Báo cáo công nghệ sản xuất sữa cô đặc

Báo cáo công nghệ sản xuất sữa cô đặc .......Sữa cô đặc 2....1)Giới thiệu, 2)Quy trình sản xuất, 3) Thiết bị, 4) Sản phẩm,.... Tài liệu bổ ích, trình bày chi tiết rõ ràng đầy đủ các phần đã nêu như đề mục trên.

A NGUYÊN LIỆU

I Nguyên liệu chính

Chất lượng của sản phẩm sản xuất ra tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều vào nguyên liệu sản xuất Để sản xuất sữa cô đặc, có thể đi từ nguồn nguyên liệu sữa tươi hoặc sữa bột (nhưng phải qua công đoạn hoàn nguyên sữa)

1 Một số tính chất của sữa tươi :

1.1 Tính chất cảm quan :

Sữa là chất lỏng, màu trắng, đục, có vị ngọt nhẹ và mùi thơm đặc trưng

1.2 Tính chất vật lý:

nước Mật độ quang ở 150C 1,030 - 1,034

Chỉ số khúc xạ ở 200C 1,35

1.3 Tính chất hoá học :

1.3.1 Thành phần protein:

Các protein trong sữa là những protein hoàn thiện, chứa tới 19 loại axit amin khác nhau trong đó có đầy đủ những axit amin không thay thế

in bị đông

1.3.2 Glucid :

Thành phần của Glucid ở trong sữa:

a Đường Lactoza : là glucid thuộc nhóm diholozit

- Hàm lượng trung bình 50g/l

- Tồn tại dưới hai dạng α- và β- galactoza

- Trong sữa, Lactoza luôn ở trạng thái hòa tan

- Lactoza dễ tiêu hóa, có độ đồng hoá cao (98%)

b Các loại đường đơn : Glucoza, Fructoza, Galactoza…với tỷ lệ nhỏ, thường tồn tại

dưới dạng hợp chất với acid phosphoric hoặc acid amin

1.3.3 Thành phần lipid :

Thành phần của các acid béo có trong lipid (theo % khối lượng)

Acid béo no Hàm lượng Acid béo chưa no Hàm lượng

Capric 1,31 - 2,86 Arachidonic 0,21 - 0,358

Đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất

1.3.5 Các chất có hoạt tính sinh học :

a Vitamin :

Loại

vitamin Tên Hàm lượng (mg/l) Chức năng

A 0,04 - 1,00 Chống lão hoá

D 0,65 Tham gia vào cấu trúc xương

Vitamin

tan trong

chất béo E 0,20 - 1,90 Chống lão hoá

B1 400 - 1000 Tham gia vào cấu tạo của co-carboxylaza

B2 800 - 3000 Tham gia chuyển hóa đường

PP 1-2 Tham gia chuyển hóa đường

B6 0,3 - 1,5 Tham gia chuyển hóa protein, lipid và sự tạo huyết

B12 1 - 8 Tham gia quá trình sinh tổng hợp protein,

methionine

Acid folic

0,25 - 6 Tham gia hình thành acid nucleic, nucleprotein và

tham gia vào sự tạo huyết

b Enzyme :

Lipaza Thủy phân các glycerid với sự có mặt của

acid beo tự do và glycerol 75 - 80

peroxydaza Phân hủy Hvà có thể liên kết với các chất chứa oxy 2O2 tạo thành oxy hoạt động 75

0C : 19ph

820C : 20ph

Enzym oxy

hoá sinh học

Catalaza Phân hủy H2O2 giải phóng ra O2 ở dạng tự

do dưới dạng phân tử không hoạt động 70

0C : 30ph

2 Yêu cầu chất lượng của sữa tươi :

Sữa tươi dùng để sản xuất sữa đặc có đường phải là sữa tươi có chất lượng bình thường, màu sắc, mùi vị phải đặc trưng cho sữa tươi, không có tạp chất, không tách váng sữa, không được pha thêm nước…

Các chỉ tiêu vi sinh của sữa tươi cũng phải được chú trọng Không nên quan niệm rằng, khi đã cho thêm đường vào vào trong sữa thì hàm lượng đường cao sẽ tạo nên một áp suất thẩm thấu đủ lớn để tiêu diệt vi sinh vật nên có thể giảm bớt các yêu cầu vệ sinh của nguyên liệu Nếu dùng sữa tươi đã nhiễm trùng để sản xuất thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sản xuất ra Vì vậy kiểm tra chất lượng của sữa tươi trước khi đưa vào sản xuất là điều rất cần thiết

