Tận dụng và xử lí phế phụ liệu từ công nghệ chế biến sữa

tận dụng phế phụ liệu từ quy trình sản xuất phô mai whey protein phế phụ liệu từ công nghệ chế biến sữa whey protein tiểu luận về whey protein phế phụ liệu từ phô mai 5 quy trình sản xuất từ whey protein đề xuất quy trình mới từ whey protein

Cô đặc và làm khô

Kiểm soát pH300C

CaO

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO Công nghệ xử lý phế phụ liệu thực phẩm

Tận dụng và xử lí phế phụ liệu trong quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa

Nhóm 7 GVHD: Đỗ Viết Phương

Lớp: DHTP13D

1

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với quý thầy côtrường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô trong ViệnSinh Học và Thực phẩm đã tạo điều kiện cho chúng em trong quá trình học tập

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Viết Phương đã cung cấp cho em nguồn kiếnthức để em có thể hoàn thành bài tiểu luận này

Xin cảm ơn thầy và các bạn sinh viên đã theo dõi và đóng góp ý kiến, lời nhận xét đểnhóm em hoàn thiện bài tiểu luận này

Em xin chân thành cảm ơn

2

MỤC LỤC

3

MỞ ĐẦU

Khoảng 2500 năm trước Hippocrates đã sáng chế ra một số loại sữa có tác dụng tăng cường sức khỏe, tăng sức đề kháng, tăng sức mạnh và cải thiện tốc độ phát triển cơ bắp

Đến cuối thế kỷ 16 tại Thụy Sỹ, một số nông dân làm việc ở trang trai nuôi heo phát hiện

ra rằng nếu heo tắm bằng sữa sẽ phát triển nhanh hơn Phát hiện này đã dẫn đến sự ra đời của Whey Protein

Khi thực hiện quá trình đông tụ sữa trong sản xuất phô mai, sữa tươi sẽ chuyên thành một

hệ gồm có hai pha: rắn và lỏng Pha rằn được gọi là khối đông (curd), còn pha lỏng là huyết thanh sữa (whey) Thành phần hóa học chủ yếu của huyết thanh sữa gồm có nước, các protein hòa tan, đường lactose, một số muối khoáng, vitamin Ngày nay, do nhu cầu

về thực phẩm của con người ngày càng tăng, các sản phẩm whey protein đang được các nhà sản xuất cài thiện để thỏa mãn thị trường

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÔ MAI VÀ PHẾ PHỤ LIỆU WHEY PROTEIN

1 Phô mai

1.1 Tổng quan về phô mai (1) (2)

Từ thời đế chế La Mã cổ đại, phô mai đã xuất hiện và chiếm vị trí quan trọng trong

ẩm thực nước Ý Bắt nguồn từ nhu cầu bảo quản và nhất là vận chuyển sữa, người dân La

Mã đã nghĩ ra cách kết đông và lên men sữa động vật, sữa được chuyển từ thể lỏng sangthể rắn – chính là phô mai Trong các cuộc viễn chinh của quân đội La Mã, phô mai rấtđược binh sĩ ưa chuộng vì tính chất bổ dưỡng, thơm ngon, dễ vận chuyển Từ những điềukiện ấy, qua thời gian, ảnh hưởng của phô mai trong ẩm thực Ý ngày càng trở nên sâurộng

Hình 1: Phô mai

Phô mai (Tiếng anh – cheese, tiếng Pháp – fromage) là một sản phẩm rất giàu dinhdưỡng được chế biến từ sữa Theo phương pháp sản xuất truyền thống người ta tiến hànhđông tụ casein trong sữa, sau đó tách khối đông thu được (curd) để chế biến tiếp thànhphô mai

Phô mai được tiêu thụ nhiều nhất ở châu Âu Ở Pháp, trung bình hàng năm mỗingười sử dụng 26 – 28kg phô mai các loại Có nhiều phương pháp khác nhau để phân loạiphô mai

5

- Hàm lượng nước trong phô mai thường được biểu diễn thông thường qua tỷ lệ phần trămgiữa lượng nước và tổng khối lượng phô mai đã trừ béo, được kí hiệu là MFFB (Moisture

on Fat Free Basis):

Dựa vào giá trị MFFB, người ta chia phô mai thành 5 loại:

Phô maimềm

61 – 69

>67

Bảng 1: Phân loại phô mai theo giá trị MFFB

- Lượng chất béo trong phô mai thường được biễu diễn thông qua tỷ lệ phần trăm giữalượng chất béo và tổng khối lượng phô mai đã trừ chất béo, được ký hiệu là FDB (Fat onDry Basis)

FDB

6

Dựa vào giá trị FDB, người ta chia phô mai thành 5 loại:

Phô mai có hàm lượng béo rất cao

Phô mai có hàm lượng béo cao

Phô mai có hàm lượng béo trung bình

Phô mai có hàm lượng béo thấp

Phô mai gầy

Bảng 2: Phân loại phô mai theo giá trị FDB

- Dựa vào quy trình công nghệ sản xuất phô mai có quá trình ủ chín hay không và dựa vào

hệ vi sinh vật gây nên các biến đổi trong giai đoạn ủ chín sản phẩm, người ta chia phô maithành hai nhóm chính:

Phô mai tươi

Phô mai có qua giai đoạn ủ chín

Không qua giai đoạn ủ chín

Hệ vi sinh vật tham gia trong quá trình ủchín:

- Vi khuẩn

- Vi khuẩn và nấm mốcCác biến đổi trong giai đoạn ủ chín diễn rachủ yếu:

- Trên bề mặt khối phô mai

- Trong bề sâu khối phô mai

- Trên bề mặt và trong bề sâukhối phô mai

Bảng 3: Phân loại phô mai theo quá trình ủ chín

Ngoài ra còn có một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là phô mai chế biến hayphô mai nấu chảy (tiếng anh: processed cheese; tiếng Pháp: fromage fondu), được sảnxuất từ một số loại phô mai khác

Còn có phô mai tươi đại diện cho một nhóm đa dạng các loại được sản xuất bằngcách đông tụ sữa, kem hoặc váng sữa thông qua quá trình axit hóa, axit hóa với mộtlượng nhỏ men dịch vị, hoặc kết hợp giữa axit và nhiệt và sẵn sàng để tiêu thụ sau khisản xuất xong [1 ]

7

1.2 Tổng quan về nguyên liệu sản xuất phô mai (1)

Sữa: người ta có thể sản xuất phô mai từ sữa bò, sữa dê hoặc sữa cừu dưới dạng sữa

tươi, sữa đã tách một phần béo hoặc sữa gầy

Trong sản xuất phô mai, yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng sữa rất nghiêm ngặt Sữaphải thu nhận từ những động vật khỏe mạnh, không chứa kháng sinh và bacteriophage.Ngoài ra, sữa cũng không bị nhiễm bẩn các chất tẩy rửa, chất sát trùng

Các nhà sản xuất thường quan tâm đến chỉ tiêu vi sinh của sữa, đặc biệt là nhóm vi

khuẩn sinh bào tử (giống Clostridium) và nhóm vi sinh vật ưa lạnh (giống Pseudomonas).

Vi khuẩn Clostridium bền nhiệt, lên men chuyển hóa acid lactic thành acid butyric và khí hydro tạo mùi khó chịu và gây hư hỏng sản phẩm Vi khuẩn Pseudomonas thì có khả năng

ưa lạnh và tiết ra những enzym ngoại bào xúc tác quá trình thủy phân lipid và protein cóthể gây ra mùi ôi và vị đắng

Hàm lượng protein-casein trong sữa cũng là một chỉ tiêu hóa lý quan trọng

Chất béo: để sản xuất phô mai có hàm lượng chất béo cao, người ta sử dụng thêm

cream hoặc sữa bơ (buttermilk) Các chất béo này phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi

sinh vật

Tác nhân đông tụ sữa: phổ biến là chế phẩm rennet được thu nhận từ ngăn thứ tư dạ

dày bê Thành phần enzym quan trọng nhất trong chế phẩm là chymosin, ngoài ra rennetcòn có những hoạt tính khác như peppsin, lipase Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt

độ thấp(4÷60c) Để giảm giá thành sản phẩm, người ta sử dụng các tác nhân đông tụ sữa

8

Ngoài ra, các loài nấm mốc thuộc giống Penicillium được sử dụng trong giai đoạn ủ chín,

xúc tác chuyển hóa protein và lipid

Phụ gia và các nguyên liệu khác:

Muối ăn (NaCl): tạo vị, chất bảo quản và là tác nhân tham tạo cấu trúc phô mai Hàmlượng thường dao động từ 97-99%

