TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SỮA VÀ CÔNG NGHỆ LẠNH ĐÔNG SỮA
Tình hình sản xuất, tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa ở Việt Nam
Thị trường ngành sữa tại Việt Nam được chia thành các nhóm sản phẩm chính sau:
Sữa nước: sữa thanh trùng, tiệt trùng, sữa hạt
Sữa chua: dạng uống và ăn
Ngành công nghiệp sản xuất và chế biến sữa tại Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, cung cấp đa dạng sản phẩm cho nền kinh tế quốc dân Ngành này không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn từng bước thay thế các sản phẩm sữa nhập khẩu và tham gia vào xuất khẩu Đồng thời, ngành sữa đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước, tạo ra nhiều việc làm và góp phần ổn định đời sống nhân dân, trở thành một mắt xích quan trọng trong nền nông nghiệp Việt Nam.
Năm 2020, doanh thu sản phẩm sữa tại Việt Nam đạt 64,4 nghìn tỷ đồng, tăng trưởng 10,3% Dự báo từ 2021 đến 2025, doanh thu sữa và các sản phẩm từ sữa sẽ duy trì mức tăng trưởng 7 – 8% mỗi năm, với tổng giá trị khoảng 93,8 nghìn tỷ đồng vào năm 2025 Trong đó, sữa chua được kỳ vọng có tốc độ tăng trưởng cao nhất với tỷ lệ CAGR đạt 12% mỗi năm.
Mặc dù ngành công nghiệp đang phát triển, nhưng vẫn chưa đạt được tiềm năng tối đa của thị trường trong nước, do nhu cầu tiêu dùng đối với các sản phẩm trong ngành vẫn còn rất cao.
Ngành sữa Việt Nam đã trải qua sự phát triển nhanh chóng, từ chỉ 1-2 nhà sản xuất và phân phối vào trước năm 1992, đến năm 2015 đã có 39 doanh nghiệp hoạt động Đến năm 2020, số lượng doanh nghiệp trong ngành sữa đã tăng lên hơn 80, với hàng trăm nhãn hiệu, hầu hết đều là thành viên của Hiệp hội Sữa Việt Nam Trong số đó, có 10 doanh nghiệp sản xuất sữa quy mô vừa và lớn, sở hữu tổng cộng 26 nhà máy chế biến sữa, trong đó Vinamilk chiếm 13 nhà máy, trong khi phần còn lại chủ yếu là các doanh nghiệp nhỏ và siêu nhỏ.
Ngành sữa Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn từ sự thâm nhập của các thương hiệu sữa nước ngoài như Abbott, Babysan, Dumex, Dutch Lady, Meiji và Nestlé Tuy nhiên, sự cạnh tranh này cũng mang đến nhiều cơ hội cho các doanh nghiệp sản xuất và chế biến sữa trong nước phát triển và chiếm lĩnh thị trường.
Theo Hiệp hội Sữa Việt Nam cho biết, mặc dù ảnh hưởng của dịch bệnh nhưng sản lượng sữa năm 2020 vẫn tăng trưởng tốt Trong đó:
Sản lượng sữa tươi ước đạt 1.702,4 triệu lít, tăng 1% so với năm 2019 Sản lượng sữa bột ước đạt 131,6 ngàn tấn, tăng 9,1% so với cùng kỳ
Cuối năm 2020, ngành sữa ghi nhận tổng doanh thu đạt 113.715 tỷ đồng, tăng trưởng khoảng 5% so với năm 2019 nhờ nguồn cung nguyên liệu sữa dồi dào và nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng Các doanh nghiệp sữa đã duy trì hệ thống phân phối truyền thống và đẩy mạnh kênh phân phối hiện đại Hai mảng chính dẫn dắt sự tăng trưởng của ngành sữa trong nước là sữa nước và sữa bột, với tổng giá trị thị trường của hai mặt hàng này chiếm gần 75%, trong đó sữa bột chiếm 45% và sữa nước 30%.
Thị phần sữa bột tại Việt Nam chủ yếu thuộc về các doanh nghiệp nước ngoài như Abbott, Friesland Campina Vietnam và Mead Johnson, do người tiêu dùng sẵn sàng chi trả cao cho thương hiệu ngoại Trong khi đó, thị trường sữa nước chủ yếu do Vinamilk chiếm hơn 50% thị phần, cùng với sự hiện diện của các công ty khác như TH Milk, Nutifood, IDP và Hanoi Milk.
Hầu hết các nhà máy sữa được đầu tư sau năm 1990 đều có quy mô hiện đại với dây chuyền thiết bị đồng bộ và công nghệ tiên tiến, được nhập khẩu từ các quốc gia phát triển trong ngành sữa như Thụy Điển, Đan Mạch, Đức, Ý và Thụy Sỹ Các dây chuyền sản xuất này hoạt động tự động và bán tự động, đồng thời các công ty đã đầu tư vào chương trình điều khiển tự động để kiểm soát chặt chẽ các thông số công nghệ, đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn mong muốn.
Sản phẩm sữa nước của Việt Nam hiện nay được chế biến và đóng gói dưới hai dạng chính là thanh trùng và tiệt trùng Trong sản xuất sữa chua, nhiều công nghệ khác nhau được áp dụng, bao gồm lên men tự nhiên với vi khuẩn lactic và sử dụng enzim thủy phân sữa cùng các phụ gia tạo độ đặc Đối với sữa bột, công nghệ sản xuất đã có những cải tiến đáng kể, đặc biệt trong quy trình sấy và chiết lon, chuyển từ công nghệ sấy phun gõ sang công nghệ thổi khí, đồng thời bơm hỗn hợp khí Nitơ và Hydro vào quá trình đóng gói để giảm thiểu ôxy trong sản phẩm.
Nhiều doanh nghiệp lớn trong ngành thực phẩm áp dụng hệ thống quản lý chất lượng quốc tế như ISO và HACCP nhằm đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm Tuy nhiên, vẫn có một số cơ sở sản xuất nhỏ lẻ gặp phải vấn đề về chất lượng và an toàn thực phẩm.
