công nghệ sản xuất sữa chua

Khái niệm Sữa chua còn gọi là yogurt, yogout, yoghurt là sản phẩm sữa được chế biến từ sữa tươi, sữa đặc hoặc sữa bột và chất béo sữa các loại và được lên men bởi Lactobacillus bulgariu

TÊN THÀNH VIÊN MSSV

1. NGUYỄN THỊ THANH MAI 2005120282

3. TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG 2005120177

MỤC LỤC

1 Tổng quan về sữa chua 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Nguồn gốc 3

1.3 Phân loại 3

1.4 Nguyên liệu 4

1.5 Lợi ích sữa chua 6

2 Quy trình sản xuất sữa chua 6

2.1 Xử lí nguyên liệu 8

2.2 Quy trình sản xuất sữa chua khác 11

lượng

18

4 Tài liệu

tham

khảo

20

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CÔNG NGHỆ

THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA

GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG

BUỔI HỌC THỨ 5, TIẾT 5-6

NHÓM 4

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC

PHẨM TPHCM

1. TỔNG QUAN VỀ SỮA CHUA.

1.1. Khái niệm

Sữa chua (còn gọi là yogurt, yogout, yoghurt) là sản phẩm sữa được chế biến từ

sữa tươi, sữa đặc hoặc sữa bột và chất béo sữa các loại và được lên men bởi

Lactobacillus bulgarius và Streptocuccus thermophilus… có/ hoặc không bổ sung các

thành phần phụ liệu

1.2. Nguồn gốc

Khoảng 2000 năm về trước, kể lại rằng có một người Thổ Nhĩ Kì nọ đi du lịch và

đã cho sữa vào một chiếc túi làm bằng ruột cừu của mình Thời tiết ở sa mạc thì lại vô cùng thất thường, nóng vào buổi sáng và lạnh cóng vào buổi đêm đã làm cho sữa trong chiếc túi cô đặc lại Vị của nó rất chua nhưng sau khi ăn thì rất mát và cảm thấy sảng khoái vô cùng Sau này, ở Ấn Độ, sữa chua được sử dụng như một vị thuốc để chữa những bệnh đường ruột

Còn ở khu vực Trung Á cũng đã bắt đầu sử dụng sữa chua từ hơn 4000 năm trước Thời Ai Cập cổ, những phụ nữ trong cung đình thường sử dụng sữa chua làm mặt

nạ để da của họ có thể tránh được những nếp nhăn, và cách làm đó vẫn được áp dụng tới ngày hôm nay

Cho tới thế kỉ 19, lợi ích của sữa chua càng được chứng tỏ rõ ràng hơn bao giờ hết Ilya Metchnikoff, một nhà khoa học người Nga làm việc tại viện Pasteur, Paris chính

là người đi tiên phong nghiên cứu lợi ích của sữa chua Trong các nghiên cứu của ông có nhắc tới việc người Bỉ sử dụng sữa chua rất nhiều và sức khỏe của họ rất tốt ngay cả khi

đã già Và kể từ đó việc nghiên cứu lợi ích của sữa chua được làm thường xuyên hơn Metchnikoff cuối cùng đã nhận giải Nobel và sản phẩm sữa chua lên men đã được phát triển rộng rãi trên toàn thế giới

Cùng thế kỉ này, sữa chua thực sự phát triển mạnh khi nó đến với nước Mỹ, vào năm 1947 công ty Dannon ở đây đã nghiên cứu thành công cách thức trộn dâu và các loại phụ gia vào sữa chua để tăng vị ngọt cũng như thêm phần hấp dẫn cho món ăn này

Tuy nhiên, người phát tán khả năng sử dụng của sản phẩm này lại là chuyên gia sức khỏe Gayelord Hauser khi ông cho ra đời cuốn sách “Nhìn trẻ hơn, sống lâu hơn” được xuất bản năm 1950 Vào thời điểm đó, doanh số bán sữa chua tăng đột biến, tới thời điểm năm 1968 đã tăng hơn 500% so với năm 1950

1.3. Phân loại

1.3.1.Dựa vào bản chất vật lí của sản phẩm:

- Yoghurt truyền thống (set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất Yoghurt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấy giống rồi được rót vào bao

bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông (coagulum) và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