CaCl2: ion Ca2+ có vai trò quan trọng trong đông tụ casein

CO2: làm giảm nhẹ pH sữa Theo Bylund Gosta (1995) thì việc sục CO2 cho phép rútngắn thời gian đông tụ hoặc tiết kiệm lượng chymosin sử dụng

NaNO3 hoặc KNO3: được sử dụng như một tác nhân ức chế vi sinh vật trong sữa.hàm lượng tối đa cho phép dùng là 30g/100kg sữa

Chất màu: màu sắc của phô mai là do các hợp chất carotenoides hòa tan trong chấtbéo của sữa tạo nên Cường độ màu sắc sẽ thay đổi theo thời tiết trong năm Để ổn địnhmàu sắc của phô mai, nhà snar xuát thường sử dụng các chất màu tự nhiên nhưcarotenoides (E160) hoặc chlorophylle (E140)

Những nguyên liệu khác: đường saccharose, nước ép trái cây, mứt trái cây… được sửdụng trong sản xuất một số loại phô mai tươi để làm đa dạng hóa hương vị sản phẩm

2 Tổng quan về Whey protein

2.1 Whey protein – Phế phụ liệu từ công nghệ sản xuất phô mai

Whey là sản phẩm sữa dạng lỏng thu được trong quá trình sản xuất phô mai, caseinhoặc các sản phẩm tương tự bằng cách tách khỏi sữa đông sau khi đông tụ sữa và / hoặccác sản phẩm thu được từ sữa Sự đông tụ thu được thông qua hoạt động của các enzymMỗi kg phô mai được sản xuất thì tạo ra được khoảng 9 lít whey và một nhà máy sản xuấtphô mai lớn có thể tạo ra hơn 1 triệu lít whey mỗi ngày [2]

Trước đây, whey thường bị coi là phụ phẩm phế thải, công nghệ chế biến tiên tiến đãđưa whey protein lên đầu danh sách các chất dinh dưỡng quan trọng, và những công nghệmới hơn sẽ giúp giữ nó vĩnh viễn Whey không được sử dụng cho con người mà chỉ cho

9

lợn hoặc gia súc khác ăn, được rải làm phân bón, hoặc đơn giản là thải ra ngoài Whey làthức ăn được bổ sung cho lợn trong nhiều thế kỷ

Whey protein là một dung dịch phức hợp dạng nước chứa gần 7% chất rắn hòa tan.Chất rắn bao gồm khoảng 10-12% protein, phần còn lại chủ yếu là đường lactose (74%),khoáng chất (8%), chất béo sữa (3%) và axit lactic

Việc thải whey bằng cách đổ ra sông thường được sử dụng ở Hoa Kỳ trước khi cácquy định về môi trường có hiệu lực [3]

Ngày nay, whey đang phát triển thành một sản phẩm được sử dụng vì lactose,khoáng chất và protein mà nó chứa cũng như các đặc tính chức năng mà nó truyền chothực phẩm

Thế giới ngày càng chuộng sử dụng whey nhiều hơn

2.2 Thành phần của Whey protein [ 4 ]

Whey là nguồn protein, đường và chất khoáng có chất lượng và hoạt tính sinh họccao Các chế phẩm từ whey được phân thành một số loại khác nhau

Các protein chủ yếu của whey là β-lactoglobulin và α-lactalbumin

Hình 2: β-lactoglobulin (nguồn: wikipedia)

β-Lactoglobulin chiếm khoảng 50% tổng thành phần whey protein của sữa bò Nókết hợp với canxi và kẽm và có một phần chuỗi protein tương đồng với các protein gắnkết retinol (vitamin A) β-Lactoglobulin có nhiều điểm bám cho các chất khoáng, lipid vàcác vitamin tan trong chất béo, vì vậy chúng được sử dụng để gắn kết các hợp chất ưachất béo như tocopherol và vitamin A vào trong các sản phẩm ít chất béo

10

Hình 3: α-lactalbumin (nguồn: wikipedia)

