LÊN MEN sữa CHUA BC

Tài liệu về lên men sữa chua.

ĐỀ TÀI: LÊN MEN SỮA

CHUA

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA:

GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA

- Sữa chua (hay yaourt, yoghurt) thực chất là sữa bò tươi hoặc sữa hoàn

nguyên được lên men bởi các chủng vi khuẩn: Lactobacillus

bulgaricus, Steptococus thermophilus, … giúp chuyển đường lactose

có trong sữa thành axit lactic, từ đó tạo thành vị chua đặc trưng

- Có 2 dạng sữa chua thường gặp: sữa chua uống dạng lỏng và sữa chua ăn dạng sệt do sự đông dặc của casein trong sữa

- Các loại sữa chua phổ biến:

• Sữa chua có đường (Sweetened yoghurt) Sản phẩm sữa chua

nguyên kem và có bổ sung thêm đường

• Sữa chua tách một phần chất béo (Partly skimmed yoghurt) Sản phẩm sữa chua chứa hàm lượng chất béo từ 0.5% đến 2.0%

• Sữa chua gầy (Skimmed yoghurt) Sản phẩm sữa chua tách gần như hoàn toàn chất béo, chúng có hàm lượng chất béo <0.5%

• Sản phẩm sữa chua đã xử lý nhiệt sau khi lên men (Heat-Treated after fermentation yoghurt): chúng không còn chứa các vi sinh vật sống

• Sữa chua có bổ sung hương liệu (Flavored yoghurt) là sản phẩm sữa chua tương ứng có bổ sung hương liệu thực phẩm

Sữa chua Kefir (hay nấm kefir) là sản phẩm từ sữa được lên men qua 2 giai đoạn: giai đoạn 1 là lên men lactic, giai đoạn 2 là lên men rượu nhờ nấm kefir, tạo ra CO2 và tạo nên hương vị đặc trưng của sản phẩm, đặc biệt, sữa Kefir có chứa các vi khuẩn có lợi mà không được tìm thấy

trong sữa chua như Lactobacillus Caucasus, Leuconostoc, Acetobacter

species, và Streptococcus species.

PHẦN II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA:

1. NGUYÊN LIỆU:

• Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc, sữa hoàn nguyên hoặc là sữa tái chế,

• Sữa tươi sử dụng trong sản xuất phải có chất lượng tốt

 Yêu cầu nguyên liệu phải như sau:

• Tổng số vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt

• Không chứa thực khuẩn thể

• Không chứa kháng sinh

• Không chứa các enzyme

• Không chứa các dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiết bị đựng sữa

 Hai chỉ tiêu lý hóa quan trọng trong sữa nguyên liệu:

 Lượng chất béo sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa

để phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm

 Lượng chất khô không béo theo quy định của WHO/ FAO không thấp hơn 8,2%

 Các kết quả nghiên cứu trước đây chứng minh: khi tăng hàm lượng chất khô trông sữa nguyên liệu đặc biệt hàm lượng casein

và protein huyết thanh trong sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết

thanh trong sản phẩm yaourt truyền thống.

o Để tăng vị ngọt của yaourt, người ta bổ sung đường ( glucose, saccharose ) vào sữa trong quá trình chế biến Đường có thể bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng purre trái cây đối với sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất sử dụng các chất tạo ngọt, thông dụng nhất là aspartame

o Trái cây các loại như thơm dâu, sơri, táo,,, được bổ sung dưới dạng puree

 Các 2 dạng puree:

+ Puree tự nhiên ( không bổ sung thêm đường) + Puree có bổ sung thêm đường

 Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50-55%

• Một số sản phẩm sữa chua còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu

• Ngoài ra, một số sản phẩm người ta sử dụng chất ổn định để sữa chua có được cấu trúc độ nhớt theo yêu cầu

Ví dụ: gelatin, pectin, agar-agar

- Các chủng vi sinh vật thường dùng trong lên men sữa chua:

+ Lactobacillus bugaricus với nhiệt độ thích hợp lên men: 40 - 42oC

+ Lactobacillus casei với nhiệt độ thích hợp lên men: 40 - 45oC

+ Streptococus thymophillus có khả năng lên men 30oC đối với sữa,

đường glucose, maltose, lactose, galactose

+ Một số nấm men, nấm sợi: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces

lactic, Candida Kefir, Candida pseudotropicalis…

•

3

CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA :

Quá trình sản xuất ra sữa chua chủ yếu dùng phương pháp lên men lactic Lên men lactic là quá trình hóa sinh đặc trưng của sữa dưới tác động của vi khuẩn lactic (Lacobacillus, Lacidophillus ) lên men đường lactoza có trong sữa để tạo thành acid lactic Để tiến trình lên men nhanh và ổn định, người ta cho thêm loại vi khuẩn Leuconostoc

hoặc nấm mốc

LÊN MEN LACTIC

 Lên men Lactic đồng hình

Gọi lên men lactic điển hình, sự lên men tạo sản phẩm chính là axit lactic chiếm 80- 98% tổng sản phẩm lên men, sản phẩm phụ là etanol, axit axetic, CO2, axetoin

Glucose Axit acetic

 Lên men Lactic dị hình

Vi khuẩn lactic đồng hình

Gọi lên men lactic không điển hình, sản phẩm cuối cùng ngoài axit lactic còn nhiều sản phẩm phụ: axit acetic, rượu ethylic, CO2,

dextran…

Glucose Axit lactic + CO2 +Axit acetic +

Etanol

- Biến đổi đường sữa (lactose):

Giai đoạn đầu của quá trình lên men lactic là sự thủy phân đường

lactose dưới tác dụng của men lactase, sản phẩm tạo thành là đường

glucose và galactose Các loại đường này sẽ bị chuyển hóa tiếp qua

nhiều phản ứng trung gian phức tạp cho ra sản phẩm là acid lactic

- Lên men lactic:

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid lactic, ethanol, CO2 (lên men dị hình), quá trình lên men còn tạo nhiều các sản phẩm phụ khác như: acid bay hơi, este thơm, vitamin B1, vitamin C khiến sản phẩm có mùi thơm đặc trưng Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi, vị đặc

trưng cho những sản phẩm lên men lactic Đáng chú ý nhất là diacetyl và

acetaldehyde.

Việc chuyển sản phẩm từ dạng lỏng sang dạng đông tụ được thực hiện bằng cách làm giảm pH môi trường dẫn đến đông tụ casein và tủa Ca2+.Khả năng đông tụ sữa trong sản suất sữa chua đặc:

Acid lactic đóng vai trò rất quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc

 Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều đó làm cho micelle casein tồn tại dưới dạng keo

Vi khuẩn lactic dị hình

 Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men sẽ làm giảm pH của sữa Khi pH của sữa bằng pI của casein (4.7) các micelle casein bị trung hòa về điện tích và micelle casein sẽ đông tụ thành các gel Khi pH giảm xuống dưới pI, các micelle casein được tái hòa tan Và cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH= 4.7 Còn ở sữa chua uống pH=4.1.

NH2-R(COO)2Ca + 2CH3CHOHCOOH NH2-R(COOH)2

+ (CH3CHOHCOO)2Ca

Caseinain + acid lactic  acid ceiseic(quện sữa) + calcium lactate Các calcium photphate keo sẽ làm hòa tan và tạo ra Ca2+ Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn

- Vi khuẩn lactic trong sản xuất sữa chua:

• Lactobacillus bulgaricus (L bulgaricus):

Là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45-500C trong môi trường có độ acid cao Loài này có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose

• Streptococcus thermophiles (S thermophilus)

Phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37-400C Đây cũng là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, có thể chịu được nhiệt độ đun nóng đến 650C trong 30 phút nhưng chỉ

phát triển được trong môi trường acid thấp hơn L bulgaricus.

 Hai loài vi khuẩn nêu trên thuộc loại vi khuẩn hiếu khí và chịu

được môi trường có độ acid thấp (pH = 4-4,5)

 Trong sản xuất sữa chua bằng nuôi cấy hỗn hợp hai loài trên cho thấy: ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH của sữa thích hợp cho loài Streptococcus hoạt động chiếm ưu thế và đảm bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu

 Hoạt độ của các enzyme phân huỷ casein của Lactobacillus kích thích sự phát triển của Streptococcus, độ acid tăng lên pH của

sữa thay đổi làm cho Streptococcus khó phát triển Lúc này

Lactobacillus sẽ thay thế chỗ và sự vón cục của sữa bắt đầu

 Sau khi thanh trùng ở nhiệt độ 950C, sữa được làm lạnh đến nhiệt độ 42-460C và cấy hai loại vi khuẩn trên để thực hiện quá trình lên men ở nhiệt độ 40-500C trong thời gian 2-3h