Thông thường, tiến hành kiểm tra các chỉ tiêu : tỷ trọng, màu sắc, mùi vị, độ axit, tổng số vi sinh vật…

II Nguyên liệu phụ :

1 Đường :

Thông thường sử dụng đường saccharose để bổ sung vào trong sữa Đường phải có chất lượng cao Nếu dùng đường không đảm bảo các yêu cầu quy định, chất lượng của sữa thành phẩm sẽ bị ảnh hưởng

Đường dùng để thêm vào sữa, nếu đúng tiêu chuẩn sẽ không tham gia vào phản ứng Maillard làm sậm màu sữa vì nó không có nhóm hydroxyl hemiacetal nên không có tính khử Khi saccharose bị nghịch đảo mới tạo thành những đường đơn có tính khử, tham gia vào phản ứng Maillard Nói chung, lượng đường khử trong sản phẩm càng ít càng tốt (không được quá 0.6%) Mức độ nghịch đảo đường phụ thuộc vào chất lượng của đường và cách chuẩn bị sirô Khi sữa chứa từ 0.8 – 1.2% đường nghịch đảo thì độ chua của sữa tăng

2 lần, lượng aldehyt tăng 2 – 3.5 lần, khi đó màu của sữa chuyển thành nâu

Như vậy tốt nhất là dùng đường chứa không quá 0.02% đường khử và chỉ pha sirô nồng độ 60% - 70% và cho thẳng vào nồi cô đặc

Mặt khác không dùng đường màu vàng vì như thế sẽ làm thay đổi màu của sữa

2 Chất ổn định – bảo quản :

2.1 Axit ascorbic :

Axit ascorbic có tác dụng ức chế quá trình oxi hóa các chất béo, aldehyt, ceton… làm thay đổi mùi vị của sữa Ngoài ra, người ta thấy rằng nếu bổ sung vào sản phẩm glucooxidaza hoặc axit ascorbic thì các biểu hiện của phản ứng Maillard không xảy ra trong thời gian 8 tháng bảo quản

Song song với việc cho mầm tinh thể, người ta bổ sung thêm 0.02% axit ascorbic vào dịch sữa

2.2 Axit sorbic :

Trong sữa cô đặc có đường thường có chứa một lượng vi sinh vật, trong đó có một số loại có khả năng phân giải protein làm giảm chất lượng của sản phẩm do đó người ta thường bổ sung vào trong sữa 0.3% axit sorbic để giảm sự hư hỏng này

2.3 Muối cacbonat và bicacbonat :

Trung hòa axit lactic sinh ra do hoạt động của vi sinh vật

2.4 Muối dinatri và trinatriphotphat :

Góp phần tăng độ bền nhiệt cho các protein trong sữa

B QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CÔ

ĐẶC CÓ ĐƯỜNG

Sữa tươi

Lọc

Tiêu chuẩn

Đồng hóaCô đặc

Đường

Mầm tinh thể

40 - 45 C

116 C30s

Chân không

65 - 70 CÁp suất : 20 - 30 KPa

Sơ đồ quy trình sản xuất sữa cô đặc có đường

1 Thiết bị cô đặc 2 Thiết bị đồng hóa 3.Thiết bị làm lạnh 4.Thùng định mầm kết tinh 5.Thùng làm lạnh kết tinh 6.Thiết bị rót hộp

7.Thiết bị rót túi giấy 8.Bảo quản

1 Thuyết minh quy trình :

Sữa tươi sau khi thu nhận về được lọc, tạm chứa và bảo quản trong các thùng chứa Sau đó sữa sẽ được tiêu chuẩn hóa và được xử lý nhiệt sơ bộ trước khi cô đặc Sau đó, sữa được chứa trong các thùng và người ta bổ sung đường dưới dạng dung dịch sirô đường saccharose 70% trước khi tiến hành cô đặc chân không Sau khi cô đặc tiến hành quá trình đồng hóa, và quá trình làm lạnh – kết tinh Do đường lactose tồn tại trong một dung dịch đường quá bão hòa nên trong quá trình làm lạnh sẽ xuất hiện đường kết tinh Sữa cô đặc có đường được rót với trọng lượng tịnh 397g vào bao bì bằng sắt tráng thiếc trắng và được ghép mí Sau đó sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp

• Phương pháp thực hiện :

