công nghệ lên men sản xuất sữa chua

Sữa chua là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa động vật nói chung bởi các chủng vi khuẩn như Lactobacillus.. Các biến đổi hóa sinh và cơ chất diễn ra trong quá trì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Hóa kỹ thuật

GVHD: Lê Đình Đức

Nguyễn Thị Thu Hằng

Phạm Thị Lan Trần Thị Khánh Mai Bùi Thị Kim Ly

Phan Thị Thảo

Chủ đề:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VIỆN CNSH & MT

II

III

IV

1 SỰ RA ĐỜI CỦA SỮA CHUA

Khoảng 2000 năm về trước tại Thổ Nhĩ Kỳ

Sữa chua là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữa bột hay sữa

động vật nói chung bởi

các chủng vi khuẩn như

Lactobacillus spp và

Streptococcus spp.

(Skimmed yoghurt)

Lipid < 0.5%

(Party skimmed yoghurt)

Lipid < 3% (Fat yoghurt) Lipid > 3%

QUY TRÌNH LÊN MEN

Bảo quản lạnh Thành phẩm

Rót vào hộp

Chuẩn bị giống Bài khí

Đánh giá chất lượng sữa

Sau khi thu nhận sữa, xác định

các chỉ tiêu cảm quan (mùi, màu

sắc) và các tiêu chuẩn hóa lý Các

chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên:

 Độ acid chung: 16 - 18OT

 Hàm lượng chất béo: 3,1 - 3,7%

 Tỉ trọng: 1,028 - 1,032

Hàm lượng các chất chính có trong sữa bò

Hàm lượng các loại protein chính trong sữa bò

Các loại protein chính % khối lượng trong

sữa

Casein (α-casein, casein, β-casein, casein,

γ-casein, casein, κ-casein, casein) 75 -casein, 85

Protein hòa tan

Đánh giá chất lượng sữa

Đặc biệt về chỉ tiêu an toàn :

• Tổng số TB vi sinh vật thấp.

• Không chứa thực khuẩn thể.

• Không chứa kháng sinh và các enzyme.

• Không chứa dư lượng hóa chất từ quá trình vệ sinh thiết

bị hoặc dụng cụ thu nhận và chứa đựng sữa.

2 Tiêu chuẩn hóa sữa

• Theo Bourgeois và Larpent (1989), tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men sữa chua từ 14-16%.

• Thông thường, sữa tươi có hàm lượng chất khô chỉ từ 11,5-12,7%.

=> làm tăng hàm lượng chất khô bằng các cách sau:

1 Cô đặc sữa trong chân không => tổng hàm lượng chất khô tăng lên 1,5-3%.

2 Bổ sung thêm sữa cô đặc hoặc bột sữa gầy vào sữa tươi.

2 Tiêu chuẩn hóa sữa

Hoặc điều chỉnh lại hàm lượng lipid cho thích hợp

3 Bài khí

Nhằm làm giảm lượng khí hòa tan trong sữa

=> tăng hiệu quả cho quá trình đồng hóa và thanh trùng.

=> tách bỏ được các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa.

Nếu có bổ sung

thêm sữa gầy

Làm gia tăng lượng

4 Đồng hóa

Mục đích:

Giảm kích thước các hạt lipid có đường kính 3µm xuống còn 0,2µm  tăng độ phân tán của lipid trong sữa

5 Thanh trùng sữa

Mục đích:

 Diệt vi khuẩn gây bệnh (truyền từ gia súc, người chăn nuôi, người vắt sữa) và cả những vi sinh vật không gây bệnh

 Làm tăng khả năng dehydrat hóa của các casein

 Làm biến tính sơ bộ các protein sữa.

 sản phẩm có độ quyện tốt, có cấu trúc ổn định và hạn chế việc tách nước ra khỏi cấu trúc gel.