Việt Nam, với dân số đông và mức tăng trưởng dân số khoảng 1,2% mỗi năm, đang sở hữu một thị trường sữa đầy tiềm năng Tăng trưởng GDP từ 6% đến 8% hàng năm cùng với thu nhập bình quân đầu người tăng 14,2% hàng năm đã thúc đẩy nhu cầu tiêu thụ sữa Năm 2019, mức tiêu thụ sữa bình quân đạt khoảng 23 lít/người/năm, tăng từ 12 lít/người/năm vào năm 2017, và trung bình mỗi người tiêu thụ khoảng 15 lít sữa/năm trong giai đoạn 2015 - 2020 Dự báo trong những năm tới, nhu cầu tiêu thụ sữa sẽ tiếp tục tăng trưởng 9% mỗi năm, với mức tiêu thụ dự kiến đạt 27-28 lít/người/năm vào năm 2020, gần gấp rưỡi so với hiện tại Tuy nhiên, mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người ở Việt Nam vẫn còn thấp so với các quốc gia khác trong khu vực và trên thế giới.
Thành phần và giá trị dinh dưỡng của sữa
Sữa là một chất lỏng dinh dưỡng được sản xuất bởi các tuyến sữa từ các hợp chất trong máu, được tiết ra từ tuyến vú của động vật, và là nguồn thức ăn thiết yếu cho động vật non Với đầy đủ các dưỡng chất cần thiết cho sự phát triển, sữa có khả năng đồng hóa cao, vì vậy từ lâu, con người đã sử dụng sữa như một thực phẩm bổ dưỡng, đặc biệt là cho trẻ sơ sinh.
Sữa chứa nhiều thành phần quan trọng như lipit, gluxit, protein, chất khoáng và vitamin, cùng với các chất màu và nhiều hợp chất khác Trong số đó, trừ nước và các chất bay hơi trong quá trình chế biến, các thành phần còn lại được gọi là chất khô của sữa Hàm lượng chất khô trong sữa dao động từ 10-20%, tùy thuộc vào loại sữa Chất khô càng nhiều thì giá trị dinh dưỡng của sữa càng cao; nếu không tính lipit, chất khô trong sữa được gọi là chất khô không béo.
Thành phần hóa học của các loại sữa khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, chế độ ăn uống, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi tác, kích thước, loài và giống của động vật.
Tính chất vật lý của sữa
Sữa tươi ở dạng lỏng, hơi nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị hơi ngọt
Tỷ trọng của sữa biến thiên từ 1.028 – 1.038 (g/l)
Độ acid từ 0.14 – 0.18% acid lactic
Độ nhớt của sữa: 2.0cP tại 20C.
Thành phần hóa học của sữa
Nước chiếm khoảng 87% trong 1 lít sữa, đóng vai trò quan trọng như dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, cũng như là môi trường cho các phản ứng sinh hóa Khi đun nóng, phần lớn lượng nước trong sữa có thể thoát ra ngoài, và quá trình bốc hơi nước từ sữa tươi được sử dụng để chế biến thành các sản phẩm như sữa đặc, sữa bánh và sữa bột, giúp dễ dàng vận chuyển và bảo quản hơn so với sữa tươi.
Chất béo là thành phần quan trọng trong sữa, với hàm lượng thay đổi từ 3g đến 6g trong 100ml sữa, trong đó sữa bò có khoảng 3.9% chất béo Chất béo tồn tại dưới dạng hạt hình cầu nhỏ, kích thước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống loài và thời gian tiết sữa Hạt chất béo lớn dễ tách ra hơn, tạo thành lớp váng sữa khi để yên Trong sữa có khoảng 20 loại acid béo, với 2/3 là acid béo no và phần còn lại là acid béo chưa no, trong đó nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước Tuy nhiên, chất béo trong sữa dễ bị phân hủy qua quá trình thủy phân và oxy hóa, dẫn đến giảm chất lượng và có thể làm hỏng sữa.
Sữa không chỉ chứa chất béo thuộc nhóm lipit mà còn có photphatit và một số chất khác, mặc dù hàm lượng của chúng không đáng kể Cụ thể, mỗi lít sữa có khoảng 0.5-0.7g photphatit, chủ yếu là lecithin.
Protein là nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất trong sữa, với hàm lượng thường dao động từ 3.0-4.6% Đối với sữa bò, hàm lượng protein nằm trong khoảng 3.3-3.5% Các protein trong sữa được coi là hoàn thiện, chứa tới 19 loại axit amin khác nhau, bao gồm đầy đủ các axit amin thiết yếu như valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan và lyzin.
Sữa chứa ba loại protein chính: casein (80%), lactalbumin (12%) và lactoglobulin (6%), cùng với một số loại protein khác với hàm lượng không đáng kể Casein là protein chủ yếu trong sữa, bao gồm nhiều loại như casein, casein, casein và các dạng khác của casein Trong đó, -casein chiếm ưu thế trong sữa bò nhưng lại ít hơn trong sữa người -casein là glycoprotein có mặt trong toàn bộ cấu trúc mixen casein, giúp duy trì sự ổn định của nó Cả casein và casein đều không tan trong sữa tươi và chứa nhóm photphat, với photpho chiếm khoảng 0.8% trong casein Nhóm photphat này kết hợp với ion Ca2+, giúp trung hòa điện tích âm, ngăn ngừa sự kết khối và kết tủa của casein và casein.
Hai phân tử casein trong sữa tồn tại ổn định nhờ sự hiện diện của casein Casein không có mặt tự do mà tồn tại dưới dạng các hạt mixen với kích thước từ 0.003m đến 0.3m, mỗi hạt chứa hàng ngàn phân tử casein và casein Hiệu quả bảo vệ của casein có thể đến từ việc nó tăng cường điện tích âm của hạt mà không kết hợp với ion Ca2+.
Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô Trong thành phần chất khô casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là canxi photphat) chiếm khoảng 7%.
