4 Các biến đổi hóa lý

a Sự thay đổi cấu trúc micelle

Cấu trúc micelle của sữa chủ yếu do các casein (, , -casein) cùng hai

nguyên tố vô cơ (kali và phosphore) tạo nên

Theo Mahieu (1985), khi ta giảm nhiệt độ của sữa, hàm lượng -casein trong micelle cũng sẽ bị giảm Đó là do một số phân tử -casein đã thoát ra khỏi cấu trúc

micelle và hòa tan vào trong dung dịch sữa

Như vậy, một số phân tử -casein, ion calci, phosphate thoát ra khỏi cấu trúc micelle dưới tác dụng của nhiệt độ thấp sẽ làm giảm kích thước micelle trong sữa Song song đó, mức độ hydrate hóa của các micelle sẽ tăng Trạng thái keo của

micelle sẽ trở nên bền hơn

Tuy nhiên, sự giảm kích thước micelle và sự giảm hàm lượng phosphate calci trong micelle sẽ gây ra những khó khăn nhất định cho quá trình đông tụ casein trong

sản xuất một số loại phô mai

b Sự thay đổi hệ nhũ tương

Các giọt cầu béo trong sữa có đường kính thông thường từ 210m và được bao bọc bên ngoài bởi một màng (membrane) có các gốc ưa nước với mục đích ổn

định hệ nhũ tương trong sữa

Các acid béo khác nhau sẽ có nhiệt độ đông đặc khác nhau Khi ta giảm nhiệt

độ của sữa, sự kết tinh của các triglycerid sẽ được tăng cường Nếu quá trình làm lạnh sữa diễn ra nhanh sẽ làm xuất hiện các tinh thể chất béo với kích thước nhỏ và chúng không làm tổn thương đến cấu trúc màng bảo vệ giọt béo Ngược lại nếu quá

trình làm lạnh diễn ra chậm (từ 20 phút trở lên) sẽ xuất hiện các tinh thể lớn và chúng

sẽ làm membrane bị rách, nứt

Triglycerid cũng có thể thoát ra khỏi các hạt cầu béo và tập trung lại với nhau hoặc đóng vai trò chất kết dính các hạt béo tạo thành một lớp chất béo trên bề mặt sữa Trường hợp này thường xảy ra nếu sữa tươi sau thu hoạch không được qua xử lý

đồng hóa

Các tác động cơ học như sự khuấy trộn với tốc độ quá cao có thể làm thay đổi cấu trúc màng bảo vệ các giọt béo trong sữa Các va chạm cơ học sẽ làm cho một số phospholipid trong membrane thoát ra khỏi giọt cầu béo, từ đó làm cho các triglycerid dễ tách khỏi hạt cầu và dễ tiếp xúc với enzym lipase hơn Khi đó, thành

phần và kích thước các giọt béo sẽ thay đổi

Nhìn chung, sự khuấy trộn với tốc độ vừa phải có tác dụng nhũ hóa các chất béo tự do có trong sữa Tuy nhiên, các màng bảo vệ giọt béo có thể thay đổi cấu trúc với những mức độ khác nhau

Chương 3 : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TỪ SỮA BÒ 3.1 Công nghệ sản xuất sữa đặc có đường

- Đường lactose (đường tinh luyện)

- Đường saccharose (đường tinh luyện)

và ít xảy ra sự tái kết tinh hơn đường saccharose Tuy nhiên trong quá trình sản xuất

có bổ sung saccharose là vì hiện nay trên thị trường nguồn lactose vẫn còn hiếm, lượng đường lactose được sản xuất ra còn khá ít do đó giá thành của nó cao hơn so với saccharose, hơn nữa độ ngọt của lactose khá bé không đủ ngọt cho sản phẩm nếu cùng một khối lượng với saccharose

3.1.1.2 Đường saccharose

Đường saccharose được bổ sung vào trong sản phẩm sữa đặc có đường nhằm mục đích tăng độ ngọt, giá trị dinh dưỡng và giá trị áp lực thẩm thấu bên trong sản phẩm Nhờ đó sản phẩm sữa đặc có đường không qua tiệt trùng nhưng vẫn có thể bảo quản được trong thời gian dài

Tiệt trùng t=3000C

Mầm

tinh thể

t = 5580oC p=1025MPa

t = 137oC  = 4s t= 48oC

3.1.3 Thuyết minh quy trình

Sữa tươi sau khi được vắt qua sữa lý sơ bộ, được bảo quản lạnh nhờ vận chuyển tới nhà máy Khi sữa được vận chuyển tới nhà máy, sữa sẽ được sữ lý có tính công nghiệp nghĩa là được kiểm tra chất lượng bằng cách lấy mẫu để thực hiện việc kiểm tra chất lượng hay tiến hành khâu phân loại chất lượng ban đầu sữa sau khi được kiểm tra nếu đạt chất lượng thì sẽ đưa vào chế biến Sau đây là trình tự các quá trình chế biến sữa đặc có đường:

3.1.3.1 Quá trình lọc

a Mục đích

Quá trình lọc nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất, cặn đá sữa, cặn dơ…ra khỏi dịch sữa, đảm bảo dịch sữa sau khi đi qua quá trình thanh trùng đồng hóa không còn các cặn dơ, các cặn đá, hạt đen…có kích thước lớn để sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng, giá trị cảm quan cao hơn

b Yêu cầu kĩ thuật của hệ thống lọc

Kích thước lưới lọc phải <=300µm, để sau quá trình lọc sản phẩm sữa không thấy cặn dơ về phương diện cảm quan không còn thấy các cặn đen, sữa đều, mịn

Hệ thống lọc phải đảm bảo quá trình lọc được diễn ra liên tục đều đặn, để cung cấp đầy đủ dịch sữa cho bơm cấp đồng hoá hoạt động ổn định (người ta thường dùng hai ống lọc để có thể thay đổi khi lọc bị nghẹt)

c Những biến đổi của sữa sau quá trình lọc

Sau quá trình lọc sữa sẽ không còn tạp chất về mặt vật lí, về mặt cảm quan sẽ thấy sữa mịn hơn, không còn cặn đen, tạp chất trên bề mặt Sữa mịn và trắng hơn

+ Sau đó được lọc lại bằng một túi lọc đường kính  2mm

+ Sau đó được chứa ở bồn cân bằng

Hình 3.2: Cấu tạo thiết bị lọc

3.1.3.2 Quá trình chuẩn hóa

Sữa sau khi được lọc để loại bỏ các tạp chất, cặn bẩn sẽ được tiến hành chuẩn hóa

a Mục đích

Quá trình chuẩn hóa là quá trình điều chỉnh thành phần chất khô với chất béo nhằm cân đối tỷ lệ các chất theo yêu cầu của sản phẩm

b Các biến đổi của sữa trong quá trình chuẩn hóa

 Biến đổi hóa học

Quá trình chuẩn hóa trong công nghệ cụ thể ở đây là bổ sung sữa gầy làm cho thành phần các chất có trong sữa điều thay đổi như thành phần chất béo, chất khô, nước…

 Biến đổi vật lý

Sự thay đổi thành phần của sữa sau quá trình chuẩn hóa làm cho khối lượng các chất có trong sữa thay đổi và do đó độ nhớt của sữa cũng sẽ thay đổi

Dịch sữa (sau quá trình trộn)

Ống lọc

Túi lọc Van

Bồn cân bằng

3.1.3.3 Quá trình đồng hóa

Bản chất của quá trình đồng hóa là sự phá vở các hạt cầu béo thành nhiều hạt cầu béo nhỏ hơn Do đó nó làm giảm số lượng các khối kem và đồng thời cũng làm giảm khả năng đông tụ hay kết dính lại của các hạt cầu

Hình 3.3: Các hạt cầu béo trước và sau quá trình đồng hóa

a Các biến đổi của nguyên liệu

Các hạt cầu béo ban đầu bị phá vỡ là do sự chuyển động hỗn loạn và sự va chạm Kết quả là đường kính các hạt cầu béo giảm còn khoảng 1m và kèm theo đó

là số lượng các hạt cầu béo tăng lên gấp từ 4 đến 6 lần Bên cạnh đó độ nhớt của sữa

sẽ giảm đi khi nhiệt độ ngày càng tăng

- Va đập giữa các hạt phân tán với bong bóng khí: tốc độ dòng cao còn làm xuất hiện những bong bóng khí, va đập vào hạt phân tán làm giảm kích thước hạt

- Va đập giữa các hạt phân tán vào bề mặt cứng của thiết bị

Chế độ: Nhiệt độ đồng hóa là 700C là nhiệt độ thích hợp để phân tán hoàn toàn được các hạt cầu béo, các cầu béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thường với

sữa Lúc này đồng hóa xảy ra hiệu quả nhất Đồng thời ở nhiệt độ này, sự biến đổi thành phần hóa học xảy ra không đáng kể Áp suất:<100 bar, tuỳ thuộc vào độ nhớt yêu cầu của sữa bán thành phẩm Áp suất được điều chỉnh sao cho độ nhớt sữa sau

cô đặc đạt 1800cP Để tăng độ nhớt bán thành phẩm, cần tăng áp suất đồng hóa, tuy nhiên áp suất này không được vượt quá 110 bar để đảm bảo độ an toàn của thiết bị

