Khảo sát quy trình sản xuất sữa chua ăn có đường tại công ty cổ phần sữa an sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ THỊ HỒNG NHUNG Tên đề tài: KHẢO SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA ĂN CÓ ĐƯỜNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA AN SINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Đại h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LÊ THỊ HỒNG NHUNG

Tên đề tài:

KHẢO SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA ĂN CÓ ĐƯỜNG

TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA AN SINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Đại học chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm Khoa : CNSH - CNTP

Thái Nguyên – 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LÊ THỊ HỒNG NHUNG

Tên đề tài:

KHẢO SÁT QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA ĂN CÓ ĐƯỜNG

TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA AN SINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thái Nguyên – 2018

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt thời gian thực tập tại Công ty Cổ phần sữa An Sinh, bên cạnh nỗ lực của bản thân còn nhiều sự giúp đỡ của các anh chị trong công ty, các thầy cô và các bạn

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn tới kỹ sư Ngô Quang Ninh, trưởng phòng sản xuất của Công ty Cổ phần sữa An Sinh và toàn thể các anh chị trong công ty đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo để tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo: Nguyễn Thị Đoàn, giảng viên Bộ môn Công nghệ thực phẩm, Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập cũng như trong thời gian hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè, gia đình và những người luôn động viên ủng hộ tôi trong suốt thời gian qua

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018

Sinh viên

Lê Thị Hồng Nhung

DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

TCHQVN: Tổng cục Hải quan Việt Nam

nguy và xác định điểm kiểm soát trọng yếu)

Sạch sẽ, Săn sóc, Sẵn sàng)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Một số acid béo có trong sữa 7

Bảng 2 2: Giới hạn pH môi trường của vi khuẩn lactic 15

Bảng 2.3: Thị trường nhập khẩu sữa và sản phẩm từ sữa 9 tháng 2017 23

Bảng 3.1: Thời gian mất màu xanh methylen 28

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ tổng thể mặt bằng công ty 5

Hình 2.2 Lactobacillus bulgaricus 11

Hình 2.3 Streptococcus thermophilus 12

Hình 2.4 Sơ đồ chung sản xuất sữa chua 17

Hình 4.1 Sơ đồ sản xuất sữa chua tại Công ty Cổ phần sữa An Sinh 31

Hình 4.2 Hệ thống cấp sữa nguyên liệu vào tank bảo quản 32

Hình 4.3 Sản phẩm sữa chua ăn có đường tại Công ty Cổ phần sữa An Sinh 35

Hình 4.4 Thiết bị trao đổi kiểu tấm bản 36

Hình 4.5 Bồn lên men có cánh khuấy 38

Hình 4.6 Thiết bị phối trộn 40

Hình 4.7 Máy đồng hóa 41

Hình 4.8 Máy dán màng cốc sữa chua 43

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ii

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC HÌNH iv

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Giới thiệu về Công ty Cổ phần sữa An Sinh 4

2.1.1.Tên đầy đủ, thông tin liên lạc 4

2.1.3 Cơ sở vật chất, trang thiết bị 4

2.2 Tổng quan về sữa chua 6

2.2.1 Nguyên liệu sản xuất sữa chua 6

2.2.2 Lên men lactic trong sản xuất sữa chua 9

2.2.3 Một số biến đổi hóa sinh trong quá trình lên men sữa chua 15

2.2.4 Quy trình chung sản xuất sữa chua 17

2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa chua trong nước và trên thế giới 21

2.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa chua trong nước 21

2.3.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa trên thế giới 22

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU 25

3.1 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 25

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 25

3.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 25

3.2 Nội dung nghiên cứu 25

3.3 Phương pháp nghiên cứu 25

3.3.1 Phương pháp thu thập thông tin 25

3.3.2 Phương pháp phân tích 26

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa chua ăn có đường tại Công ty Cổ phần sữa An Sinh 31

4.1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 31

4.1.2 Thuyết minh quy trình 32

4.2 Khảo sát một số công đoạn chính trong dây chuyền sản xuất 36

4.2.1 Khảo sát công đoạn gia nhiệt 36

4.2.2 Khảo sát công đoạn thanh trùng 37

4.2.3 Khảo sát công đoạn lên men 38

4.3 Khảo sát một số thiết bị trong dây chuyền sản xuất 40

4.3.1 Bồn phối trộn 40

4.3.2 Máy đồng hóa 41

4.3.3 Máy rót và bao gói vô trùng 42

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

5.1 Kết luận 44

5.2 Kiến nghị 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHẦN I

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Sữa là loại thực phẩm giàu dinh dưỡng Sữa được chế biến và sử dụng rộng khắp ở nhiều quốc gia và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong khẩu phần dinh dưỡng trong bữa ăn của mỗi gia đinh Sau sữa mẹ, sữa bò là thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất, các thành phần trong sữa hài hòa làm cơ thể dễ hấp thụ Các sản phẩm từ sữa đa dạng, phong phú, đáp ứng tốt nhu cầu, thị hiếu của người tiêu dùng Từ nguyên liệu sữa bò có thể sản xuất ra rất nhiều sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau

Qua quá trình lên men hương vị và đặc tính khác của sữa được hình thành tạo cho sữa chua có sự hấp dẫn về hương vị và giá trị cảm quan Từ lâu sữa chua

ruột Sữa chua có các công dụng nổi bật như: hỗ trợ tiêu hóa, bổ sung vi khuẩn có lợi cho đường ruột: vì sữa chua có rất nhiều các vi sinh vật probiotic Tăng cường sức đề kháng: ăn sữa chua thường xuyên cũng làm tăng khả năng miễn dịch của cơ thể Giúp giảm cân: ăn sữa chua hằng ngày giúp bạn có một vòng eo lý tưởng Một nghiên cứu của tiến sĩ Michael Zemel từ đại học Tennessee, Knoxville: khi ăn sữa chua cơ thể tiết ra ít Cortisol hơn, giúp cho các acid amin dễ dàng đốt cháy các chất béo làm giảm hàm lượng mỡ bụng trong vòng eo Ngăn ngừa cao huyết áp: trung bình khoảng 70% chúng ta tiêu thụ lượng muối trong cơ thể ít hơn hàm lượng muối hấp thụ, quá trình này diễn ra thường xuyên khiến xảy ra các bệnh suy thận, tim và cao huyết áp Chỉ cần sử dụng sữa chua hàng ngày, kali có trong sữa chua sẽ giúp

cơ thể loại bỏ muối dư thừa trong cơ thể của bạn Giảm cholesterol, bảo vệ răng miệng, acid latic có trong sữa chua cũng góp phần bảo vệ nướu, lợi rất tốt Bổ sung canxi giúp xương và răng chắc khỏe, giúp làm đẹp da và bảo vệ tóc Vì sữa chua có tác dụng hữu hiệu đối với sức khỏe như vậy, ngày nay sữa chua không chỉ được sử dụng ở thành phố mà nó đã và đang được sử dụng rộng rãi ở nông thôn, dành cho mọi lứa tuổi

Sữa là thực phẩm giàu chất dinh dưỡng nên đây là môi trường thuận lợi cho

sự phát triển của vi sinh vật Chính vì vậy, việc bảo quản sữa tươi là rất khó khăn Sữa rất dễ hư hỏng bởi điều kiện bên ngoài Để khắc phục những nhược điểm này người ta chế biến sữa thành các sản phẩm khác nhau như: sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa chua… nhằm kéo dài thời gian bảo quản, tăng thêm giá trị dinh dưỡng, cảm quan cho sữa, đáp ứng nhu cầu thị hiếu của con người bằng các công nghệ tiên tiến của các nước phát triển trên thế giới như Italia, Thụy Điển, Đan Mạch, Hà Lan…

Xuất phát từ nhu cầu thực tế, để hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất sữa chua

ăn có đường, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Khảo sát quy trình sản xuất sữa

chua ăn có đường tại Công ty Cổ phần Sữa An Sinh”

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Khảo sát được một số công đoạn chính trong dây chuyền sản xuất sữa chua

ăn có đường của Công ty Cổ phần sữa An Sinh

- Tìm hiểu được một số thiết bị trong dây chuyền sản xuất sữa chua ăn có đường của Công ty Cổ phần sữa An Sinh

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Thực hiện đề tài giúp sinh viên có thể bổ sung, học hỏi thêm được kiến thức trong thực tiễn, nhằm nâng cao kiến thức lý thuyết đã được học trên lớp, có thêm kinh nghiệm trong việc quan sát, làm việc trong thực tế

Đề xuất các quy trình sản xuất phù hợp cho quy trình sản xuất sữa chua ăn

có đường của công ty cổ phần sữa An Sinh

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tạo ra sản phầm sữa chua ăn có chất lượng tốt về cả cảm quan và sức khỏe nhằm tạo niềm tin khi sử dụng sản phẩm cho người tiêu dùng

Đây là sữa chua tự nhiên được làm hoàn toàn từ sữa tươi sạch nguyên chất nên lưu giữ nguyên vẹn những dưỡng chất quan trọng hỗ trợ phát triển thể lực, trí lực,…được lên men tự nhiên an toàn cho người sử dụng

Giúp cho sinh viên có thêm kĩ năng làm việc thực tế sau khi ra trường về các quản lí chất lượng, quan sát, đánh giá sản phẩm

