CHƯƠNG 1 NGUYÊN LIỆU SỮA

Vắt sữa, vận chuyển, bảo quản sữa trước khi chế biến 1.4.. Ø Định nghĩa về sữa Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động

1

Chương 1:

CẤU TRÚC VÀ THÀNH PHẦN

HOÁ HỌC CỦA SỮA TƯƠI

1.1 Tính chất vật lý, cấu trúc và thành phần hoá học

của sữa tươi

1.2 Hệ vi sinh vật trong sữa

1.3 Vắt sữa, vận chuyển, bảo quản sữa trước khi

chế biến

1.4 Nguyên nhân biến chất của sữa tươi

1.5 Tiểu luận 1 - Nguyên liệu

Mở đầu

2

Ø   Động vật cho sữa

Công nghiệp chế biến sữa: bò (90%), dê, cừu, trâu

Ø   Định nghĩa về sữa

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non

Lưu ý: Sữa non (colostrum) vs sữa bình thường

(transitional milk)?

3

1.1.1.1 Một số tính chất vật lý của sữa tươi

−   Chất lỏng đục, màu trắng đến vàng nhạt

−   Mùi đặc trưng, vị ngọt nhẹ

−   Một số chỉ tiêu quan trọng

√   Tỉ trọng 1.028 – 1.036 g/cm3

√   Độ chua 15 – 18 0D

√   Điểm đông đặc -0,54 – -0,59 oC

√   Thế oxy hóa khử 0,1 – 0,2V

√   Sức căng bề mặt 50 dynes/cm

√   Độ dẫn điện 0,004 – 0,005 /ohm.cm

√   Nhiệt dung riêng 0,933 – 0,954 cal/g oC

4

1.1.1 Tính chất vật lý, cấu trúc hoá lý của sữa tươi

5

1.1.1.2 Cấu trúc hoá lý

Cấu phần Kích thước

(m)

Nhũ tương

Dung dịch keo

Huyền phù keo

Dung dịch

Hạt cầu béo 10-5-10-6 X

Whey protein 10-8-10-9 X

1.1.1 Tính chất vật lý, cấu trúc hoá lý của sữa tươi

6

đơn vị:%w/w

Một số hợp chất khác: hợp chất chứa N phi protein, chất màu, enzyme, vitamin, hormone và khí

Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

7

1.1.2.1 Nước

Có 2 dạng:

-   Nước tự do: 96÷97% tổng lượng nước

-   Nước liên kết: 3÷4% tổng lượng nước Nhiệt độ

đóng băng < 00C, không hòa tan muối, đường

Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh

với lactose dưới dạng C12H22O11.H2O

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

8

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Chất béo sữa:

ü  Lipid đơn giản (98.5%)

ü  Lipid phức tạp (1%)

ü  Các chất tan trong béo (0.1%)

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

d = 0,925g/cm 3

9

D = 0,1÷20µm (3÷4µm)

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Chất béo sữa:

Nitơ phi protein 5%

Acid amine, nucleotide, ure, acid uric

Nitơ protein 95%

Casein (80%) Protein hòa tan (20%)

Micell

Đông tụ pI 4.6

β -lactoglobulin

α -lactalbumin Peptone-proteose

Immunoglobulin

Serum-albumin

10

Whey protein

Không đông tụ pH 4.6 Khi biến tính (t o ) thì đông tụ cùng casein

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Các hợp chất chứa nitơ

11 CASEIN àCASEIN MICELLE

-  Tiểu micelle: 10 phân tử casein (đk: 10÷15nm)

-  Micelle: 400 - 500 tiểu micelle sẽ tạo thành một micelle (đk: 200÷400nm)

Phân tử

caseinκ

Liên kết

Nhóm

PO 4

Phần kỵ

nước

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Các hợp chất chứa nitơ

12

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Các hợp chất chứa nitơ

ENZYME

ü  Do tuyến vú tiết ra hoặc do VSV tổng hợp

ü  Ảnh hưởng:

§  Biến đổi thành phần hoá học của sữa à giảm chất lượng, hư hỏng sữa

§  Có vai trò kháng khuẩn (lactoperoxydase, lysozyme) à ổn định chất lượng sữa

13

ENZYME

-  Peroxidase: tiêu diệt ở 800C /vài giây

-  Lipase : bị phá hủy ở 750C sau 60 giây

-  Catalase): bị phá hủy ở 750C sau 60 giâyà kiểm tra xem sữa

vắt từ bò bị bệnh viêm vú hay không

-  Phosphatase:

+ Phosphatase kiềm (pH 9÷10): bị phá hủy hoàn toàn ở

650C /30 phút hoặc 800C tức thời

Lưu ý: khả năng tái hoạt sau thanh trùng

+ Phosphatase acid (pH 4÷4,3): bị vô hoạt hoàn toàn ở

960C />5 phút hoặc NaF

- Protease:

+ Protease acid (pH=4.0)

+ Protease kiềm (pH=7,5-8)

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

14

+ Tồn tại 2 dạng: dạng tự do và dạng liên kết + Dạng đồng phân: α-(C12H22O11.H2O) và β-(C12H22O11) + Khả năng hòa tan thấp, độ ngọt thấp

+ Nhiệt độ cao: phản ứng caramel, maillard + Lên men dưới tác dụng của VK lactic

+ Kết tinh chậm, tinh thể cứng và có nhiều dạng tinh thể

Vtm B2 có thể ức chế sự kết tinh của lactose

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Lactose (C12H22O11 glucose+galactose)

15

ü  Hàm lượng 8-10g/l, tồn tại dạng hòa tan hoặc dung

dịch keo (kết hợp với casein)

•  Đa lượng: nhiều nhất Ca, P, Mg, tiếp theo là K, Na…

•  Vi lượng: Zn, Si, Al, Fe, Cu, I, Mn, F, Se, Cr, Co/Pb,

As…

ü  Phổ biến là muối photphat, clorua, citrat, caseinat

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Muối khoáng

16

− Tan trong nước: B1, B2, B3, B5, B6, C…

− Tan trong chất béo: A, D, E

1.1.2.2 Chất khô

Ø  Vitamin

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

17

Ø  Các chất khí của sữa

-  Chiếm 5-6% thể tích sữa: CO2: 50÷70%, O2: 5÷10% và

N2: 20÷30%

-  Tồn tại 3 dạng: hoà tan, liên kết, phân tán

-  Bài khí: khí cacbonic, nitơ và oxy bị bay hơià độ acid

của sữa giảm 0,5÷20T.

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.3 Các hợp chất khác

18

Ø  Các chất hoá học khác (sữa bị nhiễm hoá chất)

-  Kháng sinh

-  Chất tẩy rửa

-  Thuốc BVTV

-  Kim loại nặng

-  Nguyên tố phóng xạ

-  Nitrate

-  Độc tố vi sinh vật

à Dạng vết

1.1.2 Thành phần hoá học của sữa tươi

1.1.2.3 Các hợp chất khác

19

1.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò

chuyển hoá

1.2.1 Nguồn gốc hệ VSV trong sữa

1.2.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò chuyển hoá

Ø   Tình trạng vi sinh

- Sữa trong cơ thể động vật: không chứa VSV

- Sữa tươi sau thu hoạch: nhiều nhóm VSV khác nhau

20

Ø  Nguồn lây nhiễm

- Bầu vú động vật cho sữa

- Người/thiết bị vắt sữa

- Thiết bị chứa sữa sau khi vắt

- Môi trường, chuồng trại nơi vắt sữa

1.2.1 Nguồn gốc hệ VSV trong sữa

21

-  Nấm men thường gặp: S.cerevisae, Kluyveromyces

marxianus, Debaromyces hansenii, Torulopsis lactis

condensi…

-  Không có lợi: Chuyển hoá lactose àbiến đổi về tp hóa

học trong quá trình bảo quản

-  Có lợi: ứng dụng sản xuất sản phẩm lên men truyền thống

(kefir)

-  Tiêu diệt ở 75oC / 10-15s

1.2.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò chuyển hoá

1.2.2.1 Nấm men

22

- Nấm sợi thường gặp: Pennicillum, Aspergillus, Geotrichum, Rhizopus…):

-  Không có lợi: Ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm (sản xuất phomai)

