Tìm hiểu về công nghệ sản xuất sữa chua

Sữa chua rấtgiàu dinh dưỡng, nó giúp giảm stress, tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, tăngcường tuổi thọ hay là thực phẩm làm đẹp không thể thiếu cho phái nữ …Sữa chuacòn được biết đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM.

sữa chua

GVHD: NGUYỄN THỦY HÀ Nhóm: 4_THỨ 3_TIẾT 7,8

Sơn Thị Thanh Lam 2005130072LỜI MỞ ĐẦU

Khi nói đến một trong số các thực phẩm từ sữa có những giá trị dinh dưỡng quý giácho sức khỏe của người tiêu dùng ta phải kể đến đầu tiên đó là sữa chua Sữa chua rấtgiàu dinh dưỡng, nó giúp giảm stress, tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, tăngcường tuổi thọ hay là thực phẩm làm đẹp không thể thiếu cho phái nữ …Sữa chuacòn được biết đến nhiều nhất như là sản phẩm thực phẩm hiệu quả trong vai trò tăngcường hoạt động của hệ tiêu hóa

Hiện nay, sữa chua đã và đang chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ rộng lớn trên khắp thếgiới, người tiêu dùng yêu thích sản phẩm này không chỉ vì giá trị dinh dưỡng mà còncác ưu điểm như giá thành rẻ, thông dụng, dễ tiêu dùng và đặc biệt là hương vị đặctrưng mà các vi sinh vật lên men lactic trên sữa mang lại cho sữa chua

Với những lợi ích về dinh dưỡng cũng như giá trị kinh tế to lớn mà sữa chua đem lại,không gì ngạc nhiên khi sữa chua trở thành một trong những đề tài nghiên cứu đángquan tâm Đôi khi đại đa số chúng ta ai cũng biết làm ra sản phẩm sữa chua bằngcách lên men sữa Nhưng ít có ai biết cụ thể về thành phần của sữa chua cũng nhưnhững vi sinh vật đã tham gia vào quá trình lên men Để làm sáng tỏ hơn xung quanh

những vấn đề này nhóm em thực hiện đề tài “Tìm hiểu về công nghệ sản xuất sữa

chua”.

Trong quá trình thực hiện đề tài, không tránh khỏi những sai xót, mong cô và các bạnthông cảm

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

6.000 là số năm sữa chua đã có mặt và được dùng như thực phẩm Có nhiều giảthuyết cho rằng sữa chua khởi nguồn từ vùng Trung Đông, nơi sa mạc với khí hậukhắc nghiệt, con người buộc phải tìm mọi cách để dự trữ thức ăn, nước uống và sữachua chính là một trong những loại thực phẩm biến thể từ sữa bằng phương pháp lênmen tự nhiên

Thế kỷ thứ 8, là thời điểm sữa chua được định danh bằng những tên gọi khác nhau ởcác nước Bắt đầu từ Thổ Nhĩ Kỳ với tên “jugurt” và sau đó người Anh gọi là yogurt

và cụm từ này phổ biến cho đến ngày nay

Năm 1908 là cột mốc vàng son đánh dấu sự thành công rực rỡ của sữa chua khinhững lợi ích cho sức khỏe của món ăn tuyệt vời này được giáo sư Elie Metchnikoffcủa Viện Pasteur ở Paris (Pháp) công bố đến toàn thế giới Ông chính là nhà khoahọc được giải Nobel về sinh học và y học năm đó và là tác giả của cuốn sách “Theprolongation of Life” Sau gần 6.000 năm tồn tại, sữa chua đã được công nhận vàođầu thế kỷ 20 và cũng được chính thức vinh danh từ đó Công nghệ sản xuất sữa chua

đã dần được phổ biến ở các nước phương Tây và rộng khắp toàn thế giới cho đếnngày nay Con người đã có thêm một món ăn ngon, tốt cho sức khỏe, các công ty cóthêm ngành nghề kinh doanh thúc đẩy nền kinh tế phát triển

1 Đặc điểm, tính chất của sữa chua

Sữa chua ( còn gọi là yogurt, yogout, yoghurt, ) là sản phẩm lên men dạng bán rắn,được sử dụng rộng rãi vì hương vị, tính chất dinh dưỡng của nó, khả năng tiêu hóacao, dễ hấp thụ và rất tốt cho đường ruột Sử dụng các sản phẩm sữa lên men có tácdụng kích thích sự tiết dịch vị, kích thích sự trao đổi chất, hệ vi khuẩn lactic có tácdụng khống chế sự phát triển vi sinh vật gây thối ở ruột

Sữa chua là sản phẩm bơ sữa được sản xuất bởi vi khuẩn lên men của sữa Mọi loạisữa có thể dùng để làm sữa chua, nhưng trong cách chế tạo hiện đại, sữa bò đượcdùng nhiều nhất Sữa chua đặc (yaourt) là sản phẩm lên men lactic từ sữa bò tươi, sữabột hay sữa động vật nói chung sau khi đã khử chất béo và thanh trùng vi khuẩn gâybệnh bằng phương pháp tiệt trùng Pasteur ở nhiệt độ 80-90°C.