α-Lactalbumin chiếm khoảng 25% tổng thành phần whey protein của sữa bò; 70%protein trong sữa người giống với protein của whey, và 41% trong số protein đó là α–Lactalbumin α-Lactalbumin chiếm 28% protein tổng số của sữa người Bổ sung mộtlượng α–Lactalbumin của sữa bò sẽ tạo được công thức sữa gần giống sữa mẹ cho trẻ sơsinh và các chế phẩm khác cho những người có lượng protein ăn vào hạn chế Albumin vàglobulin miễn dịch trong huyết thanh là những loại protein của máu, chúng kết hợp chặtchẽ với sữa và sau đó có thể phục hồi trở thành loại protein thứ yếu của whey Albuminhuyết thanh liên kết với các axit béo cũng như các phân tử nhỏ khác Các globulin miễndịch gồm có IgG1, IgG2, IgA và IgM Chúng cung cấp miễn dịch thụ động cho trẻ sơ sinh

và các khách hàng khác Một lượng lớn globulin miễn dịch được tìm thấy trong loại wheythu được từ sữa non Colostrum

Các protein thứ yếu bao gồm các proteose-peptone, các protein của huyết thanh vàlactoferrin

Protein của whey là loại protein dễ tiêu hoá, đáp ứng hoặc vượt chỉ tiêu về tất cả cácyêu cầu thiết yếu của acid amine do Tổ Chức Lương Nông Thế Giới (FAO) và Tổ Chức Y

Tế Thế Giới (WHO) thiết lập Được công nhận trong thời gian dài như là nguồn proteinchất lượng cao, bản thân whey protein của Hoa Kỳ còn có những thuộc tính chức năng vàdinh dưỡng khác được các nhà sản xuất thực phẩm nhìn nhận Tác dụng miễn dịch củawhey protein đã được chứng minh rõ ràng cùng với việc cải thiện công nghệ tinh sạch.Các con vật được cho ăn khẩu phần chứa whey như là nguồn bổ sung protein, có khảnăng chống lại việc gây ung thư bằng hoá chất cao hơn so với những con vật cho ăncasein hoặc đậu nành Tính chất dinh dưỡng và chức năng của whey protein do cấu trúc

và chức năng sinh học của các loại protein này quyết định, chúng có rất nhiều đặc tính

11

Hai loại protein khác có trong whey là lactoferrin và lactoperoxidase.

Hình 4: lactoferrin (nguồn: wikipedia)

Lactoferrin là protein liên kết và vận chuyển sắt, làm tăng khả năng hấp thụ sắt màkhông gây táo bón ở trẻ sơ sinh như trong trường hợp bổ sung sắt vô cơ Vì những lý do

đó nên lactoferrin được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản, Hàn Quốc và các nước châu Á kháctrong công thức sữa dành cho trẻ sơ sinh Ngoài ra, lactoferrin còn có nhiều lợi ích khácnhư: chống oxy hoá, tăng cường miễn dịch và chống ung thư Lactoferrin cũng có thể làmột nhân tố điều chỉnh miễn dịch, nó là yếu tố kháng bệnh không đặc hiệu chủ yếu đượctìm thấy trong tuyến vú Điểm quan trọng là, sau khi sắt được tách ra khỏi lactoferrin đểhấp thu, lactoferrin lại tiếp tục liên kết với sắt tự do có trong đường tiêu hoá Nhờ khảnăng liên kết với sắt nên lactoferrin ức chế được hệ vi sinh vật có hại, thúc đẩy sự pháttriển của các vi sinh vật có lợi trong đường ruột bằng cách ức chế sự sinh trưởng pháttriển của vi khuẩn gây bệnh đường ruột Hoạt tính kìm khuẩn của lactoferrin cũng đangđược nghiên cứu để có thể sử dụng làm chất bảo quản Lactoferricin – chuỗi peptide cơbản thu được từ lactoferrin – có khả năng chống lại các căn nguyên gây bệnh đường ruột

Hình 5: lactoperoxidase (nguồn: wikipedia)

12

Lactoperoxidase là enzyme phân huỷ hydrogen peroxyde Thành phần này của sữa

và các chế phẩm từ whey là một enzyme có tính kháng khuẩn Lactoperoxidase đã đượcnghiên cứu sử dụng như là một công cụ kiểm soát độ chua và kiểm soát sự thay đổi pHtrong quá trình bảo quản lạnh sữa chua, và đang được nghiên cứu để làm chất bảo quản tựnhiên Kết hợp với các chất bảo quản khác, nó đang được sử dụng làm thành phần ức chế

vi khuẩn của thuốc đánh răng

Glycomacropeptide (GMP) – phần glycozyl hoá của caseinomacropeptide (CMP) –

có trong loại whey ngọt được tạo ra tiếp sau quá trình phân tách k-casein và kết tủa caseinbằng rennin Loại protein này không có trong whey chua được tạo ra khi casein được kếttủa ở mức pH thấp hơn 4,6 Glycomacropeptide có thể ức chế tính ngon miệng do kíchthích tiết hormon tuyến tuỵ cholecystokinin (CCK), làm thay đổi quá trình sản xuất sắc tốtrong tế bào hắc tố (melanocyte), hoạt động như một prebiotic và có chức năng điều chỉnhmiễn dịch Hoạt động sinh lý của GMP phụ thuộc vào khả năng glycozyl hoá của nó

