iểu luận công nghệ chế biến sữa: Công nghệ chế biến Yaourt

Nguyên lý chế biến sữa chua - Nguyên lý để làm sữa chua : dựa trên nguyên lý lên men của sữa trong một môi trường nhiệt độ, trong một thời gian thích hợp để làm cho sữa biến thành sữa ch

SINH HỌC & THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

YAOURT

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ký tên

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU

I. Yêu cầu về nguyên liệu và nguyên lý chế biến

sữa chua

1. Yêu cầu về nguyên liệu:

 Tiêu chuẩn sữa bột gầy (SMP): sữa bột là sản phẩm được sản xuất từ sữa tươi

bằng phương pháp sấy gần như tách hoàn toàn nước (độ ẩm 4%)

Sữa bột có 2 loại: sữa bột gầy và sữa bột béo, trong sản xuất sữa bột gầy được sử dụng rộng rãi

- Sữ dụng sữa bột có ưu điểm:

- Chủ động trong sản xuất

- Bổ sung nguyên liệu do sữa tươi còn hạn chế ( <15%)

- Giảm giá thành sản phẫm

Yêu cầu của sữa bột:

STT Các Chỉ Tiêu Các Thông Số Tiêu Chuẩn

Mùi vị Mùi thơm tự nhiên, ngọt mát

Trạng thái Hạt nhỏ, mịn, không vón cục, không nhiễm tạp trùng, không lẫn tạp chất.

4 Bảo quản Đóng bao bì ín 25kg/bao, bao có khả năng chống thắm cao Trong điều kiện bao gói tốt, kho kín có độ ẩm 70 ÷ 75%,

nhiệt độ 100C thì có thể bảo quản được 3 năm

 Đường:

STT Các Chỉ Tiêu Các Thông Số Tiêu Chuẩn

Mùi vị Ngọt đăc trưng, không mùi vị lạ

Trạng thái Các hạt tinh thể đường đồng đều, không

vón cục, không lẫn tạp chất

Hàm lượng đường saccharose >99,7%

Hàm lượng tro ≤ 0,03Hàm lượng ẩm ≤ 0,05

Màu (420 nm) Tối đa 0,04%

Hàm lượng kim loại nặng Pb

4 Bảo quản Đóng gói 50kg/bao, bao bì 2 lớp

Đường lactose (đường sữa)

Hầu hết là đường α-lactoza

• Chỉ tiêu cảm quan

- Màu trắng ngà

- Mùi vị: hơi ngọt không có mùi vị lạ

- Trạng thái: mịn, đồng nhất, không vón cục, không lẫn tạp chất lạ

- Chủng sử dụng là: Streptococcus thermophilus và Lactobacilus bulgarcicus Với

tỉ lệ tốt nhất là 1:1

- Men giống túi được đóng thành túi, bao bì 3 lớp

- Điều kiện bảo quản: < - 180C sử dụng tối đa được 24 tháng, còn ở 50C sử dụng tối đa trong 6 tuần men nhập được bảo quản lạnh < 50C và phải còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng

 Phụ gia: hương liệu, chất màu, chất ổn định, nhũ hoa Chúng phải là loại hòa tan

nhanh và an toàn ổn định trong suốt quá trỉnh chế biến

2. Nguyên lý chế biến sữa chua

- Nguyên lý để làm sữa chua : dựa trên nguyên lý lên men của sữa trong một môi trường nhiệt độ, trong một thời gian thích hợp để làm cho sữa biến thành sữa chua, làm thay đổi cấu trúc hóa học.của sản phẩm theo yêu cầu

có lợi cho nhu cầu của cơ thể.

- Dùng vi sinh vật có sẵn sữa ủ ở nhiệt độ thích hợp thì các vi sinh vật này hoạt động tích cực làm cho sữa lên men tạo ra axit lactic và phân giải 1 số khoáng chất và axit béo tạo thành 1 số chất có lợi cho tiêu hóa và đường ruột

II Quy trình sản xuất sữa chua.