Các sản phẩm sữa chua cũng giống như các sản phẩm lên men khác có tác dụng bảoquản sữa rất tốt bởi pH thấp khống chế sự phát triển của vi sinh vật có hại

Sữa chua chứa rất nhiều các khoáng chất như canxi, vitamin C, vitamin D, kẽm, axitlactic và probiotic Hàm lượng các chất có trong 180gram sữa chua bao gồm:

• Năng lượng: 100-150 Kcal

• Chất béo: 3,5 gram

• Chất béo bão hòa: 2 gram

• Protein: ít nhất 8-10 gram

• Đường: 20 gram hoặc ít hơn

• Canxi: ít nhất 20% lượng canxi cần thiết hàng ngày

• Vitamin D: ít nhất 20% lượng Vitamin D cần thiết hàng ngày

Nguyên tắc làm sữa chua là do sự phát triển của vi khuẩn lactic làm pH giảm mạnh,casein trong sữa bị đông tụ Sữa từ dạng lỏng chuyển sang dạng keo sệt, và có mùi vịthơm ngon Quá trình lên men sữa chua người ta phải sử dụng hai chủng vi khuẩnlactic Một loại khuẩn lactic lên men nhanh làm giảm pH, một loại vi khuẩn lên menchậm và tạo mùi thơm đặc trưng của sữa chua

2 Phân loại sữa chua

 Dựa vào bản chất vật lý của sản phẩm:

• Sữa chua dạng gel “set type”: sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản

xuất sữa chua truyền thống, sữa chua nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồiđược rót lại bao bì, qui trình lên men được xảy ra trong bao bì làm xuất hiện khốiđông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

Hình 1.1: Sữa chua dạng gel “set type”

• Sữa chua dạng khuấy “stirred type”: Khối đông xuất hiện sau quá trình lên men bị

phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Sữa nguyên liệu được xử lý cấy giống rồilên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩmvào bao bì, sữa chua dạng này sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như sữachua “set type”

Hình 1.2: Sữa chua dạng khuấy “stirred type”

• Sữa chua dạng lạnh đông “frozen type”: Sản phẩm có dạng tương tự như kem,

quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo tổng hợpsau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩmrồi đóng gói

Hình 1.3: Sữa chua dạng lạnh đông “frozen type”

• Sữa chua dạng cô đặc “concentrated yoghurt”: Quy trình sản xuất bao gồm các

giai đoạn quan trọng như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm Trongquá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm Sữa chua côđặc còn có tên gọi là strained yoghurt

• Sữa chua uống “drink yoghurt”: Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình

lên men bị phá hủy hoàn toàn, sản phẩm có dạng lỏng Điểm khác biệt sau quá trìnhlên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa đểphá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt của sản phẩm

Hình 1.4: Sữa chua uống “drink yoghurt”

 Phân loại theo hàm lượng chất béo:

• Sữa chua béo (Fat yogurt): hàm lượng chất béo trên 3%.

• Sữa chua “bán gầy” (Partially skimmed yogurt): Hàm lượng chất béo từ 0,5-3%.

• Sữa chua gầy (Skimmed yogurt) : Hàm lượng chất béo dưới 0,5%

• Sữa chua không béo (Fat free yogurt): Hảm lượng chất béo gần bằng không.

 Phân loại dựa vào hương vị:

• Tự nhiên: mùi của sản phẩm được hình thành một cách tự nhiên

• Trái cây: Trái cây các loại như thơm, dâu, sơri, táo,… được bổ sung vào Yoghurtthường dưới dạng pure Có hai dạng pure tự nhiên (không bổ sung thêm đường) vàpure có bổ sung thêm đường Hàm lượng đường trong pure thường chiếm 50-55%

• Hương liệu: Một số sản phẩm Yoghurt còn được bổ sung thêm hương liệu và chấtmàu trong quá trình sản xuất Tùy theo tình hình của mỗi quốc gia mà bảng danh mụccác phụ gia hương liệu và màu được phép sử dụng trong chế biến thực phẩm với liềulượng tối đa quy định có thể khác nhau

3 Mục đích sử dụng sản phẩm sữa chua.

Từ lâu sữa chua được biết đến như một nguồn bổ sung canxi, kẽm và các vi khuẩn cólợi cho đường ruột Các công dụng nổi bật của sữa chua bao gồm:

• Hỗ trợ tiêu hóa.