Bảng 4: Thành phần protein của sữa

13

Sữa tươi

Chuẩn hóa

Đông tụ Lên men Cấy giống Thanh trùng

Tách huyết thanh sữa

Khuấy trộn

Rót sản phẩm

Phô mai Blanc

Giống vi khuẩn Lactic

Rennet

Cream hoặc các nguyên

liệu phụ khác

Bao bì

Huyết thanh sữa

Hình1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phô mai Blanc

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HƯỚNG TẬN DỤNG

1 Sơ đồ quy trình sản xuất phô mai

14

(1) (5)

Muối hữu cơ tự nhiên

100 kg sữa)

c) Tăng khả năng giữ lại whey protein trong phô mai làm giảm số lượng được sản xuất

và bán trên thị trường ở các dạng giá trị gia tăng như whey protein cô đặc hoặc côlập Trong nhiều trường hợp, việc chuyển đổi whey protein thành pho mát sẽ tiết kiệm hơn

là thành các nguyên liệu đặc biệt như vậy Trong trường hợp dòng whey bị loại bỏ, việc giữlại thành phần protein trong pho mát sẽ giúp giảm thiểu các vấn đề về nước thải [5 ]

Khả năng tận dụng whey: [6 ]

15

đã khử protein (ví dụ whey thấm qua UF) bằng cách áp dụng các quy trình khác nhau như

cô đặc whey bằng cách bay hơi; kết tinh lactose từ whey cô đặc và tách các tinh thể thuđược bằng máy ly [7] Theo cách này, lactose thô hoặc tinh chế được sản xuất

Axit lactic có thể được sản xuất bằng cách lên men vi sinh vật hoặc tổng hợp bằngcách thủy phân lactonitril [10]

Hướng tận dụng 6:

Lợi ích của WPC và WPI trong các ứng dụng thực phẩm bao gồm hàm lượng protein

và axit amin cao; hàm lượng calo, chất béo và natri thấp; không mầm bệnh, hợp chất độc

16

hại, và các yếu tố phản dinh dưỡng; khả năng tạo nhũ tốt; khả năng tương thích với cácthành phần khác; luôn sẵn có và nhận thức rằng nó là một sản phẩm “tự nhiên” WPC vàWPI là những sản phẩm nhạt với hương vị sữa đặc trưng, mặc dù các hợp chất oxy hóalipid và sinh nhiệt có thể dẫn đến hương vị không có mùi (Carunchia Whetstine et al.2005) [3]

Hướng tận dụng 7:

Thái độ đối với whey và việc sử dụng nó đã thay đổi trong những năm qua từ mộtsản phẩm phụ sang nguyên liệu thô giá trị gia tăng Các vấn đề môi trường đã buộc cácchính phủ phải lập pháp luật liên quan đến việc thải bỏ váng sữa và do đó, những tháchthức khoa học dẫn đến việc phát triển các công nghệ khác nhau để sử dụng những gì từngđược coi là 'chất thải' từ sản xuất pho mát thành một nguyên liệu thô quan trọng và kinh tếcho sản xuất nhiều nguyên liệu / sản phẩm cho ngành công nghiệp thực phẩm Mặc dù

khối lượng lớn whey vẫn cần được chế biến, nhưng việc sản xuất cồn sinh học có thể trở

nên khả thi hơn và mang lại nhiều lợi nhuận hơn bằng cách cải tiến công nghệ và giảmchi phí sản xuất

3 Giới thiệu sản phẩm

3.1 Whey cô đặc (whey protein concentrates – WPCs)

WPC có thể chứa từ 20 đến 89% protein; WPC với 35% protein (WPC-35) là một sản phẩm thông thường Sự kết hợp của UF và DF loại bỏ các khoáng chất và đường lactose khỏi dịch tiết, cho phép sản xuất WPC với > 50% protein (Kelly 2003) Gần 170 triệu kg WPC đã được sản xuất ở Hoa Kỳ vào năm 2005, và 86% trong số đó được dùng cho con người (Gould 2006) [3]

