Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua đặc từ nguyên liệu sữa tươi năng suất 7000 tấn sản phẩmnăm

Sữa là một sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng rất cao. Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ dàng cho cơ thể hấp thu, đặc biệt là có đầy đủ 8 loại acid amin cần thiết cho cơ thể, có tất cả các loại vitamin chủ yếu:A, D, E, K, B1, B2, B6, B12, C, PP,…; các enzyme, các nguyên tố vi lượng không thể thay thế.Chính vì những lợi ích sữa mang lại mà việc phát triển chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa là rất quan trọng. Đi từ nguyên liệu sữa tươi có nhiều sản phẩm khác nhau có giá trị cao như: sữa tươi thanh trùng, tiệt trùng, sữa lên men (sữa chua, Yorghurt, phomai,…). Trong đó, sản phẩm sữa lên men cũng là một trong những sản phẩm được ưa chuộng, sử dụng rộng rãi trên thế giới. Ngoài giá trị dinh dưỡng cao, sản phẩm sữa lên men còn giúp giải quyết một số bệnh về đường tiêu hóa, giải độc,…

MỞ ĐẦU

Sữa là một sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng rất cao Trong sữa có đầy đủcác chất dinh dưỡng cần thiết và dễ dàng cho cơ thể hấp thu, đặc biệt là có đầy đủ 8loại acid amin cần thiết cho cơ thể, có tất cả các loại vitamin chủ yếu:A, D, E, K,B1, B2, B6, B12, C, PP,…; các enzyme, các nguyên tố vi lượng không thể thay thế.Chính vì những lợi ích sữa mang lại mà việc phát triển chế biến sữa và các sảnphẩm từ sữa là rất quan trọng Đi từ nguyên liệu sữa tươi có nhiều sản phẩm khácnhau có giá trị cao như: sữa tươi thanh trùng, tiệt trùng, sữa lên men (sữa chua,Yorghurt, phomai,…) Trong đó, sản phẩm sữa lên men cũng là một trong nhữngsản phẩm được ưa chuộng, sử dụng rộng rãi trên thế giới Ngoài giá trị dinh dưỡngcao, sản phẩm sữa lên men còn giúp giải quyết một số bệnh về đường tiêu hóa, giảiđộc,…

Ở nước ta, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, người tiêu dùng đã quantâm nhiều hơn đến sức khỏe và sử dụng nhiều hơn các sản phẩm sữa Tuy nhiênmức tiêu thụ bình quân của người Việt Nam hiện nay là 14lit/người/năm, vẫn cònthấp so với các nước Thái Lan (23lit/người/năm), Trung Quốc (25lit/người/năm).Tuy vậy Việt Nam có cơ cấu dân số trẻ và mức tăng dân số trên 1%/năm, thu nhậpbình quân đầu người tăng trên 6%/năm, cùng một số điều kiện thuận lợi về địa lí,khí hậu,…là điều kiện thuận lợi để thị trường sữa nói chung tăng trưởng và pháttriển ổn định Cùng với chiến lược phát triển đàn bò khai thác nguyên liệu, một sốnhà máy sữa đang được triển khai xây dựng mới và mở rộng các nhà máy đang hiệnhành với công nghệ và trang thiết bị hiện đại Đây chính là triển vọng lớn của ngànhcông nghiệp sữa chúng ta

Để xây dựng một nhà máy sữa có thể có một hoặc nhiều sản phẩm khác nhauchúng ta cần nghiên cứu, tính toán nhiều điều kiện hợp lí Sau đây là một thiết kếcủa em về đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua đặc từ nguyên liệu sữa tươinăng suất 7000 tấn sản phẩm/ năm”

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

1.1 Thành phần hoá học của sữa tươi

Hình 1.1 Sữa nguyên liệu

Sữa bao gồm hai thành phần chính là chất khô và nước

+ Nước liên kết chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3÷4%, hàm lượng nước liên kết phụ thuộcvào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các phosphatic, polysacarit Nướcliên kết thường được gắn với các nhóm như:-NH2, -COOH, -OH, =NH, -CO

