đồ án thiết bị thiết kế phân xưởng sản xuất bơ lên men

Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hóa – hiện đại hóa, song song với sự phát triển của các ngành kinh tế khác thì ngành thực phẩm có những thành tựu không kém. Nhu cầu ăn uống ngày càng cao, các món ăn được chế biến phong phú và đa dạng, các loại bánh mì, các món nướng, chiên, rán,... được bổ sung thêm bơ làm tăng hương vị. Hình 1.1 Sản phẩm bơ Trong công nghiệp bánh, bơ góp phần quan trọng trong việc làm tăng hương vị, làm cho ruột bánh mềm, đặc biệt là bánh nướng. Ngoài ra, nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ sữa ngày càng mạnh nhưng ngành sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa ở Việt Nam còn kém nên chưa đáp ứng nhu cầu trong nước, nhiều sản phẩm phải nhập từ các nước khác nên giá thành rất cao. Theo số liệu của USDA (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ), một thìa cà phê bơ (14g) chứa năng lượng 420kJ, tất cả từ chất béo gồm 11g, trong đó 7g chất béo no và 30mg cholesterol. Bơ chứa chủ yếu chất béo no (bão hòa) và là nguồn cholesterol đáng kể. Vì vậy ăn nhiều bơ có thể dẫn đến một số nguy cơ đối với sức khỏe, đặc biệt là bệnh tim. Margarine được khuyên dùng thay cho bơ vì có chứa hàm lượng chất béo chưa no lớn hơn và chứa ít hoặc không chứa cholesterol, tuy nhiên trong một số năm gần đây, người ta nhận thấy rằng chất béo chuyển hóa sau quá trình hydrate hóa dầu tạo thành margarine cũng gây ra các vấn đề về cholesterol. Hiện nay đã có margarine không chứa chất béo chuyển hóa.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM – HÓA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đề tài:

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT

BƠ VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Tuyền

Du Thị Thanh Tuyền Nguyễn Thị Mỹ Yến Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm

Tp.HCM, tháng 5 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM – HÓA



ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đề tài:

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT

BƠ VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Tuyền

Du Thị Thanh Tuyền Nguyễn Thị Mỹ Yến

Tp.HCM, tháng 5 năm 2018

TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM - HÓA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Tuyền Mã số sinh viên: 1411514174 Du Thị Thanh Tuyền 1411514010

Nguyễn Thị Mỹ Yến 1411528327

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Lớp: 14DTP01 1 Tên đề tài: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BƠ LÊN MEN VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN 2 Nhận xét Về hình thức:

Về nội dung:

3 Đánh giá chung:

4 Điểm đề nghị:

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn thầy cô ngành Công nghệ thực phẩm của trường Đại học Nguyễn Tất Thành đã xây dựng những kiến thức căn bản cần thiết để giúp chúng tôi

thực hiện tốt bài báo cáo này

Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Duy là giảng viên khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm của Trường ĐH Nguyễn Tất Thành đã trực tiếp hướng dẫn

và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình làm báo cáo

Chúng tôi được tìm hiểu và ứng dụng những kiến thức đã học cũng như những yêu cầu tất yếu cho việc thiết kế phân xưởng nhà máy sản xuất

Sau đây tôi xin được trình bày cụ thể những nội dung mà chúng tôi đã thiết kế phân xưởng trong suốt thời gian qua Vì thời gian có hạn nên bài báo cáo của chúng tôi không tránh khỏi những sai sót, kính mong quý thầy cô thông cảm

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 LỰA CHỌN VỊ TRÍ PHÂN XƯỞNG 2

