QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Công nghệ sản xuất yaourt
a. Sữa nguyên liệu:
– Về nguyên tắc có thể sử dụng các loại sữa động vật để làm yaourt, nhưng loại được sản xuất công nghiệp nhiều nhất được làm từ sữa bò. Có thể dùng sữa nguyên kem, sữa tách béo một phần hoặc sữa gầy. Để đảm bảo cho các vi sinh vật len men yaourt phát triển được thì nguyên liệu sữa phải đáp ứng các điều kiện sau:
Lượng vi sinh thấp.
Không chứa dư lượng thuốc kháng sinh, hóa chất vệ sinh, sữa ôi, colostrum.
Không chứa các thể sống ăn vi khuNn (bacteriophages) – thường là các virus.
Không chứa các dư lượng hóa chất từ quá trình tNy rửa dụng cụ hoặc thiết bị đựng.
_ Các sản phNm từ sữa khác: concentrated skim milk sữa gầy cô đặc, sữa bột gầy, đạm sữa (whey), đường sữa (lactose). Những sản phNm này thường được sử dụng để tăng lượng chất khô (không béo).
_ Chỉ tiêu hóa lý: hàm lượng chất béo và chất khô không béo (>8,2%) b. Chất tăng vị ngọt:
_ Đường tinh (glucose, saccharase)
_ Puree trái cây (50 – 55% đường) dứa, dâu, sơ ri, táo.
_ Aspatame dành cho người ăn kiêng.
c. Hương liệu và chất màu:
_ Tùy thuộc sở thích và qui định an toàn thực phNm của từng quốc gia.
d. Chất ổn định:
_ Thường dùng: gelatin, pectin, agar… là những chất ưu nước và có thể liên kết với nước.
_ Chất tạo gel sử dụng trong sữa chua thì rất đa dạng và còn phụ thuộc vào sản phNm yaourt. Trong yaourt chất tạo gel chủ yếu là galatin, vì gelatin có khả năng tạo gel và tan chảy ở nhiệt độ thấp ( do đó khi bỏ vào miệng gel sẽ tan ra ngay).
_ Tác dụng của gel là tạo cấu trúc, độ nhớt yaourt theo yêu cầu.
_ Thành phần chính của chất ổn định gồm:
Polysaccharide (CMC – Na, carragernan, alginate…) là những chất có vai trò làm đặc (tạo gel) làm cho sản phNm tuy ở dạng rắn nhưng vẫn mềm, phù hợp với sở thích người tiêu dùng.
Monodigleceride E 471 có tác dụng làm bền hệ nhủ tương. Nó là chất hoạt động bề mặt có vai trò ngăn cản sự tập hợp của các cấu tử cùng pha nên có khả năng đồng nhất sản phNm.
Ở Việt Nam thường sử dụng chất ổn định có mã hiệu 5846 có thành phần chủ yếu là pectin, latin..
e. Dịch quả cô đặc:
_ Có thể dung thêm cả màu và mùi tự nhiên hay nhân tạo để tăng cường.
2.1.2. Qui trình sản xuất men giống và probiotic
Để sản xuất yaourt bổ sung probiotic cần nhân giống vi sinh vật khởi động L.
bulgaricusvà S. thermophilus riêng rẽ rồi trộn lẫn hai giống theo tỉ lệ 1:1 trứơc khi cấy vào sữa lên men yaourt. Ngoài ra vi khuNn probiotic được tăng sinh tương tự. Môi trường dinh dưỡng tăng sinh cho cả ba giống này tương tự như nhau.
Quy trình sản xuất:
Sơ đồ 2.1 Quy trình sản xuất men giống và vi khun probiotic Thuyết minh quy trình:
– Chun bị môi trường nhân giống cấp 2
Sữa bột gầy và đường được vận chuyển từ kho hàng đến phòng chuNn bị, sau đó đem đi lọc bằng rây với đường kính các lỗ rây là 4 cm để loại bỏ những hạt có đường kính lớn và các vật thể lạ.