1.1.2 Chất khô

Chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước

Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loạivitamin, acid, enzym

1.1.2.1 Lipit

Lipit của sữa bao gồm các chất béo, các phosphatid, glicolipid, steroid,…Chất béo

trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinhnăng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E) Ðối với các sản phẩm sữa lênmen chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm

- Phân loại: Chất béo trong sữa gồm hai 2 loại: chất béo đơn giản và chất béo phức

tạp

+ Chất béo đơn giản Có hàm lượng 35÷45 g/l gồm acid béo no và không no như:

acid oleic, acid palmitic, acid stearic

+ Chất béo phức tạp: Thường chứa một ít P, N, S trong phân tử, các chất béo

phức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lecitin và cephalin

- Đặc tính hoá lí của chất béo:

Vỏ bọc tiểu cầu béo là một màng protit có cấu tạo phức tạp gồm 2 phần : phần cóthể hòa tan được và phần không thể hoà tan được trong nước Bề mặt bên trong củamàng có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất phospholipit có thành phầnchủ yếu là lecitin và cephalin Màng tiểu cầu béo còn chứa nhiều chất khác như sắt,đồng (các chất xúc tác sinh học), các enzym nhất là enzym phosphataza mang tínhkiềm tập trung trong phần protit và enzym reductaza có trong phần không hoà tanđược Trong quá trình làm lạnh các tryglyxerit ngoại vi bắt đầu kết tinh từ 6-70Cgây ra sự co rút thành phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bịphá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất đi tính mềm mại của thành phần chất béo Ở

nhiệt độ lạnh tất cả các chất béo hầu hết được tập trung ở bề mặt và thành từng khối.Khi đun nóng sữa trên 650C protein của màng bị biến tính và tất cả các glyxerit đềutrở thành dạng lỏng Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng creamđồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của các cầu béo.Do vậy, màng protit này cótính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi.

1.1.2.2 Protein

Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acid amin đặcbiệt là các acid amin không thay thế Các acid amin chủ yếu có mặt trong sữa tínhtheo % chất khô như sau:

Alanin : 3% Prolin :11,3% Phenylamin :5%

Valin :7,2% Cystin và cystein : 0,34% Serin :6,3% Treonin :4,9% Arginin :4,1% Methionin :2,8%

Izolơxin :6,1% Tryptophan : 1,7% Acid aspartic :7,1%

Histidin :3,1% Lysin :8,2% Tyrosin :6,3%

Lơxin :9,2% Acid glutamic :22,4%

- Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm:

+ Cazein toàn phần chứa : 26  29 g/l

+ Lactoglobulin : 26  29 g/l

+ Lactalbumin : 2,4  4 g/l

+ Imunoglobulin : 0,8  1,5g/l

+ Và một số thành phần khác

Trong các thành phần trên, casein được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa

Về mặt cấu trúc, casein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40÷ 200m vàbằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng nhưkeo có màu trắng hoặc kết tủa casein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axithoá sữa đến pH đẳng điện (pH=4,6)

Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần casein là sự khôngđồng nhất của các thành phần casein, vì trong casein có , ,  casein -casein

chiếm 60% casein toàn phần, -casein chiếm 30% casein toàn phần, -casein chiếm4-10% casein toàn phần Khi nhiệt độ vượt quá 75-800C có sự biến tính của canxiphosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxitriphosphat không hoà tan ảnh

hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocasein và các muối khoáng hoà tan

- Khả năng đông tụ của casein :

+ Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6,6 – 6,7 và các mixen casein có điện tích âm Vìtất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau, do đó mixen casein tồntại dưới dạng keo Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein vàgóp phần duy trì các mixen trong dung dịch

+ Khi giảm pH (do quả trình lên men tạo ra acid hoặc do con người chủ độngthêm vào), các ion H+ của acid sẽ liên kết với các điện tích của casein mang điệntích âm và làm giảm điện tích của micell casein Khi tới giới hạn các micell casein

sẽ đông tụ (tạo thành gel)

Theo lí thuyết điểm đẳng điện pI của casein là 5,1 – 5,3 Trong dung dịch muốinhư điều kiện của sữa, casein đông tụ tốt nhất ở pH 4,5 – 4,7 Khi cho acid dư (hoặckhi quá trình lên men quá dài, sữa có độ chua cao) vào casein đông tụ, casein sẽ bịtái hòa tan, tạo thành muối và acid