Sữa tươi, sữa bột gầy, đường, chất ổn định

Phối trộn

Men cáiSữa chua thành phẫmLàm nguộiThanh trùng 2

Đồng hóa 2

Gia nhiệt 2AgeingLàm lạnh 1Thanh trùng 1Đồng hóa 1Gia nhiệt 1LọcLên menLàm lạnh 2Bảo quản lạnh

đóng hộp

Cặn

 Quy trình sản xuất Men cái:

Nước, sữa bột gầyPhối trộnLọcLên menLàm lạnhThanh trùng

Làm nguộiCặnMen giốngMen cái

 Thuyết minh quy trình:

• Phối trộn:

- Sữa tươi được nâng nhiệt lên 55 – 600C và qua bộ phận định lượng để đưa vào buồng Lần lượt đổ bột sữa gầy, chất ổn định + đường (tỉ lệ 1/5), đường còn lại vào phểu trộn Khi mở van đáy phểu, các nguyên liệu này sẽ được hút và trộn vào sữa tươi

• Trong quá trình trộn nguyên liệu, cánh khuấy trong bồn trộn được hoạt động để khuấy đều dịch sữa trong bồn trộn Sau khi trộn xong, ngừng khuấy trong khoảng thời gian 20 phút để tách bọt và hidrat hoá

• Lọc: mục đích là để loại bỏ bã ra ngoài.

• Gia nhiệt 1: Dịch sữa từ bồn trộn sẽ được bơm qua lọc để loại bỏ tạp chất có thể

lẫn vào trong quá trình trộn, sau đó đi vào bồn cân bằng Nhờ có van phau trong bồn cân bằng nên mực sản phẩm được giữ ở mức cố định làm cho quá trình sản xuất được liên tục, giảm dao động của dòng sản phẩm và tránh bọt khí lẫn vào

hệ thống Sữa từ bồn cân bằng sẽ trao đổi nhiệt với sữa sau thanh trùng để nâng nhiệt lên 600C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt giảm tấm Trong một số nhà máy, người

ta còn cho sữa đi qua thiết bị tách khí bằng chân không trước khi qua thiết bị đồng hoá

• Đồng hoá 1: tại máy đồng hoá, nhờ hoạt động của 3 pittong, dịch sữa sẽ được

gia tăng áp xuất lên 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hoá cấp 1 Khi

đó các hạt chất béo sẽ được chia nhỏ kích thước Sau đó dịch sữa tiếp tục đi qua van đồng hoá cấp 2 với áp suất 50 bar để phân tán đồng đều trong dịch sữa

• Thanh trùng 1: dịch sữa đựơc thanh trùng ở 650C trong 20 phút Qua trình nâng nhiệt độ sữa lên 650C thực hiện trong ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nhờ trao đổi nhiệt với nước nóng Nhiệt độ thanh trùng được điều khiển theo giá trị đã cài đặt nhờ bộ kiểm soát nhiệt độ tự động

• Làm lạnh 1: Dịch sữa sau thanh trùng1 đựơc làm lạnh xuống 4 – 80C trong thiết

bị trao đổi nhiệt dạng tấm qua 3 giai đoạn

- Giai đoạn 1: Sữa sau thanh trùng được dẫn vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Tại đây sữa được làm nguội nhờ trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị đi vào quá trình đồng hoá 1

- Giai đoạn 2: Sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước thường ở ngăn thứ 3 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

- Giai đoạn 3:Sữa ra khỏi ngăn thứ 3 sẽ đi vào ngăn thứ 4 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm để làm lạnh dịch sữa xuống 4 – 80C

• Ageing (ủ chín): Dịch sữa sẽ được giữ ở 4 – 80C trong 5 – 20 giờ để ổn định chất lượng dịch sữa, làm cho các chất khoáng đạt đến trạng thái cân bằng ổn định Bồn ageing là loại bồn 2 vỏ có bảo ôn, sử dụng nước lạnh 1-30C

• Gia nhiệt 2: Dịch sữa từ bồn ageing được bơm qua lọc để đi tới bồn cân bằng,

sau đó sẽ được trao đổi nhiệt với sữa sau thanh trùng 2 để nâng nhiệt lên 70 –

750C là nhiệt độ thích hợp cho quá trình đồng hoá 2

• Đồng hoá 2: Tại máy đồng hoá, nhờ hoạt động của 3 pittong, dịch sữa sẽ được

gia tăng áp suất lên 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hoá cấp 1 Sau