Hình 3.4: Cầu béo được phá vỡ qua khe hẹp của thiết bị

đồng hoá dưới áp suất cao

3.1.3.4 Quá trình thanh trùng sữa

a Mục đích

Thanh trùng sữa làm biến đổi cấu trúc của các vi sinh vật có mặt trong sữa

Do đó có thể loại bỏ hay tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh cho con người và các vi sinh vật thông thường Bên cạnh đó việc thanh trùng còn có tác dụng ức chế hệ vi sinh vật vô hại có trong thực phẩm nhằm mục đich kéo dài thời gian bảo quản

b Các biến đổi của sữa trong quá trình thanh trùng

 Biến đổi sinh học: Quá trình thanh trùng đòi hỏi phải phá hủy được các cấu trúc của các trực khuẩn chịu nhiệt, các vi khuẩn gây bệnh và loại một lượng đáng kể các tạp trùng nhằm làm cho sữa sau khi tiệt trùng đáp ứng được các tiêu chuẩn về vi sinh vật

Trục nén Sản phẩm đã

đồng hóa

Khe 0.1 mm

Sản phẩm chưa đồng hóa

 Biến đổi vật lý: nhiệt độ tăng lên, tỷ trọng thay đổi, độ nhớt thay đổi

 Biến đổi hóa học: xảy ra các phản ứng hóa học không có lợi:

- Phản ứng phân hủy các vitamin

- Sự mất cân bằng về thành phần Nito, các muối khoáng va vitamin

- Các phản ứng tạo màu không có lợi cho sản phẩm sữa đặc có đặc có đường

- Các phản ứng thủy phân trong môi trường acid hoặc kiềm

 Biến đổi hóa lý: Các Protein trong sữa ở nhiệt độ cao dễ dàng bị đông tụ nhưng do đã đồng hóa nên tránh được biến đổi này

 Biến đổi hóa sinh: ở nhiệt độ cao gây vô hoạt các enzyme trong sữa

 Các biến đổi cảm quan: sự thay đổi về mùi vị màu sắc trạng thái

c Các phương pháp thanh trùng sữa và thiết bị thanh trùng

Các phương pháp thanh trùng: có hai phương pháp thanh trùng chính:

 Phương pháp thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp: phương pháp chậm và gián đoạn

- Chế độ nhiệt: 630C trong 30 phút

- Ưu điểm: không làm thay đổi đặc tính sữa, thành phần các Protein như albumin, globumin không bị đông tụ và trạng thái các hạt cầu béo không đổi

- Nhược điểm: Các vi sinh vật ưa nhiệt có thể phát triển ở nhiệt độ này, do

đó có thể làm tăng số lượng vi sinh vật cho sữa sau quá trình thanh trùng

 Phương pháp thanh trùng sữa ở nhiệt độ cao: phương pháp thanh trùng UHT (Ultra high Temperature)

Phương pháp thanh trùng UHT:

Phương pháp này sữ dụng cho các sản phẩm thực phẩm dạng lỏng, để tiêu diệt các vi sinh vật trong sản phẩm Các quá trình xảy ra sau khi thanh trùng điều phải

thực hiện trong điều kiện vô trùng Vì vậy mà quá trình UHT còn được gọi là quá trình vô trùng Các sản phẩm thành phần dạng lỏng hay sữa được thanh trùng UHT được sữ dụng một cách rộng rãi

Có hai loại hệ thống xữ lý UHT:

- Hệ thống trực tiếp: sữ dụng hơi nước tiếp xúc với sản phẩm

- Hệ thống gián tiếp: sữ dụng phương pháp trao đổi nhiệt qua đĩa, trao đổi nhiệt bằng hệ thống ống…

Và cũng có thể kết hợp các phương pháp trao đổi nhiệt gián tiếp với nhau tùy từng loại sản phẩm và yêu cầu của quá trình

 Thiết bị thanh trùng Trong quy trình sản xuất sữa đặc có đường này chúng tôi xin trình bày biện pháp thanh trùng theo phương pháp trao đổi nhiệt gián tiếp bằng hệ thống ống để thanh trùng sữa nguyên liệu

Hệ thống xử lý UHT gián tiếp sử dụng trao đổi nhiệt dạng ống

Hệ thống xử lý nhiệt UHT gián tiếp sử dụng phương pháp trao đổi nhiệt bằng ống thường dùng cho quá trình xử lý UHT đối với các sản phẩm có độ nhớt thấp hoặc trung bình, với lưu lượng dòng chảy từ 1000 – 30.000 l/h