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về Công ty Cổ phần sữa An Sinh

2.1.1.Tên đầy đủ, thông tin liên lạc

Tên công ty: CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA AN SINH

Địa chỉ: thôn Đìa Mối – phường An Sinh – thị xã Đông Triều – tỉnh Quảng Ninh

Mã số thuế: 5701426324

Điện thoại: 02033592345

Fax: 0333604221

Lĩnh vực kinh doanh chủ yếu:

Sản xuất và kinh doanh các sản phẩm sữa:

- Sữa tươi thanh trùng

- Sữa chua ăn có đường

- Sữa chua uống

- Sữa chua nếp cẩm

- Sữa chua dẻo

- Sữa bánh

2.1.2 Quá trình hình thành và phát triển

Công ty cổ phần Sữa An Sinh được thành lập từ năm 2010, ban đầu tại

xã Bình Khê công ty có tên gọi là Công ty Cổ phần sữa tươi Đông Triều, sau khi thu mua lại được đổi tên và hoạt động cho đến nay dưới tên Công ty Cổ phần sữa An Sinh

Công ty có mã số thuế 5701426324 được cấp ngày 14/09/2010, cơ quan Thuế đang quản lý: Chi cục Thuế thị xã Đông Triều

2.1.3 Cơ sở vật chất, trang thiết bị

2.1.3.1 Cơ sở vật chất

Công ty cổ phẩn sữa An Sinh được trên địa bàn thôn Đìa Mối xã An Sinh thị

xã Đông Triều tỉnh Quảng Ninh Với diện tích tổng gần 1500m2, diện tích nhà xưởng gần 1300m2 còn lại khoảng 200m2 là phần khuôn viên của công ty

2.1.3.2.Trang thiết bị sản xuất

- Tank bảo quản sữa nguyên liệu

- Lò hơi

- Nồi thanh trùng sữa

- Nồi nấu bánh sữa

- Hệ thống làm lạnh cưỡng bức

- Kho lạnh

- Kho ủ sữa chua

- Máy phân tích sữa

Nhân sự:

Tổng số lao động trực tiếp: 50 công nhân

Công nhân được đào tạo kỹ thuật và đánh giá nghiêm ngặt trước khi vào làm việc

Được đào tạo định kỳ hàng năm và đánh giá trình độ tay nghề toàn bộ công nhân viên trong công ty

Hàng năm Công ty cũng tạo điều kiện cho công nhân nghỉ, giao lưu văn hóa văn nghệ - thể dục thể thao với các đoàn thanh niên của các doanh nghiệp bên ngoài Công ty nhằm tăng thêm sức khỏe, học hỏi, tăng tình đoàn kết với các doanh nghiệp khác

2.2 Tổng quan về sữa chua

2.2.1 Nguyên liệu sản xuất sữa chua

2.2.1.1 Nguồn gốc sữa chua

Sữa chua là một trong những sản phẩm được biết từ rất lâu có nguồn gốc từ miền Trung – Tây Âu Nó được khám phá bởi những người dân tộc với nguyên liệu ban đầu là sữa dê và cừu Nguyên nhân xuất hiện sản phẩm sữa lên men là do sự nhiễm bẩn trong quá trình vắt và sử dụng sữa dẫn đến sự phát triển của các nguồn vi sinh vật khác nhau Người ta không thể ngăn ngừa sữa khỏi bị chua ngay cả khi sữa

đã được nấu sôi, nên đã quen dần với vị chua của sản phẩm và dần dần đi sâu vào nghiên cứu để hiểu rõ giá trị sử dụng của nó Người ta còn nhận thấy rằng acid tạo thành trong quá trình lên men sữa có khả năng ngăn chặn bệnh ung thư và hạn chế

sự phát triển của vi sinh vật hoạt động phân giải lipid, protein giúp bảo quản sữa

Do đó, dần dần sữa được biết đến và tiêu thụ ở nhiều quốc gia Sự hình thành acid trong quá trình lên men làm cho casein trong sữa bị đông tụ và làm cho sữa có độ đặc giống như gel Để yên một thời gian gel này bị co lại và nước sữa bị tách ra Hiện tượng này được ứng dụng trong sản xuất phomat, tuy nhiên hiện tượng co gel

và tách nước sữa không có lợi trong các sản phẩm sữa lên men vì chúng cần một cấu trúc đồng nhất Các sản phẩm sữa lên men tuy có nhiều tên gọi khác nhau nhưng có thể chia thành vài nhóm chính Sự khác nhau của các nhóm này phụ thuộc

vào loại sữa sử dụng, loại vi sinh vật và phương pháp chế biến sữa trước và sau lên men