+ Bên cạnh khả năng đông tụ bởi acid như đã trình bày ở trên, casein còn bị đông

tụ bởi renin (renin là một proteaza được chiết xuất từ dạ dày bê)

1.1.2.3 Ðường

- Ðường trong sữa chủ yếu là đường lactoza hàm lượng đường có khoảng 50g/litsữa tồn tại ở hai dạng  -lactoza và - lactoza Khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì

có sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại

- Độ ngọt của lactoza kém hơn saccaroza 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kémhơn

Bảng 1.1 Độ hoà tan trong nước của lactoza (g/100gH2O)

Nhiệt độ -lactoza -lactoza0

2539100

58,612,670

45,145,145,194,7

Ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C thì không làm thay đổi đường lactoza Nhưng khi lớn hơn

1000C thì đường lactoza rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sự xuất hiệncác Melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactoza Trên 1500C người tanhận thấy được màu vàng và ở 1700C thì có màu nâu đậm hình thành bởi quá trìnhcaramen hoá

- Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạothành các sản phẩm khác nhau có lợi Một trong những biến đổi thường gặp và quantrọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic đây chính là

cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men:

C12H22011.H20  4CH3-(CH2)2-COOH

1.1.2.4 Các muối khoáng

- Do trong sữa có mặt có các cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+ và các anion của các acidphosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau Nhưngchủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat

- Trong tất cả muối trên muối Canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt làtrẻ em Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở dạng cơthể dễ hấp thụ

- Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca2+ của các muối hoà tan được phân ly

và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa Sựtăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới tácdụng của các men dịch vị Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sảnphẩm sữa Khi sữa có hàm lượng canxi thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụrất chậm Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin

nhanh hơn nhưng quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn Trong sữa canxi nằm trongcác hợp chất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat

- Trong sữa còn có Mg (12 mg %), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg%) Tỷ lệK/Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ

Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suấtthẩm thấu ở trạng thái bình thường

- Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữcân bằng hệ muối và hệ keo của sữa

- Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành các chất thơmtrong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ Trong thành phần chủng vi sinh vậtdùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm Các vi khuẩnnày, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limonic để tạo thành cácdiaxetyl, acetoin, các acid bay hơi

- Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa Các muối hòa tan củaacid phosphoric và acid limonic chuyển thành không hòa tan

1.1.2.5 Acid hữu cơ

Sữa chứa nhiều acid hữu cơ như : acid citric, lactic, acetic Trong đó, acid citric

là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho các sản phẩm bơnhờ vào quá trình sau:

Acid citric diaxetyl acetoin 2,3 butylen glycol

1.1.2.6 Các chất xúc tác sinh học

* Vitamin

- Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm lượng không lớn lắm Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo khả

năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo

+ Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trongthành phần của mỡ sữa

+ Nhóm vitamin hoà tan trong nước : B, C, PP

* Các enzym

VK

lactic

- Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và cácsản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai nhómchính.

+ Nhóm enzym thuỷ phân : gồm lipaza, photphataza, galactaza, proteaza, amylaza.Trong đó, vai trò của các enzym lipaza có tính quyết định đến quá trình chế biến vàbảo quản sữa Lipaza có tác dụng thuỷ phân chất béo tạo thành acid béo và glyxerin

- Nấm men : Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m Phần

đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi

- Nấm mốc : Chủ yếu là Muco va Rhizopus Các loại nấm mốc này gây nên những

biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomát dạng nhão Ngoài ra còn có

các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia Tất cả các loài nấm

mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy Chúngphát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong sữa tạo acid lactic

- Vi khuẩn : Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không vượt

quá vài micromet Các vi khuẩn trong sữa : Coccus, Bacterium, Clostridium,

Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin quan trọng nhất là vi khuẩn lactic

với các đặc tính chủ yếu sau:

+ Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện

+ Không sản sinh ra enzym catalaza và chúng không phân hủy nước oxy già + Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

+ Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong phomat các

vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein

+ Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau

* Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là

- Streptococcus Thermophillus, được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá

trình chín của phomát

- Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus

cremoris và Streptococcus lactic, là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài

của chúng sản sinh ra các kháng sinh Clostridium tác nhân của sự phồng lên của

phomat

- Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình , lên men các

loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo nênhương thơm tự nhiên của bơ