đó dich sữa tiếp tục đi qua van đồng hoá cấp 2 với áp suất là 50 bar Do đó các hạt chất béo sẽ được chia nhỏ kích thước và phân tán đồng đều trong dung dịch sữa

• Thanh trùng 2: Dịch sữa sau khi ra khỏi thiết bị đồng hoá 2 sẽ đi vào ngăn thứ

nhất của thiết bị trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với nước nóng và nâng nhiệt độ sữa tới 950C Nhiệt độ thanh trùng được điều khiển theo giá trị đã cài đặt nhờ bộ kiểm soát nhiệt độ tự động Nếu nhiệt độ thanh trùng không đạt, dịch sữa sẽ được tuần hoàn về lại bồn cân bằng cho đến khi nào nhiệt độ thanh trùng đạt Sữa 950C sẽ đựơc dẫn vào ống lưu nhiệt trong thời gian 5 phút

• Làm nguội: Dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 450C qua 2 giai đoạn rồi đưa vào bồn ủ

- Giai đoạn 1: sữa thanh trùng được dẫn vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Tại đây sữa được làm nguội nhờ trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị

đi vào quá trình đồng hoá 2

- Giai đoạn 2: Sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước thường ở ngăn thứ 3 và nước lạnh ở ngăn thứ tư của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm để đạt nhiệt độ 450C

• Lên men: Men cái được bơm từ bồn men sang bồn ủ với tỉ lệ 3 - 5% và được

khuấy đều Nhiệt độ của dịch sữa trong bồn ủ lúc này là 43 – 440C Sau khi khuấy đều, tắc cánh khuấy, quá trình lên men xảy ra Sau khoảng 3 – 5 giờ pH của dịch sữa sẽ giảm xuống 4.7- 4.8 thì ngưng ủ

• Làm lạnh 2: Mở cánh khuấy từ 2 – 3 phút, sau khi ngưng ủ, làm lạnh sữa xuống

15 – 200C Trên đường sữa đưa đi làm lạnh có sử dụng một van tiết lưu với áp suất điều chỉnh khoảng 1,5 đến 2,5 bar để làm mịn sửa chua Sữa chua sau khi làm lạnh được đưa vào bồn trữ để chuẩn bị đóng hộp

• Đóng hộp: Đối với sữa chua trắng: sữa từ bồn trữ được đưa đến máy rót để đóng

hộp

• Bảo quản lạnh: Bảo quản ở 2 đến 50C ít nhất là 6 giờ trước khi đưa ra tiêu thụ Đây là giai đoạn rất quan trọng để tạo cho sản phẩm có mùi, vị và trạng thái cần thiết Sản phẩm sữa chua có thể bảo quản 20 đến 30 ngày ở nhiệt độ 2 đến 50C

 Các quá trình sản xuất men cái sữa chua.

• Phối trộn: nước được nâng nhiệt lên 600C và sau đó đựợc đưa vào bộ phận định lượng để đưa vào bồn men Bột sữa gầy sữa được trộn hoà tan với nước ở trong bồn nhờ cánh khuấy

• Lên men: Tắt cánh khuấy, quá trình lên men xảy ra Sau khoảng 5 – 7giờ ở 43 –

450C, pH của men cái sẽ giảm xuống 4.3 – 4.5 thì tiến hành làm lạnh men cái

• Làm lạnh: Mở cánh khuấy, làm lạnh men cái xuống đến 4 – 80C Men cái sẽ được lưu giữ ở nhiệt độ này không quá 48 giờ

 SỰ KHÁC NHAU GIỮA CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA CHUA VỚI CÁC SẢN PHẨM CÙNG LOẠI.

