Bài giảng công nghệ sản xuất thực phẩm đồ uống từ sữa

Sữa lên men ( sữa chua) là sản phẩm được chế biến từ sữa nhờ vào vi sinh vật ( chủ yếu là khuẩn lactic). Có nhiều dạng sản phẩm sữa lên men: Sữa chua, Yaghurt... Kefir: sữa lên men có ethylic ( Torula, Saccharomycess, vi khuẩn lactic). Taette milk: sản phẩm lên men từ sữa bò, cấu trúc sền sệt, có thể kéo sợi ( Lactococus, Leuconostoc)

Chuyên đề:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐỒ UỐNG TỪ SỮA

3.1 SỮA LÊN MEN

3.1.1 Giới thiệu

 Sữa lên men ( sữa chua) là sản phẩm được chế biến từ sữa nhờ vào vi sinh vật ( chủ yếu là khuẩn lactic).

 Có nhiều dạng sản phẩm sữa lên men:

 Sữa chua

 Yaghurt

 Kefir: sữa lên men có ethylic ( Torula, Saccharomycess, vi khuẩn lactic).

 Taette milk: sản phẩm lên men từ sữa bò, cấu trúc sền sệt, có thể kéo sợi ( Lactococus, Leuconostoc)

 Sự khác nhau giữa các loại sữa lên men tuỳ thuộc vào:

+ Nguyên liệu sữa sử dụng

+ Loại vi sinh vật

+ Phương pháp chế biến

 Giá trị sữa chua

- Sữa chua chứa 2- 3% acid lactic: tăng khả năng tiêu hoá, đặc biệt tăng sự chuyển hoá các thức ăn giàu P, Ca

- Protein của sữa ở dạng dễ hoà tan: pepton, acid amin,

- Vi khuẩn lactic trong sữa chua cạnh tranh vi khuẩn gây thối: có khả năng hạn chế độc tố xâm nhập vào máu

- Phục hồi vi sinh vật có lợi tiêu hoá

- Vi khuẩn lactic và men sữa có khả năng tạo chất kháng sinh chống lại Staphylococcus và một số tác nhân gây bệnh đường ruột

3.1.2 Thành phần của sữa

Thành phần và tính chất của sữa phụ thuộc vào

 Điều kiện nuôi dưỡng

 Giai đoạn của quá trình cho sữa

 Loại động vật cho sữa ( nhai lại, không nhai lại),

 Trạng thái của động vật cho sữa ( khoẻ mạnh hay có bệnh…)

 Là thành phần chính của sữa, chiếm khoảng 85- 89%

 Là dung môi hoà tan các chất hữu cơ và vô cơ ( lactose, khoáng, acid hữu cơ…)

 Là môi trường cho các phản ứng sinh hoá, môi trường phân tán cho các chất phân tân

 Phân tác trong sữa tạo thành nhũ tương

 Hiện diện dưới dạng những giọt chất béo rất nhỏ các giọt này phân tán trong plasma

 Kích thước hạt ảnh hưởng đến độ ổn định nhũ tương và màu sắc sữa, tuỳ thuộc vào:

Thành phần chất béo của sữa:

 Chất béo tinh chất: glycerol (12.5%) và acid béo ( 87.5%)

 Acid béo tự do

 Phospholipid

 Cholesterol: phần lớn được tìm thấy trong những hạt chất béo

 Vitamin: kết hợp với chất béo như: vitamin A, D, K, E

 Tính chất vật lý:

- Khi tinh khiết thì không màu, không vị

- Chuyển sang màu vàng nhạt, có mùi vị dặc biệt khi xuất hiện một số hợp chất khác: beta- carotene, diacetyl, acelty methyl carbonyl…

- Không hoà tan trong nước nhưng tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ

- Nhẹ hơn nước, có thể hấp thụ một lượng nước cân đổi

 Phân loại lipit sữa

 Lipit đơn giản: công thức phân tử chỉ gồm C, H, O, là ester của acid béo no và không no + Acid oleic không bão hoà

+ Acid palmitic bão hoà chiếm

+ Acid stearic bão hoà 70- 75% tổng số acid béo

 Lipit phức tạp ngoài C, H, O trong phân tử còn có P, N, S…

 Là thành phần cung cấp dinh dưỡng quan trọng nhất

 Chiếm khoãng 3- 4% trong sữa bò

 Khả năng tiêu hoá protein của sữa bò cao nhất so với protein nhận được từ các động vật khác

 Bao gồm:

- Phức chất casesin: hiện diện trong sữa ở dạng huyền phù keo

- Protein nước sữa: hiện diện dưới dạng dung tích

 Phức chất casein:

 Chiếm khoảng 80% tổng số protein của sữa

 Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với một số thành phần khác gọi là micell casein

 Casein liên kết với các ion Ca, P và nhiều hợp chất khác hình thành micell casein

 Protein nước sữa (protein whey):

 Gồm: albumin, globulin, globulin miễm dịch, một lượng nhỏ gbulin kháng thể… Ở trạng thái hoà tan trong nước

 Khi casein bị kết tủa thì protein được duy trì trong serum sữa

 Một lượng nhỏ các protein khác hoặc những hợp chất giống protein như hợp chất nitrogen phi protein

 Glucid của sữa chủ yếu là lactose ( đường sữa)

 Trung bình mỗi lít chứa khoãng 50g lactose

 Lastose là một disaccharride của hai đường đơn là glucose và galctose

 Lastose ở dạng tự do là chính, ngoài ra còn một phấn rất nhỏ ở dạng liên kết với các protein

 Nó tồn tại ở bốn dạng chính: α và β hydar; α và β hydrit

 Vi khuẩn có thể chuyển hoá lactose thành đường đơn trong quá trình lên men

1000 150 60

B12 (Cyanocobalamin) Nicotinamide

Pantothenic acid

C (A scorbic acid) Biontin

Folic acid

0.005 1 3.5 20 0.03 0.05

Trong sữa có nhiều nhóm enzym hiện diện:

 Lipase: có thể làm cho sữa và các sản phẩm sữa bị trở mùi xấu đi, do chúng thuỷ phân glyceide và giải phóng acid béo tự do

 Protease: được hình thành tự nhiên trong sữa và chúng không bị phân huỷ hoàn toàn ở nhiệt độ thanh trùng ( 76- 78OC), có thể tạo vị đắng trong sữa

 Phosphate: thuỷ phân liên kết ester với góc phosphate

CÁC CHẤT KHÁNG SINH

Các chất kháng sinh có trong sữa do:

 Dùng kháng sinh để điều trị bệnh cho gia súc

 Cho kháng sinh vào với mục đích bảo quản

 Do các vi sinh vật trong sữa tiết ra

 Do tuyến sữa tổng hợp nên

CÁC CHẤT SẮC TỐT (MÀU)

Cường độ màu sắc của sữa phụ thuộc vào các yếu tốt sau:

 Hàm lượng chất béo có trong sữa

 Thức ăn nuôi vật

 Loài động vật cho sữa

 Chất bẩn nhiễm trong sữa cao cũng ảnh hưởng đến màu sắc của sữa

Các chất khí : các chất khí chủ yếu trong sữa là CO2, O2, N2 ở dạng hoà tan chiếm tỉ lệ trung bình khoãng 70ml/lit sữa

3.1.3 SẢN XUẤT SỬA CHUA

Quá trình sinh hoá trong sản xuất sữa chua

Acid lactic Acid lactic và sản phẩm khác CH3COCOCH3 Diacetyl

Quá trình sinh hoá trong sản xuất sữa chua

 Trao đổi chất carbohydrat

- Lastose bị thuỷ phân thành glucose và galactose nhờ enzym glactosedaza Glucose được sử dụng để chuyển thành acid lactic

- Những thành phần mùi được tạo thành như: caetonyl, diacetyl

 Thuỷ phân protein

- Phức hệ calcium- caseinate- phosphate bị mất ổn định tạo thành khối đông

- Protein bị thuỷ phân ở mức độ thấp tạo thành peptid và acid amin tham gia vào phản ứng tạo thành những hợp chất mùi

- Vi khuẩn lactic tạo enzym phân giải một phần protein thành pepton gây đắng

- Nhiều acid amin tự do được tạo thành

Quá trình sinh hoá trong sản xuất sữa chua

 Thuỷ phân chất béo

- Các triglyceride mạch ngắn một phần tham gia tạo mùi cho sản phẩm cuối cùng

 Các chất khác:

- Có sự gia tăng thành phần niacin, acid folic, nhưng một số vitamin như: B1, B6, B12 bị phân huỷ tương đối nhiều

Qui trình sản xuất

Thu nhận sữaĐánh giá chất lượng sữa

Xử lýCấy giốngRót chai Lên menLên men Làm lạnh, bảo quản lạnhLàm lạnh Khuấy trộn

Bảo quản lạnh Vô bao bìYaourt đặc Yaouurt khuấy

Nguyên liệu và xử lý nguyên liệu

 Sữa:

- Sữa tươi nguyên hay sữa đã tách béo

- Sữa khô nguyên hay sữa sấy phun không béo

- Sữa đặc nguyên hay sữa đặc không đường

 Chất màu

 Chất bảo quản: sorbat kali

 Viatamin, khoáng

Nguyên liệu

 Chất tạo ngọt

- Chủ yếu đường sucrose

- Đường mía, mật ong

- Chất tạo ngọt ít năng lượng

 Trái cây

- Dạng Jam

- Đã qua thanh trùng

- Tỉ lệ bổ sung khoảng 8-25%, tốt nhất là 10-15%

Nguyên liệu

 Chất làm đặc, ổn định

- Tác dụng

+ Tạo nhớt, ổn định cấu trúc

+ Ngăn chặn sự phân tách của serum

+ Góp phần làm giảm năng lượng mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm + Thay thế thành phần chất khô của sữa, tăng hiệu quả kinh tế

- Các chất sử dụng: tinh bột, gelatin

- Tỉ lệ: 0.05-1%

Chuẩn hoá nguyên liệu

 Mục đích: điều chỉnh các thành phần trong dịch sữa đạt yêu cầu trước khi chế biến

 Yêu cầu:

- Sữa khô phải được phục hồi thành dạng lỏng

- Sữa tươi tối thiểu 25%

- Chất khô không béo: 12- 15% ( bổ sung sữa bột tách béo hoặc cô đặc)

- Điều chỉnh hàm lượng lipit thích hợp ( nếu thừa thì bổ sung thêm sữa đã tách béo, nếu thiếu thì bổ sung váng sữa)

Đồng hoá sữa

 Mục đích:

- Làm nhỏ các hạt mỡ sữa giúp quá trình tủa được mịn, đồng nhất, hỗn hợp dịch trở nên đồng thể

 Nguyên lý:

- Làm tán nhỏ các hạt mỡ sữa đạt kích thước khoãng 1µ

- Quá trình thực hiện nhờ sử dụng áp suất đẩy sữa qua một ke hẹp

Các thông số của quá trình đồng hoá

 Áp suất

- Áp suất đồng hoá càng cao sự giảm kích thước hạt càng lớn, áp suất thường sử dụng là 2500psi

 Nhiệt độ

- Nhiệt độ thấp làm chất béo hoá rắn, giảm hiệu suất đồng hoá

- Nhiệt độ cao giúp giảm độ nhớt, tăng hiệu quả đồng hoá

- Thường sử dụng ở nhiệt độ 50- 70OC

Tác dụng của quá trình đồng hoá

 Giảm đường kính trung bình của hạt béo

 Ngăn chặn sự phân ly của kem trong quá trình ủ lên men

 Sữa có màu trắng hơn vì hạt béo vỡ ra làm gia tăng khả năng phân tán của ánh sáng

 Đảm bảo trộn được một hỗn hợp đồng nhất

Xử lý nhiệt

 Mục đích:

 Tiêu diệt vi sinh vật tạp hiện diện

 Đuổi oxy từ hỗn hợp, tạo điều kiện thích hợp cho vi sinh vật giống

 Phân phối lại thành phần khoáng, đặc biệt là calcium dạng keo và hoà tan

Các phương pháp xử lý nhiệt

 Xử lý nhiệt sơ bô: 63- 65%/15 giây

- Không ức chế được enzym phosphataza

- Làm bảo tử chuyển sang trạng thái dễ bị tiêu diệt khi thanh trùng

- Áp dụng cho sữa nguyên liệu vừa đến nhà máy

Các phương pháp xử lý nhiệt

 Tiệt trùng

- 135- 150OC, 2- 20 giây (1)

- 110- 120 OC, 20- 40 phút (với chai thuỷ tinh)

 Tiêu diệt tất cả vi sinh vật và bào tử

 Với (1), không ảnh hưởng đến biến đổi hoá học cũng như màu sắc mùi vị của sữa

Biến đổi của sữa từ quá trình xử lý nhiệt

 Có xu hướng tạo cấu trúc duỗi của micell casein làm cho khối đông mềm hơn so với sự kết tủa bình thường của sữa không xử lý

nhiệt

 Làm giảm bớt mùi xấu hiện diện trong sữa nhưng có thể tạo thành mùi xấu khác từ các phản ứng hoá học

Cấy giống

 Giống vi sinh vật phải đạt yêu cầu sau:

 Lên men chua nhanh

 Có khả năng sinh hương, tạo mùi thích hợp cho yaohurt

 Tạo ra khối đông cứng chắc ổn định độ nhớt và cấu trúc sản phẩm

 Trong công nghiệp sử dụng 2 giống vi khuẩn là Streptococus Thermophilus và Lactobacillus Bulgaricus