Gluxit chủ yếu có trong sữa dưới dạng lactose, với hàm lượng khoảng 4.5-5.1%, tùy thuộc vào từng loại sữa Cụ thể, sữa bò chứa khoảng 4.9% lactose, và lactose trong sữa tồn tại dưới dạng hòa tan.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sữa cung cấp đầy đủ nhu cầu về chất khoáng cho cơ thể, với hàm lượng khoáng trong sữa dao động từ 0.6-0.8%, và sữa bò có hàm lượng khoảng 0.7% Sữa chứa nhiều loại khoáng chất như kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhôm và crôm, trong đó kali và canxi là hai thành phần chính Các muối khoáng phổ biến trong sữa bao gồm photphat, clorua, citrat và caseinat.
Sữa là nguồn thực phẩm giàu vitamin thiết yếu cho cơ thể, mặc dù hàm lượng các vitamin này không cao Số lượng và hàm lượng vitamin trong sữa chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như chế độ ăn uống, điều kiện chăn nuôi, giống loài và độ tuổi của gia súc Các vitamin có trong sữa bao gồm Vitamin A, D, B1, B2, B12, PP và C.
Enzim là các protein có khả năng kích hoạt phản ứng hóa học, ảnh hưởng đến giai đoạn và tốc độ của chúng, được gọi là xúc tác sinh học vì không bị biến đổi về lượng Tính chất của enzim chịu ảnh hưởng mạnh từ nhiệt độ và pH, với nhiệt độ tối ưu từ 25-50°C; nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động enzim, trong khi nhiệt độ cao có thể dẫn đến phân hủy enzim Trong sữa, có nhiều loại enzim khác nhau, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến chất lượng của sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa.
Sữa tươi chứa một số loại khí như nitơ, cacbonic và oxi Tổng hàm lượng khí trong sữa không cao, với khoảng 50-90 ml khí có mặt trong mỗi lít sữa.
Sữa chứa nhiều chất miễn dịch khác nhau, giúp bảo vệ sữa khỏi sự hư hỏng Mặc dù hàm lượng các chất miễn dịch không cao, nhưng chúng đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe cơ thể Tuy nhiên, các chất miễn dịch này rất dễ bị phá hủy khi tiếp xúc với nhiệt độ từ 65-70C Bên cạnh đó, sữa còn có chứa một lượng bạch cầu, góp phần vào khả năng bảo vệ sức khỏe.
Vai trò của công nghệ lạnh đông trong sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa 14 CHƯƠNG 2 Công nghệ sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa
Công nghệ lạnh đông thực phẩm là quá trình giảm nhiệt độ thực phẩm xuống dưới điểm đóng băng, khiến nước trong thực phẩm chuyển từ thể lỏng sang thể rắn Quá trình này giúp loại bỏ môi trường sống của vi sinh vật, ngăn chặn các hoạt động sinh hóa và trao đổi chất, từ đó kéo dài thời gian sử dụng thực phẩm, phục vụ cho thương mại, xuất khẩu và tiêu dùng hiệu quả.
Các thực phẩm bắt đầu quá trình đông lạnh khi nhiệt độ đạt từ -0,5 đến -3 độ C, thấp hơn so với nước nguyên chất do sự hiện diện của các chất tan Nhiệt độ lý tưởng để bảo quản thực phẩm trong kho lạnh đông thường dưới -18 độ C.
Công nghệ lạnh đông trong chế biến sữa và sản phẩm từ sữa đóng vai trò quan trọng trong bảo quản và chế biến Được nghiên cứu từ năm 1897, công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là ở Italia trong Thế chiến thứ 2 để vận chuyển hàng hóa Tuy nhiên, hiện nay, công nghệ lạnh đông vẫn gặp nhiều hạn chế trong thương mại do chi phí đầu tư cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp Hiện tại, công nghệ lạnh chủ yếu được sử dụng để bảo quản sữa tươi ở nhiệt độ 2-4°C và sữa thanh trùng trong khoảng 4-6°C với thời gian bảo quản từ 8-10 ngày Ngoài ra, công nghệ lạnh đông cũng được áp dụng nhiều trong sản xuất kem và bơ Trong chế biến, các sản phẩm như kem, sữa chua đông lạnh và sherbet (món tráng miệng từ sữa, đường và nước quả) rất phổ biến ở châu Âu và Trung Đông, trong khi ở Việt Nam, chủ yếu được ứng dụng trong sản xuất kem.
Hiện nay, nhiều quốc gia tiên tiến đã nghiên cứu và phát triển công nghệ cô đặc đông lạnh, trong đó nước sẽ kết tinh khi được làm lạnh Quá trình này giúp tăng nồng độ chất khô trong dịch, và khi tách khối băng ra, ta thu được dịch cô đặc Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm từ sữa như sữa gầy, bột sữa cho các món tráng miệng chocolate, món tráng miệng đông lạnh và sản phẩm giảm lactose.
Quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng
Nhận sữa và kiểm tra chất lượng:
Sữa tươi được vận chuyển từ cơ sở chăn nuôi đến cơ sở chế biến trong các thùng nhôm hoặc xi téc lớn bằng thép không rỉ, với yêu cầu nhiệt độ không vượt quá 12 o C Khi đến nơi, mẫu sữa sẽ được lấy để kiểm tra chất lượng, bao gồm các chỉ tiêu như độ chua, nhiệt độ, tỷ trọng, lượng chất béo, vi khuẩn và độ sạch.
Làm lạnh và bảo quản lạnh:
Sữa cần được bảo quản lạnh trong khoảng 4 đến 6 độ C nếu chưa được chế biến ngay Việc khuấy đều sữa là rất quan trọng để tránh hiện tượng nổi mỡ trong quá trình bảo quản.