- Vi sinh vật gây bệnh:

Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng samonella

typhi, samonella paratyphi, shigella dysenterial

* Tác động đến hệ vi sinh vật thông thường

- Ở 600C và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêudiệt Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trực khuẩn )vẫn tồn tại Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử của chúng chỉ cóthể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 1000C rất nhiều

Bảng 1.2 Áp suất thẩm thấu của một số thành phần của sữa [3, tr30]

Thành phần Khối lượng

phân tử

Hàm lượng %

Áp suất thẩmthấu (at)

Phần trăm so vớitổng số áp suất

- Nhiệt dung riêng của sữa: 0,933 ÷ 0,954 (cal/g.0C)

- Độ dẫn nhiệt của sữa phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hoá học, cấu

trúc sản phẩm và nhiệt độ Sữa có hàm lượng chất béo cao hơn thường dẫn nhiệt chậm hơn

1.2.2 Tính chất hóa học

1.2.2.1 Sữa là hệ phân tán cao

Các thành phần của sữa tuy có tính chất khác nhau nhưng khi hoà tan vào môitrường được thể đồng nhất phân tán cao Lactoza và glucoza tan trong nước ở dạngphân tử còn muối của axit hữu cơ, vô cơ tồn tại ở dạng ion Protein dạng keo, chấtbéo sữa dạng hạt phân tán cao

1.2.2.2 Độ chua của sữa

- Có nhiều đơn vị để biểu diễn độ chua của sữa như độ Soxhlet Henkel (0SH), độ Thorner (0T), độ Donic (0D) Thông thường độ chua được định nghĩa là số ml dung dịch NaOH 0,1N đã dùng để trung hoà axit tự do có trong 100ml sữa Sữa bò thông thường có độ chua trung bình là 16 ÷ 180T

Bảng 1.3 Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa sữa [3, tr36]

0SH 0Th 0D

1.2.2.3 Tính chất oxy hóa khử của sữa

Do trong sữa chứa nhiều chất có khả năng khử hay oxi hóa như: acid ascorbic,tocopherol, riboflavin, systin, men…làm cho sữa cũng có tính chất đó

1.2.2.4 Tính chất keo của sữa

Sữa là một dung dịch keo có ba pha tồn tại đồng thời:

- Dung dịch thực: thành phần gồm nước và các chất hoà tan như lactoza, muốikhoáng và vitamin hoà tan trong nước Lactoza hoà tan trong nước của sữa và tạothành dung dịch phân tử Các muối hoà tan của sữa mang tính chất là những dungdịch đệm Nhờ đó mà sữa tươi luôn có pH = 6,7 Các muối kém hoà tan như canxiphosphat, tribasic tồn tại ở dạng keo

- Dung dịch huyền phù: chủ yếu là protein và các chất liên kết khác nhưlipoprotein Các protein trong sữa ở dạng phân tử lớn có kích thước từ 15 ÷ 200 nm

- Dung dịch nhũ tương: chủ yếu là chất béo dưới dạng các cầu mỡ Nhũ tương chấtbéo của sữa khá bền vững

1.2.2.5 Tính kháng khuẩn của sữa

Trong sữa tươi mới vắt ra, có một khoảng thời gian vi khuẩn không phát triển, thậmchí có thể giảm là do trong sữa có một số chất như lactoferin, lactoperoxydaza lactin

có khả năng tiêu diệt hoặc ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn

1.3 Yêu cầu của sữa nguyên liệu

- Sữa được lấy từ những con bò khoẻ mạnh, không chứa vi khuẩn gây bệnh

- Sữa có mùi vị tự nhiên, không có mùi vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩyrửa

- Sữa có thành phần tự nhiên

- Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến 4÷60C sau khi vắt

1.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng của sữa nguyên liệu

1.4.1 Chỉ tiêu cảm quan

- Màu sắc: sữa có màu đặc trưng từ trắng đục đến nhạt

- Mùi vị: mùi vị thơm ngon, không có mùi vị lạ

- Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

1.4.2 Chỉ tiêu hoá lí

- Tổng hàm lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng

- Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 2,8%

- Tổng trọng lượng đo bằng lactometer không nhỏ hơn 1,029

- Hàm lượng axit (tính theo axit lactic) không nhỏ hơn 0,2%

1.4.3 Chỉ tiêu vi sinh vật

- Tổng số tạp trùng không được quá 50000 khuẩn lạc trong 1ml sữa

- Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc trong 1ml sữa.