1.2.1 Yêu cầu phân xưởng 2

1.2.2 Vị trí phân xưởng 2

1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của vị trí 3

1.2.4 Sơ đồ khu công nghiệp Long Thành 4

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 5

2.1 SỮA BÒ TƯƠI 5

2.1.1 Một số tính chất vật lý 5

2.1.2 Thành phần hóa học 5

2.1.3 Chỉ tiêu chất lượng sữa 9

2.2 VI SINH VẬT 10

2.3 CÁC PHỤ GIA VÀ GIA VỊ 10

2.3.1 Chất màu ( - caroten tổng hợp) 10

2.3.2 Chất chống oxy hóa 11

2.3.3 Muối NaCl 11

Chương 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 13

3.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ LÊN MEN 13

3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 14

3.2.1 Ly tâm 14

3.2.2 Thanh trùng 14

3.2.3 Nhân giống 15

3.2.4 Lên men và xử lý nhiệt – lạnh 16

3.2.5 Tạo hạt bơ (churning) và xử lý 18

3.2.6 Bao gói 19

3.3 SẢN PHẨM 19

Chương 4 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 20

4.1 KÝ HIỆU 20

4.2 TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT THEO CA VẬN HÀNH 21

4.3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TỪNG QUÁ TRÌNH 22

4.3.1 Quá trình bao gói 22

4.3.2 Quá trình tạo hạt bơ và xử lý 22

4.4 TỔNG KẾT CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23

Chương 5 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ 25

5.1 PHÂN BỐ THỜI GIAN VẬN HÀNH THIẾT BỊ 25

5.2 BỒN CHỨA NGUYÊN LIỆU 25

5.2.1 Tính toán năng suất thiết bị 25

5.2.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị 25

5.2.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 26

5.3 THIẾT BỊ LY TÂM 26

5.3.1 Tính toán năng suất thiết bị 26

5.3.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị 26

5.3.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 27

5.4 THIẾT BỊ THANH TRÙNG 27

5.4.1 Tính toán năng suất thiết bị 27

5.4.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị 28

5.4.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 28

5.5 THIẾT BỊ LÊN MEN VÀ XỬ LÝ NHIỆT 29

5.5.1 Tính toán năng suất thiết bị 29

5.5.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị 29

5.5.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 30

5.6 THIẾT BỊ TẠO HẠT BƠ 30

5.6.1 Tính toán năng suất thiết bị 30

5.6.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị 30

5.6.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 31

5.7 THÙNG ĐỰNG 32

5.8 THIẾT BỊ BAO GÓI 33

5.8.1 Thông số kĩ thuật 33

5.8.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị 34

Chương 6 TÍNH TOÁN MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 35

6.1 TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH PHÂN XƯỞNG 35

6.2 BỐ TRÍ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 36

6.3 BẢN VẼ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 37

Chương 7 TÍNH TOÁN ĐIỆN – NƯỚC 38

7.1 TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ 38

7.1.1 Điện dùng cho chiếu sáng 38

7.1.2 Điện dùng cho thiết bị sản xuất 39

7.1.3 Xác định phụ tải 39

7.1.4 Tính điện năng tiêu thụ hàng năm 40

7.2 TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ 41

Chương 8 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 42

8.1 KẾT LUẬN 42

8.2 KHUYẾN NGHỊ 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 So sánh một số loại chất béo thực phẩm thông dụng (tính trên 100g) 2

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò.[1] 5

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa (TCVN 7405 : 2009) 9

Bảng 2.3 Chỉ tiêu sử dụng màu thực phẩm (TCVN 9957 : 2013) 10

Bảng 2.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng lý hóa của BHT (TCVN 11174 : 2015) 11

Bảng 2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng muối NaCl (tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9639 : 2013) 12

Bảng 3.1 Chế độ xử lý nhiệt – lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men cream tương ứng với các chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu 16

Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ cứng của bơ thành phẩm 17

Bảng 3.3 Đánh giá chỉ tiêu chất lượng sản phẩm bơ (tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7400 : 2004) 19

Bảng 4.1 Ký hiệu tính toán cân bằng vật chất cho từng quá trình 20

Bảng 4.2 Ước lượng tổn thất cho từng quá trình 21

Bảng 4.3 Tổng kết cân bằng vật chất qua từng quá trình 23

Bảng 4.4 Nguyên liệu cho 1 ca, 1 ngày, 1 năm 24

Bảng 5.1 Phân bố thời gian vận hành thiết bị 25

Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật thiết bị bao gói hãng FASA 33

Bảng 6.1 Diện tích của các thiết bị trong phân xưởng 35

Bảng 6.2 Lượng công nhân trong dây chuyền sản xuất ( tính cho 1 ca) 35

Bảng 7.1 Bảng tóm tắt điện động lực của nhà máy 39

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sản phẩm bơ 1

Hình 1.2 Khu công nghiệp Long Thành 2

Hình 1.3 Bản đồ phân lô đất khu công nghiệp Long Thành (Nguồn: Công ty cổ phần Sonadezi Long Thành) 4

