CHƯƠNG 1. 1.1. Tổng quan về sữa chua
1.1.3. Công nghệ sản xuất sữa chua
Sữa dùng để lên men sữa chua được lấy từ các nguồn động vật khác nhau, có thể là sữa bò, sữa cừu, sữa dê, sữa trâu và sữa ngựa được chế biến bằng nhiều phương pháp lên men lactic với tên gọi khác nhau.
Bảng 1.1 Thành phần một số loại sữa động vật [1]
Loại sữa Protein (%) Casein (%) Lipid (%) Carbohydrat (%)
Sữa mẹ (người) 1,2 0,5 3,8 7,0
Sữa bò 3,4 2,8 3,9 4,8
Sữa cừu 5,8 4,9 7,9 4,5
Sữa dê 3,6 2,7 4,1 4,7
Sữa trâu 4,0 3,5 7,5 4,8
Sữa ngựa 2,2 1,3 1,7 6,2
Hàm lượng các thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong một phạm vị khá rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt về giống, về điều kiện tự nhiên, điều kiện chăn nuôi.
Sữa các loại động vật khác nhau là rất khác nhau. Bảng 1.1 là thành phần của các loại sữa thường được dùng trong công nghệ chế biến sữa. Hàm lượng lactose trong sữa mẹ cao hơn hẳn so với sữa của các động vật khác. Trong đó, sữa cừu có hàm lượng protein và chất béo cao nhất, tiếp đến là sữa trâu. Tuy nhiên, phổ biến nhất ở nhiều
quốc gia vẫn là sữa bò. Mặc dù việc chăn nuôi trâu sữa, dê sữa đã có ở nước ta khá lâu nhưng vì nhiều lý do nên sản lượng hai loại sữa này còn rất thấp. Vì vậy cho đến nay nguyên liệu chủ yếu cho ngành sữa Việt nam vẫn là sữa bò.
Sữa chua có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa đặc, sữa bột dưới dạng sữa hoàn nguyên (Reconstituted milk) hoặc sữa tái chế (Recombined milk).
Sữa tươi sử dụng trong sản xuất sữa chua phải có chất lượng tốt. Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi như sau:
- Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt - Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage)
- Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin,..) - Không chứa các enzyme
- Không chứa dư lượng hoá chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ và thiết bị đựng sữa.
Bên cạnh đó, cần kiểm tra nghiêm ngặt các chỉ tiêu độ tươi, độ sạch, tổng chất khô, hàm lượng chất béo, cảm quan [2]. Trong đó, hai chỉ tiêu hoá lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo (hiệu số giữa tổng số các chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa). Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hoá để phù hợp với yêu cầu của sản phẩm. Còn lượng chất khô không béo, theo quy định của WHO/FAO không được thấp hơn 8,2%
[1].
Ngoài ra, còn có thể sử dụng thêm phụ gia và chất ổn định nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa chua khi lưu hành trên thị trường cũng như tạo dạng gel bền vững cho sản phẩm không tách pha [3]. Ở Việt Nam, trong công nghiệp sản xuất sữa chua đặc sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, gelatine, tinh bột biến tính,.. nhằm tạo cấu trúc ổn định cho sữa chua nhờ các khả năng cắt và oxy hoá mạch polysaccharide thành những mạch ngắn nên làm tăng khả năng keo hoá góp phần làm bền trạng thái gel của sản phẩm [3].
Một số sản phẩm sữa chua còn được bổ sung thêm nguyên liệu và chất màu trong quy trình sản xuất. Tuỳ theo tình hình của mỗi giốc gia mà bảng danh mục các phụ gia hương liệu và màu được quy định có thể sẽ khác nhau.
b. Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống
Hình 1.1 Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống c. Thuyết minh quy trình sản xuất sữa chua truyền thống
Chuẩn hoá: mục đích nhằm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo dao động trong khoảng 0,5 – 3,5%. Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp thì bổ sung thêm cream
Sữa nguyên liệu
Chuẩn hoá
Hiệu chỉnh chất khô
Bài khí Đồng hoá
Xử lý nhiệt Cấy giống
Phối trộn
Rót sản phẩm
Lên men Làm lạnh Bảo quản lạnh
Sữa chua truyền thống
vào. Ngược lại, nếu hàm lượng béo cao có thể bổ sung thêm sữa gầy hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách béo ra khỏi sữa.
Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô: Tăng hàm lượng chất rắn giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng của sữa chua, cải thiện tính ổn định, giúp cấu trúc sữa chua cứng hơn. Theo Bourgeois et al.1989, tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình men trong sản xuất sữa chua là từ 14 – 16% [4]. Thông thường sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5 – 12,7%. Để tăng hàm lượng chất khô trong sữa tươi, có thể thực hiện các giải pháp sau:
- Cô đặc sữa trong điều kiện chân không để làm bay hơi đi một lượng nước nhất định. thể tích sau quá trình cô đặc thường giảm đi từ 10 – 20%. Khi đó, tổng hàm lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5 – 3%.
- Bổ sung thêm sữa bột gầy vào sữa tươi: hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không cao hơn 3% so với khối lượng sưa tươi.
- Bổ sung sữa cô đặc và sữa tươi.
- Xử lý sữa bằng phương pháp siêu lọc hoặc thẩm thấu ngược trên thiết bị phân riêng bằng membrane. Dòng sản phẩm không qua màng thoát ra từ thiết bị phân riêng có hàm lượng chất khô cao sẽ được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất sữa chua.
Ngoài ra, có thể bổ sung bột whey, natri casein hoặc đường và các chất tạo ngọt như sucrose, glucose. Không nên thêm đường lớn hơn 10% vào hỗn hợp sữa trước khi ủ, sự thay đổi áp suất thẩm thấu sẽ ảnh hưởng đến quá trình lên men.
Bài khí: Hàm lượng chất khí hoà tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt. khi đó hiệu quả các quá trình đồng hoá và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm sẽ tốt hơn. Nếu như có bổ sung sữa gầy vào sữa tươi để thể hiện hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm tăng lượng khí hoà tan trong sữa. Khi đó quy trình bắt buộc phải có quá trình bài khí.
Đồng hoá: Để tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm. Thông thường đồng hoá được thực hiện ở áp lực 200 – 250 bar, nhiệt độ sữa từ 65 – 70oC. Trong quy trình công nghệ sản xuất sữa chua có hàm lượng chất béo thấp, các nhà sản xuất không nên bỏ qua giai đoạn đồng hoá sữa nguyên liệu, vì đồng hoá sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của sản phẩm.
Xử lý nhiệt: Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme có trong sữa. Ngoài ra, quá trình này còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là whey protein. Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với
cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản sữa chua.
Cấy giống: Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, tiến hành hoạt hoá vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy.
Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hoá dao động từ 9 – 12%. Trước khi hoạt hoá giống, môi trường cần được thanh trùng ở 90 – 95oC trong 30 – 45 phút. Giống vi khuẩn lactic sau khi hoạt hoá, được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu với tỷ lệ tối thiểu là 0,5% và tối đa 7%. Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hoá, nếu chưa sử dụng ngay thì cần làm lạnh giống để hạn chế gia tăng độ chua nhanh của canh trường.
Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo cần làm lạnh ở nhiệt độ 10 - 12oC, nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ bảo quản nên được duy trì ở 5oC [5].
Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa được đảo trộn đều và hiệu chỉnh nhiệt độ trong khoảng 43 – 45oC rồi rót sản phẩm vào bao bì và đóng nắp. Tiếp theo, được chuyển vào phòng lên men, nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42 - 43oC. Sữa chua đạt tiêu chuẩn (pH, mùi vị, hương thơm) tốt nhất khi tỷ lệ Streptococcus và Lactobacillus là 1:1 hoặc 2:1. Khi tỷ lệ trực khuẩn cao hơn cầu khuẩn sẽ dẫn đến sữa chua có mùi chua nồng do độ acid quá cao. Trong cùng một tỷ lệ vi khuẩn và thời gian lên men nhất định, khi ủ ở nhiệt độ 40oC, tỷ lệ Streptococcus và Lactobacillus là 4:1, trong khi ở nhiệt độ 45oC thì tỷ lệ đó là 1:2. Vì vậy, nhiệt độ tối ưu để lên men là 42 – 43oC với tỷ lệ hai chủng là 1:1 đến 2:1 [2]. Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của giống và yêu cầu về độ chua của sữa chua thành phẩm.
Thông thường quá trình lên men kết thúc sau 2,5 – 3 giờ [4].
Khi quá trình lên men kết thúc, tiến hành làm lạnh để ổn định cấu trúc gel sản phẩm, tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa, đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn. Sản phẩm được đưa vào phòng lạnh về 18 – 20oC trong vòng 30 – 40 phút. Cuối cùng hạ nhiệt độ xuống 4oC và bảo quản trong kho lạnh 2 – 4oC.