Gia nhiệt và Làm sạch:
Gia nhiệt và làm sạch là quá trình thiết yếu trong chế biến sữa, nhằm giảm độ nhớt và tan chảy chất béo, giúp dễ dàng tách béo và tạp chất qua ly tâm Quá trình ly tâm không chỉ tách chất béo để điều chỉnh hàm lượng lipit mà còn loại bỏ vi sinh vật, đặc biệt là bào tử vi khuẩn chịu nhiệt, cùng với các tạp chất lơ lửng trong sữa Giai đoạn này kéo dài thời gian bảo quản độ tươi của sữa Để nâng cao hiệu quả làm sạch, sữa nên được gia nhiệt đến 40 độ C.
Có thể tiến hành làm sạch sữa bằng các phương pháp sau đây:
Phương pháp lọc thủ công là kỹ thuật sử dụng các lớp vải mỏng để tách cặn bã có trong sữa Mặc dù phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, nhưng nó lại tốn thời gian và thường được áp dụng cho các cơ sở sản xuất nhỏ.
Phương pháp lọc cơ giới sử dụng máy ly tâm chuyên dụng, mang lại độ sạch cao và thời gian lọc ngắn Phương pháp này rất phù hợp cho các cơ sở sản xuất lớn, giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Làm lạnh và tiêu chuẩn hóa:
Sau khi phối trộn, nhiệt độ của dịch sữa thường dao động từ 20 đến 25 độ C Do đó, cần thiết phải làm lạnh dịch sữa xuống mức nhiệt độ thấp hơn để đảm bảo chất lượng và an toàn sản phẩm.
Sau khi trộn, dịch sữa được bơm ở nhiệt độ 15°C tới bộ làm lạnh để hạ nhiệt xuống ≤ 15°C Nếu nhiệt độ nằm trong khoảng 10 – 15°C, dịch sữa có thể được chứa đệm trong 2 giờ; trong khi đó, nếu từ 6 – 10°C, thời gian chứa đệm là 12 giờ Dịch sữa đã được làm lạnh sẽ được bảo quản trong bồn đệm chờ kết quả hóa lý để tiến hành tiêu chuẩn hóa.
Để làm lạnh sữa sau khi phối trộn, sữa được bơm qua thiết bị làm lạnh, hạ nhiệt độ xuống dưới 15 oC Thiết bị này sử dụng nguyên lý trao đổi nhiệt khung bản, trong đó dòng nước lạnh có nhiệt độ từ 2 – 4 oC chảy ngược chiều với dòng sữa cần làm lạnh.
Hình: thiết bị tiêu chuẩn hoá sữa
Việc lựa chọn phương án đồng hóa sữa có thể là một phần, toàn bộ hoặc không đồng hóa, tùy thuộc vào thị hiếu tiêu dùng của từng quốc gia và điều kiện cụ thể của từng nhà máy, dựa trên các tính toán về hiệu quả kinh tế.
Quá trình đồng hóa trong công nghệ chế biến sữa nhằm giảm kích thước cầu mỡ, giúp phân bố đồng đều trong sữa và ổn định hệ nhũ tương Điều này đảm bảo sữa đồng nhất, ngăn chặn sự tách pha do trọng lực Ngoài ra, đồng hóa còn được áp dụng để ổn định hệ huyền phù.
Cơ sở khoa học của quá trình đồng hóa hệ nhũ tương bao gồm việc phá vỡ và làm giảm kích thước hạt trong pha phân tán, đồng thời phân bố đều chúng trong pha liên tục Tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha và giảm sức căng bề mặt giúp ổn định hệ nhũ tương, ngăn ngừa hiện tượng tách pha Trong sản xuất, các chất nhũ hóa thường được sử dụng để hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha khi hạt phân tán bị phá vỡ, tạo ra một màng bảo vệ quanh các hạt, từ đó làm tăng độ bền của hệ nhũ tương và cải thiện đáng kể tốc độ sữa.
Hình: Thiết bị đồng hoá
Thanh trùng là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm Nhiệt độ thanh trùng thường được áp dụng là 72-75C trong vài giây Tuy nhiên, mỗi cơ sở sản xuất có thể điều chỉnh chế độ thanh trùng phù hợp với chất lượng sữa tươi nguyên liệu và điều kiện sản xuất của mình, miễn là đảm bảo tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh mà không làm giảm chất lượng sữa.
- Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cho người và tăng thời gian bảo quản
- Cải thiện tính ổn định của protein, tạo cấu trúc cho sản phẩm
Đối với sữa đặc có đường, quá trình xử lý nhiệt rất quan trọng để kiểm soát độ nhớt của sản phẩm theo thời gian lưu trữ Nếu nhiệt độ thanh trùng quá cao, có thể xảy ra hiện tượng tạo gel Nhiệt độ thanh trùng cao trong thời gian ngắn sẽ giúp sản phẩm có độ nhớt thấp hơn Mỗi loại sản phẩm sẽ có nhiệt độ thanh trùng phù hợp riêng, và thiết bị thanh trùng thường được sử dụng là thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ ngược dòng, với nước nóng là tác nhân trao đổi nhiệt cho dịch sữa.
- Vật lý: nhiệt độ sữa tăng, tăng thể tích sữa, độ nhớt giảm
- Hoá lý: Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt tiểu cầu béo
Trong quá trình chế biến sữa, phản ứng melanoidin có thể làm sữa trở nên sẫm màu, nhưng do hàm lượng nước lớn trong sữa, hiện tượng này khó quan sát Bên cạnh đó, các vitamin trong sữa có thể bị phân hủy khi tiếp xúc với oxy hoặc các kim loại như đồng và sắt.
- Sinh học: các tế bào VSV bị phá hủy hoàn toàn, ức chế hoạt động các bào tử
- Hóa sinh: vô hoạt hoàn toàn các enzyme trong sữa.
- Cảm quan: sự thay đổi về màu, mùi, vị, trạng thái….
- Chế biến đơn giản, phù hợp thị hiếu người tiêu dùng, giữ được mùi vị và giá trị tự nhiên của sữa
- Trong công nghiệp thường sản xuất loại sữa 3,2 và 3,6% chất béo Độ chua của nó không quá 21°T
- Cách ly sữa thành phẩm với môi trường bên ngoài, hạn chế sự nhiễm tạp chất và vi sinh vật xâm nhập trong quá trình rót.