• Tăng cường sức đề kháng

• Giúp giảm cân

• Ngăn ngừa cao huyết áp

• Giảm cholesterol

• Bảo vệ răng miệng

• Bổ sung canxi giúp xương và răng chắc khỏe

• Giúp làm đẹp da và bảo vệ tóc

2 TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT TRONG SỮA CHUA.

Trong sữa chua, có rất nhiều vi khuẩn sinh sống có lợi cho sức khỏe của người,chúng được gọi là Probiotic Những vi khuẩn này thường là vi khuẩn lên men axit

lactic như là các vi khuẩn thuộc chủng Lactobacillus và Bifidobacterium Ngoài ra,

sữa chua đươc tạo thành từ quá trình lên men sữa dưới tác dụng của vi sinh vật nhưbutiric, propionic, nấm men

Còn các loại vi khuẩn khác như vi khuẩn đường ruột, vi khuẩn axetic cũng tham giachuyển hóa lactose và tạo thành hàng loạt các hợp chất như: acid lactic, acid axetic,rượu etylic, 2,3-butadiol Chủng vi sinh vật có thể chỉ bao gồm một loài hoặc là hỗnhợp của nhiều loài

Các giống vi sinh vật chủ yếu trong sữa chua:

Vi khuẩn

Lactobacillus L.delbrueckii

L.delbrueckii ssp lactis L.delbrueckii ssp bulgaricus

L.helveticus L.acidophilus L.casei L.kefir Lactococus L.lactis ssp lactis

L.lactis ssp lactis var diacetylactis

L.lactis ssp cremoris Leuconostoc L.mesenteroides

Streptococcus Pediococcus Acetobacter

L.mesenteroides ssp dextranicum L.mesenteroides ssp cremoris

S.thermophilus P.pentosaceus P.acidilactis A.aceti

Nấm men

Kluyverromyces Candida Saccharomyces Torulaspora

K.marxianus ssp marxianus

K marxianus ssp bulgaricus

K.lactis C.kefir S.cerevisiae S.lactis T.delbrueckii

Nấm sợi

Geotrichum G.candidum

Bảng 1.1 Các giống vi sinh vật chủ yếu trong sữa.

Trong sản xuất sữa chua người ta thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng hình

Hai chủng phổ biến nhất là Streptococcus themophilus và Lactobaccilus bulgaricus.

Trong thực tế, chúng có thể cộng sinh với nhau Thông thường tỷ lệ giữa cầu khuẩn

và trực khuẩn trong canh trường giống là 1:1 hoặc 1:2 Tuy nhiên tỷ lệ này có thểthay đổi tùy thuộc vào hoạt tính của chủng sử dụng và những yêu cầu về chất lượngsản phẩm

1 Hình thái cấu tạo

Vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium Đây là những trực khuẩn, cầu

khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện Chúng có khảnăng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên mencác loại glucid phức tạp và tinh bột

Hình 1.5 Chủng Lactobacterium

2 Điều kiện nuôi cấy.

Sự phát triển của vi khuẩn lên men lactic cần có sự có mặt của pepton, acid amin haymuối amon Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng là giàu vitamin, acid amin

và khoáng chất

Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường acid pH từ 5,5 ÷ 6, khi pH nhỏhơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ15÷500C Tuy nhiên mỗi loài có nhiệt độ thích hợp khác nhau Nếu nhiệt độ lớn hơn

800C vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn

 Streptococcus themophilus phát triển tốt ở 45 ÷50oC trong môi trường có độ pH cao

 Lactobaccilus bulgaricus phát triển tốt ở nhiệt độ 50oC và sinh sản tốt ở nhiệt độ37÷45oC nhưng trong môi trường có độ pH thấp hơn

3 Đồ thị tăng trưởng

• Đường cong sinh trưởng của L.bulgaricus:

Hình 1.6: Đường cong sinh trưởng của L.bulgaricus

 Pha tiềm phát kéo dài trong khoảng 2 -3h đầu Tế bào vi khuẩn còn trẻ, nhanhchóng thích nghi với môi trường MRS broth trong thời gian ngắn

 Pha lũy thừa: 3-15h, vi khuẩn sinh sản mạnh, sinh khối tăng nhanh Đạt cựcđại ở 15h

 Pha cân bằng kéo dài từ 18-30h.