3.2 Whey protein cô lập (whey protein isolates - WPIs) [ 11 ]

Whey protein cô lập (WPI) chứa ít nhất 90% protein, hầu như đã loại bỏ hết lactose.Tháp trao đổi ion, phân tách các thành phần bằng điện tích ion thay vì kích thước phân tử,thường được sử dụng cùng với quá trình lọc màng (Foegeding và Luck 2003) Sản lượngWPI của Hoa Kỳ năm 2005 là 15,6 triệu kg (Gould 2006)

Để sản xuất WPI, whey được tách béo bằng cách ly tâm hoặc lọc microfi và khử khoángbằng trao đổi ion, thẩm tách điện hoặc lọc nano Các protein được cô đặc bằng phươngpháp lọc màng hoặc phương pháp sắc ký trao đổi ion

3.3 Sản xuất Lactose tinh thể từ Whey

Cơ chế: lactose có khả năng hòa tan thấp, khi được cô đặc trước để tăng nồng độ chấtkhô, tiếp sau cho qua các thiết bị bay hơi, kết tinh thì dễ kết tinh hình thành tinh thể ởnồng độ cao hơn 11%(w/v), thu được tinh thể lactose [12]

3.4 Sản xuất Canxi propionate [ 13 ]

Cơ chế: trong quá trình lên men trong lò phản ứng sinh học, đường được sử dụng lênmen là glucose có trong Lactose Glucose được chuyển vào tế bào chất, đi vào chu trìnhđường phân và chuyển hóa thành phosphoenolpyruvic (PEP) ( một chất trung gian giàunăng lượng ) Sau đó, phần lớn PEP được chuyển thành Pyruvate và phần Pyruvate lạichuyển thành acid propionic theo chu trình Wood-Werkman, một ít chuyển thành acidacetic Sau khi kết thúc quá trình lên men, kết quả thu được là hỗn hợp acid propionic vàacetic Thực hiện bước tách để thu acid propionic, sau đó cho tác dụng với CaO để thuđược muối Canxipropionate mà mình cần [14]

18

Hình: Sơ đồ quy trình đơn giản hóa để sản xuất WPC

Làm khô25-49% TS

Làm nguội50oC

Lọc 30-40oC

Đun sơ bộ50oC

Phân tách

Thanh trùng72oC, 15s

Giữ nhiệt

Làm nguội50oC

UF/DF(Siêu lọc)

Retentate

Làm lạnh4oC

Permeate

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT CÁC SẢN PHẨM TẬN DỤNG

1 Whey cô đặc (whey protein concentrates – WPCs)

Quy trình sản xuất [ 11 ]

19

Sau khi lọc, whey phô mai thường được thanh trùng ở nhiệt độ cao trong 15 s và cóthể được bảo quản ở nhiệt độ lạnh (ví dụ: dưới 6°C) trước khi thực hiện công đoạn tiếptheo

Máy lọc xác định thời gian và khối lượng lưu trữ cần thiết để ổn định thành phầncanxi photphat của whey trước khi siêu lọc như một phương tiện để giảm sự tắc nghẽncủa màng Điều này thường đạt được bằng cách làm nóng whey đến nhiệt độ cao hơnnhiệt độ được sử dụng trong quá trình siêu lọc (ví dụ: thường là 50°C) và giữ trong mộtkhoảng thời gian trước khi làm lạnh đến nhiệt độ mong muốn để siêu lọc Các điều kiện

cụ thể được sử dụng phụ thuộc vào loại whey và loại máy siêu lọc và màng được sử dụng.APV Pasilac AS (Nielsen, 1988) khuyến nghị sử dụng 60 - 65°C trong 30 - 60 phút đốivới whey phô mai.[15]

Whey có thể được cô đặc trước khi siêu lọc Những lợi thế của điều này đối với sảnxuất WPC bao gồm giảm chi phí vận chuyển whey, khối lượng lưu trữ và tiêu thụ nănglượng (ví dụ như bơm, làm nóng, làm mát), khả năng tách chất béo được cải thiện, tăngtổng chất rắn trong WPC ít protein, tăng tổng chất rắn thẩm thấu và giảm lượng nướcđược loại bỏ trong quá trình bay hơi và / hoặc làm khô chất thấm và thấm