Các sản phẩm sữa chua được phân loại dựa vào thời điểm tiến hành quá trình lên men:

- Sữa chua truyền thống (set type): sản phẩm có dạng cấu trúc mịn Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giồng rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện trong sản phẩm khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

- Sữa chua dạng khuấy (stirred type): trong quy trình sản xuất, bổ sung chủng

vi sinh vật và tiến hành lên men trong xitec lớn Sau đó sẽ tiến hành làm lạnh và rót hộp

- Sữa chua uống (drink yoghurt): quy trình sản xuất tương tự như sữa chua dạng khuấy Chỉ khác rằng sau khi đông tụ, sẽ tiến hành pha chế thành dịch, có thể qua xử lý nhiệt hoặc không trước khi rót hộp

2.2.1.2 Thành phần hóa học của sữa chua

a) Protein: Sữa bò chứa khoảng 2,9 - 4% protein Trong đó chủ yếu là

casein, chiếm khoảng 2,3 – 2,9% Ngoài ra protein của sữa còn nằm ở dạng đầy đủ các acid amin không thay thế và rất cân đối về thành phần các acid amin

b) Chất béo: Chất béo có trong sữa chiếm khoảng từ 3 – 5,2%, chất béo trong

Bảng 2.1: Một số acid béo có trong sữa

c) Glucid: Đường chủ yếu có trong sữa là lactose Ngoài ra còn có glactose,

glucose, manose, fructose chiếm tới 4,7% trong sữa Đường lactose là loại đường

rất dễ lên men và dễ tiêu hóa Lactose dễ bị thủy phân dưới tác dụng của acid, nhiệt

và enzyme lactase

d) Khoáng chất: Trong sữa chua có tương đối đầy đủ các yếu tố khoáng

chất Các khoáng chất này tồn tại ở dạng muối khoáng hoà tan dễ hấp thụ Nó có tác

dụng giúp cho cơ thể khoẻ mạnh, giúp cho hệ xương vững chắc, tham gia vào cấu

túc tế bào và là tác nhân cho một số phản ứng sinh học diễn ra trong cơ thể Thành

phần chất khoáng chính trong sữa bao gồm: Ca và Mg giúp xương chắc khoẻ, P,

Na, K, Zn, Mn, Cu tham gia vào cấu trúc tế bào, Fe tham gia vào quá trình tạo nên

cấu trúc hồng cầu (tạo máu)

e) Các Vitamin: Nguồn vitamin trong sữa rất đa dạng và phong phú Mặc dù

đây là các yếu tố vi lượng nhưng lại là những chất thiết yếu không thể thiếu đối với

cơ thể con người Tuỳ từng loại vitamin khác nhau mà chúng có những tác dụng

nhất định

2.2.1.3 Vai trò và tác dụng của sữa chua

Sữa chua rất có lợi cho sức khỏe, nó làm tăng khả năng hấp thụ protein, bổ

sung và tái tạo canxi cho xương, đồng thời có tác dụng giảm cân một cách an toàn

Hàm lượng canxi trong sữa chua tương đương với hàm lượng canxi trong sữa tươi

Để cơ thể hấp thụ canxi tốt thì trong khẩu phần ăn của chúng ta cần có một hàm

lượng nhất định vitamin K, E Sữa chua là nguồn cung cấp vitamin E cho cơ thể nên

canxi trong thức ăn hàng ngày hoặc được bổ sung vào cũng sẽ được hấp thu tối đa

Nếu mỗi ngày chúng ta sử dụng một hộp sữa chua (100g) thì đã đáp ứng đủ lượng

canxi là 10% so với lượng canxi cần thiết mỗi ngày

Protein trong sữa ngăn ngừa ung thư dạ dày, calcium và sắt ngăn chặn bệnh

thiếu máu hồng cầu, vitamin A có thể ngăn ngừa ung thư

Vi khuẩn lactic có tác dụng làm hội chúng không dung nạp lactose, dự phòng

và điều trị tiêu chảy, giải độc các chất gây ung thư, kích thích sự đáp ứng miễn dịch

và làm giảm cholesterol huyết thanh, hạn chế táo bón…

Sữa chua có tác dụng giảm kích thước vòng eo Những người áp dụng ăn kiêng kết hợp với sữa chua giúp giảm tới 22% kích thước của vòng eo so với những người chỉ áp dụng ăn kiêng đơn thuần Theo một nghiên cứu của Tiến sỹ Michael Zemel từ Đại học Tennessee, Knoxville Mỹ: Khi ăn sữa chua cơ thể tiết ra ít Cortisol hơn, giúp cho các axit amin dễ dàng đốt cháy các chất béo làm giảm hàm lượng mỡ bụng trong vòng eo