- Nhằm hoàn thiện sản phẩm.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển, tiêu thụ và sử dụng sản phẩm dễ dàng hơn.
Rót hộp được thực hiện trong hệ thống tiệt trùng khép kín, bắt đầu bằng việc đưa giấy cuộn qua máy dập code Trước khi đóng gói, giấy phải được tiệt trùng bằng H2O2 nồng độ 35% ở 70C và tia cực tím tần số cao trong 4 giây Sau đó, máy tự động rót sản phẩm với thể tích 180ml và 110ml trong phòng vô trùng, đảm bảo toàn bộ thiết bị và bao bì đều được tiệt trùng Sau khi rót xong, máy tự động dán ống hút và chuyển sản phẩm ra khu vực đóng gói qua băng tải.
Quy trình sản xuất kem
Nguyên liệu cho mỗi loại kem được định lượng chính xác theo công thức phối trộn, với nguyên liệu khô được cân và nguyên liệu lỏng có thể cân hoặc đo thể tích để xác định hàm lượng cần thiết Đặc biệt, chất béo cần được gia nhiệt từ 35-50ºC để giảm độ nhớt, giúp quá trình phối trộn trở nên dễ dàng hơn.
Thiết bị bồn chứa là thùng chứa hình trụ đáy nón, được chế tạo từ thép chống gỉ cao cấp, giúp ngăn chặn các phản ứng sinh hóa có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Nguyên liệu được phối trộn theo một quy trình cụ thể nhằm đảm bảo sự đồng nhất, sử dụng phương pháp cơ học Thiết bị phối trộn hình trụ đứng với bộ phận điều nhiệt và cánh khuấy hoạt động ở tốc độ cao được áp dụng, với nhiệt độ phối trộn dao động từ 50 đến 56 độ C.
Có thể kết hợp lọc và bài khí sau phối trộn nhằm mục đích tăng hiệu quả truyền nhiệt, hỗ trợ quá trình đồng hóa và thanh trùng.
Lạnh đông, thổi khí Rót (dập que) Đồng hóa
Bổ sung hương, chất màu Ủ chín Thanh trùng Đóng gói Làm lạnh sâu
Bảo quản Làm lạnh sâu
Thiết bị phối trộn là nồi inox hai vỏ với cánh khuấy tubin 2 tầng, giúp tăng tốc độ phối trộn hiệu quả Lớp vỏ áo của nồi giữ ổn định nhiệt độ, ngăn chặn các phản ứng sinh hóa có thể làm ảnh hưởng đến hương vị và màu sắc của sản phẩm.
Quá trình đồng hóa kem được thực hiện bằng cách gia nhiệt ở nhiệt độ 73-75 độ C và sau đó đồng hóa ở áp suất 140-200 bar Mục đích của đồng hóa là làm đồng đều các thành phần, đặc biệt là chất béo, nhằm tăng diện tích bề mặt và khả năng giữ nước Ưu điểm của quá trình này là giúp trộn kỹ các thành phần, phá vỡ và phân tán các giọt chất béo, từ đó ngăn ngừa sự khuấy động của chất béo trong quá trình lạnh đông, tạo ra sản phẩm đồng nhất hơn.
Thông thường dịch kem thanh trùng 83-85 0 C trong 15s sau thanh trùng, dịch kem được làm nguội đến khoảng 5 0 C rồi đưa sang thùng ủ chín.
Kem được ủ chín ở nhiệt độ 2-5°C trong tối thiểu 4 giờ, quá trình này rất quan trọng khi sử dụng gelatin làm chất ổn định Lão hóa hỗn hợp giúp gelatin có thời gian để thiết lập, từ đó nâng cao hiệu quả của nó Protein và chất ổn định hấp thụ nước, góp phần cải thiện kết cấu của kem và đông đặc chất béo.
- Những thay đổi diễn ra trong quá trình lão hóa bao gồm:
Sự kết hợp của chất ổn định với nước của hỗn hợp;
Chất béo đông đặc lại;
Các protein có thể thay đổi một chút;
Hỗn hợp các thành phần có thể trở nên ổn định hơn.
Thiết bị ủ chín là công cụ quan trọng trong quá trình ủ chín, với lớp vỏ bên ngoài giúp làm lạnh và cách nhiệt, giảm thiểu tổn thất năng lượng Bên trong, thiết bị được trang bị cánh khuấy hoạt động liên tục, đảm bảo quá trình khuấy diễn ra chậm và đều đặn.
Bổ sung hương: Nếu cần, trong khi bơm dịch kem sang máy lạnh đông, người ta bổ sung hương.
Dịch kem được làm lạnh đông nhanh chóng ở nhiệt độ từ -3 đến -6 độ C trong thiết bị lạnh đông, giúp hình thành các tinh thể đá nhỏ Quá trình này rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cảm quan của kem.
Chức năng của quá trình làm đông là: làm đông một phần nước của hỗn hợp; và để đưa không khí vào hỗn hợp
Quá trình đông lạnh diễn ra qua bốn giai đoạn chính: đầu tiên, hạ nhiệt độ từ khoảng 40°F (4°C) đến điểm đóng băng của hỗn hợp; tiếp theo, đông một phần nước trong hỗn hợp; sau đó, đưa không khí vào hỗn hợp; và cuối cùng, làm kem cứng lại sau khi được lấy ra từ tủ đông.
Khi cần trộn các phụ gia như lạc, socola miếng hoặc quả khô vào kem, nên thêm chúng ngay sau khi kem đã được lạnh đông hoàn toàn, trước khi tiến hành rót và dập que.
- Những biến đổi trong quá trình làm lạnh đông:
Trong quá trình lạnh đông kem, việc thêm 0,8-1,0 lít không khí cho mỗi lít dịch kem giúp tăng chỉ số độ xốp (over run) lên 80-100% Không khí này cần được xử lý qua hệ thống lọc để loại bỏ tạp chất như bụi và vi sinh vật Quá trình thổi khí không chỉ làm tăng thể tích dịch kem lên gấp đôi mà còn giúp kem trở nên mềm mại và dễ ăn hơn, tránh tình trạng đông cứng khó tiêu thụ.