Hình 3.1 Quy trình công nghệ chế biến bơ lên men 13

Hình 5.1 Bồn chứa nguyên liệu (Nguồn: công ty TNHH-TM Trần Lâm) 26

Hình 5.2 Thiết bị ly tâm Tetra Centri Airtight (Nguồn: công ty Tetra Pak) 27

Hình 5.3 Thiết bị thanh trùng dạng bảng mỏng (Nguồn: công ty Jimei Việt Nam) 28

Hình 5.4 Nguyên tắc chảy của mẫu khảo sát và chất tải nhiệt (Nguồn: công ty Jimei Việt Nam) 29

Hình 5.5 Thiết bị lên men và xử lý nhiệt (Nguồn: công ty Shanghai Zhuheng Industrial) 30

Hình 5.6 Thiết bị tạo hạt bơ (Nguồn: công ty Invensys APV) 31

Hình 5.7 Thùng đựng phế phẩm (Nguồn: Jiangsu Zhengheng Light Industrial Machinery) 32

Hình 5.8 Thiết bị bao gói (Nguồn: công ty FASA) 34

Hình 6.1 Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất bơ lên men 37

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hóa – hiện đại hóa, song song với sự phát triển của các ngành kinh tế khác thì ngành thực phẩm có những thành tựu không kém Nhu cầu ăn uống ngày càng cao, các món ăn được chế biến phong phú và đa dạng, các loại bánh mì, các món nướng, chiên, rán, được bổ sung thêm bơ làm tăng hương vị

Theo số liệu của USDA (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ), một thìa cà phê bơ (14g) chứa năng lượng 420kJ, tất cả từ chất béo gồm 11g, trong đó 7g chất béo no và 30mg cholesterol

Bơ chứa chủ yếu chất béo no (bão hòa) và là nguồn cholesterol đáng kể Vì vậy ăn nhiều bơ có thể dẫn đến một số nguy cơ đối với sức khỏe, đặc biệt là bệnh tim Margarine được khuyên dùng thay cho bơ vì có chứa hàm lượng chất béo chưa no lớn hơn và chứa ít hoặc không chứa cholesterol, tuy nhiên trong một số năm gần đây, người ta nhận thấy rằng chất béo chuyển hóa sau quá trình hydrate hóa dầu tạo thành margarine cũng gây ra các vấn đề về cholesterol Hiện nay đã có margarine không chứa chất béo chuyển hóa

Bảng 1.1 So sánh một số loại chất béo thực phẩm thông dụng (tính trên 100g)

STT Chất béo Chất béo

tổng số

(g)

Chất béo bão hòa (g)

Chất béo không no đơn (g)

Chất béo không no

đa (g)

Protein (g)

1.2 LỰA CHỌN VỊ TRÍ PHÂN XƯỞNG

1.2.1 Yêu cầu phân xưởng

 Phân xưởng gần nguồn nguyên liệu

 Giao thông vận tải thuận lợi

 Nhân lực dồi dào

 Cung cấp điện, nước đầy đủ và dễ dàng

 Cấp thoát nước dễ dàng

1.2.2 Vị trí phân xưởng

Nhà máy sẽ được đặt tại khu công nghiệp Long Thành

Hình 1.2 Khu công nghiệp Long Thành

 Địa chỉ: QL.51, thuộc địa bàn xã Tam An và An Phước, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai

 Tổng diện tích: 488 ha

 Diện tích đất công nghiệp: 309.13 ha

 Hệ thống điện: 02 trạm điện 63MVA với lưới điện 22KV

 Hệ thống cấp nước: công suất: 20.000 m3/ngày đêm

 Hệ thống xử lý chất thải: công suất 15.000 m3/ngày đêm

Vị trí địa lý và giao thông quan trọng của khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam, Đồng Nai có nhiều điều kiện thuận lợi cả về đường bộ, đường thủy Nhận thức được tầm quan trọng đó, trong nhiều năm qua ngành giao thông vận tải đã không ngừng phấn đấu, từng bước xây dựng hoàn thiện hệ thống giao thông, phục vụ kịp thời nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội

1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của vị trí

 Khu công nghiệp có nhân lực dồi dào

 Cung cấp điện, nước đầy đủ và dễ dàng cho việc sử dụng

 Cấp thoát nước dễ dàng

Nhược điểm là giá dịch vụ tiện ích khá cao gồm:

 Điện: 1.405÷2.735 VND/kWh (chưa tính thuế VAT) tùy theo giờ cao điểm

 Giá nước bình quân : 11.500 đồng/m3 (chưa tính thuế VAT và phí bảo vệ môi trường)

 Xử lý nước thải: 6.816 đ/m3 (giá chưa bao gồm thuế VAT) Mức phí này có thể được điều chỉnh tăng tùy theo nồng độ của các chất có trong nước thải

1.2.4 Sơ đồ khu công nghiệp Long Thành

Hình 1.3 Bản đồ phân lô đất khu công nghiệp Long Thành (Nguồn: Công ty cổ phần Sonadezi

Long Thành)

Chú thích:

 Màu trắng: đất đã được thuê

 Màu tím: đất chưa được thuê

 Màu xanh: khu vực xanh

 Màu đỏ: đất dịch vụ công nghiệp

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

2.1 SỮA BÒ TƯƠI

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của bò cái sau khi sinh con, mạnh khỏe, không làm việc quá sức, có được từ một hoặc nhiều lần vắt sữa và không chịu bất cứ xử lý nào làm thay đổi thành phần Sữa tươi được coi là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng bởi nó là thực phẩm cân đối về thành phần các chất như: protein, lipid, muối khoáng, nó chứa tất cả các acid amine không thay thế, đây là các acid amine rất cần thiết cho cơ thể và rất nhiều loại vitamin khác nhau Có thể nói rất ít loại thực phẩm nào mà toàn diện về các chất như sữa có.[1]

2.1.1 Một số tính chất vật lý

Sữa bò có màu trắng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein cà một số chất khoáng trong sữa tạo nên Nên màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-carotene có trong chất béo của sữa Sữa thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa đã tách béo - skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.[1]

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò.[1]

Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Đại lượng Đơn vị đo Giá trị

Gồm hai loại: đơn giản và phức tạp

 Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35÷45g/l đối với sữa tươi gồm các acid béo

no và không no như: acid oleic, palmitic, strearic

 Chất béo phức tạp: chất béo này thường chứa các phần tử nito, photpho, lưu huỳnh

 Chỉ số acid bay hơi không hòa tan: 1.5÷3

 Chỉ số acid bay hơi hòa tan: 26÷30

 Chỉ số khúc xạ: 1.453÷1.462.[2]

Cấu trúc chất béo trong sữa:

Chất béo trong sữa có hình dạng đặc thù của các hạt tiểu cầu hoặc hình ovan với đường kính 2÷10mm tùy thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa Cấu trúc các hạt hình cầu được bao bọc bởi một màng protein và màng này có 2 phần Một phần có thể hòa tan trong nước và một phần thì không Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất phospholipid, có thành phần chủ yếu là lecithin và cephalin Đây là những chất béo phức tạp có hàm lượng 0.3÷0.5g/l.[3]

Ngoài ra, màng tế bào còn chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ chủ yếu là Cu,

Fe, enzyme Enzyme chủ yếu là phosphatase mang tính kiềm tập trung trong phần protid

và enzyme reductase có trong phần không hòa tan được.[3]

Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit có điểm nóng chảy thấp, giàu hàm lượng acid oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường Trong khi đó, phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerid có chỉ số iod thấp (5÷6) nhưng lại có điểm nóng chảy rất cao và đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường Vì lẽ đó, xu thế chung của các hạt chất béo có trong sữa sẽ liên kết lại với nhau

để tạo thành hạt hình cầu có kích thước lớn Đó là nguyên nhân gây nên trạng thái mất ổn định của chất béo có trong sữa và đó là nguyên nhân gây nên sự phân lớp chất béo

Thành phần cấu trúc protein trong sữa

 Casein toàn phần chứa: 26÷29g/l

2.1.2.3 Đường lactose

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử liên kết với nhau tạo thành khi bị phân hủy tồn tại hai dạng α và β-lactose