Hàm lượng các chất có trong khoảng 180gram sữa chua:

Chất béo: 3,5 gram hoặc ít hơn (ít béo hoặc không béo)

Chất béo bão hòa: 2 gram hoặc ít hơn

Protein: ít nhất 8 - 10 gram

Đường: 20 gram hoặc ít hơn

Canxi: ít nhất 20 phần trăm lượng canxi cần thiết hàng ngày

Vitamin D: ít nhất 20 phần trăm lượng vitamin D cần thiết hàng ngày [3]

2.2.2 Lên men lactic trong sản xuất sữa chua

2.2.2.1 Chủng vi khuẩn lactic

Acid lactic là một acid hữu cơ có công thức hóa học là CH3-CHOH-COOH

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae Acid lactic được phát hiện vào năm

1780 nhờ nhà hóa học Sheele người Thụy Điển, ở sữa chua acid lactic được thừa nhận là các sản phẩm lên men vào năm 1847 Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm này

có đặc điểm khác nhau nhưng đặc tính sinh lý tương đối giống nhau Nhóm vi

khuẩn bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus,

Leuconostoc Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những chủng vi

khuẩn thuộc giống Bifidobacterium

Đặc điểm của vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, không di động, hô hấp tùy tiện (kỵ khí và hiếu khí) và không chứa các men hô hấp như xitochrom và catalase Chúng thu nhận năng lượng nhờ quá trình phân giải hydrat carbon và sinh ra acid lactic, sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành dạng hình cầu và

hình que Kích thước của chúng thay đổi theo từng loài, giống Streptococcus có

dạng hình tròn hoặc hình ovan, đường kính tế bào 0,5𝜇𝑚 Sau khi phân chia theo một phương chúng thường xếp riêng biệt, cặp đôi hoặc chuỗi ngắn Giống

dài khoảng 1 – 3 𝜇𝑚 Sau khi phân chia chúng thường sắp xếp thành từng chuỗi,

không tạo thành đám tập chung Giống Latobacillus có dạng hình que, tùy vào điều

kiện của môi trường sống mà hình dạng của chúng thay đổi từ hình que ngắn đến

dài, sắp xếp thành chuỗi hay đứng riêng lẻ Giống Pedicoccus là những tứ cầu

khuẩn hoặc song cầu khuẩn, có hoạt tính thủy phân protein rất yếu Giống

Bifidobacterium là những trực khuẩn, khi mới phân lập có thể phân nhánh dạng chữ

Y, V và tập hợp thành khối Sau nhiều lần cấy truyền chúng trở thành dạng trực khuẩn dạng thẳng hoặc hơi uốn cong

Quá trình lên men của acid lactic xảy ra tốt nhất trong môi trường acid pH từ 5,5 – 6, nếu pH nhỏ hơn 5,5 thì quá trình lên men dừng lại Nhiệt độ của quá trình lên men khoảng 15 – 50°C Tuy nhiên mỗi loài đều có một khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nên lơn hơn 80℃ vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn Độ ẩm dễ tạo điều kiện kỵ khí cho vi khuẩn lactic, làm cho quá trình lên men tích lũy nhanh chóng

Chất lượng sữa phụ thuộc nhiều vào chất lượng của acid lactic, đối với từng loại sữa chua người ta dùng các chủng khác nhau, đảm bảo sao cho sữa chua có mùi

vị đặc trưng Một số chủng vi sinh vật thường dùng: Streptococcus lactic,

Streptococcus cremoric… Trong quá trình lên men, các chủng vi sinh vật này

không chỉ sản sinh ra acid lactic mà còn có các acid bay hơi, khí CO2, este, diacetyl Kết quả tạo cho sản phẩm có mùi thơm đặc trưng Vi khuẩn cần thiết cho quá trình

sản xuất sữa chua là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus Hai

loài vi khuẩn này thuộc loài vi khuẩn hiếu khí và chịu được môi trường có độ acid

thấp (pH từ 4 – 4,5) Lactobacillus bulgaricus có khả năng thủy phân casein thành một số acid amin do đó tạo điều kiện cho Streptococcus thermophilus phát triển

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 động của

các enzyme phân hủy 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 [1]