Cấy giống

 Streptococcus Thermophilus:

- Hình cầu, khả năng chụi acid kém hơn Lactobacillus Bulgaricus

- Nhiệt độ tối ưu: 37- 40OC

- Lên men lactic đồng hình

- Khả năng chuyển hoá đường glucose, lactose, galcatose, surcose

 Lactobacillus Bulgaricus:

- Hình que, khả năng chụi acid cao hơn Streptococus Thermophilus

- Nhiệt độ tối ưu: 40- 45OC

- Lên men lactic dị hình

- Khả năng chuyển hoá đường glucose, lactose

Cấy giống

- Ch i acid t t h n nên ti p t c ti n trình lên men đ đ t đ acid ụ ố ơ ế ụ ế ể ạ ộ

yêu c u cho s n ph m ầ ả ẩ

- Quá trình lên men d hình t o ra nhi u h p ch t mùi thích h p ị ạ ề ợ ấ ợ

Lên men đ ng hình đ t o acid lactic ch y u cho s n ph m rút ng n ồ ể ạ ủ ế ả ẩ ắ

th i gian lên men, nh ng b c ch s mms ờ ư ị ứ ế ơ

Lên men

 Diễn biến quá trình lên men:

- Cocci lên men tốt độ nhanh hơn tạo thành một lượng acid đáng kể, sau một thời gian bị ức chế bởi acid và phát triển chậm lại

- Rod có khả năng chụi acid tốt hơn nên tiếp tục phát triển sinh acid đạt yêu cầu cho sản phẩm và tạo các hợp chất mùi

 Thông số của quá trình lên men

- Nhiệt độ 40- 42OC

- Tỉ lệ 2 giống sử dụng: 1:1

- Tỉ lệ giống so với dịch sữa: 2%

- Acid lactic: từ 0.9- 1.2%, đường thêm vào để điều vị sản phẩm

- Thời gian ủ 8- 12 giờ

Lên men

 Với yaourt cứng: sữa được rót vào bao bì trước khi ủ

- Ưu điểm: yaourt có độ đặc tốt

- Nhược điểm: tốn nhiều diện tích và công lao động

 Với yaourt khuấy: sản phẩm được đóng gói sau khi lên men, khắc phục nhược điểm của yaourt cứng

- Nhưng nước sữa sẽ bị tách, độ acid cao, khả năng kết dính và độ đặc thấp

Lên men

 Với yaourt khuấy

Để khắc phục hiện tượng trên cần:

- Giảm tỉ lệ giống sử dụng (0.025%)

- Giảm nhiệt độ lên men ( 30OC)

- Lên men lần 1 đến acid 0.7%, tiến hành bổ sung trái cây và rót bao bì

- Kết hợp khuấy để làm vỡ các hạt gel cuc bộ vừa hình thành

- Sử dụng các chất phụ gia kết dính

- Lên men tiếp ở nhiệt độ hấp (15- 20OC)

Các dạng trái cây bổ sung

 Dạng bán thành phẩm ( sỉryp với đường, 70% trái cây, 30% nước đường): không chất bảo quản, không bổ sung chất màu, có mùi tốt nhưng màu kém do quá trình xử lý nhiệt

 Trái cây đóng hộp: có bổ sung phụ gia như các chất màu, mùi, chất ổn định

 Trái cây lạnh đông: trái cây được rã đông, thêm đường và xử lý nhiệt trước khi sử dụng Trái cây dạng này thường bị phá vỡ cấu trúc do quá trình lạnh đông và rã đông Nếu được tách nước bằng cách ngâm nước đường trước khi lạnh đông sản phẩm yaourt sẽ có cấu trúc tốt

 Các dạng khác: puree, jam

Lên men

 Trong quá trình lên men:

 Casein sữa bị kết tủa ở pH đẳng điện, sữa đông tụ đạt độ chua cần thiết

 Yêu cầu: khối đông phải đặc, đồng nhất, không có hiện tượng nước- sữa tách ra, độ chua phải đạt 60- 80OT (Tesner)= số ml NaOH hay KOH cần để trung hoà 100ml sữa

 Khi sữa đạt độ chua yêu cầu phải kết thúc nhanh quá trình lên men bằng phương pháp làm lạnh nhanh

Làm lạnh

 Đặc điểm:

- Quá trình lên men lactic còn xảy ra ở mức độ yếu

- Sữa tiếp tục đông tụ, lipid trong sữa trở nên rắn, nước tự do liên kết với protein làm sữa đông đặc thêm