Sữa nguyên liệuHiệu chỉnh hàm lượng chất khô

Chuẩn hóa

Xử lý nhiệtBài khíĐồng hóaSữa chua dạng khuấyBảo quản lạnh

Cấy giống

Lên menLàm lạnh

Phối trộn

Rót sản phẩmChế phẩm VSV lactic thương mại

Hương liệuPuree trái cây

Bao bìHoạt hóa

• Quy trình sản xuất sữa chua dạng cánh khuấy:

• Quy trình sản xuất sữa chua uống:

Sữa nguyên liệuChuẩn hóa, hiệu chỉnh chất khô

Phối trộn

Xử lý nhiệt, cấy giống

Lên mensữa chua uốngBảo quản lạnh

Hoạt hóa

Đồng hóa

Lên men

Làm lạnh

 So sánh 3 quy trình: điểm khác biệt giữa quy trình sản xuất sữa chua và 2 quy trình còn lại là quy trình sản xuất sữa chua có công đoạn ủ chín, giúp ổn định sản phẩm.

III. Chỉ tiêu chất lượng sữa chua và máy móc thiết bị

1. Chỉ tiêu chất lượng

 Chỉ tiêu cảm quan:

Tên tiêu chuẩn Yêu cầu

Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng phụ liệu bổ sung

Mùi, vị Đặc trưng cho từng loại sản phẩm

Trạng thái Mịn, đặc sệt

 Các chỉ tiêu hóa lý:

Tên chỉ tiêu

Mức yêu cầu Sữa chua Sữa chua đã tách

1 phần chất béo Sữa chua gầy

 Chỉ tiêu vi sinh vật:

Tên chỉ tiêu

Mức cho phép Không xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt

trong xilanh ở áp suất

cao Chúng được chế tạo

- Đầu tiên mẫu nguyên liệu được đưa vào thiết bị đồng hóa bởi piston Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên đến 100 – 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe hẹp Người ta sẽ tạo một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách khe hẹp trong các thiết bị giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp Đối áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu Khi đó,

áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với áp suất dầu tác dụng lên piston thủy lực

đường kính hạt của pha phân tán Đi ngang qua khe hẹp, tốc độ chuyển động của

hệ nhũ tương chỉ có thể tăng đến 100 – 400 m/s và quá trình đồng hóa chỉ diễn ra trong khoảng 10 – 15 giây Trong suốt thời gian này, toàn bộ năng lượng áp suất được cung cấp từ bơm piston sẽ được chuyển thành áp suất để đẩy hệ nhũ tương

đi tiếp sau khi rời khe hẹp Một phần khác được thoát ra dưới dạng nhiêt năng Theo tính toán chỉ 1% năng lượng sử dụng phục vụ cho mục đích đồng hóa: phá

vỡ các hạt của pha phân tán

khe hẹp và một hệ thống thủy lực tạo đối áp Trong công nghiệp chế biến sữa, thiết bị đống hóa một cấp được sử dụng khi sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp hoặc hệ nhũ tương sau đồng hóa có độ nhớt cao

hẹp và hai hệ thống thủy lực tạo đối áp Tuy nhiên người ta thường dùng chung một bể dầu cho hai hệ thống thủy lực trên Sau khi qua khe hẹp thứ nhất, các hạt pha phân tán bị phá vỡ và giảm kích thước Tuy nhiên chúng có thể bị kết dính với nhau tạo thành chum hạt Việc thực hiện giai đoạn đồng hóa tiếp theo nhằm duy trì đối áp ổn định cho giai đoạn đồng hóa cấp 1, đồng thời tạo điều kiện cho các chum hạt của pha phân tán tách ra thành từng hạt phân tán riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo vệ hệ nhũ tương sau này

đối với nhóm sản phẩm có hàm lượng chất béo cao hoặc tổng hàm lượng chất khô cao và các sản phẩm yêu cầu có độ nhớt thấp

 a Thiết trao đổi nhiêt:

Đây là loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, được ứng dụng rộng rãi để thanh trùng hay gia nhiệt/làm lạnh các loại chất lỏng trong công nghệ sữa, thức uống,thực phẩm dạng lỏng hay nhớt.

• Nguyên lý hoạt động

5 khu vực trao đổi nhiệt riêng biệt

cùng thiết bị có 2 tấm kim loại dày hơn, to hơn tấm nối, gồm, thứ nhất là tấm khung được hàn chặt và bắt ốc vào bộ khung, thứ hai là tấm chịu áp Người ta bố trí các thanh kim loại ở 2 bên thiết bị, có đai ốc ép chặt tấm khung và tấm chịu

áp để giữ cho các tấm trao đổi nhiệt ép kín lại với nhau

khe song song ngược nhau

giữa 2 dòng lưu chất chuyển động ngược chiều theo 2 cơ chế:

truyền nhiệt

• Chi tiết các thiết bị.