-  Có lợi: Vài loài thuộc giống Penicillium: sản xuất một số

loại phomai

-  Tiêu diệt ở 75oC / 10-15s

1.2.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò chuyển hoá

1.2.2.2 Nấm sợi

-  Không có lợi: chuyển hoá lactose à Thay đổi thành phần

và giá trị cảm quan của sữa

-  Có lợi: Ứng dụng trong công nghệ lên men các sản phẩm

từ sữa như yoghurt, kefir, phomat và một số loại bơ

-  Tiêu diệt ở 80oC

-  Không có lợi: chuyển hoá đường lactose, phân huỷ protein

tạo các chất khí có mùi khó chịu

-  Tiêu diệt hoàn toàn ở 75oC / 20s

- 23

1.2.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò chuyển hoá

1.2.2.3 Vi khuẩn

-  Thường gặp: C.butyric, C.tyrobutyricum

-  Không có lợi: Chuyển hoá đường lactose à Thay đổi tp hóa học và giá trị cảm quan

-  Chế độ thanh trùng không tiêu diệt được à giải pháp kỹ thuật: vi lọc, ly tâm, sử dụng chất kháng khuẩn

-  Không có lợi: chuyển hoá đường à Hư hỏng sữa

-  Có lợi: ứng dụng để tạo ra cấu trúc lỗ hổng và hương vị đặc trưng cho sản phẩm phomai Emmenthal, Gruyere

-  Tiêu diệt hoàn toàn ở 75oC / 20s

-  

24

1.2.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò chuyển hoá

1.2.2.3 Vi khuẩn

v Vi khuẩn gây thối:

-  T h ư ờ n g g ặ p : P s e u d o m o n a s , B re v i b a c t e r i u m ,

Achromobacter, Bacillus…

-  Không có lợi: thuỷ phân protein, chất béo àlàm cho sữa

có mùi khó chịu, đông tụ sữa

25

1.2.2 Hệ VSV trong sữa và vai trò chuyển hoá

1.2.2.3 Vi khuẩn

26

1.3 Vắt sữa, vận chuyển và bảo quản trước khi chế biến

1.3.1 Vắt sữa 1.3.2 Vận chuyển sữa từ nơi thu hoạch đến nhà máy chế biến

1.3.3 Bảo quản trước khi chế biến

Ø Thủ công (vắt bằng tay): đơn giản nhưng tốn thời gian,

nhân công, khó kiểm soát để đảm bảo sự ổn định chỉ tiêu

vi sinh của sữa

à Thích hợp cho hộ gia đình nuôi bò sữa ở quy mô nhỏ

27

1.3.1 Vắt sữa

Ø Sử dụng máy vắt sữa:

u  Vắt sữa bằng máy thông thường (vắt sữa riêng cho từng con bò): thực hiện ở các hộ gia đình nuôi bò sữa ở quy mô vừa và nhỏ

28

1.3.1 Vắt sữa

Đầu chụp núm vú)

Vấu kẹp Vòi thu nhận sữa

Ống dẫn chân không MÁY VẮT SỮA

29

HỆ THỐNG VẮT SỮA THEO ĐƯỜNG ỐNG

RIÊNG CHO TỪNG CON BÒ

1- Bơm chân không 2- Đường ống dẫn chân không.

3- Thùng làm lạnh sữa 4- Đường ống dẫn sữa

Ø Sử dụng máy vắt sữa:

u Vắt sữa bằng máy trên dây chuyền tự động (sữa đồng thời cho nhiều con bò ): thực hiện ở các trang trại nuôi

bò quy mô lớn

à Đầu tư trang thiết bị vắt sữa tốn kém

30

1.3.1 Vắt sữa

31

MÔ HÌNH VẮT SỮA TỰ ĐỘNG ĐỒNG THỜI NHIỀU CON BÒ

1- Khu vắt sữa tự động 2- Phòng điều khiển

3- Khu làm lạnh và bảo quản sữa 4- Cửa dẫn vào khu (1)