Sau khi lạnh đông thể tích dịch kem thường tăng lên khoảng gấp đôi, tỷ lệ phần trăm các phần dịch kem giảm đi chỉ còn 1 nửa.
- Thể hiện rõ qua hình sau:
- Sự thay đổi tỷ lệ các thành phần của dịch kem trước và sau khi lạnh đông:
Tỷ lệ các thành phần trong dịch kem trước khi lạnh đông (a)
Tỷ lệ các thành phần trong dịch kem sau khi lạnh đông và nạp không khí (b)
Hàm lượng chất khô không mỡ của sữa, % 11.5 5.7
Hàm lượng chất nhũ hóa, ổn định, % 0.5 0.3
Trong công nghệ làm kem, thiết bị hoạt động theo chu trình lạnh là rất phổ biến Thiết bị này thực hiện quy trình làm kem qua 4 giai đoạn khác nhau.
Giai đoạn 1: Tác nhận lạnh được máy nén khí nén dưới áp suất cao để hóa lỏng
Giai đoạn 2: Tác nhận lạnh lỏng được cho qua thiết bị ngưng tụ để tỏa ẩn nhiệt (ngưng tụ) ra môi trường bên ngoài (dàn nóng)
Giai đoạn 3 của quá trình là khi tác nhân lạnh lỏng đi qua thiết bị ngưng tụ và được đưa vào van tiết lưu Tại đây, tác nhân lạnh lỏng trải qua sự giảm áp suất đột ngột, dẫn đến hiện tượng bốc hơi.
Giai đoạn 4 của quá trình là tác nhận lạnh bốc hơi trong thiết bị bốc hơi, trong đó quá trình này thu nhiệt từ môi trường xung quanh Hệ quả là nhiệt lượng trong môi trường giảm, dẫn đến sự giảm nhiệt độ xung quanh thiết bị bốc hơi.
Hình: Thiết bị lạnh đông sơ bộ
Hình: Mô hình cấu tạo của thiết bị lanh đông sơ bộ
Cấu trúc của máy lạnh sơ bộ bao gồm một ống dài nhiều lớp, với lớp cách nhiệt, lớp tải lạnh và phần lõi chứa hỗn hợp nguyên liệu có cánh khuấy Ở đầu ra, ống có dao cạo và khe để đẩy kem ra ngoài Thiết bị hoạt động liên tục, với thời gian nguyên liệu chảy qua ống khoảng 15-20 phút, có khả năng đóng băng từ 5-70% nước trong nguyên liệu Hỗn hợp nguyên liệu vừa được làm lạnh đông vừa được khuấy trộn, tạo ra các tinh thể đá nhỏ, giúp sản phẩm có độ xốp Do nước trong sản phẩm chưa hoàn toàn đóng băng, hỗn hợp khi ra khỏi thiết bị vẫn giữ được độ sệt và mềm, được gọi là dạng paste.
Hình: Đầu ra của barrel freezer
Quy trình sản xuất bơ
Bơ là sản phẩm từ mỡ sữa, có giá trị năng lượng cao lên tới 7800 cal/kg và độ tiêu hóa đạt 97% Nó giàu vitamin A, E, B1, B2 và C, có thể được sử dụng trực tiếp hoặc làm nguyên liệu chế biến món ăn khác Thành phần chính của bơ bao gồm 80-83% chất béo, 16-18% nước, 0-2% muối và 0,7% protein, cùng với một số vi lượng cần thiết Bơ được phân loại theo quá trình lên men (bơ ngọt, bơ chua), theo phụ gia (bơ nhạt, bơ mặn, bơ vị cacao, socola) và theo quy trình sản xuất (bơ có đảo trộn, bơ sản xuất liên tục).
Chất lượng bơ được quyết định bởi chất lượng sữa và kem đầu vào, vì chỉ nguyên liệu tốt mới tạo ra bơ chất lượng cao Dưới đây là các thông số cơ bản để phân loại kem.
1 Mùi vị Thơm mát, hoàn toàn không có vị lạ Có thể có mùi vị lạ
2 Trạng thái Đồng nhất, không có bơ vón cục Đồng nhất, có thể có cục vón của bơ
4 Độ bền với nhiệt độ Protein không đông tụ dưới dạng hạt lớn vón
Có thể có lởn vởn của protein bị đông tụ
5 Vi sinh vật tổng số, thời gian mất màu Trên 3h Dưới 3h
Quá trình kiểm tra nguyên liệu được thực hiện bằng các phương pháp đánh giá chất lượng thực phẩm theo TCVN
Công đoạn thanh trùng có vai trò quan trọng trong việc tiêu diệt hoàn toàn vi trùng và phá hủy men lipase, nhằm ngăn chặn hiện tượng ôi khét có thể xảy ra sau này, từ đó bảo vệ giá trị cảm quan của sản phẩm.
Quá trình thanh trùng cream được thực hiện trong thiết bị kiểu khung bản với nhiệt độ từ 92-96 độ C Đối với bơ ngọt và bơ chua, nhiệt độ tối ưu thường được chọn là 95 độ C Việc điều chỉnh nhiệt độ thanh trùng phù hợp với độ chua là rất quan trọng, vì độ chua cao có thể gây ra hiện tượng quện đặc trong quá trình thanh trùng.
Quá trình thanh trùng làm thay đổi đáng kể cấu trúc của chất béo Sự biến đổi này càng sâu sắc hơn khi nhiệt độ thanh trùng tăng cao và thời gian thanh trùng kéo dài.
Làm lạnh và ủ chín cream
Công đoạn làm lạnh và ủ chín trong quy trình sản xuất bơ giúp làm rắn lượng chất béo có trong cream Sau khi được thanh trùng, chất béo trong cream sẽ chuyển sang trạng thái lỏng.