- Yoghurt dạng khuấy (stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trình sản xuất yoghurt

dạng khuấy, sữa nguyên liệu được xử lí và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dụng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Yoghurt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như sản phẩm yoghurt truyền thống

- Yoghurt uống (drinking type) hay Yoghurt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng, khi sử dụng, người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người

ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

- Yoghurt đông lạnh (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 hỗn hợp sau lên men sẽ được đem đi xử lí và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói

- Yoghurt cô đặc (strained 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 Trong quá trình cô đặc, người ta tách bớt huyết thanh ra khỏi sản phẩm Yoghurt cô đặc còn được gọi là concentrated Yoghurt hay labneh

1.3.2.Dựa vào thành phần hóa học hoặc hàm lượng béo:

- Yoghurt béo (fat Yoghurt): hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%

- Yoghurt “bán gầy” (partially skimmed Yoghurt): hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5 – 3,0%

- Yoghurt gầy (skimmed Yoghurt): hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5%

1.3.3.Dựa vào hương vị:

- Tự nhiên: Mùi của sản phẩm được hình thành một cách tự nhiên

- Trái cây: Các loại trái cây như táo, cam,…được bổ sung vào Yoghurt thường dưới dạng purée Có hai dạng purée tự nhiên (không bổ sung thêm đường) và purée bổ sung thêm đường Hàm lượng đường trong purée thường chiếm 50 – 55%

- Hương liệu: Một số sản phẩm yoghurt còn được bổ sung thêm hương liệu và chất màu trong quá trình sản xuất

1.4. Nguyên liệu:

1.4.1.Sữa:

Để sản xuất sữa chua, người ta có thể sử dụng sữa tươi, sữa cô đặc hoặc sữa bột Ở quy mô công nghiệp, các nhà sản xuất sử dụng sữa tươi hoặc sữa bột Từ sữa bột và các nguyên liệu phụ khác, người ta sẽ tạo ra sữa hoàn nguyên hoặc sữa tái chế rồi mới tiến hành lên men để tao sữa chua

Khi sử dụng sữa tươi để sản xuất sữa chua, các nhà sản xuất cần lưu ý:

- Hàm lượng vi sinh vật trong sữa tươi càng thấp càng tốt, đặc biệt là sữa không chứa thực thể khuẩn Nhóm vi sinh vật này sống kí sinh trên các tế bào vi khuẩn lactic và ảnh hưởng lớn đến tiến trình lên men lactic cũng như chất lượng của sữa chua

- Sữa không được chứa kháng sinh và dư lượng hóa chất tẩy rửa có nguồn gốc từ quá trình

vệ sinh thiết bị đựng sữa sau thu hoạch Những hợp chất này gây ức chế sự phát triển của

vi khuẩn lactic trong quá trình lên men sữa chua

- Hàm lượng chất béo và chất khô không béo của sữa tươi phải phù hợp với yêu cầu về thành phần hóa học của sản phẩm, nếu không thì các nhà sản xuất cần hiệu chỉnh lại

1.4.2.Đường:

- Để làm tăng độ ngọt cho sữa chua, người ta bổ sung thêm đường, phổ biến nhất là đường saccharose Riêng đối với nhóm sản phẩm dành cho người ăn kiêng, các nhà sản xuất sử dụng chất ngọt không có giá trị dinh dưỡng, thường gặp nhất là aspartame

1.4.3.Phụ gia:

- Chất ổn định cấu trúc: cấu trúc gel của set yoghurt là do protein tạo thành Để đảm bảo cấu trúc gel này ổn định, hàm lượng chất khô không béo có nguồn gốc từ sữa trong sản phẩm không được thấp hơn 11 – 13% Ngày nay, để làm giảm giá thành một số nhà sản xuất đã giảm hàm lượng chất khô có nguồn gốc từ sữa và làm tăng hàm lượng đường trong sản phẩm Khi đó, cấu trúc gel của sữa chua không ổn định và dễ bị phá vỡ dưới tác động vật lí và hóa lí Do đó, việc sử dụng các chất ổn định cấu trúc là rất cần thiết Những phụ gia thông dụng hiện nay là gelatin, pectin, agar – agar,…

- Chất màu và chất mùi: mảu sắc của sữa chua là do các hợp chất thuộc nhóm carotenoids

có trong sữa tạo nên Để đa dạng hóa sản phẩm các nhà sản xuất bổ sung thêm chất màu

và chất mùi vào sữa trước khi lên men

1.4.4.Vi khuẩn lactic:

- Để thực hiện quá trình lên men sữa chua, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng

hình, phổ biến nhất là hai loài: Streptococcus thermophiles và Lactobacillus bulgaricus

Tùy theo hoạt tính của mỗi loài mà tỷ lệ chúng trong tổ hợp canh trường giống cấy sẽ thay đổi Thông thường, tỷ lệ giữa số vi khuẩn hình cầu và số vi khuẩn hình que trong canh trường giống ban đầu là 1:1 hoặc 2:1

- Streptococus themophillus phát triển tốt 45 – 50°C trong môi trường pH cao

- Lactobacillus bulgaricus phát triển tốt ở nhiệt độ 50°C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37 –

45°C nhưng trong môi trường có pH thấp hơn

- Streptococcus thermophilus phát triển trước đưa pH sữa từ 6,6  5,0 sản sinh CO2 và

acid lactic, các sản phẩm này kích thích Lactobacillus bulgaricus phát triển và tiếp tục đưa pH hạ thấp xuống 4,2 Lactobacillus bulgaricus tạo ra các peptides và aminoacids, lại kích thích sự sinh trưởng của Streptococus thermophilus.

- Khả năng lên men tạo acid lactic của các loài vi khuẩn khác nhau là không giống nhau Phần lớn vi khuẩn lactic tạo được 0,5 – 1,5% acid lactic, một số loài có thể nhiều hơn có thể đến 3%

1.5. Lợi ích của sữa chua

- Dễ tiêu hóa, dễ hấp thụ và rất tốt cho đường ruột Kích thích sự tiết dịch vị, kích thích sự trao đổi chất Hệ vi khuẩn lactic có tác dụng khống chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối ở ruột

- Ăn sữa chua giúp cung cấp một nguồn quan trọng của kali, riboflavin, phốt pho, iốt, kẽm

và vitamin B5.Sữa chua cũng chứa B12 giúp duy trì các tế bào máu đỏ và giữ cho hệ

thống thần kinh hoạt động tốt Những vitamin B12 này được tìm thấy chủ yếu ở các sản phẩm động vật, chẳng hạn như thịt gà và cá vì thế nó cung cấp nhiều dưỡng chất.Trong một hộp sữa chua có chứa khoảng 1,4 microgram vitamin và khoảng 60% những chất dinh dưỡng cần thiết mà những phụ nữ trưởng thành cần mỗi ngày

- Khôi phục sức khỏe nhanh hơn với tỷ lệ đạm và carbohydrates cao, sữa chua còn giàu protein cao nên nó được coi là một bữa ăn nhẹ rất tốt cho cơ thể những lúc mệt mỏi hoặc

ăn sau khi luyện tập thể dục thể thao.Theo ông Keri Gans, - một chuyên gia dinh dưỡng ở New York thì cứ trong vòng 60 phút tập luyện thể dục thể thao, bạn nên ăn một hộp sữa chua cùng với 1 chai nước Vì sữa chua cung cấp các axit amin giúp sửa chữa cơ bắp của bạn Ngoài ra, các protein trong sữa chua cũng có thể giúp tăng lượng nước hấp thụ ruột, cải thiện tình trạng ẩm hóa cho làn da

2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA.

Quy trình chung

Phối trộn Rót sản phẩm

Lên men Làm lạnh Bảo quản lạnh

Sữa chua truyền thống

Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô

Bài khí Đồng hóa

Xử lý nhiệt Cấy giống Hoạt hóa

Vi khuẩn latic thương mại dạng đông khô

Hương liệu

Bao bì Hương liệu

Sữa nguyên liệu

Chuẩn hóa

Chất ổn định

Phối trộn

Đồng hóa

Làm lạnh

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

Sữa chua uống

Lên men

Làm lạnh

Phối trộn

Rót sản phẩm

Sữa chua truyền thống

Bảo quản lạnh

Rót sản phẩm

Làm lạnh

Rót sản phẩm

Bảo quản lạnh

Sữa chua uống

Lên men

Đường

Đồng hóa Làm lạnh

Đồng hóa

Bảo quản lạnh

Sữa chua uống Sữa chua uống Sữa chua uống

Hình 2.1 Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua

2.1. Xử lý nguyên liệu

2.1.1.Chuẩn hóa

a. Mục đích công nghệ:

- Hoàn thiện

Quá trình chuẩn hóa sẽ hiệu chỉnh nồng độ chất béo trong sữa tươi theo yêu cầu về hàm lượng béo trong sản phẩm sữa chua Thông thường, hàm lượng chất béo trong sữa chua dao động trong khoảng 0,5% - 3,5%

Nếu nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng béo cao hơn so với yêu cầu của sản phẩm thì người ta sẽ tách bớt chất béo ra khỏi nguyên liệu

Ngược lại, nếu nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng béo thấp hơn so với yêu cầu của sản phẩm thì người ta sẽ bổ sung chất béo dưới dạng cream và AMF (anhydrous milk fat)

b. Các biến đổi của nguyên liệu:

Trong quá trình chuẩn hóa, các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỉ trọng, hệ số truyền nhiệt…

c. Thiết bị và thông số công nghệ:

- Trường hợp hàm lượng chất béo trong sữa cao hơn so với yêu cầu sản phẩm: sử dụng hệ thống chuẩn hóa gồm có thiết bị truyền nhiệt, thiết bị ly tâm, các dụng cụ đo tỉ trọng và lưu lượng dòng chảy, các van và hộp điều khiển

Đầu tiên sữa tươi sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt để làm tăng nhiệt độ của sữa lên đến 55 – 650C, sau đó sữa được đưa vào thiết bị ly tâm để phân riêng hai dòng sản phẩm: sữa gầy (0,1% béo) là dòng sản phẩm có tỉ trọng cao và kem (40% béo) là dòng sản phẩm

có tỉ trọng thấp Cuối cùng, một phần kem sẽ được phối trộn với dòng sữa gầy để tạo ra dòng sản phẩm có hàm lượng chất béo đúng theo yêu cầu Các dụng cụ đo tỉ trọng và lưu lượng dòng chảy sẽ được kết nối với chương trình phần mềm để xử lý số liệu, nhờ đó mà quá trình chuẩn hóa được điều khiển và thực hiện hoàn toàn tự động

- Nếu hàm lượng béo trong sữa tươi thấp hơn sữa thành phẩm: sử dụng một thiết bị phối trộn hình trụ đứng, có cánh khuấy và bộ phận gia nhiệt Người ta bổ sung kem hoặc AMF vào sữa tươi

2.1.2.Bài khí và hiệu chỉnh hàm lượng chất khô.

a. Mục đích công nghệ:

Quá trình bài khí có 2 mục đích công nghệ:

- Chuẩn bị: bài khí sẽ làm tăng hiệu quả truyền nhiệt khi xử lý nhiệt sữa tươi ở giai đoạn tiếp theo

- Hoàn thiện: bài khí giúp cho cấu tạo gel của sữa chua thành phẩm được đồng nhất, hạn chế sự xuất hiện các bọt khí trong sản phẩm

Để cấu trúc gel của sữa chua được ổn định thì hàm lượng của chất khô không béo trong sữa nguyên liệu không được thấp hơn 11 – 13% Trong sữa bò tươi, hàm lượng chất khô không béo thường nằm trong khoảng 8,0 – 10,6% Để tăng hàm lượng chất khô không béo trong sữa nguyên liệu, các nhà sản xuất có thể cô đặc sữa tươi, bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi hoặc sử dụng một số phương pháp khác

b. Các biến đổi nguyên liệu.

- Sinh học và hóa sinh: các vi sinh vật và enzyme trong nguyên liệu sẽ bị ức chế

- Hóa lý: một số phân tử protein bị biến tính nhiệt Tùy theo chế độ xử lí (nhiệt độ và thời gian) mà mức độ biến tính của các phân tử protein sẽ khác nhau

- Hóa học: nhiệt độ tăng sẽ làm cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn Quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữa nhóm khử của đường lactose và nhóm amin của các acid amin và peptide có trong sữa nguyên liệu

- Vật lý: tỉ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt

- Mức độ biến đổi sẽ phụ thuộc vào giá trị nhiệt độ và thời gian cô đặc sữa

c. Thiết bị và thông số công nghệ:

Thiết bị gồm hai bộ phận chính: gia nhiệt sữa và bài khí Đầu tiên, sữa tươi sẽ được gia nhiệt trong thiết bị trong đổi nhiệt dạng bản mỏng Nhiệt độ của sữa không được vượt quá 800C Sau đó sữa sẽ đi qua thiết bị bài khí dạng hình trụ đứng và đỉnh hình nón Tại đây, phần hơi thứ, khí và một số cấu tử dễ bay hơi trong sữa sẽ thoát ra khỏi thiết bị theo cửa đỉnh Chúng sẽ đi vào một bộ phận làm lạnh để ngưng tụ Riêng phần khí và các cấu

tử không ngưng tụ sẽ được bơm chân không hút ra bên ngoài thiết bị Còn phần sữa đã được bài khí và tăng hàm lượng chất khô sẽ thoát ra khỏi thiết bị tại cửa đáy

2.1.3.Đồng hóa:

a. Mục đích công nghệ :

- Hoàn thiện

- Quá trình đồng hóa làm cho sản phẩm trở nên đồng nhất, các hạt béo sẽ bị giảm kích thước và được phân bố đều trong sản phẩm

b. Các biến đổi nguyên liệu:

- Vật lý: kích thước của hạt cầu béo trong sữa sẽ giảm đi, nhiệt độ của sữa sẽ tăng nhẹ do tác động áp suất (khi áp suất đồng hóa tăng thêm 40 atm thì nhiệt độ của sữa sẽ tăng 10C)

- Hóa lý: diện tích bề mặt giữa hai pha đầu và nước trong hệ nhũ tương sẽ gia tăng, từ đó làm tăng sức căng bề mặt của các hạt cầu béo trong hệ

c. Thiết bị và thông số công nghệ:

Sử dụng thiết bị đồng hóa áp suất cao, nhiệt độ sữa trong quá trình đồng hóa là 55 – 600C,

áp lực đồng hóa là 200 bar

2.1.4.Xử lí nhiệt:

a. Mục đích công nghệ:

- Chuẩn bị: quá trình xử lí nhiệt sẽ ức chế một số sinh vật và enzyme trong sữa tươi, nhờ

đó giống vi khuẩn lactic sẽ phát triển tốt hơn trong quá trình lên men Ngoài ra, quá trình này còn làm biến tính sơ bộ một số protein trong sữa, nhờ đó mà sự đông tụ protein trong quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh hơn và cấu trúc gel của sữa chua sẽ ổn định hơn

- Bảo quản: quá trình xử lí nhiệt sẽ cải thiện các chỉ tiêu vi sinh vật cho sản phẩm sữa chua, đặc biệt là các chỉ tiêu liên quan đến nhóm vi sinh vật gây bệnh

b. Các biến đổi nguyên liệu:

- Sinh học và hóa sinh: các vi sinh vật và enzyme trong nguyên liệu sẽ bị ức chế

- Hóa lý: một số phân tử protein bị biến tính nhiệt Tùy theo chế độ xử lí (nhiệt độ và thời gian) mà mức độ biến tính của các phân tử protein sẽ khác nhau

- Hóa học: nhiệt độ tăng sẽ làm cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn Quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữa nhóm khử của đường lactose và nhóm amin của các acid amin và peptide có trong sữa nguyên liệu

- Vật lý: tỉ trọng và độ nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt

c. Thiết bị và thông số công nghệ :

- Người ta sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc dạng ống lồng ống Nhiệt độ sữa trong quá trình xử lý là 850C, thời gian kéo dài 5 phút Sau quá trình xử lý nhiệt, sữa

sẽ được làm nguội về 450C

2.1.5.Cấy giống vi khuẩn

- Hiện nay các nhà sản xuất sữa chua với năng suất lớn thường mua các chế phẩm vi khuẩn lactic để sử dụng

- Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ sữa gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa thường dao động từ 9-12% Trước khi hoạt hóa cần thanh trùng ở 90-950C trong 30-45 phút

- Qua trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bị hình trụ, đấy côn và được chế tạo từ thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở 430C

2.2. Các quy trình sản xuất sữa chua phổ biến

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình lên men trong sản xuất sữa chua dạng set 2.2.1.Quy trình sản xuất sửa chua truyền thống (set type)

2.2.1.1. Phối trộn và rót sản phẩm