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Glucose Galactose

Trong sữa đường lactose luôn ở trạng thái hòa tan, khả năng hòa tan và kết tinh của lactose cho ta những ứng dụng quan trọng trong chế biến sữa Hai đường α và β-lactose luôn tồn tại cân bằng trong chất lỏng theo một tỉ lệ nhất định và cân bằng này thay đổi bởi nhiệt độ

Đường lactose ít hòa tan hơn đường saccharose ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn Độ hòa tan của đường lactose tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị phân hủy rất chậm theo nhiệt độ ở nhiệt độ cao Sự có mặt của đường lactose góp phần biến màu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao

Đường lactose dễ bị lên men dưới tác dụng của vi khuẩn để tạo ra các sản phẩm khác nhau Quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong sản xuất sữa lên men.[3]

C12H22O11 + H2O 4CH3CHOH – COOH + H2O + CO2

Lactose Acid lactic

Acid này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành acid propionic hay acid butyric

3CH3CHOH-COOH CH3(CH2)2COOH + 2CO2 + 2H2

Acid butyric

CH3CHOH-COOH CH3-CH2COOH + CO2 + H2O + CH3COOH Acid propionic

Nếu dưới tác động của nấm men đặc biệt thì đường lactose sẽ tạo thành các chất theo phản ứng sau:

là dạng hòa tan và dạng keo nhưng nó có thể bị phá vỡ bởi pH, nhiệt độ,

Muối canxi và photpho với tỉ lệ Ca/P là 1/1.31 rất dễ tiêu hóa và còn có ý nghĩa quan trọng trong quá trình chế biến các sản phẩm sữa, đặc biệt trong quá trình đun nóng

và quá trình lên men.[2]

2.1.2.5 Acid hữu cơ

Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như acid citric, lactic, axetic, trong đó acid citric là acid cực kì quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ quá trình:

Acid citric diacetyl acetoin 2,3 butylen glycol

Sữa chứa hầu hết các enzyme có trong tự nhiên vào sữa và bằng nhiều con đường

Sự có mặt của những enzyme này trong sữa được dùng làm một số chỉ tiêu để kiểm tra chất lượng sữa, vì nếu nguyên liệu trước khi đưa đến nhà máy mà bị đun lên hay cho hóa chất thì enzyme trong sữa sẽ bị mất hoạt tính, nên khi thử enzyme mà không có mặt trong sữa nghĩa là sữa đã bị xử lý.[2]

2.1.2.8 Nước

Trong sữa nước giữ vai trò quan trọng và chiếm 85÷89% tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau:

 Nước tự do: khi đun sôi sữa đến 100oC sẽ bốc hơi

 Nước liên kết: nước kết hợp với protid, đường phức tạp

Vai trò của nước là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, nơi cho các phản ứng sinh hóa, lên men xảy ra

Tham gia vào các phản ứng phân hủy protid, glucid, lipid và oxy hóa

2.1.3 Chỉ tiêu chất lượng sữa

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa (TCVN 7405 : 2009)

Chỉ tiêu cảm quan Màu sắc: màu đặc trưng từ trắng đục đến nhạt

Mùi vị: thơm ngon đặc trưng, không mùi vị lạ Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

Chỉ tiêu hóa lý Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11.5% khối

lượng Hàm lượng protein không nhỏ hơn 2.8%

Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 3.2%

Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1.029 Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) không nhỏ hơn 0.2%

Chỉ tiêu vi sinh vật Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 khuẩn lạc trong 1ml

sữa

Coliforms nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa

Không được có vi trùng gây bệnh

2.2 VI SINH VẬT

Trong sản xuất bơ lên men, người ta sử dụng vi khuẩn lactic dạng LD Thường gặp

nhất là Streptococcus diacetylactics và Leuconostos citrovorum Trong quá trình lên

men, ngoài acid lactic, chúng sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi như aldehyde acetic, diacetyl, acetoin, Các hợp chất này sẽ tạo cho sản phẩm bơ hương vị đặc trưng.[4]