20

Đối với các sản phẩm chứa nhiều hơn 60-65% protein (trong tổng chất rắn), cần sửdụng phương pháp lọc Chất lượng của nước được sử dụng để lọc (và để làm sạch và khửtrùng) là đặc biệt quan trọng nếu cần tránh các vấn đề về tắc nghẽn màng Mối quan tâmđặc biệt là sự hiện diện của sắt, mangan, nhôm (như AI203) và silica (như Si02) Madsen(1985) đã gợi ý rằng nồng độ của tất cả các thành phần này nói chung nên nhỏ hơn 0-5ppm Sự hiện diện của canxi, axit humic và trong trường hợp của một số màng, clo cũng

có thể gây ra khó khăn Điều này có thể yêu cầu sử dụng nước đã khử khoáng hoặc làmmềm (canxi để trao đổi ion natri), hoặc nước từ một số nguồn thích hợp khác (ví dụ nhưnước ngưng tụ của thiết bị bay hơi và chất thấm thẩm thấu ngược đã được đề xuất) Sốlượng giai đoạn lọc và khối lượng nước sử dụng phụ thuộc vào thiết kế và hoạt động củamáy siêu lọc và thông số kỹ thuật WPC được sản xuất Thông thường, lưu lượng của nướclọc cho mỗi giai đoạn dao động từ 40 đến 95% lưu lượng thấm từ giai đoạn Nielsen(1988) đã chỉ ra rằng nước lọc nên được bổ sung vào thời điểm khi đã đạt đến hàm lượngtổng chất rắn giảm dần mà tại đó thông lượng tức thời vẫn còn tương đối cao Để sản xuấtbột WPC có chứa 80% protein, điểm này là khoảng 22-25% tổng chất rắn Cần phải duytrì tổng hàm lượng chất rắn này trong suốt các giai đoạn lọc tiếp theo để giảm thiểu cảlượng nước lọc cần thiết và diện tích màng cần thiết cho quá trình lọc.[16]

Cô đặc và làm khô

Retentate có thể được cô đặc trước khi sấy để giảm thiểu chi phí loại bỏ nước và cảithiện các đặc tính vật lý (ví dụ: khối lượng riêng) của bột Việc sử dụng thiết kế đặc biệt,chân không cao, nhiệt độ sôi thấp (ví dụ: 50°C), thiết bị bay hơi màng rơi cho phép các

21

sản phẩm chứa 35, 60 và 80% protein được cô đặc đến 44, 32-34 và 25 -28% tổng chấtrắn, đồng thời tránh biến tính nhiệt và có thể kết tủa hoặc đông tụ protein Những cải tiếngần đây trong thiết kế của thiết bị siêu lọc (bao gồm thiết kế dạng tấm và khung, xoắn ốc

và sợi rỗng) cho phép tạo ra tổng chất rắn cao và trong một số trường hợp có thể loại bỏnhu cầu bay hơi

Quá trình làm khô vật thấm thường được thực hiện bằng cách sử dụng máy sấy phun

có gắn đầu phun Thông thường, nhiệt độ không khí đầu vào và đầu ra được sử dụng lầnlượt là 160-180°C và dưới 80°C Làm khô tầng chất lỏng thứ cấp cũng có thể được sửdụng Vì bột WPC mịn và có khối lượng riêng tương đối thấp, để giảm thiểu thất thoát bộttrong không khí sấy khô, cần sử dụng bộ lọc túi dệt để thu hồi bột từ không khí sấy sauxyclon bột sơ cấp

Bột WPC được đóng gói trong các túi giấy nhiều vách có lót polyethylene 20-25 kgtrực tiếp từ xyclon bột và / hoặc chất độn túi hoặc cách khác từ silo bột

Thiết bị sử dụng:

Thiết bị ly tâm Decanter

Tách casein bằng thiết bị ly tâm Decanter

Cấu tạo của thiết bị gồm chén xoay hình trụ, có một đầu dạng côn Bên trong có mộttrục vis Cả chén xoay và trục vis đều phải quay cùng chiều nhưng tốc độ của chốn xoayphải lớn hơn của trục vis (thường nhanh hơn khoảng 25 vòng/phút) Khi hoạt động, phầnchất rắn bị đẩy ra thành của chén xoay và được trục vis đẩy về phía đầu côn Pha lòng sẽ

di chuyển đến đầu còn lại và thoát ra ngoài

Tách béo bằng thiết bị ly tâm đạng đĩa Tốc độ 2000 – 3000 vòng/phút, thời gian 10– 15 phút

22