Quá trình lọc được tiến hành nhanh hơn khi nhiệt độ của khối sữa nóng so với khối sữa nguội (bởi vì nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của khối sữa) Vì thế thông thường, trước khi lọc, khối sữa thường được làm nóng đến 40 – 45oC trong thiết bị đun nóng hoặc trong thiết bị thu hồi nhiệt Tiến hành lọc theo 2 giai đoạn :

Giai đoạn 1 : tiến hành lọc các tạp chất có kích thước lớn nhờ lưới lọc bằng kim

loại

Giai đoạn 2 : tiếp tục lọc bằng vải hoặc bằng thiết bị ly tâm

• Những biến đổi trong quá trình lọc :

™ Vật lý :

- Các chất cặn được tách ra và bám vào bên trong thiết bị dưới dạng cặn bùn

- Nhiệt độ tăng làm độ nhớt của sữa giảm, giúp quá trình lọc diễn ra nhanh hơn

™ Giai đoạn 1 : lọc thủy tĩnh trong thiết bị lọc một túi tháo rời Quá trình này

thường diễn ra khi sang sữa từ thùng này sang thùng khác

™ Giai đoạn 2 : lọc bằng vải hoặc lọc ly tâm

b Tiêu chuẩn hóa :

Điều chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô trong sữa theo yêu cầu sản phẩm, ổn định các thành phần trong sản phẩm

• Mục đích :

™ Chuẩn bị : Thành phần sữa ổn định giúp cho quá trình xử lý nhiệt dễ dàng

hơn, giúp cho việc chọn các thông số cho quá trình xử lý nhiệt không phụ thuộc tính bất ổn định của nguyên liệu

™ Hoàn thiện sản phẩm : ổn định hàm lượng chất béo và chất khô trong sữa,

ổn định nguồn nguyên liệu cho các quá trình chế biến sau này, sản phẩm ra hàng loạt và đồng nhất

• Phương pháp thực hiện :

Bổ sung cream hoặc sữa gầy với một tỉ lệ nhất định để đạt được hàm lượng chất béo như mong muốn : cho thêm cream nếu hàm lượng chất béo thấp hơn sữa thành phẩm hoặc thêm sữa gầy nếu hàm lượng chất béo lớn hơn sữa thành phẩm

Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa bằng 2 phương pháp : bằng máy ly tâm tiêu chuẩn hóa tự động hoặc bằng phối trộn Tốt nhất là sử dụng máy ly tâm điều chỉnh tự động (có thể thực hiện đồng thời 2 nhiệm vụ : ly tâm làm sạch và tiêu chuẩn hóa)

• Thông số công nghệ :

Tùy loại sản phẩm, hàm lượng chất béo và chất khô có thể thay đổi nhưng phổ biến nhất là :

Hàm lượng chất béo : 8%

Hàm lượng chất khô : 18%

• Các biến đổi trong quá trình tiêu chuẩn hóa :

™ Vật lý :

- Tỉ trọng và độ nhớt thay đổi : tỉ trọng sữa thay đổi phụ thuộc vào hàm lượng chất béo và chất khô không mỡ Có thể xác định lại tỉ trọng của sữa bằng công thức :

Water SNF

F

++

=

608.193.0

100

0

5

Nói chung, nếu hàm lượng chất béo trong sữa tăng lên thì tỉ trọng của sữa lại giảm

đi và ngược lại

- Hàm lượng chất béo thay đổi cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi về khả năng dẫn nhiệt Sữa có hàm lượng chất béo cao thường dẫn nhiệt chậm hơn

- Khối lượng sữa tăng phụ thuộc lượng chất thêm vào

™ Hóa học : thay đổi hàm lượng chất béo và chất khô

™ Hóa lý : thiết lập hệ nhũ tương mới

• Hệ thống thiết bị tiêu chuẩn hóa :

Nguyên lý :Sữa nguyên liệu được đưa vào thiết bị ly tâm để tách làm 2 : sữa gầy và

cream Sau đó cream sẽ được phối trộn với sữa gầy theo một tỉ lệ nhất định để có được sữa với hàm lượng béo cần thiết

Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm tiêu chuẩn hóa tự động

c Xử lý nhiệt

Tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật thông thường, hệ vi sinh vật gây bệnh bằng cách sử dụng hợp lý nhiệt với điều kiện chỉ tác động ít nhất đến cấu trúc vật lý của sữa, đến sự cân bằng hóa học cũng như đến các cấu tử sinh học, hệ enzyme và vitamin