2.3 CÁC PHỤ GIA VÀ GIA VỊ

2.3.1 Chất màu ( - caroten tổng hợp)

Màu sắc của bơ do các hợp chất carotenoides có trong cream nguyên liệu quyết định Thông thường, vào mùa đông hàm lượng các hợp chất trên trong sữa thấp hơn mùa hè nên bơ thành phẩm có màu nhạt hơn.[4]

-Carotene tổng hợp (160a(i)) chủ yếu gồm các đồng phân trans của -caroten trans--caroten) Chế phẩm cũng có thể chứa lượng nhỏ các đồng phân dạng cis và các carotenoid khác như trans-retinal, -apo-12’-carotenal và -apo-10’-carotenal Các chế phẩm -caroten thương mại dùng cho thực phẩm có thể có dạng huyền phù trong dầu thực phẩm hoặc dạng bột có thể phân tán trong nước, các dạng này có tỉ lệ đồng phân cis-trans khác nhau

(all-Hàm lượng -caroten tổng hợp được sử dụng cho 1kg bơ là 25mg

Bảng 2.3 Chỉ tiêu sử dụng màu thực phẩm (TCVN 9957 : 2013)

Lý hóa Hàm lượng chất màu tổng số tính theo -caroten, khối lượng không nhỏ

hơn 96%

Hàm lượng chất màu phụ tính theo các carotenoid ngoại trừ  - caroten, khối lượng so với chất màu tổng số, không lớn hơn 3%

Hàm lượng tro sulfate, khối lượng không lớn hơn 0.1%

Hàm lượng chì, không lớn hơn 2 mg/kg Cảm quan Dạng tinh thể hoặc bột tinh thể màu đỏ đến đỏ nâu, nhạy với oxy và ánh

sáng

2.3.2 Chất chống oxy hóa

Butylated Hydroxytoluene (BHT), còn được gọi là 2,6-bis methylphenol; 2,6-di-tert-butyl-p-cresol; 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno BHT được tạo thành phản ứng của para–cresol (4-methylphenol) với isobutylen (2-methylpropene) xúc tác bởi acd sulfuric, có công thức phân tử là C15H24O

(1,1-dimethylethyl)-4-INS: 321, ADI: 0  0,3

Chất này hoạt động tương tự như là một vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động như một chất ngăn chặn quá trình oxy hoá, một quá trình không bão hòa trong đó (thường là) các hợp chất hữu cơ bị tấn công bởi oxy trong khí quyển BHT chống oxy hoá xúc tác phản ứng bằng cách chuyển đổi các gốc tự do peroxy trong liên kết hydroperoxides Điều này tác động đến chức năng chống oxi hoá bằng cách nó sẽ quyên góp một nguyên

tử hydro.[1]

RO2 + ArOH → ROOH + ARO

RO2 + ArO → nonradical sản phẩm

Hàm lượng butylated hydroxytoluene (BHT) được sử dụng cho 1kg bơ là 75mg

Bảng 2.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng lý hóa của BHT (TCVN 11174 : 2015)

Lý hóa Hàm lượng BHT, % khối lượng chất khô không nhỏ hơn 99

Hàm lượng tro sulfat, % khối lượng không lớn hơn 0.005 Hàm lượng tạp chất phenol, % khối lượng không lớn hơn 0.5 Hàm lượng chì, mg/kg không lớn hơn 2

Cảm quan Chất rắn dạng vẩy hoặc tinh thể màu trắng, không mùi hoặc có mùi

thơm nhẹ đặc trưng

2.3.3 Muối NaCl

Clorua natri, còn gọi là natri clorua, muối ăn, muối, muối mỏ, là hợp chất hóa học với công thức hóa học NaCl Clorua natri là muối chủ yếu tạo ra độ mặn trong các đại dương và của chất lỏng ngoại bào của nhiều cơ thể đa bào Là thành phần chính trong muối ăn, nó được sử dụng phổ biến như là đồ gia vị và chất bảo quản thực phẩm, yêu cầu độ tinh sạch của muối không được thấp hơn 99.7%.[1]

Hàm lượng muối NaCl được phép sử dụng trong sản xuất bơ là 11mg/100g bơ

Bảng 2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng muối NaCl (TCVN 9639 : 2013)

