CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾNYAOURT

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 chu

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM



TIỂU LUẬN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

YAOURT

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Mục lục

I Yêu cầu về nguyên liệu và nguyên lý chế biến sữa chua 1

1 Yêu cầu về nguyên liệu: 1

2 Nguyên lý chế biến sữa chua 3

II Quy trình sản xuất sữa chua 4

III Chỉ tiêu chất lượng sữa chua và máy móc thiết bị 10

1 Chỉ tiêu chất lượng 10

2 Các thiết bị dùng trong quá trình sản xuất: 11

Tài liệu tham khảo 17

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:

ST

T Các chỉ tiêu Các thông số Tiêu chuẩn

1 Cảm quan

Màu sắc Màu kem nhạt, đồng đều

Mùi vị Mùi thơm tự nhiên, ngọt mát

Trạng thái Hạt nhỏ, mịn, không vón cục, không

nhiễm tạp trùng, không lẫn tạp chất

2 Hóa lý

Hàm lượng chất béo 1%

Độ hòa tan cao 97 ÷ 99,5%

pH sữa hoàn nguyên 6,6 ÷ 6,7

Hàm lượng Pb ≤ 0,5mg/kg Hàm lượng As ≤ 0,5mg/kg

3 Vi sinh vật

Coliform, E.coli Không có Samonella,

staphylococcus Không có

Nấm men và nấm mốc Không có

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:

ST

T Các chỉ tiêu Các thông số Tiêu chuẩn

1 Cảm quan

Mùi vị Ngọt đăc trưng, không mùi vị lạ

Trạng thái Các hạt tinh thể đường đồng đều, khôngvón cục, không lẫn tạp chất.

2 Hóa lý

Hàm lượng đường saccharose

>99,7%

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

Màu (420 nm) Tối đa 0,04%

Hàm lượng kim loại

3 Vi sinh vật tổng số VSV

<200 tế bào/10g

<10 tế bào/10g

<10 tế bào/10g

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

 Chỉ tiêu hóa lý

- Các loại đường khác ≤ 50mg/kg

- Hàm lượng axit ≤ 0,4%

- Chỉ số hòa tan 1,25mg/100ml

- Kích thước tinh thể:

 94% tinh thể ≤ 10μm

 6% tinh thể từ 10 ÷ 25 μm

 Tiêu chuẩn về men giống:

- 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

 Nước:

 Là thành phần quan trọng trong sãn xuất các sản phẩm sữa cà phải đạt tính chất như nước uống tinh khiết

 Các chỉ tiêu:

- Cảm quan: không màu, không mùi vị

- Hóa lý:

 độ cứng ≤ 70mg/l

 lượng Clo dư ≤ 30mg/l

 sắt: ≤ 0,1mg/l

 ammonia ≤ 0,5mg/l

 axit cacbonic ăn mòn: không có

 Hàm lượng CaC3< 100mg/l

 Lượng đồng ≤ 0,5mg/l

- Vi sinh: nước không chứa vi khuẩn gây bệnh tổng số vi khuẩn hiếu khí ≤ 1000CFU/ml Coliform ≤ 1/l00ml

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 cái

Sữa chua thành phẫm

Làm nguội Thanh trùng 2 Đồng hóa 2 Gia nhiệt 2 Ageing Làm lạnh 1 Thanh trùng 1 Đồng hóa 1 Gia nhiệt 1 Lọc

Bảo quản

đóng Cặn

 Quy trình sản xuất Men 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

Nước, sữa bột gầy

Phối trộn

Lọc

Lên men

Làm lạnh

Thanh trùng

Làm nguội

Cặn

Men

giống

Men cái

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

- 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

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

 Thanh trùng: dich sữa sau trộn và hoà tan được thanh trùng ở 900C trong 30 phút để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh

 Làm nguội: dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 430C là nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men

 Cấy men: Men giống khô sẽ được cho vào buồng và khuấy đều trong 10 phút.

 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.

 Quy trình sản xuất sữa chua dạng cánh khuấy:

 Quy trình sản xuất sữa chua uống:

Sữa nguyên liệu

Chuẩn hóa, hiệu chỉnh

chất khô

Bài khí, đồng hóa

Phối trộn

Xử lý nhiệt, cấy giống

Lên men

Bảo quản lạnh

Thanh

Đồng hóa

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

Chế phẩm

VSV lactic

thương mại

Chất ổn định

Đường,

hương liệu

Hoạt hóa

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

Rót sản phẩm

 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

 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

Hàm lượng chất

khô không chứa

chất béo, % khối

lượng

Hàm lượng chất

 Các chất nhiễm bẩn

Tên chỉ tiêu Mức tối đa

 Chỉ tiêu vi sinh vật:

Tên chỉ tiêu

Mức cho phép Không xử lý Xử lý

2 Các thiết bị dùng trong quá trình sản xuất:

 Thiết bị đồng hóa:

 Thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao gồm 2 bộ phận chính: bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp

- Bơm piston cao áp được

vận hành bởi động cơ

điện thông qua trục quay

và bộ truyền động để

chuyển động quay của

động cơ thành chuyển

động tịnh tiến của piston

- Các piston chuyển động

trong xilanh ở áp suất cao

Chúng được chế tạo từ

những vật liệu có độ bền

cơ học cao Bên trong

thiết bị còn có hệ thống

dẫn nước vào nhằm mục

đích làm mát cho piston

trong suốt quá trình làm

việc

- 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

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

 Trong công nghiệp, máy đồng hóa có thể được thiết kế cấp bậc hạ cấp

- Thiết bị đống hóa 1 cấp ba gồm 1 bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, một 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

- Thiết bị đồng hóa 2 cấp bao gồm 1 piston để đưa nguyên liệu vào máy, hai khe 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

- Tiến trình đống hóa hai cấp rất phổ biển trong công nghiệp chế biến sữa, đặc biệt 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.

- Thiết bị trao đổi nhiệt nhiều tấm kim loại gợn song ghép chặt với nhau tạo thành

5 khu vực trao đổi nhiệt riêng biệt

- Hai vỉ liên tiếp ngăn cách nhau bằng một tấm kim loại dày gọi là tấm nối Ngoài 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

- Các tấm truyền nhiệt được bố trí sao cho phân phối các dòng chảy vào giữa các khe song song ngược nhau

- Quá trình xảy ra trong thiết bị là truyền nhiệt gián tiếp qua tấm kim loại mỏng giữa 2 dòng lưu chất chuyển động ngược chiều theo 2 cơ chế:

 Truyền nhiệt đối lưu trong lòng mỗi dòng lưu chất

 Truyền nhiệt do dẫn nhiệt qua tấm kim loại

- Các tấm được chế tạo dạng lượn sóng để tạo dòng chảy rối, làm tăng hiệu quả truyền nhiệt

 Chi tiết các thiết bị.

- Tấm trao đổi nhiệt là chi tiết quan trọng nhất trong thiết bị, đóng vai trò quyết định khả năng và hiệu quả truyền nhiệt của dòng chảy

- Tấm trao đổi nhiệt được làm bằng thép không rỉ, vật liệu thường sử dụng là thép 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

- Các tấm kim loại trao đổi nhiệt có 4 lỗ tròn ở 4 gốc tạo đường dẫn cho lưu chất 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