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống

Hệ thống trao đổi nhiệt bằng ống gồm nhiều ống nối tiếp hoặc song song sao cho có thể trao đổi nhiệt tốt nhất

Dòng sữa ở nhiệt độ thấp được bơm từ thùng chứa vào thùng cân bằng của hệ thống UHT rồi đi qua bơm để đến vùng gia nhiệt Ở vùng này, sữa được gia nhiệt lên khoảng 75 oC sau đó đi vào vùng thanh trùng Tại đây sữa được gia nhiệt lên 137 oC nhờ hơi nước Sữa di chuyển trong ống giữ nhiệt, đoạn ống này có kích thước sao cho sữa đi qua trong khoảng 4s Tiếp theo sữa được làm nguội từ từ qua từng vùng làm mát đến khoảng 48 oC cho quá trình tiếp theo

Hình 3.5: Hệ thống thanh trùng UHT trao đổi nhiệt bằng ống

3.1.3.5 Quá trình bốc hơi (cô đặc)

a Mục đích

Trong quá trình sản xuất sữa đặc có đường, cô đặc đóng vai trò chế biến bản chất của nó là làm bay hơi nước nhằm đạt được một độ khô nhất định và một độ nhớt thích hợp Đồng thời trong quá trình cô đặc, một lượng đường được bổ sung vào để điều chỉnh độ ngọt, nâng cao hàm lượng lactose và tạo một áp suất thẩm thấu đủ lớn

để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình bảo quản sữa mà không cần tiệt trùng khi đóng sữa vào bao bì Đây cũng là đặc điểm riêng của sữa đặc có đường

b Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng màng rơi

Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng màng rơi được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa Theo nguyên lý chung, sữa được gia nhiệt sơ bộ (65-700C) rồi

đi vào trong thiệt bị (2) từ phía trên sẽ chảy xuống tạo một lớp màng mỏng bao lấy

bề mặt truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt là thân các ống hình trụ đứng được đặt trong thiết bị bốc hơi hoặc là những tấm bảng mỏng được đặc sát với nhau Để tiết kiệm năng lượng, hơi gia nhiệt từ buồng (2) sẽ đi vào buồng (1) ngưng tụ để gia nhiệt cho sữa Sữa được đun sôi trong buồng (2) sẽ đi vào buồng (3) tách hơi thứ Sữa cô đặc thoát ra ngoài theo cửa đáy thiết bị (3)

Hình 3.6: Hệ thống bốc hơi một cấp dạng màng rơi

Đối với sữa đường các nhà sản xuất thường chọn thiết bị cô đặc 3 nồi xuôi chiều sử dụng thiết bị nén hơi thứ Điều này có nghĩa là các nồi sau có đô chân không không cao hơn các nồi trước nhưng nhiệt đô các nồi sau giảm dần như (hình 3.7)

Sữa đi vào nồi đầu tiên (4) có áp suất chân không ứng với nhiệt độ sôi 700C được gia nhiệt và bốc hơi Hơi thứ tách ra từ buồng bốc bên dưới có áp suất thấp hơn được đưa vào nồi thứ 2 (5) làm tác nhân gia nhiệt Sữa sau nồi 1 được bơm rút ra nồi sau Tương tự sữa sau hệ thống được cô đặc đến nồng độ thích hợp và được bơm ra ngoài qua thiết bị trao đổi nhiệt (8) để làm nguội bằng cách trao đổi nhiệt với dòng sữa lạnh đưa vào thiết bị cô đặc Tất cả không khí không ngừng được bơm chân không (2) thải ra ngoài, hơi thứ từ nồi 3 (6) sẽ được nén bởi máy nén cơ học (3) đưa lên áp suất và nhiệt độ cao hơn và tận dụng làm nguồn cung cấp nhiệt cho nồi thứ nhất như vậy có sự tuàn hoàn hơi nước trong thiết bị làm gia tăng hiệu suất sử dụng nhiệt, tiết kiệm hơi nước, giảm chi phí vận hành