Cảm

quan

Màu sắc: màu trắng Mùi: không mùi Vị: dung dịch 5% có vị mặn thuần khiết đặc trưng của muối, không có vị

lạ Trạng thái: khô rời

Lý hóa Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn 5

Hàm lượng natri clorua, % khối lượng chất khô không nhỏ hơn 99 Hàm lượng chất khô không tan trong nước, % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.2

Hàm lượng ion canxi (Ca2+), % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.2 Hàm lượng ion magie (Ma2+), % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.25 Hàm lượng ion sulfat (SO42-), % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.8

Chương 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ LÊN MEN

Sữa gầy

Hình 3.1 Quy trình công nghệ chế biến bơ lên men

Thanh trùng

Sữa tươi

Ly tâm

Muối, BHT, β-caroten

Vi khuẩn

Nhân giống

Sữa

gầy

Lên men và xử lý nhiệt-lạnh

Tạo hạt bơ và xử lý

Bao gói

Bơ lên men

Sữa bơ

3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.2.1 Ly tâm

Mục đích: tách chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu

Ly tâm làm sạch nhằm loại bỏ triệt để các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng cho sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh hư hỏng cho các máy móc thiết bị

Các biển đổi:

Trong quá trình ly tâm, yếu tố chủ yếu tác động lên nguyên liệu chỉ là tác động của lực cơ học (lực ly tâm) Vì vậy, ngoài sự tách pha, các biến đổi khác trong quá trình ly tâm thường không đáng kể Sự tách pha trong quá trình ly tâm sẽ dẫn đến sự thay đổi về các tính chất hóa lý trong mỗi pha như độ nhớt, tỷ trọng, độ đục,

Trong 100 kg sữa tươi có 4% chất béo sau khi ly tâm thu được 90.11 kg sữa gầy có 0.05% là chất béo và 9.89 kg cream có 40% chất béo

Vật lý: các chỉ tiêu vật lý như tỷ trọng, độ nhớt sẽ thay đổi

Hóa học: nhiệt độ là tác nhân quan trọng thúc đẩy phản ứng hóa học xảy ra, phổ biến là phản ứng thủy phân triglyceride giải phóng các acid béo tự do và phản ứng oxy hóa chất béo

Hóa lý: quá trình gia nhiệt gây ra những biến đổi làm pha lỏng dễ bay hơi sẽ chuyển sang pha khí

Sinh học: quá trình trao đổi chất của tế bào sinh vật ngừng lại, vi sinh vật bị ức chế

Hóa sinh: enzyme bị vô hoạt

Thông số kỹ thuật:

Nhiệt độ thanh trùng 90÷95°C trong thời gian 15÷20 giây

Sinh học: các tế bào vi sinh vật sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất và sinh sản tạo

ra nhiều tế bào mới

Hóa sinh: các phản ứng này liên quan đến sự trao đổi chất của tế bào

 Dị hóa là chuyển hóa cơ chất phức tạp thành cơ chất đơn giản hoặc phân giải cơ chất để tạo ra năng lượng sinh học

 Đồng hóa là tổng hợp các polymer sinh học của tế bào từ các hợp chất đơn giản và năng lượng do dị hóa cung cấp

Hóa lý: thay đổi về pha, việc sục không khí vào canh trường làm tăng nồng độ oxy hòa tan trong pha lỏng Đồng thời vi sinh vật sẽ thải ra khí carbonic hòa tan vào pha lỏng,

Môi trường nhân giống phổ biến nhất là sữa gầy Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90÷95oC trong thời gian 15÷30 phút Ta sử dụng phương pháp nhân giống theo nhiều cấp để có đủ số tế bào vi khuẩn cấy vào cream

Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20oC Thời gian nhân giống cho mỗi cấp từ 7÷10 giờ Canh trường vi sinh vật thu được có độ chua 18÷20oSH, số tế bào vi khuẩn

có thể lên đến 109 tế bào/ml Những sản phẩm trao đổi chất quan trọng nhất của vi khuẩn trong canh trường là acid lactic, diacetyl và acid acetic Chúng sẽ ảnh hưởng đến hương vị của bơ thành phẩm Tỷ lệ giống cấy là 5%