• Mục đích :

™ Chuẩn bị :

Chuẩn bị cho quá trình cô đặc Đây là quá trình làm biến đổi một số tính chất của nguyên liệu để đạt được các thông số thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo

- Dễ dàng hoà tan đường trước khi cô đặc

- Trong sữa thường chứa chứa một số chất khí như : N2, CO2, O2…Chúng tồn tại trong sữa dưới 3 dạng : hòa tan, liên kết, phân tán trong sữa dưới dạng những bọt khí Khí hòa tan và phân tán trong sữa đóng vai trò quan trọng trong CNCB sữa Nếu sữa có quá nhiều khí thì hiệu quả truyền nhiệt sẽ thấp Nên tiến hành xử lý nhiệt để loại bớt khí trong sữa

- Bẻ gãy một số liên kết, giúp quá trình truyền nhiệt hiệu quả hơn

- Xử lý nhiệt còn nhằm mục đích tạo một nhiệt độ cần thiết để khi đưa vào nồi cô đặc sữa có thể bốc hơi ngay, tránh sự chênh lệch nhiệt độ cao trong nồi chân không

™ Bảo quản :

- Ức chế hoạt động của các enzyme như lipaza, peroxidaza… mà hoạt động của chúng có thể đưa tới việc xuất hiện mùi vị bất bình thường cho sữa

- Loại được phần lớn vi sinh vật trong sữa

- Quá trình này ảnh hưởng rất lớn đến độ nhớt của sản phẩm khi bảo quản Xử lý nhiệt giúp tránh hiện tượng đặc của sản phẩm và sự kết tủa canxi citrat do liên kết canxi photphat hoặc kali photphat trong quá trình bảo quản

- Tăng khả năng hydrat hóa của cazein, tăng độ bền cho sản phẩm

• Thông số công nghệ :

Tiến hành xử lý nhiệt ở 82oC trong 10 phút nếu sản phẩm yêu cầu độ nhớt cao và ở

116oC trong 30s nếu sản phẩm yêu cầu độ nhớt thấp

• Những biến đổi trong quá trình :

™ Vật lý :

- Lượng nước bốc hơi làm hàm ẩm giảm, lượng chất khô tăng

- Độ hòa tan của đường trong khối sữa tăng do nhiệt độ tăng

- Độ nhớt của sữa giảm Bình thường độ nhớt từ 3 – 5Pa

™ Hóa học :

- Khi đun nóng, các chất khí trong sữa bốc hơi, hàm lượng khí giảm Mặt khác, trong các chất khí bay ra có CO2 nên độ axit của sữa giảm

™ Hóa sinh :

- Ức chế hoặc tiêu diệt một số enzyme

- Các vi sinh vật bị ức chế hoặc tiêu diệt

- Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, các cấu tử casein được sắp xếp lại, mất tính linh động, một phần bị thủy phân Lượng casein β,κ,γ cũng tăng do kết quả của việc kết hợp chúng với whey protein đồng thời làm thay đổi hàm lượng whey protein

- Hàm lượng khí trong sữa giảm

• Hệ thống thiết bị xử lý nhiệt :

Có nhiều hệ thống xử lý nhiệt khác nhau phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ Thông thường, các quá trình được kết hợp lại với nhau để tận dụng nhiệt Trong giai đoạn cô đặc sẽ giới thiệu kĩ hơn về hệ thống xử lý nhiệt này

d Cô đặc :

• Mục đích : Sữa là một sản phẩm rất nhạy với những biến đổi của nhiệt độ nên

phải tiến hành cô đặc ở nhiệt độ và áp suất thấp

™ Chuẩn bị : chuẩn bị cho quá trình kết tinh Cô đặc giúp chuyển đường

lactose trong sữa thành dạng quá bão hòa để kết tinh

™ Khai thác : làm bay hơi nước để tăng hàm lượng chất khô đến mức yêu cầu

™ Bảo quản : quá trình cô đặc làm tăng nồng độ chất khô của sữa, tạo áp suất

thẩm thấu lớn vì thế hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản sữa

• Phương pháp thực hiện :