Hình 3.7: Hệ thống cô đặc sữa ba nồi liên tục xuôi chiều

c Các biến đổi của vật liệu

 Biến đổi hóa lý

Trong quá trình cô đặc có sự chuyển pha của nước từ dạng lỏng sang dạng hơi, một lượng lớn hơi nước được bốc ra từ sản phẩm làm cho nồng độ chất khô của sữa tăng nhanh kèm theo đó là sự gia tăng về khối lượng riêng, tỷ trọng, nhiệt độ sôi

và đặc biệt là độ nhớt Quá trình này quyết định độ nhớt sau cùng của sản phẩm Tỷ

(1) Máy nén (2) Bơm chân không (3) Buồng nén hơi (4) Nồi 1

(5) Nồi 2 (6) Nồi 3 (7) Buồng tách hơi thứ và sữa (8) Thiết bị gia nhiệt

(9) Thiết bị ngưng tụ dạng bảng

trọng của sữa sẽ được đo liên tục để kiểm tra hàm lượng chất khô của sản phẩm Khi nồng độ chất khô đạt đúng tiêu chuẩn, giá trị này ở khoảng 1,3 cho sản phẩm làm từ sữa tươi và khoảng 1,35 cho sản phẩm làm từ sữa gầy

Cùng với sự gia tăng trên cũng có sự giảm đi về thể tích của khối sữa ban đầu nhiệt độ trong được điều chỉnh không được vượt quá 700C để tránh sự biến tính của đường và sự tăng lên về độ nhớt của sản phẩm trong quá trình bảo quản

 Biến đổi hóa học

Sữa đặc có màu hơi vàng là kết quả tất yếu của sự tiếp xúc với nhiệt độ khá cao và thường xuyên của sữa Đây là do những phản ứng tạo màu, phản ứng maillard, do sự ngưng tụ của các acid amin có rất nhiều trong sữa và các phân tử đường với nhau ở nhiệt độ cao làm cho sữa đặc hóa nâu Để giảm thiểu các phản ứng làm chất lượng của sữa đồng thời tránh sự phá hủy một số vitamin kém bền nhiệt, ngoài việc cô đặc ở nhiệt đô áp suất thấp ta phải tiến hành sao cho thời gian lưu của sữa trong thiết bị là ngắn nhất

 Biến đổi sinh học

Khi ta cho siro đường nồng độ khoảng 63%, sẽ làm tăng nồng độ đường trong sữa làm tăng áp xuất thẩm thấu do đó có tác dụng ức chế sự hoạt động của các vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản

 Biến đổi cảm quan

Quá trình này không được làm thay đổi sâu sắc cấu trúc của các cấu tử trong sữa ban đầu Tuy nhiên dưới tác động của nhiệt độ và các thiết bị gia nhiệt sữa bị mất mùi vị, thay vào đó là mùi vị của sữa đã qua chế biến Về màu sắc cũng có sự thay đổi, từ màu trắng đục sữa chuyển sang có màu vàng sáng

3.1.3.6 Quá trình làm lạnh và kết tinh

a Mục đích

Hoàn thiện sản phẩm Sau cô đặc sữa mất đi một hàm lượng nước rất lớn làm cho các chất hòa tan trong nước đạt trạng thái quá bảo hòa Do đó sẽ có một lượng lớn đường tách ra và tạo tinh thể Đây là quá trình không thể tránh được và rất khó điều khiển để đảm bảo chất lượng của sản phẩm sau cùng Nên quá trình này sẽ giúp

cho sữa sau cô đặc mịn và tránh quá trình kết tinh đường có thể xảy ra trong quá trình bảo quản

b Thiết bị kết tinh

Việc làm lạnh và kết tinh được thực hiện trong thùng chứa có cấu tạo hai lớp

có dòng nước lạnh đi qua giữa hai thành Do sữa lúc này có độ nhớt rất cao nên cần phải có một thiết bị khuấy thật mạnh công xuất lớn trong thùng

Hình 3.8: Thùng kết tinh

c Các biến đổi của vật liệu

Quá trình làm nguội kết tinh chỉ ảnh hưởng lên nhiệt độ dung dịch và sự chuyển pha của đường từ dạng hòa tan thành tinh thể, không gây những biến đổi sâu sắc nào lên các chất có trong sữa

3.1.3.7 Một số quá trình còn lại

a Mục đích

Hầu hết các công đoạn còn lại điều nhằm mục đích hoàn thiện và bảo quản sản phẩm trước khi phân phối đến tay người tiêu dùng Trong đó, cho vào bồn bán thành phẩm có mục đích hoàn tất quá trình kết tinh, hoàn thiện sản phẩm; ghép nắp dán nhãn đóng thùng để giúp sản phẩm có thể bảo quản lâu tránh những tác động từ các yếu tố môi trường, tác động của oxy không khí và đặc biệt là nhiệt độ, ánh sáng dồng thời tránh nhiễm khuẩn…

b Các biến đổi của vật liệu

Sau khi sữa đã được làm lạnh, nó sẽ được bơm tới bồn chứa và giữ ở đây trong khoảng thời gian là một ngày để cho phép quá trình kết tinh hoàn tất và ổn định sản phẩm