5- Khu nghỉ ngơi 6- Khu cho bò ăn 7- Khu bê con 32

1.3.2 Vận chuyển sữa từ nơi thu hoạch đến nhà máy chế biến

Hộ gia đình

Nhà máy chế biến sữa

Trạm thu mua sữa

Trang trại

Vận chuyển

Vắt sữa Thủ công

Sữa được đựng trong các bồn bảo quản lạnh

Vắt sữa bằng máy và làm lạnh sữa

Đựng sữa trong các bồn chứa tạm

Kiểm tra Lọc Làm lạnh sữa

Sữa được đựng trong bình 30-50l

Vận chuyển Bằng xe bồn

q  Kiểm tra sữa

—  Kiểm tra màu sắc trạng thái của sữa: như mùi vị của

sữa

—  Độ sạch của dụng cụ thiết bị chứa sữa

—  Xác định hàm lượng cặn

—  Xác định điểm đông đặc của sữa

—  Hàm lượng protein, chất béo, độ chua của sữa

—  Xác định VK tổng số

33

1.3.3 Bảo quản sữa trước khi chế biến

q  Định lượng sữa: 2 trường hợp:

•  Theo khối lượng: cân xe trước và sau khi giao sữa

34

1.3.3 Bảo quản sữa trước khi chế biến

q  Định lượng sữa: 2 trường hợp:

•  Theo thể tích:

35

1.3.3 Bảo quản sữa trước khi chế biến

1- Thiết bị bài khí

2- Bơm

3- Hệ thống lọc

4- Van định lượng

q  Bảo quản sữa tươi trước khi chế biến:

36

1.3.3 Bảo quản sữa trước khi chế biến

THÙNG CHỨA SỮA (SILO TANK)

1- Agitator

2- Manhole

3- Temperature indicator 4- Low-level electrode 5- Pneumatic level Indicator 6- High-level electrode

q  Bảo quản sữa tươi trước khi chế biến:

q Nhiệt độ và thời gian bảo quản:

•  10.000 khuẩn lạc/ml : 4oC trong 3 ngày

•  50.000 khuẩn lạc/ml : 4oC tối đa 2 ngày

q  Xử lý trước khi chế biến

•  Lọc

•  Bài khí

•  Làm lạnh

•  Ly tâm

•  Xử lý nhiệt : 71oC/15s

37

1.3.3 Bảo quản sữa trước khi chế biến

38

1.4 Những nguyên nhân gây biến

chất sữa tươi

1.4.1 Bổ sung các chất từ bên ngoài 1.4.2 Biến đổi về sinh học

1.4.3 Biến đổi về hoá học và hoá sinh 1.4.4 Biến đổi về vật lý

1.4.5 Biến đổi về hoá lý

39

-  Kháng sinh

-  Thức ăn

-  Chất tẩy rửa chuồng trại, thiết bị chứa

-  Sữa chứa lâu trong các thiết bị chứa bằng kim loại

à Cần quy định cụ thể thời điểm sử dụng các chất cho vào

thức ăn trước lúc vắt

1.4.3 Biến đổi hóa học và hóa sinh

• Thủy phân chất béo

• Oxy hóa chất béo

• Thủy phân protein

• Thủy phân acid amin

1.4.5 Biến đổi hóa lý

• Thay đổi cấu trúc micell

• Sự thay đổi hệ nhũ tương: quá trình làm lạnh, sự khuấy trộn

40

ü   T rạng thái sữa : khối chất lỏng đồng nhất, không vón cục,

không có lớp chất béo nổi trên mặt, có độ nhớt khoảng

1.1-2.5 đơn vị

ü   Màu sắc: trắng ngà (trắng đục) đến vàng nhạt

ü   Mùi, vị: mùi thơm đặc trưng dễ chịu, vị hơi ngọt

41

1.5 Đánh giá chất lượng sữa tươi

ü   Xác định tỷ trọng: 1.028 – 1.036 g/cm 3

ü   Xác định điểm đông đặc sữa: -0,54 – -0,59 o C

ü   Xác định tổng hàm lượng chất khô, protein, chất béo

trong sữa

ü   pH: 6.5 – 6.7

ü   Độ acid: 16-18 0 T

ü  Độ sạch của thiết bị hoặc dụng cụ đựng sữa

ü  Hàm lượng cặn

ü   …

42

1.5 Đánh giá chất lượng sữa tươi

vi khuẩn / ml