Có 2 chế độ thanh trùng chính: + 78 – 85OC trong 5-10 phút + 90 – 92OC trong 2-3 phút

5 Thanh trùng sữa

Chủng vi sinh vật Nhiệt độ lên men

40-45 Sữa lên men

Streptococcus diacetylactic 25-casein, 30 Sữa lên men

Lactobacillus helveticus 40-casein, 45 Sữa lên men, phomat

MỘT SỐ LOÀI VI KHUẨN DÙNG TRONG LÊN MEN SỮA

Streptococcus thermophilus

 Thuộc nhóm Viridams Streptococci, kỵ khí tùy ý, phát triển tốt

ở 40 - 450C và pH 6.6 – 6.8.

 Có dạng hình cầu, kết thành chuỗi dài, tích tụ khoảng 1% acid

được dùng phối hợp với Lactobacillus.

Lactobacillus bulgaricus

 Hình que lớn, thường kết thành chuỗi dài.

 Ưa nhiệt, phát triển tốt ở nhiệt độ 45-500C, pH tối thích khoảng 5.2 – 5.6 và ngưỡng pH có thể chịu đựng được 3.8-4.

 Có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,5-3,5% acid lactic từ đường lactose.

Lượng acid lactic tạo ra trong quá trình lên men

CÁCH PHÂN LẬP VI KHUẨN LACTIC

Ủ ở 37 0 C,24h

+

Cấy chuyển

Kiểm tra và lựa chọn

H2 Đường cong sinh

Hoạt hóa và nhân sinh khối vi khuẩn

Sau 16-20h đem 2 chủng vi khuẩn đi lên men

6 Lên men

Sau khi làm nguội tới 40 - 50oC  cấy vào 5% giống  ủ ở 40 -

50oC, 2- 4h  quá trình lên men xảy ra theo 2 giai đoạn:

 Đông tụ sữa

• Quá trình lên men lactic diễn ra mạnh mẽ  acid lactic  kết hơp với phức Caseinat canxi  acid ceiseic không hòa tan

NH 2 -R(COO) 2 Ca + 2CH 3 CHOH-COOH  NH 2 R(COOH) 2 + (CH 3 CHOH-COO) 2 Ca

Caseinat canxi Acid lactic Acid ceiseic Lactat canxi

• Độ chua đạt 60 - 80oT thì kết thúc

quá trình lên men

 Giữ sữa “Chín” (Dịch lên men được

chuyển sang to = 6 - 8oC và giữ trong

12 – 14h)

+ Quá trình lên men lactic vẫn xảy

ra nhưng ở mức độ yếu  lipid trong

sữa trở nên rắn, nước tự do liên kết với

protein  sữa đông đặc

+ Xảy ra quá trình tạo hương 

sữa chua có mùi đặc trưng

6 Lên men

Các biến đổi hóa sinh và cơ chất diễn ra

trong quá trình lên men sữa chua

1 Biến đổi hóa sinh

Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn:

• Đầu tiên, lactose trong sữa sẽ đi vào bên trong tế bào vi khuẩn nhờ những

cơ chế đặc trưng của màng tế bào chất

• Sau đó, trong tế bào, lactose sẽ bị thủy phân bởi enzyme nội bào của vi

khuẩn thành 2 monosaccharide (glucose và galactose) rồi đi vào các chu

trình chuyển hóa khác nhau

1 Biến đổi hóa sinh

Đối với nhóm vi khuẩn lên men đồng hình thì chu trình đường phân là con

đường chính chuyển hóa glucose thành acid lactic

• Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phực vụ cho các hoạt động trao đổi chất và sinh trưởng của chúng

• Các sản phẩm như: acid lactic, ethanol và CO2,… được vi khuẩn tiết

ra ngoài môi trường lên men

=> hàm lượng acid lactic tích lũy ngày càng tăng trong môi trường lên men => pH giảm => các biến đổi hóa lý khác

2 Các biến đổi của cơ chất và trạng thái sản phẩm

2.1 Biến đổi cacbohydrat (lactose)

Như theo sơ đồ chuyển hóa thì cơ chất lactose sẽ bị thủy phân thành glucose và galactose, trong đó glucose sẽ tiếp tục chuyển hóa thành acid lactic

=> pH môi trường trong sữa giảm từ 6.5 – 6.7 xuống còn 4.6

=> xuất hiện các khối đông trong sữa

Trong quá trình lên men, ngoài acid lactic, ethanol

và CO2 còn có các hợp chất hóa học khác được

hình thành

• Chúng thường là các sản phẩm hoặc là sản phẩm trung gian của quá trình lên men.