định khả năng và hiệu quả truyền nhiệt của dòng chảy

không rỉ AISI 316 có pha titan hay SMO Tấm này không chỉ cứng, chắc và tránh được ăn mòn mà còn có khả năng truyền nhiệt tốt từ môi trường ấm hơn qua bề mặt kim loại đến môi trường kia

chạy qua Phần còn lại được gia công lượn sóng để:

 Viền ngoài tấm trao đổi nhiệt có các rãnh để ghép vòng đệm cao su vào, khi ép chặt hai tấm (một tấm có miếng đệm và một tấm không có miếng đệm) thì đệm này vừa có tác dụng bịt kín vừa có tác dụng định hướng dòng chảy vào những kênh xen kẽ nhau.

các gờ hình chữ V đặt ngược chiều nhau (nếu để dạng tấm phẳng thì dòng lưu chất dễ chảy màng), làm tăng khả năng truyền nhiệt

dưới áp suất cao của dòng chảy

ta sẽ được tấm B và ngược lại Khi lắp ghép, người ta ghép tấm A và tấm B xen kẽ

nhiệt cần thiết, tốc độ dòng chảy, tính chất vật lý của lưu chất, độ giảm áp và chế

độ nhiệt độ của quy trình công nghệ

 Thiết bị lên men:

- Quá trình lên men luôn được kiểm soát chặt chẽ bằng cách theo dõi liên tục quá trình lên men thông qua 2 thông số quan trọng là nhiệt độ và độ chua Chất tải nhiệt thường dùng là hơi nước bão hòa bên trong thùng có cánh khuấy ngoài ra còn có các thiết bị theo dõi và điều khiển nhiệt độ nhằm đảm bảo nhiệt độ trong quá trình lên men luôn duy trì ở 430C

- Hai yêu cầu quan trọng của thùng lên men trong công nghệ sản xuất sữa chua là: thùng phải kín đảm bảo trong điều kiện yếm khí Đồng thời phải có điều khiển nhiệt độ nhằm đảm bảo nhiệt độ trong quá trình lên men luôn duy trì ở

430C

• Chi tiết thiết bị:

Đối với môi trường người ta sử dụng thiết bị lên men dang hình trụ đứng được chế tạo từ vât liệu thép ko rỉ bên trong cánh khuấy có gắn các đầu dò nhiệt độ pH… có thể theo dõi trực tiếp các thông số trong suất quá trình lên men Trong sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa do không cần cung cấp oxi cho các vi sinh vật khi lên men các thiết bị không có hệ thống sục khí Motor chính cho thiết bị thường được đặt ở trên nóc thiết bị còn các cửa nạp và tháo được lắp ở đáy thiết

bị ngoài ra thiết bị còn có cửa quan sát và van lấy mẫu

 Máy trộn: Thiết bị dùng để khấy trộn cho đều các thành phần có trong sữa

chua

 Thiết bị thanh trùng.

- Thanh trùng là một trong những khâu quan trọng nhất của quá trình chế biến

sữa, giúp sữa giữ nguyên hương vị và giá trị dinh dưỡng, kéo dài thời hạn sử dụng

- Chất lượng và thời hạn sử dụng tùy thuộc vào nhiệt độ và thời gian thanh trùng Nhiệt độ thanh trùng dao động từ 72 - 750C, trong thời gian 15 - 20 giây

- Qui trình thanh trùng ở mỗi quốc gia khác nhau, tuỳ theo quy định pháp lý của nước đó

- Tuy nhiên, yêu cầu thông thường là nhiệt độ thanh trùng phải đủ để đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật có hại và vi trùng gây bệnh, trong khi không ảnh hưởng đến chất lượng & mùi vị sản phẩm.

 Thiết bị đóng gói: Thiết bị đóng hộp, đóng block, đóng thùng giúp quá trìnhvận chuyển và bảo quan

Tài liệu tham khảo

1. Đồ án tốt nghiệp – Đinh Thị Nhu Hoa – STH K47 – Trường Đại Học Bách Khoa