V= 4050L
60L/Tank giống V tối đa là 6000L
Thực tế chứa 3350L
Sữa bột gầy, glucose
Sữa bột gầy, glucose
Tank Hòa Tan V= 3350L
Tank Tăng sinh Tank
giống
Thiết bị UHT/ HTST
Tank Hòa tan V = 120L
Tank tàng trữ V= 7400L Tank
Đồng nhất
Sữa, đường với tỷ lệ là 11: 3,3 (kg) được hòa tan với nước nóng 700C, sau đó được khử trùng gián tiếp ở 1200C trong 20 phút.
Pha loãng hỗn hợp vừa mới tiệt trùng với nước tiệt trùng thành 120L rồi phân vào hai tank V = 60 L.
− Quá trình nhân giống:
Giống gốc: L. bulgaricusvà S. thermophilus được nhập từ các công ty chuyên sản xuất men giống có uy tính trên thị trường (dưới dạng sinh khối giữ lạnh hoặc đông khô), Lactobacillus casei. Shirota nhập khNu từ công ty Yakult Honsha (Nhật) được hoạt hóa và nhân giống cấp 1 trong phòng QC. Môi trường nhân giống cấp 1 giống môi trường giống cấp 2 với thể tích 300 mL/bình tam giác. Mỗi mẻ giống chNn bị hai bình tam giác 300 mL môi trường/bình.
Giống cấp 1 cấy vào tank nhân giống cấp 2 bằng phương pháp cấy trực tiếp khử trùng nhờ ngọn lửa đốt cồn.
Thời gian lên men giống cấp 2 là 24 giờ ở nhiệt độ 370C để đạt 109 cfu/ml, sau đó đưa nhiệt độ về thấp hơn 100C.
– Chun bị nguyên liệu cho quá trình lên men chính:
Khối lượng nguyên liệu thông thường cho một mẻ lên men là 2350 kg,tỉ lệ giữa sữa bột gầy và đường là 525: 125 kg. Hỗn hợp được hòa tan trong tank hòa tan với nước nóng ở nhiệt độ là 900C trong 30 phút. Tiệt trùng UHT ở 1200C/3s, sau đó sữa tiệt trùng sẽ được chuyển qua tank tăng sinh ( CT1/CT2), cấy giống cấp 2 và lên men trong vòng 7 ngày. Cuối 7 ngày lên men sinh khối đạt 109 cfu/ml.
– Đồng hóa: sữa lên men được đồng hóa ở 15 MPa và được cung cấp đến ST để trộn với nước hũa đường với tỉ lệ là ẵ. Thể tớch trước và sau khi đồng húa ước lượng là 3350 và 4050L.
– Vi khuNn chuyển sang bồn tàng trữ lạnh 10oC (các vi khuNn được tăng sinh riêng và tàng trữ riêng).
– Quy trình lấy mẫu và kiểm tra chất lượng.
Khu vực kiểm tra chất lượng nằm xuyên suốt trong quy trình sản xuất, từ những nguyên liệu thô đến khi thành phNm đều được kiểm tra chất lượng chặt chẽ.
– Thông số kiểm tra chất lượng:
Bảng 2.1: thông số kiểm tra chất lượng trong suốt quy trình sản xuất men giống
Tên mẫu Chỉ tiêu Phương pháp
Môi trường nhân giống cấp 1
Đường O Brix
Giống cấp 1 Sinh khối (cfu/ml) Total acidity (TA)
Đểm khuNn lạc
ChuNn độ NaOH 0.1N Môi trường nhân giống
cấp 2
Đường O Brix
Giống cấp 2 Sinh khối (cfu/ml) Total acidity (TA)
Đểm khuNn lạc
ChuNn độ NaOH 0.1N
Môi trường lên men chính Đường O Brix
Sinh khối lên men chính Sinh khối (cfu/ml) Total acidity (TA)
Đểm khuNn lạc
ChuNn độ NaOH 0.1N
2.1.3. Quy trình sản xuất men giống trong phòng thí nghiệm Bước 1: Phân lập và chọn tạo chủng thuần khiết
Giống
Giống ( ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phNm)
Hình 2.1Quan sát mẫu vi sinh vật
Hình 2.2 Phân lập vi sinh vật trong buồng cấy vô trùng Bước 2: Tăng sinh các chủng vi sinh vật chun bị cho quá trình lên men chính Nhân giống
Môi trường dịch thể bao gồm: các nguyên tố đa lượng, các chất dinh dưỡng, các nguyên tố vi lượng). Môi trường MRS thường được sử dụng để cấy truyền các
Lactobacillus spp. vào thạch nghiêng. Môi trường Elliker hoặc M17 thường được sử dụng đối với cầu khuNn lactic.