- Không được có vi trùng gây bệnh

1.5 Hệ vi sinh vật sữa

Vi sinh vật trong sữa bao gồm: nấm men, vi khuẩn và nấm mốc

1.5.1 Vi khuẩn lactic

1.5.1.1 Đặc điểm chung

- Gram dương, không sinh nha bào, không di động, hình gậy, hình cầu

- Vi khuẩn hiếu khí hoặc yếm khí tuỳ tiện

- Không sinh catalaza và không phân huỷ H2O2

- Streptococeae gồm hai giống: Streptococcus và Leuconostoc.

- Lactobacillace chỉ gồm 1 giống là Lactobacillus.

Giống Streptococcus gồm những vi khuẩn lên men đồng hình, chia thành 4 nhóm: + Nhóm Lactic: gồm Streptococcus lactic, Streptococcus ceremoris

Ngoài ra còn có Staphylococcus, Mycobacterium tuberculosis diaxetylactic (hình thành phomat) và Streptococcus diaxetylactic (sản xuất bơ)

+ Nhóm sinh mủ: bao gồm những vi khuẩn gây bệnh đường dung huyết

+ Nhóm Viridans: điển hình là Streptococcus thermophillus, tác nhân của việc axit

hoá và chín muồi của phomat đun chín và một phần của sữa chua

Giống Leuconostoc: bao gồm những vi khuẩn lên men lactic dị hình, có hình cầu,

trong môi trường axit chúng trở nên dài và nhọn ra Lên men đường tạo có giới hạnlượng axit lactic Trong sản xuất bơ, chúng tạo thành chất thơm như axetyl,

metyleacbinot hoặc axetonin Loài điển hình là Lenconostoc citrovorum.

Giống Lactobacillus: axit hoá sữa chậm nhưng kết quả tạo được lượng axit hơn hết

thảy do khả năng chịu axit của chúng

1.5.2 Nấm men và nấm mốc

- Nấm men: có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2 ÷ 9µm Phần đôngcác

loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi

- Nấm mốc: chủ yếu là Mucor và Rhizopus Các loại nấm mốc này gây nên những biến động khi sản xuất các sản phẩm như bơ, phomat Ngoài ra còn có Penicilium

- Không mang tính chất dinh dưỡng

- Không độc hại đối với sức khỏe con người

- Phải tuân theo những quy định của tổ chức y tế thế giới và Việt Nam

- Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ.

1.6.2 Men khô

Men khô được sử dụng lên men là vi khuẩn lactic gồm hai loại đặc trưng sau:

- Lactobacillus bulgaricus: vi khuẩn lactic lên men đồng hình, phát triển

tốt ở nhiệt độ 45÷50 0C, trong môi trường có độ acid cao

- Streptococcus thermophilus: phát triển tốt ở 37÷ 40 0C Đây là vi khuẩn chịu nhiệtlên men đồng hình

Hai loại vi khuẩn này thuộc loại lên men hiếu khí và chịu được môi trường có độacid thấp

1.7 Giới thiệu sản phẩm

1.7.1 Sản phẩm sữa chua

Sữa chua là sản phẩm sữa lên men tương đối phổ biến ở Việt Nam, sữa chua

- Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua:

Bảng 1.4 Bảng chỉ tiêu cảm quan sữa chua

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Màu Sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của

nguyên liệu phụ được bổ sungTrạng thái Đặc trưng cho từng sản phẩm

- Chỉ tiêu lý - hóa của sữa chua:

Bảng 1.5 Bảng chỉ tiêu lý-hoa của sữa chua

Mức yêu cầu

Sữa chua đã tách

Tên chỉ tiêu Sữa chua một phần chất béoHàm lượng chấy khô không có chất béo,

% khối lượng không nhỏ hơn 8,2 8,2

Hàm lượng chất béo, % khối lượng > 2,0 0,5 - 2

Độ axit, 0T 75- 140

- Các chất nhiễm bẩn:

Bảng 1.6 Mức độ tối đa các chất dễ nhiễm bẩn

Tên chỉ tiêu Mức tối đaAsen, mg/l 0,5Chì , mg/l 0,5Camidi, mg/l 1,0Thủy ngân, mg/l 0,05

- Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua:

Bảng 1.7 Bảng chỉ tiêu vi sinh của sữa chua

Tên chỉ tiêu

Mức cho phép Không xử lý

Hộp nhựa

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ [2,3]

2.2.1 Sữa nguyên liệu

- Chất lượng nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm, sữa tươi càng tốtthì sản phẩm có chất lượng càng cao Vì vậy, khi lấy sữa tươi để sản xuất phải bảođảm đạt yêu cầu về chất lượng Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải là:

+ Sữa được lấy từ những con bò khỏe mạnh

+ Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa + Sữa có thành phần tự nhiên

+ Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến nhiệt độ 8o10oC sau khi vắt

+ Kho và thiết bị phải sạch sẽ và phải bảo quản đúng ở nhiệt độ yêu cầu

- Các chỉ tiêu của sữa

+ Chỉ tiêu cảm quan:

Màu sắc: màu đặc trưng của sữa tươi từ trắng đục đến nhạt

Mùi vị: mùi vị thơm ngon đặc trưng của sữa tươi, không được có mùi vị lạ Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

+ Chỉ tiêu hóa lý:

Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng

Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 2,8%

Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1,029

Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) không nhỏ hơn 0,2%

+ Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng quy định:

Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa

Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa.

Không được có vi trùng gây bệnh

- Nguyên liệu sữa tươi có thể được tiến hành thu mua tại nhà máy hoặc qua trạmthu mua trung gian rồi sau đó mới đưa về cơ sở chế biến sữa

- Để đảm bảo chất lượng người ta quản lí chặt chẽ việc thu mua sữa theo quy trình

Từ các trang trại, sữa sau khi vắt được nhanh chóng đưa đên hệ thống bảo quản lạnh(to = 4-6oC) cho đến khi đưa vào nhà máy và chế biến Sau khi sữa bò tươi đã đượclàm lạnh sẽ được các xe bồn chuyên dụng tới tiếp nhận và vận chuyển về nhà máy

Xe bồn phải được kiểm tra định kỳ và đột xuất, luôn luôn đảm bảo điều kiện để quátrình vận chuyển về nhà máy sữa luôn ở 4-6oC và không lẫn tạp chất lạ

- Khi thu mua, cán bộ kiểm tra chất lượng của nhà máy sẽ kiểm tra bằng cách thửnghiệm, phân tích độ kết tủa, cảm quan mùi vị, màu sắc, các chỉ tiêu hóa lí, chỉ tiêu

vi sinh, lên men lactid để phát hiện dư lượng kháng sinh,…

- Ngoài ra phân tích tỷ lệ chất khô, tỷ lệ béo, độ đạm, độ đường (nhằm phát hiệntrường hợp một số hộ dân pha đường vào sữa), kiểm tra điểm đóng băng (nhằm pháthiện trường hợp các hộ dân pha nước vào sữa),…

Hình 2.1 Ống lọc thủy tĩnh

2.2.2 Kiểm tra, lọc

2.2.2.1 Mục đích

- Loại bỏ những cặn bẩn có trong sữa.

- Đảm bảo sữa đạt tiêu chuẩn nguyên liệu đầu vào

2.2.2.2 Tiến hành: thiết bị lọc thuỷ tĩnh GEA KA 70-76 (Ý) Sữa có độ nhớt cao

nên trước khi lọc cần đun ở nhiệt độ 35 – 400C

Quá trình lọc được tiến hành qua hai giai đoạn:

- Lọc thô: nhằm loại bỏ các tạp chất lớn

- Lọc tinh: nhằm loại bỏ hoàn toàn tất cả tạp chất có trong sữa

2.2.3 Định lượng

2.2.3.1 Mục đích

- Nhằm đảm bảo đủ lượng sữa đúng yêu cầu và năng suất sản xuất của nhà máy.