Sau khi quá trình làm lạnh và ủ chín cream diễn ra, mỡ sữa sẽ trở nên rắn chắc Để đạt được điều này, mỡ sữa cần được đặt trong môi trường ổn nhiệt với nhiệt độ 4-5 độ C vào mùa hè và 5-7 độ C vào mùa đông Đặc biệt, vào mùa đông, cần giữ nhiệt độ này trong 2-3 giờ và thực hiện việc đảo trộn 2-3 lần, mỗi lần kéo dài từ 10-15 phút Cuối cùng, sử dụng nước nóng để nâng nhiệt độ lên 16 độ C và sau đó hạ xuống 11-14 độ C trước khi tiếp tục đảo trộn.
Quá trình đảo trộn là yếu tố quyết định trong việc tạo ra các hạt bơ và hình thành đặc trưng của sản phẩm này Mặc dù phương pháp li tâm có khả năng tách nước khỏi cream để đạt được hàm lượng chất béo tương đương với bơ (82-84%), nhưng phương pháp này không thể tạo ra các liên kết giữa các cầu mỡ.
Biến đổi xảy ra trong quá trình đảo trộn là các cầu mỡ được liên kết lại, từ đó tạo thành các hạt bơ có kích thước từ 3-4mm.
Quá trình đảo trộn sử dụng thiết bị khuấy trộn chuyên dụng, với nhiệt độ lý tưởng cho cream 37% chất béo là 8-10 độ C vào mùa hè và 10-14 độ C vào mùa đông Thời gian thực hiện quá trình này kéo dài từ 50-60 phút Để đạt yêu cầu, kích thước hạt chất béo phải đạt từ 3-4 mm khi kết thúc quá trình.
Mục đích của công đoạn rửa hạt bơ là giảm lượng nước và các tạp chất còn chứa trong cream chưa thoát hết sau khi đảo trộn.
Biến đổicủa quá trình là nước và các tạp chất tách ra khỏi khối bơ.
Trong quá trình rửa hạt bơ, chúng ta sử dụng nước sạch với nhiệt độ tối đa 2 độ C Lượng nước thêm vào chiếm khoảng 50-60% so với lượng cream Hỗn hợp sẽ được quay 5-6 vòng trước khi thoát nước, và quy trình này được lặp lại từ 2-3 lần để đảm bảo hiệu quả.
Trộn muối (đối với bơ mặn)
Trộn muối vào bơ không chỉ giúp tăng cường độ cứng và độ bền mà còn tạo ra hương vị mặn đặc trưng Ngoài ra, muối còn có tác dụng tăng áp suất thẩm thấu và ức chế sự phát triển của các vi sinh vật, góp phần bảo quản bơ tốt hơn.
Để thực hiện quy trình, cần phối trộn khối hạt bơ với hàm lượng muối từ 1-1,5%, có thể sử dụng muối khô hoặc nước muối Nhiệt độ cần duy trì ở mức tương đương với nhiệt độ của bơ, sau đó quay nhẹ từ 4-5 vòng để tháo hết.
Mục đích của công đoạn xử lý là tạo ra khối bơ mịn với hình thái tốt, đảm bảo hàm lượng nước ổn định và phân bố đồng đều các hạt nước trong hỗn hợp.
Quá trình chuyển đổi các hạt bơ rời rạc thành khối bơ mịn diễn ra qua ba giai đoạn Ở giai đoạn đầu, các hạt bơ được kết hợp từ từ để tạo thành một khối mịn, đồng thời loại bỏ nước bề mặt và nước phân bố trong khối bơ Quá trình này bao gồm việc ép bớt nước và làm nhỏ các hạt nước lớn Cuối cùng, lượng nước trong bơ tăng lên nhờ nước còn sót lại trong thiết bị, với hầu hết nước thấm vào bơ, dẫn đến sự phân chia mạnh mẽ của các hạt nước.
Mục đích của công đoạn này là bảo vệ bơ khỏi các nguy cơ mất an toàn vệ sinh thực phẩm từ bên ngoài, bao gồm bụi bẩn, vi sinh vật và các tác động cơ học Đồng thời, quá trình này cũng giúp ngăn chặn sự bay hơi nước, từ đó kéo dài thời gian bảo quản và sử dụng bơ hiệu quả hơn.
Bơ được đóng gói thành gói nhỏ hoặc khối lớn tùy theo nhu cầu sử dụng
Quy trình sản xuất sữa cô đặc
Cô đặc sữa để giảm bớt lượng nước (tăng lượng chất khô) Có thể cô đặc ở áp suất thường hoặc trong nồi cô chân không
Quá trình cô đặc trong nồi thường khiến sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với không khí, dẫn đến nguy cơ nhiễm bẩn cao Điều này làm cho các vitamin và chất béo bị phân hủy, sản phẩm trở nên biến tính, có độ đặc sệt, màu vàng sẫm và phát sinh mùi nấu không mong muốn.
Cô đặc trong nồi chân không thường khắc phục được các nhược điểm trên.
Vì thời gian cô đặc ngắn, nhiệt độ thấp do đó sản phẩm có chất lượng và màu sắc tốt.
Sữa cô đặc tiệt trùng bao gồm sữa cô đặc có đường và không đường
2.4.1 Sữa cô đặc không đường
Hai tiêu chuẩn quan trọng nhất trong sản phẩm là hàm lượng chất béo và chất khô Tùy thuộc vào loại sản phẩm, yêu cầu về hai tiêu chuẩn này có thể khác nhau, nhưng phổ biến nhất là 8% chất béo và 18% chất khô không mỡ.
Quá trình tiêu chuẩn hóa sữa được thực hiện qua hệ thống thiết bị ly tâm và phối trộn tự động Đối với sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp, cần bổ sung thêm cream Ngược lại, nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao, có thể bổ sung sữa gầy hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách bớt chất béo.
Trước khi tiệt trùng, sữa đã tiêu chuẩn hóa phải qua xử lý nhiệt để tiêu diệt vi sinh vật và tăng độ bền của sữa.