2.2.2.2 Quá trình lên men

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae Acid lactic được phát hiện vào

năm 1780 nhờ nhà hóa học Sheele người Thụy Điển, ở sữa chua acid lactic được thừa nhận là các sản phẩm lên men vào năm 1847 Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm này có đặc điểm khác nhau nhưng đặc tính sinh lý tương đối giống nhau Nhóm vi

khuẩn bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus,

Leuconostoc Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những chủng vi

khuẩn thuộc giống Bifidobacterium

Lactobacillus bulgaricus lên men đồng hình, là trực khuẩn tròn đôi khi ở

dạng hạt, thường kết thành chuỗi dài, Gram dương không có khả năng di động Chúng có khả năng lên men được các loại đường glucose, lactose, galactose, không lên men được saccarose, xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitol, dextrin, inulin Đây là giống ưa nhiệt, nhiệt độ tối thích cho phát triển là 40 – 45℃, tối thiểu

là 15 – 20℃, loại này có thể tạo 2,7% acid lactic từ đường lactose

Hình 2.2 Lactobacillus bulgaricus

Streptococcus thermophilus là cầu khuẩn kết thành chuỗi dài, chủ yếu lên

men lactic đồng hình Giống ưa ấm, phát triển tốt nhất ở 50℃ và sinh sản tốt nhất ở

37 - 45℃ Trong môi trường nó tích tụ được 0.8 – 1% acid Thường dùng phối hợp

với trực khuẩn lactic (thường là Lactobacillus bulgaricus) để chế biến sữa chua và

các loại đặc biệt, sữa chua nấu chín và phomai…

Hình 2.3 Streptococcus thermophilus

Hai loài vi khuẩn này thuộc loài vi khuẩn hiếu khí và chịu được môi trường có

độ acid thấp (pH từ 4 – 4,5) Lactobacillus bulgaricus có khả năng thủy phân casein thành một số acid amin do đó tạo điều kiện cho Streptococcus thermophilus phát

triển [1]

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là loại hình lên men phát triển nhất trong thiên nhiên Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh vật Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm là acid lactic, acid acetic, ethanol, CO2 trong dịch lên men còn xuất hiện nhiều hợp chất hóa học khác Chúng

là sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm phụ của quá trình lên men Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp Một số hợp chất trong nhóm rất rễ bay hơi Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm sữa chua Khi nồng độ của acid lactic đạt 2 – 3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh vật khác, kể cả E.coli Chính vì thế nên lên men lactic

được ứng dụng để sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau như: sữa chua, bơ chua, phomai, dưa chua [2]

Phương trình tóm tắt của quá trình lên men lactic:

C6H12O6 2C3H6O3 + 136 Kj (32,4 Kcal)

Lên men lactic gồm có lên men đồng hình và lên men dị hình:

Lên men lactic đồng hình: Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90%, chỉ

một lượng nhỏ pyruvat bị khử carbon chuyển thành acid acetic, ethanol, CO2 và acetoin Lượng sản phẩm phụ tạo ra phụ thuộc sự có mặt của oxy Các chủng vi sinh

vật được sử dụng trong lên men đồng hình như: Lactobacterium casein,

Lactobacterium cremoris, Lactobacterium bulgaricus delbrucki… Phương trình

tổng quát trong quá trình lên men đồng hình:

C6H12O6 + 2ADP + 2Pi 2CH3CHOHCOOH + 2ATP

Trong một số trường hợp, lên men đồng hình có thể được chuyển sang dạng dị hình khi điều kiện lên men thay đổi

Lên men lactic dị hình: Chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn

có các sản phẩm phụ khác nhau như acid acetic, ethanol, CO2, các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm Phương trình tổng quát trong quá trình lên men dị hình:

C6H12O6 CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OH

Lượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh Acid lactic thường chiếm 40% lượng đường đã được phân hủy, acid suecinic 20%, rượu etylic 10%, acid acetic 10% và các loại khí gần 20% [2]

2.2.2.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic

a) Nguồn gluxit

Để duy trì sự sống, điều hoà các quá trình chuyển hoá trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn gluxit có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon Nguồn cung cấp gluxit quan trọng cho vi khuẩn là đường lactose Hầu hết các vi khuẩn lactic đều có enzyme lactose nên thuỷ phân được lactose thành glucose và galactose

C12H22O11 Nước C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Lactose glucose galactose

Glucose và galactose VK Các hợp chất khác + Sinh năng lượng

Nồng độ đường để lên men từ 5 - 20% [2]

b) Nguồn nito

Các nguồn nito có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vật nếu không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật

Vi sinh vật đòi hỏi nguồn nito rất cao đặc biệt là:

+ Protid: Sự tương tác giữa casein trong sữa với vi khuẩn lactic khi có

sự hiện diện của ion H+ trong môi trường làm tăng khả năng lên men lactic Ngoài ra, casein còn là chất đệm có tính trung hoà một lượng acid sinh ra trong quá trình lên men

+ Pepton: Trong môi trường sữa đã có sẵn nguồn pepton nhưng do nhu cầu

pepton đối với cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ sung pepton từ bên ngoài vào môi trường sữa để đảm bảo lượng pepton đủ để làm tăng tốc độ lên men