- Thuận lợi cho quá trình phối trộn theo đúng tỉ lệ

2.2.3.2 Tiến hành:

Sữa sau khi làm sạch được bơm vào cân nhờ hệ thống định lượng đặt dưới đáy

cân, cho phép xác định được chính xác lượng sữa tươi nguyên liệu đưa vào

GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 19 SVTH: Đinh Thị Bích Hường

2.2.4 Gia nhiệt

2.2.4.1 Mục đích:

- Nhằm nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình đồng hóa, giảm

độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật mà chủ yếu là tạp trùng.Đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đồng hóa

2.2.4.2 Tiến hành: Sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng nâng nhiệt độ dịch sữa lên

- Đồng hóa có thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhưng làm giảm đáng kểquá trình oxy hóa, làm tăng chất lượng của sữa và các sản phẩm sữa (tăng mức độphân tán cream, phân bố lại giữa pha chất béo và plasma, thay đổi thành phần vàtính chất của protein)

- Trong sản xuất sữa chua, đồng hóa tạo điều kiện thu được quện sữa đồng nhất vàbền Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được cơ thể hấp thu dễ dàng

Hình 2.3 Thiết bị gia nhiệt tấm b nản

- Nhược điểm của đồng hóa: là hình thành các hạt tiểu cầu béo có kích thước trungbình sẽ là dễ dàng cho các enzym lipaza hoạt động mạnh.

- Cung cấp thêm năng lượng, tạo độ ngọt thích hợp

- Tăng hàm lượng chất khô đảm bảo năng lượng cho nấm men phát triển

2.2.6.2 Tiến hành : sử dụng nồi nấu siro

- Cấu tạo : thiết bị có dạng hình trụ, đáy cầu và được chế tạo từ thép không gỉ.Xung quanh phần thân dưới và đáy thiết bị là phần vỏ áo

- Nguyên tắc hoạt động : Người ta sẽ cho hơi vào phần vỏ áo đẻ gia nhiệt Dườngsaccharose sẽ được nạp qua cửa số (5) nằm trên nắp thiết bị Bên trong thiết bị cócánh khuấy (4) để đảo trộn hỗn hợp, cánh khuấy được motor (3) nằm trên nắp thiết

bị Sản phẩm sẽ được tháo ra ngoài thông qua cửa số (6) nằm trên mặt đáy

GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 21 SVTH: Đinh Thị Bích Hường

Hình 2.4 Thiết bị đồng hóa

Tetra Alex S15

2.2.7 Phối trộn

2.2.7.1 Mục đích

- Hoà tan hoàn toàn siro đường (70%) vào sữa nguyên liệu

- Trộn đều chất ổn định vào sữa nguyên liệu: gelatin, pectin, agar-agar, vào thùngphối trộn

2.2.7.2 Tiến hành

Quá trình phối trộn được thực hiện trong thiết bị có cánh khuấy hoạt động liên tục

để làm phân tán các chất trong dịch sữa Công việc phối trộn được thực hiện trongthùng có cánh khuấy nằm ở sát đáy thiết bị và hoạt động liên tục nhằm tăng sự hoàtan các chất vào nhau

Thiết bị phối trộn được làm bằng thép không gỉ và bên trong có cánh khuấy

2.2.8 Thanh trùng, làm nguội

2.2.8.1 Mục đích

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống thiết bị phối trộn

- Tiêu diệt hoặc ức chế các hoạt động của vi sinh vật và các enzyme có trong sữatrước khi lên men

- Nhằm tránh gây ảnh hưởng cho quá trình lên men bình thường của chủng nấmmen giống của sản phẩm

- Tăng khả năng hydrat hóa của casein (khả năng giữ nước tốt - hạn chế sự táchnước, quện sữa mịn và chắc)

2.2.8.2 Tiến hành: sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng dạng tấm

- Cấu tạo: + Tấm trao đổi nhiệt

+ Bề mặt gồm nhiều tấm xếp lên một khung đỡ, bên trong có các kherãnh để lưu chất chuyển động