 Để sản phẩm có độ chua nhẹ và thơm, người ta có thể sử dụng

tế bào của vi khuẩn Streptococcus ở giai đoạn non và khi môi

trường lên men có độ acid thấp Ngược lại, muốn sữa chua có độ acid cao thì cần sử dụng tế bào Streptococcus già hơn hoặc sử dụng Lactobacillus

o Sản xuất men cái sữa chua

+ chuẩn bị men cái là một công đoạn quan trọng trong sản xuất sữa chua vì nó làm tăng hoạt tính của chủng vi khuẩn sử dụng

+ các quá trình sản xuất men cái sữa chua:

 Trộn- hòa tan: nước được nâng nhiệt lên 60oC và sau đó được đưa vào bộ phận định lượng để đưa vào bồn men Bột sữa, sữa gầy được hòa tan với nước ở trong bồn nhờ cánh khuấy

 Thanh trùng: dịch sữa sau trộn và hòa tan được thanh trùng ở

95oC trong 30p để tiêu diệt vsv gây bệnh

 Làm nguội: dịch sữa sau khi thanh trùng được làm nguội xuống

43oC là nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men

 Cấy men: men giống khô sẽ được cho vào buồng và khuấy đều trong 10p

 Lấy men: tắt cánh khuấy, quá trình lên men xảy ra sau khoảng 5-7h ở 43-45oC , pH của men cái sẽ giảm xuống 4.3-4.5 thì tiến hành làm lạnh men men cái

 Làm lạnh: mở cánh khuấy, làm lạnh men cái xuống đến 4-8oC Men cái sẽ được lưu ở nhiệt độ này không quá 48h

 Quá trình sản xuất sữa chua:

 Trộn- hòa tan: 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 phễu trộn Khi mở van đáy phễu, 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 khuấy đều dịch sữa trong bồn

trộn Sau khi trộn xong, ngừng khuấy trong khoảng thời gian 20p để tách bọt va hydrat hóa Dầu bơ được cho vào sau cùng, cho cánh khuấy hoạt động để trộn đều.

 Gia nhiệt sơ bộ 1: dịch sữa từ bồn trộn sẽ được bơm qua lọc để loại bỏ tạp chất có thể lẫn vào trong quá trình trộn, sau đó đi vào bồn cân bằng Nhờ có van phau bên trong bồn cân bằng nên mực sản phẩm được giữ ở cố định làm cho quá trình sản xuất được liên tục, giảm dao động của dòng sản phẩm và tránh bọt khí lẫn vào hệ 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 hóa

 Đồng hóa 1: tại máy đồng hóa, nhờ hoạt động của 3 pittone, dịch sữa sẽ được gia tang áp suất lên 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hóa cấp 1 Khi đó các hạt chất béo sẽ được chia nhỏ kích thước Sau đó dịch sữa tiếp tục đi qua van đồng hóa cấp 2 với áp suất 50 bar để phân tán đồng đều trong dịch sữa

 Thanh trùng 1: dịch sữa được 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 tự động

 Làm lạnh 1: Dịch sữa sau thanh trùng 1 được làm lạnh xuống

4-80C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tầm 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 dược làm nguội nhờ trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị đi vào quá trình đồng hóa 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 5-20h để ổn định chất lượn 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 sơ bộ 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 hóa 2

 Đồng hóa 2: tại máy đồng hóa, nhờ hoạt động của 3 pittong, dịch sữa sẽ tham gia tăng áp suất lên 200 bar và đi qua khe hở hẹp của van đồng hóa cấp 1 Sau đó dịch sữa tiếp tục đi qua van đồng hóa cấp 2 với áp suất lad 50 bar Do đó các hạt chất béo sẽ được chia nhỏ kích thước và phân tán đồng đều trong dịch sữa

 Thanh trung 2: dịch sữa sau khi đi qua khỏi thiết bị đồng hóa 2

sẽ đi vào ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt với nước nóng

và nâng nhiệt 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 được dẫn vào ống lưu nhiệt trong thời gian 5p

 Làm nguội: dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống

450C qua 2 giai đoạn rồi đưa qua bồn ủ

 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 hóa 2

 Giai đoạn 2: sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước thường ở ngăn thứ 3 và nước lạnh ở ngăn thứ 4 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm để đạt nhiệt độ 45 0C

 Lên men: men cái được bơm từ bồn men sang bồn ủ với tỉ lệ 5% và được khuấy đều Nhiệt độ của dịch sữa trong bồn ủ lúc

3-này là 43-440C Sau khi khuấy đều, tắc cánh khuấy, quá trình lên men xảy ra Sau khoảng 3-5h pH của dịch sữa sẽ giảm xuống 4,7-4,8 thì ngưng ủ.