Vi sinh vật sinh trưởng, phát triển nhanh chóng và dần ổn định thích nghi trước khi được đưa vào quy trình lên men. Tạo ra và duy trì nguồn giống thuần chủng mang đầy đủ các ưu thế của giống gốc.
Hình 2.3 Pha chế và hấp khử trùng môi trường nuôi cấy
Hình 2.4 Cấy vi sinh vật
Bước 3: Lên men thu sinh khối
Hình 2.5 Thu dịch lên men
Hình 2.6 Ly tâm thu sinh khối Bước 4 :Quá trình đông khô
Đông khô bằng cách sử dụng máy ly tâm đặc biệt.
Hình 2.7 Thu dịch lên men và đông khô mẫu vi sinh vật
Hình 2.8 Máy đông khô mẫu Bước 6: Kiểm tra chất lượng
– 6.1 Kiểm tra số lượng vi sinh vật o Pha loãng mẫu
oLấy 1ml mẫu dịch lên men
oPha lần lượt cho từng ống nghiệm10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 o Lấy 100àl mẫu.
Cấy định lượng
Hình 2.9 Cấy định lượng Ủ 370C, 24 giờ
– 6.2 Kiểm tra Hoạt tính Bacteriocin
Hình 2.10 Kiểm tra hoạt tính bacteriocin – Giữ chủng
Hình 2.11 Bảo quản giống bằng lạnh đông
2.1.4. Quy trình sản xuất yaourt
2.1.4.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất yaourt dạng truyền thống bổ sung probiotic.
Quy trình
Sơ đồ 2.2 Quy trình sản xuất yaourt dạng truyền thống bổ sung probiotic Bổ sung probiotic
khỏang 106 cfu/g
Tank các vi khuNn Probiotic
Yaourt thành phNm phải chứa probiotic tối thiểu 107 cfu/g
(TCVN 7030:2009) Tank men cái
– Chun hoá :
+ Mục đích : điều chỉnh hàm lượng chất béo.
Do nhu cầu khách hàng ngày càng nâng cao, họ đòi hỏi sự an toàn khi dùng sản phNm. Hàm lượng béo là một trong những điều họ quan tâm. Hàm lượng chất béo cao rất dễ gây hiện tượng tách pha ở sản phNm sữa chua.
Hàm lượng chất béo trong yaourt thành phNm thường dao động trong khoảng 0,5 3,5%
+ Nguyên tắc thực hiện :
Nếu hàm lượng béo thấp ta tiến hành tính toán và bổ sung thêm kem.
Nhưng nếu hàm lượng béo cao thì ta tách bớt kem ra.
– Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô
+ Mục đích : xác định hàm lượng chất khô có trong sữa. Yếu tố này rất quan trọng, nó quyết định đến độ cứng của sản phNm sữa chua tạo thành.
Nếu hàm lượng sữa chất khô wa thấp thì khả năng đôngt ụ của sản phNm sữa chua sẽ rất thấp.
Nếu hàm lượng chất khô quá cao thì sản phNm sữa chua tạo thành có độ cứng cao.
+ Giải pháp kỹ thuật :
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 1020%. Khi đó, tổng hàm lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1.53.0%.
Bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi : hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thưởng không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi.
Bổ sung sữa cô đặc vào sữa tươi
Xử lý bằng phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) hoặc thNm thấu ngược (reverse osmosis) trên thiết bị phân riêng bằng membrane. Dòng sản phNn
không qua màng (retentate) thoát ra từ thiết bị phân riêng có hàm lượng chất khô sẽ được sử dụng để làm nguyên liệu dản xuất yaourt.
Bảng 2.2 : Thành phần hóa học (g/100g) của dòng retentate khi xử lý sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc và thm thấu ngược.
Phương pháp Hệ số cô đặc Tổng chất khô protein Nito phi protein lactose
Siêu lọc 3 15.5 9.3 0.2 4.7
Thầm thấu ngược 2.2 19.0 6.9 * 10.3
Hệ số cô đặc là tỉ lệ giữa tích nguyên liệu ban đầu và thể tích sản phm retentate. (*) không xác định.