Sữa thường được xử lý ở nhiệt độ từ 100-120 độ C trong khoảng thời gian 1-3 phút Quá trình này giúp biến tính phần lớn protein và làm kết tủa các muối canxi, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm cuối cùng Nhờ sự biến tính này, protein trong sữa được ổn định trong giai đoạn tiệt trùng sau, ngăn ngừa hiện tượng vón cục và đông tụ.
Sau khi trải qua quá trình xử lý nhiệt, sữa được đưa vào thiết bị cô đặc, thường là loại nhiều nồi với sữa chảy theo màng mỏng Trong thiết bị này, sữa đi qua các ống được đun nóng bằng hơi, đạt nhiệt độ sôi từ 50-60 độ C Quá trình này khiến nước trong sữa bốc hơi, từ đó làm tăng độ khô của sản phẩm.
Cô đặc sữa gầy hoàn tất khi tỷ trọng đạt từ 1,09-1,10 g/cm³ ở nhiệt độ 50-60°C, tương ứng với độ khô 37-38% Đối với sữa nguyên, quá trình kết thúc khi tỷ trọng nằm trong khoảng 1,077-1,090 g/cm³ ở cùng nhiệt độ, cũng với độ khô 37-38% Để sản xuất 1kg sữa cô đặc với 8% chất béo và 18% chất khô không mỡ, cần sử dụng 2,1kg sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo 3,8% và chất khô không mỡ 8,55%.
Đồng hóa là quá trình quan trọng trong sản xuất thực phẩm, diễn ra ở áp suất từ 125-250 bar Mục đích của đồng hóa là giảm kích thước cầu mỡ, giúp chúng không còn khả năng nổi lên, đồng thời ngăn chặn hiện tượng các cầu mỡ tập trung trở lại trong quá trình tiệt trùng.
Sữa cô đặc được làm lạnh đến 14°C trước khi rót, và nếu chưa sử dụng ngay, cần giữ ở nhiệt độ 5-8°C Để tăng độ bền nhiệt, có thể thêm chất ổn định như dinatri hoặc trinatri phosphate, cùng với vitamin để nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Tiệt trùng: Tiến hành tiệt trùng 110-120 o C trong 15-20 phút
Các hộp sữa được đưa vào tháp tiệt trùng, nơi chúng luôn được chuyển động và đảo đều Trong quá trình xử lý nhiệt, bất kỳ protein nào bị kết tủa sẽ được hòa tan trở lại trong sữa Nhờ vào nhiệt độ cao kéo dài, phản ứng Maillard xảy ra, tạo ra màu nâu nhạt cho sản phẩm.
UHT có thể được sử dụng để tiệt trùng sữa cô đặc hiệu quả Sau khi làm nguội, sữa sẽ được bổ sung chất ổn định, sau đó được bơm và tiệt trùng ở nhiệt độ 140 độ C trong 4 giây Cuối cùng, sữa được làm nguội, rót vào bao bì vô trùng và bảo quản an toàn.
Để bảo quản sữa hiệu quả, nhiệt độ lý tưởng là từ 0 đến 15 độ C, giúp sữa giữ được chất lượng trong thời gian dài Nếu nhiệt độ bảo quản quá cao, sữa sẽ bị biến màu và chuyển sang nâu sẫm Ngược lại, nếu nhiệt độ quá thấp, protein trong sữa có thể bị kết tủa.
2.4.2 Sữa cô đặc có đường
Trước khi tiến hành cô đặc, sữa nguyên liệu cần được thanh trùng để tiêu diệt vi sinh vật và enzyme, nhằm ngăn ngừa hư hỏng sữa cũng như ổn định các thành phần protein.
Thanh trùng ở 90 o C trong 10 phút nếu muốn sản phẩm có độ nhớt cao và ở
116 o C trong 30s nếu muốn sản phẩm có độ nhớt thấp.
Hàm lượng đường 62,5% đủ để tạo áp suất thẩm thấu tốt, khống chế sự phát triển của vi khuẩn.
Thông thường có 2 cách cho đường:
- Dùng đường khô cho vào trước khi thanh trùng
- Dùng đường dạng siro cho vào trong quá trình cô đặc sữa
Người ta nhận thấy rằng, nếu dùng cách 1 thì sữa sẽ trở nên rất quánh (độ nhớt cao) khi bảo quản.
Sữa cô đặc có đường có thể được chế biến ở nhiệt độ 50-60 độ C khi sử dụng nồi cô chân không, hoặc ở nhiệt độ 70-75 độ C trong nồi 1 và 50-60 độ C trong nồi 2 khi sử dụng thiết bị cô đặc 2 nồi.
Trong thiết bị cô đặc chân không một nồi, sữa được cô đặc đến độ khô 35-40% trước khi thêm siro Đối với thiết bị chân không hai nồi, có nhiều cách để trộn đường vào sữa, như pha một lượng siro vào sữa rồi cô, và khi gần kết thúc, thêm nửa siro còn lại, hoặc cho toàn bộ đường vào sữa trước khi cô.
Chuẩn bị siro: đường dùng chế biến phải tinh khiết, khô, tỷ lệ sacaroza đạt 99,75%, độ ẩm không quá 0,14%.
Lượng đường kính cho vào sữa tính bằng:
Nồng độ đường của siro khoảng 60-65% là tốt nhất, đảm bảo sự tuần hoàn hỗn hợp đường sữa.
Đồng hóa: Sữa được đồng hóa ngay sau khi cô đặc ở 100 bar
Sau khi sữa được cô đặc đến độ khô cần thiết, nhiệt độ sản phẩm được hạ xuống 30°C Tiếp theo, mầm kết tinh được bổ sung và khuấy đều trước khi làm lạnh xuống 18-20°C Quá trình này khiến đường lactoza chuyển từ trạng thái bão hòa sang quá bão hòa, đồng thời độ nhớt của sản phẩm tăng gấp 3-4 lần.