3.2.4 Lên men và xử lý nhiệt – lạnh

Quá trình lên men và xử lý nhiệt – lạnh sẽ diễn ra song song

Tùy vào chất lượng của bơ và mùa mà ta điều chỉnh nhiệt độ và thời gian ủ thích hợp Các loại glycerid khác nhau sẽ lần lượt đông đặc, phụ thuộc vào điểm nóng chảy và đông đặc của chúng Tạo nên tính ổn định của các tinh thể chất béo, hạn chế xuất hiện các mùi vị lạ như mùi da, mùi dầu trong khối bơ Chuyển một phần chất béo từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn Tạo hạt bơ và xử lý hạt bơ

Mục đích:

Hoàn thiện: quá trình len men sẽ tổng hợp một số cấu tử đặc trưng về mùi vị cho sản phẩm bơ len men

Chuẩn bị: quá trình xử lý nhiệt lạnh sẽ làm kết tinh một số tình thể béo trong cream

để chuẩn bị cho quá trình tạo hạt bơ tiếp theo

Biến đổi:

Vật lý: thay đổi kích thước tinh thể béo và tỷ trọng của pha liên tục trong cream Sinh học: vi khuẩn lactic sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất và tăng sinh khối Hóa lý: có sự xuất hiện và hòa tan một số tinh thể chất béo trong cream

Hóa sinh và hóa học: đường lactose sẽ được chuyển hóa thành acid lactic, đây cũng chính là quá trinh sinh tổng hợp năng lượng của vi khuẩn lactic Nhiều sản phẩm phụ được sinh tổng hợp từ đường và các chất khác có trong canh trường Đáng chú ý nhất là aldehyde acetic, diacetyl và acetoin Chúng sẽ tạo nên mùi đặc trưng cho nhóm sản phẩm

bơ lên men

Thông số kỹ thuật:

Bảng 3.1 Chế độ xử lý nhiệt – lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men cream tương ứng với các chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu

Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệt – lạnh (°C) Lượng giống cấy (%)

1 2÷3

Trong quá trình thanh trùng cream ở 90÷95oC, tất cả các hạt cầu béo đều ở trạng thái lỏng Khi làm nguội cream xuống 40oC, một số phân tử chất béo bắt đầu kết tinh Nếu làm nguội cream với tốc độ chậm, quá trình kết tinh sẽ kéo dài nhưng các tinh thể béo sẽ lần lượt xuất hiện với độ tinh khiết cao Tuy nhiên, do thời gian dài nên hàm lượng các sản phẩm tạo vị chua và các cấu tử hương được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn lactic trong cream sẽ không đạt được tỷ lệ cân đối như mong muốn Trong thực tế sản xuất, ta cần phải rút ngắn thời gian kết tinh chất béo bằng phương pháp làm nguội nhanh Khi làm nguội nhanh, quá trình kết tinh chất béo trong cream sẽ diễn ra nhanh Tuy nhiên, trong trường hợp này, một số tinh thể chất béo thu được không đạt độ tinh khiết cao và được gọi là “tinh thể hỗn hợp” (mixed crytals) Đó là do các phân tử triglycerid

có điểm nóng chảy thấp bị nhốt trong các tinh thể triglycerid có điểm nóng cao Khi đó

tỷ lệ giữa khối lượng chất béo ở thể lỏng so với tổng khối lượng chất béo trong cream sẽ giảm và bơ thành phẩm có cấu trúc cứng, khó phết lên bánh khi sử dụng

Để khắc phục hiện tượng trên, sau khi giảm nhiệt độ cream để kết tinh một phần chất béo, người ta nâng dần nhiệt độ lên để các triglyceride có điểm nóng chảy thấp sẽ hóa lỏng và tách ra khỏi các “tinh thể hỗn hợp” Cuối cùng, tiến hành hạ nhiệt độ cream nhưng không quá thấp như ở lần hạ nhiệt độ đầu tiên để tái kết tinh chất béo Khi đó một số triglycerid sẽ tiếp tục kết tinh, tuy nhiên độ tinh khiết của các tinh thể trong cream sẽ tăng, số “tinh thể hỗn hợp giảm” Ta có thể đạt được tỷ lệ phần trăm giữa lượng chất béo lỏng so với tổng khối lượng chất béo trong cream như mong muốn

Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ cứng của

Cấu trúc bơ thành phẩm

85

55 65÷78