• Hàm lượng thường rất thấp nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi

và vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic (đáng kể nhất là diacetyl và acetaldehyde ).

Lên men dị hình

2.2 Biến đổi protein

Trong môi trường, pH = 4,6 = pI (điểm đẳng điện của casein)

• Làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử với nhau

• Tương tác giữa các gốc kỵ nước của những phân tử chiếm ưu thế

• Đồng thời, nồng độ acid lactic tích lũy trong môi trường càng nhiều => quá trình tách Ca ra khỏi dạng Canxi Cazeinat giải phóng Acid cazeinic

tự do càng lớn => gây đông tụ sữa

Mặt khác, bản thân 2 chủng vi khuẩn

S.thermophilus và L.bulgaricus đều tạo

được peptidase phân giải ở mức độ

thấp các protein tạo thành các peptid

và acid amin => các chất này tham gia

vào các phản ứng hóa học và phản

ứng enzyme tạo nên các hợp chất mùi.

8 Bảo quản lạnh

Mục đích:

• Ổn định cấu trúc gel của sữa chua.

• Tránh hiện tượng tách lớp trong sản phẩm.

• Làm chậm tốc độ lên men lactic của vi khuẩn.

Phương pháp:

• Các hộp chứa sữa chua được đưa vào phòng lạnh để

đưa sữa chua về nhiệt độ 18-20OC trong 30-40 phút.

• Sau đó, tiếp tục hạ nhiệt độ xuống 4OC và bảo quản trong kho lạnh ở 2-4OC.

 Tốn kém và hiệu suất lên men thấp.

+ Tỷ lệ giống > 5% số lượng vi khuẩn nhiều cạnh tranh chất dinh dưỡng, không gian sống …

 Hiệu suất lên men thấp

2 Nhiệt độ lên men

Vì nhiệt độ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển

của vi khuẩn lên men lactic, đến

thời gian lên men Nhưng quá

trình lên men tỏa nhiệt  sự

tăng nhiệt độ  cần duy trì nhiệt

độ ổn định (40 – 45oC) trong suốt

quá trình lên men

3 Thời gian lên men

Đủ để vi khuẩn lactic lên men hoàn toàn (thông thường

từ 8 – 12 giờ tùy thuộc vào thời gian lên men và chủng giống

vi khuẩn) Nếu thời gian:

- Ngắn: độ chua không đạt và sữa không đông tụ được (vì pH

≠ PI)

- Dài: acid lactic tạo ra nhiều  sữa quá chua.

1 Chỉ tiêu chất lượng

Trạng thái Mịn, đồng nhất và không tách lớp Màu sắc Màu đặc trưng của sữa hay trái cây Mùi Mùi thơm đặc trưng của sữa hoặc hương liệu cho vào sản phẩm

Vị Vị ngọt, hơi chua và không có vị lạ

Các chỉ tiêu Yêu cầu sản phẩm

Sữa chua trắng Sữa chua trái cây

Hàm lượng chất khô tính theo %

Các chỉ tiêu Yêu cầu sản phẩm

IV QUY TRÌNH MINH HỌA

1 Chuẩn bị nguyên liệu

1 hộp sữa đặc có đường 2 bịch sữa tươi không đường

IV QUY TRÌNH MINH HỌA

1 Chuẩn bị nguyên liệu

1 hũ sữa chua cái

2 Cách tiến hành

Đổ hết 1 lon sữa đặc vào nồi lớn Đong chính xác 1,5 lon nước sôi

cho vao nồi

Khuấy đều hỗn hợpCho hết 1 hũ cái vào, khuấy đều