 Làm lạnh 2: mở cánh khuấy từ 2-3p, 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- 2,5 bar để làm mịn sữa 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 trũ được đưa đến máy rót để đóng hộp

 Đối với sữa chua trái cây: sưa chua trắng được bơm từ bồn đến máy rót, đồng thời mứt cững được bơm vào đường ống của sữa chua trắng Sữa chua và mứt được trộn đều nhờ một bộ mixing gắn trên đường đi tới máy rót

 Trữ lạnh: bảo quản ở 2-50C ít nhất là 6h trước khi đưa ra tiêu thụ Đay là giao đoạn rất quan trọng để chế tạo sản phẩm có mùi

vị và trạng thái cần thiết

 Sản phẩm sữa chua có thể bảo quản 20-30 ngày ở nhiệt độ

2-50C

IV.CÁC THIẾT BỊ THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CÔNG

NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA YAOURT

Tiệt trùng UHT: Hệ thống tiệt trùng tiên tiến gia nhiệt sữa lên tới 1400 C sau đó sữa được làm lạnh nhanh xuống 250C, giữ được hương vị tự nhiên và các thành phần dinh dưỡng, vitamin & khoáng chất của sản phẩm Sữa được chuyển đến chứa trong bồn tiệt trùng chờ chiết rót vô trùng vào bao gói tiệt trùng

2.Bồn lên men

3.Máy trộn

4.Ống lưu nhiệt

5.Cánh khuấy

6 Hệ thống làm lạnh

7 Hệ thống đóng gói (hệ thống thành phẩm)

 Hệ thống máy rót sữa và đóng hộp tự động

Màu sắc; đặc trưng của sữa hay từng loại sữa chua

Mùi thơm đặc trưng của sữa chua hoặc loại hương liệu sản phẩm

Vị ngọt hơi chua, không có vị lạ

- Sản phẩm yaourt rất đa dạng nhưng chủ yếu có 3 loại đặc trưng gồm: Yaourt truyền thống, yaourt dạng khuấy và yaourt dạng uống, tất cả yaourt đều đc tạo thành nhờ quá trình lên men lactic: quy trình sản xuất sữa chua là quy trình khép kín

- Vi sinh vật sử dụng trong sản xuất sữa chua cũng rất đa dạng

về chủng loại và số lượng Trong đó bao gồm 3 loại vi sinh vật chính là: vi khuẩn, nấm men và nấm sợi

- Sản phẩm yaourt luôn chứa các acid lactic và các sản phẩm phụ từu quá trình lên men lactic như: diasetyre, acetaldetryde, axetic, khí CO2, … Trong trường hợp sử dụng thêm nấm men sản phẩm yaourt sẽ có chứa etanol

Lactic acid bacteria

The possible protective role on health of fermented dairy products such

as yoghurt was originally proposed at the beginning of the last century

Metchnikoff in 1908 postulated that Lactobacillus bulgaricus, one of the various microbial species (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus

thermophilus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidus, etc.)

that can be used in the preparation of fermented products, suppresses toxins produced by putrefactive bacteria in human intestines (cited

by Meydani & Ha, 2000) Some strains

of Bifidobacteriaand Lactobacilli are known to bind the apical surface of

colonic epithelial cells in culture without injuring them, which could explain their protective action in gastrointestinal diseases (Ouwehand et

al

, 1999 ) By protecting the surface epithelium, Bifidobacteria may thus

facilitate repair and reduce irritation and epithelial permeability to

electrolytes (Bruce et al , 2000)

Skim milk fermented with Bifidobacterium sp may act against the

development of aberrant crypt foci (ACF) in the colon of rats

(Abdelali et al , 1995; Kulkarni & Reddy, 1994) Studies in vitro have

shown that lactic acid bacteria have a capacity to absorb mutagens from cooked foods (Zhang & Ohta, 1993) This finding is consistent with an experimental study in humans in which it was observed that ingestion

of L acidophilus significantly reduced the excretion of mutagens

following consumption of meat heavily browned or burnt by cooking at high-temperature (Lidbeck et al , 1992)