– Bài khí :
+ Mục đích : Trong sữa có rất nhiều khí lạ cần được loại trừ nếu không sẽ phá vỡ mùi hương đặc trưng của sữa chua.
Khi trong sữa có nhiều khí nò sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt nghĩa là làm tăng chi phí cho quá trình sản xuất như bước thanh trùng, đồng hoá,....
Trong trường hợp thanh trùng sau khi đã đóng hộp, tại nhiệt độ thanh trùng thể tích của khí sẽ tăng lên làm vỡ hộp.
Tóm lại : Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thất càng tốt.
+ Nguyên tắc thực hiện : kết hợp nhiệt độ với áp lực chân không + Thông số kỹ thuật : T=70oC, áp suất tương ứng.
+ Thiết bị gia nhiệt : ống lồng ống, bản mỏng tác nhân gia nhiệt là hơi nước.
– Đồng hoá :
+ Mục đích : ổn định hệ nhủ tương, hạn chế hiện tượng tách pha và làm tăng độ đồng nhất cho sản phNn yaourt.
Quá trình đồng hóa sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phNm.
+ Nguyên tắc thực hiện : sử dụng áp lực cao.
+ Thông số kỹ thuật : T=65-70oC, P = 200 – 250 bar
+ Phương pháp thực hiện:
Đồng hoá toàn phần: 1 cấp hoặc 2 cấp
Đồng hoá một phần: dòng cream ( 10% max), dòng sữa gầy.
+ Thiết bị: rất đơn giản chỉ cần có sự thay đổi tiết diện đột ngột tạo nên sự va đập, hiện tượng chảy rối, hiện tượng xâm thực.
ds
Hình 2.12 : Thiết bị đồng hóa áp suất cao( Lê Văn Việt Mẫn(2010) Công nghệ sản xuất các sản phNn từ sữa và thức uống. )
– Xử lý nhiệt :
Mục đích của quá trình xử lý nhiệt là tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tốt 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 các whey protein. Nhờ đó trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định và hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản yaout.
Quá trình xử lý nhiệt thường được thực hiên trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng. Chế độ xử lý là 90 950C trong 35 phút.
Hình 2.13 : thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. (Lê Văn Việt Mẫn (2010) Công nghệ sản xuất các sản phNn từ sữa và thức uống.)
– Cấy giống vi khun lactic, bổ sung probiotic, hương liệu
Dung dịch sữa sau khi thanh trùng cần được làm nguội xuống đến khoảng 420C (nhiệt độ này sẽ không làm ảnh hưởng đến chất lượng giống) rồi tiến hành cấy giống vào với tỉ lệ 1,5 – 2 %.
Sau quá trình nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nêu chưa sử dụng ngay, ta cần làm lạnh giống để hạn chế sự gia tăng nhanh độ chua của canh trường. Trường hợp giống được sử dụng trong 6 giờ tiếp theo, ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10120C. Nếu thời gian bảo quản giống dài hơn 6 giờ, nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 50C.
Bổ sung probiotics và hương liệu đồng thời với cấy giống.
Cần lưu ý là khi cấy giống ta nên cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động trong một thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khun lactic và hương liệu trong môi trường sữa. Nhờ đó, quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn.
– Rót sản phm:
Bao bì thường được sử dụng: nhựa ( sữa chua đặc ), giấy ( sữa chua uống ) Yêu cầu của bao bì: + Kín.
+ Phải vô trùng.
– Lên men:
Quá trình lên men được thực hiện trong bioreactor có các bộ phận điều khiển:
nhiệt độ tự động, pH môi trường tự động.
Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ tốt ưu T = 43450C, thời gian lên men t = 5 – 6 h, pH = 4,5 – 4,6.Thời gian lên men phụ kết thúc sau 2,53,0 giờ. Độ chua yaourt đạt 70800D.
Vi khuNn probiotic sẽ tiếp tục tăng sinh trong môi trường sữa.
– Làm lạnh
Mục đích: Ổn định độ chua, giữ không cho nước và sữa tách ra.