+ Vật liệu thường làm bằng thép không gỉ, nhôm…

- Nguyên tắc hoạt động: Sữa sau khi phối trộn được bơm vào thiết bị gia nhiệt đểnâng lên nhiệt độ thanh trùng khoảng 90 - 950C Thời gian thanh trùng là 5-7 phút.Mỗi tấm bảng sẽ có 4 lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp mặt đểtạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt Khi chất lỏng lưu động qua các kherãnh, môi chất sẽ chuyển động dưới dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệtrất cao tạo điều khiện tốt để đốt nóng hay làm lạnh môi chất Các tấm thường đặtsong song với nhau tạo ra các khoảng không gian hẹp tạo nên các kênh dẫn riêngbiệt cho các môi chất khác nhau Sữa sau khi thanh trùng được làm nguội đến nhiệt

Thường sử dụng giống vi khuẩn lactic lên men đồng hình như: Streptococcus

thermophillus và Lactobacillus bulgaricus.

- Lactobacillus bulgaricus

Lactobacterium bulgaricum tích tụ đến 3,5% axic lactic, phát triển tốt ở pH= 4,5,

nhiệt độ tối ưu là 40 – 450 Đây là vi khuẩn tạo được độ axic cao 300-350T

Lactobacterium bulgarium phát triển ở 22÷530C tạo độ acid trong sữa 200÷3000T,

độ giới hạn là 200÷2500T

- Streptococcus thermophillus.

Streptococcus thermophillus là vi sinh vật ưa nhiệt giống như tên chủng, nhiệt độ

thích hợp khoảng 40÷450C và bị tiêu diệt ở nhiệt độ 530C Khi làm môi trường nuôicấy từ sữa thanh trùng và ủ ở 320C số lượng lớn khuẩn lạc của Streptococcus

thermophillus xuất hiện Streptococcus thermophillus là một vi sinh vật quan trọng

trong sản xuất sữa chua, phomat, nó bị ngăn cản sự hoạt động bởi 0,01 mg penicillinhay 5 mg streptomycin/ml

Tỷ lệ cocci/bacilli thường 1:1 hoặc 1:2 Từ men giống gốc được hoạt hoá

Hình 2.8 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus

Hình 2.9 Vi khuẩn Streptococcus thermophillus

thành chủng sử dụng hoặc có thể sử dụng trực tiếp mà không cần thông qua cácbước trung gian

Sữa dùng làm môi trường phải có chất lượng cao, tổng số vi khuẩn thấp, không cóchất kháng sinh, không chứa chất tẩy rửa Thanh trùng ở nhiệt độ 90 ÷ 950C trong15÷30 phút nhằm tiêu diệt hoàn toàn, loại trừ các chất kiềm hãm, biến tính protein,loại bỏ oxy hoà tan

Quá trình hoạt hoá được thực hiện trong thiết bị vô trùng hình trụ đứng, đáy hìnhchỏm cầu, làm bằng thép không rỉ

2.2.9.2 Lên men

- Mục đích: của công đoạn là chuyển hoá đường lactose trong sữa thành axít lactic

và chất thơm dưới tác dụng của hệ vi khuẩn lactic, làm giảm pH của sữa để tạo điềukiện thích hợp cho protein sữa đông tụ, kết quả tạo ra cho sản phẩm có vị chua thíchhợp và mùi thơm đặc trưng

- Tiến hành: cấy hỗn hợp cả hai loài vi khuẩn Streptococcus thermophillus và

Lactobacillus bulgaricus vào thiết bị lên men PH-OTH-2 kiểu đứng Quá trình lên

men được thực hiện trong thiết bị lên men ở nhiệt độ t = 40450C trong thời gian làt= 3-5 giờ Kết thúc quá trình lên men khi khối sữa đạt độ chua là 80100 0D.Thiết bị lên men có dạng hình trụ đứng, bên trong có hệ thống cánh khuấy và cácđầu dò nhiệt độ, pH, … để có thể theo dõi trực tiếp các thông số công nghệ trongquá trình lên men, thiết bị có lớp cách nhiệt để đảm bảo nhiệt độ lên men

Khi kết thúc quá tình lên men, nhanh chóng làm lạnh về nhiệt độ 50C để hạn chếquá trình lên men tiếp tục

Khối sữa sau khi lên men được kiểm tra pH, % chất khô, % chất béo

+ Cấu tạo: thiết bị lên men có dạng hình trụ đứng, đáy là hình nón

Cửa vào dịch sữa