Đối với sữa cô đặc có đường, có thể cô đặc ở 50 – 60oC nếu dùng thiết bị chân không một nồi hoặc ở 70 – 75oC ở nồi thứ nhất và 50 – 60oC ở nồi thứ hai nếu dùng thiết

bị cô đặc 2 nồi

Trong thiết bị cô chân không một nồi, sữa được cô đến độ khô 35 – 40% rồi cho sirô đường vào và tiếp tục cô đặc cho đến khi hàm lượng nước trong sữa đặc còn 26 – 27% Đối với thiết bị cô chân không 2 nồi thì việc trộn đường vào sữa có thể tiến hành theo nhiều cách : hoặc pha ½ lượng sirô vào sữa rồi cô đặc, khi gần kết thúc thì cho tiếp phần còn lại, hoặc cho toàn bộ đường vào sữa rồi tiến hành cô đặc

• Thông số công nghệ :

- Cô đặc chân không ở 60 – 70oC, áp suất khoảng : 20 – 30 KPa

• Các biến đổi trong quá trình

™ Vật lý – hóa học :

- Trong quá trình cô đặc, lượng nước bốc hơi khoảng 45%, làm nồng độ chất khô tăng, kèm theo đó là sự gia tăng về nhiệt độ sôi, tỉ trọng, đặc biệt là làm độ nhớt của khối sữa tăng

- Phản ứng Maillard xảy ra do phản ứng giữa đường khử và các acid amin có rất nhiều trong sữa ở nhiệt độ cao, xuất hiện những hợp chất polymer có màu sẫm, làm thay đổi trạng thái và màu sắc của khối sữa Khi sữa cô đặc bị sẫm màu thì độ chua và hàm lượng axit đều tăng

- Trong thành phần các axit béo của sữa có khá nhiều các axit béo dễ bay hơi và axit béo dễ hòa tan trong nước (như axit malic, axit caproic…) cho nên khi đun nóng sữa thì một phần axit béo này sẽ bay đi cùng với hơi nước Tuy nhiên sự thay đổi này không nhiều

- Khi đun nóng, các hạt cầu béo bắt đầu tách ra khỏi sữa, nổi lên trên và liên kết với nhau tạo thành lớp váng sữa Tuy vậy, thành phần hóa học của lipid thay đổi rất ít

™ Cảm quan :

- Dưới tác dụng của nhiệt độ, màu sắc của sữa thay đổi, đồng thời có thể làm mất

đi mùi thơm tự nhiên của sữa

• Thiết bị cô đặc :

Hiện nay, thiết bị cô đặc loại màng được sử dụng rất phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến sữa

Nguyên lý : Sữa được phân phối từ đỉnh thiết bị qua bề mặt trao đổi nhiệt đặt theo

phương thẳng đứng, tạo thành một lớp màng mỏng Hơi sẽ ở phía bên kia của màng

Hệ thống cô đặc sữa 3 cấp liên tục xuôi chiều

Nguyên lý : sữa được cho vào thiết bị gia nhiệt (8) trước khi vào các thiết bị cô đặc

Sữa ra khỏi (4) sẽ qua thiết bị tách hơi, được bơm chân không hút về và đưa vào (5) Sữa

ra khỏi thiết bị cô đặc cuối cùng (6) được đưa trở về thiết bị gia nhiệt, trao đổi nhiệt và làm nóng dòng sữa nguyên liệu Hơi sử dụng để gia nhiệt được cấp từ máy nén (1), và được tuần hoàn trong hệ thống Hơi ra khỏi (4) sẽ là tác nhân gia nhiệt cho (5) Hơi ra khỏi (6) qua thiết bị trao đổi nhiệt với dòng hơi nóng cấp từ ngoài vào để tăng nhiệt độ và được bơm trở về (4) để cấp nhiệt cho (4) Như vậy hơi nước được tuần hoàn giúp giảm chi phí hơi nước, tận dụng nhiệt…

Dòng nước ngưng có nhiệt độ khá cao được gom về từ các thiết bị cô đặc để gia nhiệt cho dòng sữa nguyên liệu Như vậy, để gia nhiệt trước khi đưa vào cô đặc, người ta có thể tận dụng dòng nhiệt của sữa sau cô đặc và dòng nhiệt của nước ngưng

e Đồng hóa : làm cho hỗn hợp trở nên đồng nhất

ƒ Mục đích :

™ Hoàn thiện : phá vỡ các hạt cầu béo thành những giọt nhỏ hơn, phân tán

đều các hạt béo, tránh hiện tượng hợp giọt

™ Bảo quản : tránh hiện tượng tách pha khi bảo quản sữa trong thời gian dài

ƒ Phương pháp thực hiện :