Các biến đổi chính:
- vật lý: nhiệt độ khối đông tụ giảm làm trạng thái khối đông tụ có thể rắn hơn.
- Sinh học: ức chế hoạt động của các vi khuNn Yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ
Phương pháp thực hiện: giảm nhiệt độ lên men từ 430C xuống 150C Làm lạnh bằng hệ thống làm lạnh bằng hệ thống có sẵn trong bồn.
– Bảo quản:
Bảo quản ở nhiệt độ 60C-80C cho đến khi hết hạn sử dụng sản phNm để đảm bảo chất lượng như khi mới sản xuất.
2.1.4.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất yaourt dạng khuấy bổ sung probiotic
Quy trình
Sơ đồ 2.3: Qui trình sản xuất yaourt dạng khuấy bổ sung probiotic Các vi khuNn
Probiotic
Chứa probiotic tối thiểu 107 cfu/g Tank men cái
Thuyết minh quy trình.
Sản xuất giống – Trộn tuần hoàn:
Phương pháp thực hiện: nước và sữa bột gầy được thực hiện tuần hoàn giữa bồn trộn và bồn trung gian.
Nhiệt độ trộn: 60– 700 C.
– Lọc:
a. Mục đích:
Loại bỏ những cặn bả hay tạp chất có trong nguyên liệu.
b. phương pháp thực hiện: lọc cơ học
Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, kích thước lỗ lọc < 300 micromet. Sau khi loại bỏ tạp chất, dịch trộn được đưa qua bồn cân bằng để ổn đinh dòng trước khi qua vi trao đổi nhiệt, trong quá trình này, chỉ có cặn được tách ra, không có sự biến đổi nào của sữa.
c. Thiết bị lọc:
Hình 2.14 Thiết bị lọc túi tháo rời Thiết bị lọc túi có kích thước 250 micromet..
Áp suất: 100 – 110bar, nhiệt độ 60 – 700C
Qui trình công nghệ: dịch sau trộn lưới lọc dịch sữa đã được tách cặn bồn cân bằng.
– Đồng hóa:
a. Mục đích: đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác dung lên các hạt béo.Tác dụng của việc đồng hóa lên cấu trúc và vật lý của sữa có rất nhiều ưu điểm:
Phân tán đồng đều chất béo trong sản phNm Làm bền hệ nhũ tương, huyền phù
Màu sắc trắng hơn, kích thích cảm quan và sử dụng b. Các biến đổi chính:
Vật lý Hóa lý
c. Các yếu tố ảnh hưởng:
Hàm lượng chất béo.
Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo.
Nhiệt độ 70 0C Áp suất 100 – 110bar d. Thiết bị đồng hóa 2 cấp
Hình 2.15 Thiết bị đồng hóa 2 cấp Qui trình công nghệ theo thiết bị:
Dịch trộn đã gia nhiệt bơm nâng áp suất sữa nén sữa qua khe hẹp sản phNm sữa được đồng hóa.
– Thanh trùng – làm nguội
a.Mục đích: thanh trùng nhằm tiêu diệt vsv gây bệnh nhằm tạo môi trường tốt nhất cho quá trình ủ men sau này.
b.Thiết bị: vi trao đổi nhiệt PHE Nhiệt độ: 950C, 5 phút
Dịch sau thanh trùng được làm nguội về 42 – 460C là nhiệt tối ưu cho quá trình lên men lactic.
– Lên men:
Mục đích : Lên men yaourt Phương pháp thực hiện:
Cấy giống Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus từ bồn tàng trữ giống theo phối giữa hai giống là tỉ lệ 1:1, tỉ lệ cấy giống từ 1.5 -2%.
- Dịch sau khi chuNn hóa được chứa trong bồn lên men. en cái được bơm từ bồn men cái sang bồn lên men
- Hàm lượng men cái: 90 -100kg/bồn ủ 4000 l
- Sau khi bơm men cái lên bồn thì bật cánh khuấy 15 phút, sau đó tắt cánh khuấy, bắt đầu lên men, khi pH đạt, mở khuấy, mở lạnh kết thúc lên men.
- Sữa chua trắng: pH=4,6 - Sữa chua trái cây: pH=4,5 Thiết bị:
Nồi lên men chuyên dụng có khuấy.
Hình 2.16 Thùng lên men