+ Axit amin: Vi khuẩn lactic hấp thụ được dễ dàng

c) Vitamin:

Vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin và do môi trường sữa bên ngoài có nay đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phátt triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung thêm từ bên ngoài

d) Muối khoáng và các nguyên tố vi lượng:

Nhu cầu này không lớn do đó không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẵn trong môi trường sữa Trong các loại muối khoáng P chiếm tỉ lệ cao nhất Nồng độ muối NaCl trong môi trường không được quá 6.5%

nó sẽ tiêu diệt hết các loại vi khuẩn lactic

e) Nhu cầu Oxy:

Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và vừa sống được trong môi trường không có oxy Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp

f) Nhiệt độ:

Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng nữa Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ: Rút ngắn thời gian lên men, hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ khác, sản phẩm thu được đạt kết quả như mong muốn

g) pH môi trường:

Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưuởng đến các sản phẩm đặc trưng của quá trình lên men còn đối với các vi khuẩn lên men lactic dị hình thì ngược lại

+ Khi pH môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic

+ Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có thêm acid acetic, và nhiều sản phẩm khác

Qua nhiều nghiên cứu người ta nhận thấy rằng lượng di-acetyl tạo ra nhiều nhất tại pH = 4.6 – 5.2, đây chính là yếu tố làm tăng mùi hương cho sản phẩm [2,3]

Bảng 2.2: Giới hạn pH môi trường của vi khuẩn lactic [5]

h) Các chất kháng sinh:

lượng rất nhỏ cũng đủ để ức chế nhiều loài vi khuẩn lactic Streotomycin có tính kháng sinh rất mạnh, có khả năng tiêu diệt cả vi khuẩn gram + và vi khuẩn gram – trong quá trình lên men, hàm lượng chất kháng sinh tạo ra trong môi trường đủ lớn

sẽ làm giảm hiệu suất lên men [3]

2.2.3 Một số biến đổi hóa sinh trong quá trình lên men sữa chua

Lên men là quá trình quan trọng nhất trong sản xuất sữa chua, là quá trình lên men lactic, nhóm men lactic là rất quan trọng trong công nghệ sản xuất Giai đoạn đầu, dưới tác dụng của enzym lactase, đường lactose bị thủy phân tạo thành

glucose và galactose Sau đó các đường đơn này chuyển thành acid pyruvic và cuối cùng chuyển thành acid lactic Acid pyruvic bị khử sẽ cho sản phẩm là acid lactic, theo phản ứng sau:

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

C6H12O6 CH3 - CO - COOH

Acid lactic

Diễn biến của quá trình lên men, acid lactic được tạo thành sẽ làm giảm pH của sữa Khi pH = 4,4 – 4,6 là điểm đẳng điện của protein, các casein bị đông tụ Các casein tồn tại dưới dạng caseinat canxi phân tán đều trong dịch sữa Sự có mặt của các acid lactic sẽ gây ra phản ứng tạo acid casein không hòa tan, nhờ đó từ dạng lỏng chuyển sang trạng thái đông tụ

Các biến đổi trong quá trình lên men

Trao đổi chất carbohydrate:

- Lactose bị phân hủy bên trong tế bào vi khuẩn bằng enzyme d- galactosidase tạo thành glucose và galactose Glucose được sử dụng biến thành acid lactic

- Tạo thành những thành phần mùi trong sữa chua: acetaldehyde, aceton, diacetyl

Biến đổi protein:

- Phức hệ calcium – caseinate – phostphate bị mất ổn định, tạo thành khối đông

- Protein bị thủy phân tạo thành peptide và acid amin, tạo thành mùi cho sản phẩm

- Cả Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus đều tạo được

enzyme peptidase phân giải protein gây đắng cho sản phẩm

Thủy phân chất béo: thủy phân chủ yếu các triglyceride mạch ngắn

Các chất khác: gia tăng thành phần niacin, các vitamin nhóm B bị phân hủy khá nhiều [3]

2.2.4 Quy trình chung sản xuất sữa chua

Hình 2.4 Sơ đồ chung sản xuất sữa chua [5]

Sữa nguyên liệu

Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt

Nguyên liệu: Sữu nguyên liệu đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng và vệ sinh để

sản xuất sữa chua Yêu cầu chung là sữa không chứa kháng sinh và đạt các mức chỉ tiêu về vi sinh vật Sữa tươi là nguyên liệu chính dùng để sản xuất các sản phẩm của nhà máy nên chất lượng của sữa tươi ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Sữa tươi càng tốt thì chất lượng sản phẩm càng cao

Việc kiểm tra nguyên liệu sữa tươi được thực hiện khi mua sữa tại trang trại nuôi bò sữa Yêu cầu chỉ tiêu nguyên liệu sữa:

- Sữa được lấy từ những con bò khoẻ mạnh Sữa có mùi thơm tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa

- Sữa tươi được bảo quản lạnh ngay sau khi thu mua, nhiệt độ tbq = 2 - 6 oC Kho, thiết bị phải sạch sẽ và bảo quản đúng yêu cầu

- Sữa phải được kiểm tra đầy đủ về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý, vi sinh đạt yêu cầu trước khi đưa vào sản xuất

Sữa tươi nguyên liệu được thu mua tại nhà máy và các trạm thu mua gần trang trại chăn nuôi Trong quá trình vận chuyển tránh những va chạm cơ học mạnh,

sự tiếp xúc của oxy và ánh sáng mặt trời với sữa

chóng, làm thay đổi độ acid của sữa tạo ra nhiều sản phẩm trao đổi chất ngoại bào dẫn đến biến đổi thành phần hoá học và giá trị cảm quan của sữa Để đảm bảo chất lượng sữa, trong quá trình vận chuyển và trong thùng chứa sữa tại nhà máy phải được bảo quản lạnh ở nhiệt độ không lớn hơn 4oC

Tiêu chuẩn hóa: Mục đích của quá trình chuẩn hóa là hiệu chỉnh hàm lượng

chất béo trong sữa Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp ta bổ sung thêm cream vào Ngược lại nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao, ta có thể bổ sung thêm sữa gầy hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách bớt chất béo ra khỏi sữa

Đồng hóa: Nhằm ổn định hệ nhũ tương, tránh sự phân ly của kem và whey

sau quá trình lên men, làm giảm đường kính hạt béo, màu sắc trắng hơn, tăng sức căng bề mặt, tăng độ nhớt, tạo ra dung dịch đồng nhất Đồng hóa được thực hiện

tiếp sau quá trình chuẩn hóa Cơ sở khoa học của quá trình đồng hóa hệ nhũ tương bao gồm các phương pháp phá vỡ, làm giảm kích thước những hạt thuộc pha phân tán và phân bố đều chúng trong pha liên tục Việc làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt giữa hai pha và sức căng bề mặt sẽ làm cho hệ nhũ tương ổn định hơn tránh được hiện tượng tách pha Trong thực tế sản xuất, người ta thường sử dụng các chất nhũ hóa trong quá trình đồng hóa, khi các hạt phân tán bị phá vỡ và giảm kích thước, chất tạo nhũ sẽ hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha, tạo nên một màng bảo vệ quanh các hạt phân tán giúp hệ nhũ tương được bền hơn

Có 2 phương pháp đồng hóa chính: đồng hóa bằng phương pháp khuấy trộn

và đồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao Chế độ đồng hóa thường sử dụng áp lực 175 ÷ 200 bar, nhiệt độ sữa khi vào thiết bị là 65 ÷ 70℃

Thanh trùng: Nhằm làm giảm số vi sinh vật trong sữa xuống mức thấp

nhất, đồng thời vô hoạt các enzyme, đặc biệt là nhóm enzyme ưa nhiệt lipase, làm biến tính một phần các protein trong sữa để cải thiện cấu trúc cho sản phẩm Đối với sản phẩm sữa, người ta thường sử dụng chế độ nhiệt độ cao thời gian ngắn Trong sản xuất công nghiệp, quá trình thanh trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ không lớn hơn 100℃ Đối với sữa, nhiệt độ thanh trùng là 90 ÷ 95℃ trong 5 phút Sau đó làm nguội xuống nhiệt độ 22 - 25℃ đưa sang cấy giống

Cấy giống: Sữa sau khi được làm nguội đến 22 - 25℃, được cấy giống vi sinh vật ở giai đoạn chuẩn bị giống vào môi trường sữa, lượng giống sử dụng 2-5%

Lên men - làm lạnh - ủ chín: Trong quá trình lên men sữa chua, vi khuẩn

lactic sẽ chuyển hóa đường lactose thành axit lactic, một số tế bào nấm men sử dụng đường lactose sẽ chuyển hoá lactose thành ethanol và khí CO2 Trong dịch lên men

chứa hàng trăm sản phẩm phụ từ hai quá trình lên men lactic và ethanol nói trên Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên hương vị của sản phẩm, đáng chú ý nhất là các axit hữu cơ như axit propiomic, axit formic, axit succinic, các hợp chất bay hơi thuộc nhóm aldehyde (aldehyde acetic, diacetyl) và rượu cao phân tử Quá trình lên men trong sữa kéo dài khoảng 24h, trong suốt thời gian đó vi

khuẩn lên men lactic đồng hình streptococci phát triển nhanh chóng, bước đầu làm