 Pha suy vong: sau 30h mật độ tế bào bắt đầu giảm dần

• Đường cong sinh trưởng của S.thermophilus:

Hình 1.7 Đường cong sinh trưởng của S.thermophilus

 Pha tiềm phát kéo dài trong khoảng 2-3h đầu

 Pha lũy thừa: 3 -18 h tiếp theo

 Số lượng tế bào đạt cực đại ở 18h

 Pha cân bằng diễn ra trong 18-30h tiếp theo

 Sau 30h là pha suy vong của vi khuẩn

 Thu nhận sinh khối sau 18h

Trong sản xuất sữa chua, việc cấy hỗn hợp hai loại vi khuẩn này cho kết quả tốt hơn

là chỉ sử dụng riêng từng loại L.bulgaricus có chứa enzyme phân giải protein nên có

khả năng phân tách một số amino acid từ casein Các amino acid này, quan trọng

nhất là valine có vai trò như chất kích thích hoạt động cho S thermophilus Kinh

nghiệm cho thấy sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất (về pH, mùi vị, hương thơm) khi

thành phần dinh dưỡng đó Sữa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể về các acidamin không thay thế, acid béo không no, khoáng (đặc biệt Ca và P) và vitamin.

 Tính chất vật lí:

Sữa là một chất lỏng màu trắng, đục Độ đục của sữa là do chất béo, protein và một

số khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc sữa thường từ màu trắng đến vàng nhạt, phụthuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo Sữa có độ nhớt lớn hơnhai lần so với nước, có vị ngọt nhẹ và có mùi đặc trưng Sữa tươi thông thường sẽ cónhững tính chất sau:

- pH (ở 20˚C): 6.5-6.7 Khi sữa nhiễm vi sinh vật, giá trị pH của sữa giảm

- Độ chua được tính bằng Dornic-˚D:15-18

- Tỷ trọng (ở 15.5˚C): 1,028-1,036g/cm3

 Thành phần hóa học:

Nước 85 – 89 Các chất hoạt tínhsinh học Số lượng nhỏ

Là thành phần chủ yếu của sữa, là dung môi hoà tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môitrường cho các phản ứng hoá sinh Phần lớn nước trong sữa có thể thoát ra ngoài khiđun nóng.

Tổng hàm lượng chất khô:

Tổng các chất khô được hiểu là hàm lượng

các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài

khí và làm bốc hơi toàn bộ lượng nước

(dạng không liên kết) có trong sữa

Chất khô không béo là hiệu số giữa tống các

chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa

Giá trị hàm lượng chất khô không béo trong

sữa bò thường là 9, 1 %

Hình 1.8 Sữa bò Đường lactose:

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liênkết với nhau tạo thành Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới 2 dạng - lactose và –lactose Tỷ lệ hàm lượng giữa hai dạng này phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ củasữa Chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên

Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với disaccharide vàmonosaccharide thường gặp, lactose có thể bị thủy phân bởi enzyme lactaza

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến đổi thành caramen Vì vậy khi khử trùng sữa, mộtphần lactose bị caramen hoá nên sữa sẽ có màu sậm hơn sữa chưa khử trùng

Ngoài lactose, trong sữa còn có galactose (20mg/l), glucose (hàm lượng trung bình70mg/l), các hợp chất glucid chứa N (hàm lượng thấp hoặc dạng vết)

Chất béo:

Chất béo trong sữa thường dạng hình cầu Trong 1ml sữa có khoảng 10 – 15 tỷ hạtcầu béo Thành phần chủ yếu của các hạt là glyceride, phospholipid và protein

Chất khoáng

Lượng chất khoáng trong sữa không nhiều nhưng sự có mặt các chất khoáng đóng vaitrò quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng của sữa.

Vitamin

Sữa có chứa nhiều loại vitamin với số lượng không lớn lắm, các vitamin thuộc 2nhóm chính là:

- Nhóm tan trong chất béo gồm A, D, E

- Nhóm tan trong nước gồm B1, B2, C

Hợp chất chứa nitơ

 Casein

Là những protein có tính acid vì trong phân tử của chúng có nhiều gốc acid glutamic

và acid aspartic, là thành phần chủ yếu của protein sữa Casein tồn tại dưới dạngmicelle, mỗi micelle chứa 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (Ca,

K, Mg, phosphate và citrate)

Hình 1.9 Cấu tạo một micelle casein

Các micelle có hàm lượng – casein khá cao với đầu ưa nước luôn hướng ra ngoài,nếu lấy đi dầu ưa nước này hoặc giảm hàm lượng – casein thì cấu trúc micelle trởnên không ổn định, nếu có mặt của Ca2+ trong sữa thì các micelle sẽ liên kết lại vớinhau tạo nên hiện tượng đông tụ casein

1.3.1.2 Enzyme

Enzyme là những chất xúc tác có tác dụng hoạt hóa các phản ứng hóa học mà không

bị phân hủy hay mất đi Trong sữa có nhiều nhóm enzyme hiện diện Các enzymetrong sữa hầu hết đều bị vô hoạt sau quá trình thanh trùng Một số enzym thường cótrong sữa như: lipase, esterase, phosphatase, xanthineoxydase, lactoperoxidase,protease, amylase, catalase, aldolase, ribonuclease, lysozyme, carbonic anhydrase…