- Quá trình tạo hương xảy ra tạo mùi đặc trưng cho sữa chua

 Mục đích: điều chỉnh độ acid trong sản phẩm

 Thông số của quá trình làm lạnh

- Độ acid đạt: 0.9%- 1% acid lactic (pH khoãng 4.6)

- Nhiệt độ làm lạnh: < 5

- Thời gian từ 12-14 giờ

Làm lạnh

 Tốc độ làm lạnh ảnh hưởng đến cấu trúc khối đông

 Làm lạnh nhanh quá: xảy ra hiện tượng phân ly nước sữa do sự co lại quá nhanh của sợi protein

 Với yaourt bổ sung mùi: nên làm lạnh yaourt đến nhiệt độ 15- 20OC trước khi bổ sung

Phương pháp làm lạnh

 Làm lạnh giai đoạn 1:

 Làm lạnh 1 lần từ nhiệt độ ủ đến nhiệt độ yêu cầu trước khi rót (hoặc bổ sung màu mùi)

 Ít được sử dụng vì dễ làm hư cấu trúc sản phẩm

Bao gói

 Mục đích

- Ngăn chặn sản phẩm bị nhiễm tạp

- Cung cấp thông tin cần thiết cho người tiêu dùng

 Yêu cầu bao bì:

- Bao gói không chứa độc tố

- Không xảy ra phản ứng hoá học giữa vật liệu và sản phẩm

3.2.1 Kiểm tra chất lượng sữa tươi

- Kiễm tra độ sạch cơ giới ( lọc khoảng 500ml, quan sát giấy lọc)

+ Nhóm 1: không cặn

+ Nhóm 2: có 1 hoặc 2 cặn

+ Nhóm 3: nhiều cặn

- Kiểm tra độ sạch vi sinh vật

+ Nhóm A: tổng số vi sinh vật/ 100ml sữa< 75.000, chỉ số trực khuẩn ruột= 3 + Nhóm B: tổng số vi sinh vật/ 100ml sữa< 155.000, chỉ số trực khuẩn ruột= 0.3

Kiểm tra sữa pha nước

Dựa vào hai tính chất vật lý của sữa

Tỉ trọng (d)

Phụ thuộc vào:

Hàm lượng béo

Và hàm lượng chất khô không béo

Khi pha thêm nước

vào d của sữa sẽ giảm

Kiểm tra thành phần trong sữa

 Chất khô tổng số: chiếm khoãng 13% trong sữa tươi

 Hàm lượng chất khô tổng số của sữa có thể được xác định bằng cách sấy khô đến khối lượng không đổi Với sữa bò có thể dùng công thức sau:

TS= 1.23F+ 2.6 x 100(d-0.9982)/d

 Trong đó:

TS: Hàm lượng chất khô tổng số F: Hàm lượng béo (g/l)

D: tỉ trọng ở 20OC

 Hàm lượng chất khô không béo được suy ra từ hàm lượng chất khô tổng số bằng cách trừ đi hàm lượng béo

Kiểm tra độ nhiễm bẫn vi sinh vật

 Dựa vào tính oxy hoá khử của sữa

 Sự nhiễm khuẩn thế oxy hoá khử tăng biểu hiện ở hiện tượng mất màu khi thêm chất màu

 Lấy 10ml sữa+ 1ml xanh methylen cho vào ống nghiệm rồi lắc điều, cách thuỷ ở 40OC rồi đặt vào tủ ẩm, nữa giờ lắc một lần và theo dõi thời gian mất màu sữa:

 Trước 15 phút: sữa nhiễm khuẩn rất nặng

 15 phút- 1 giờ: sữa nhiễm khuẩn nặng

 1-3 giờ: sữa nhiễm khuẩn nhẹ

 Sau 3 giờ: sữa đạt tiêu chuẩn vệ sinh

Kiểm tra độ chua của sữa

Dựa vào pH của sữa

 pH hay nồng độ ion H+ của sữa biểu thị độ acid thực của nó

 Sữa từ các nguồn động vật khác nhau sẽ có pH khác nhau (sữa bò: 6.6-6.8; sữa dê: 6.3- 6.7)

 pH= 4.6 - 4.7 là điểm đẳng điện của sữa bò Tại điểm này sữa đông tụ ở nhiệt độ phòng

 Độ chua: chuẩn bằng NaOH 0,1N với chất chỉ thị màu phenolphatalein đến khi xuất hiện màu hồng bền thì dừng lại đọc kết quả

OT= n x 100/25

 Trong đó: n số ml NaOH dùng trong chuẩn độ 25: số ml sữa