Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua kefir từ nguyên liệu sữa gầy (năng xuất 18 triệu tấn sản phẩm năm)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Khoa: HÓA Bộ môn: Công nghệ thực phẩm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CNTP Họ và tên sinh viên: Đỗ Thị Thương Lớp: 16H2 Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 1.TÊN ĐỀ TÀI Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua Kefir từ nguyên liệu sữa gầy (năng xuất 18 triệu tấn sản phẩm/ năm). 2.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU - Sữa gầy có hàm lượng chất khô 17%, hàm lượng chất béo 0,1% - Sữa chua có hàm lượng chất khô 16%, hàm lượng chất béo 0,8%, đường 5% 3.NỘI DUNG CÁC PHẦN CỦA ĐỒ ÁN - Mục lục - Mở đầu - chương 1: Tổng quan nguyên liệu – sản phẩm - Chương 2: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ 1 - Chương 3: Tính cân bằng vật chất - Chương 4: Tính và chọn thiết bị - Kết luận - Tài liệu tham khảo 4. CÁC BẢN VẼ - Dây chuyền công nghệ (A3) - Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A3) - Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A3) 5. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 6. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 7. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN MẠC THỊ HÀ THANH ĐỖ THỊ THƯƠNG 2 Mục lục Chương 1: TỔNG QUAN Về NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ...................................... 5 1.1. Tổng quan về nguyên liệu ......................................................................................... 5 1.1.1. Sữa gầy ............................................................................................................... 5 1.1.2. Hạt Kefir ........................................................................................................... 12 1.1.3. Đường saccharose............................................................................................. 14 1.1.4. Cream 40% ....................................................................................................... 15 1.1.5. Chất ổn định ..................................................................................................... 16 1.2. Tổng quan về sản phẩm .......................................................................................... 17 1.2.1. Giới thiệu chung về sữa chua ........................................................................... 17 1.2.2. Phân loại ........................................................................................................... 17 1.2.3. Giới thiệu về sữa chua Kefir............................................................................. 18 1.2.4. Các sản phẩm sữa chua Kefir ở Việt Nam và trên thế giới .............................. 18 1.2.5. Dinh dưỡng và lợi ích về sức khỏe của sữa chua Kefir................................... 20 1.2.6. Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm .................................................................... 20 1.2.7. Hình thức bảo quản........................................................................................... 21 1.2.8. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ở Việt Nam và trên thế giới ............. 21 1.2.9. Sự tiêu thụ Kefir ............................................................................................... 23 Chương 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................ 24 2.1 Chọn phương án thiết kế .......................................................................................... 24 2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ ....................................................................................... 24 2.3. Thuyến minh dây chuyền công nghệ ....................................................................... 25 2.3.1. Kiểm tra, xử lí sơ bộ nguyên liệu ..................................................................... 25 2.3.2. Lọc .................................................................................................................... 26 2.3.3. Định lượng ........................................................................................................ 27 2.3.4. Gia nhiệt sơ bộ 1 ............................................................................................... 27 2.3.5. Chuẩn hóa ......................................................................................................... 27 3 2.3.6. Gia nhiệt sơ bộ 2 ............................................................................................... 27 2.3.7. Bài khí .............................................................................................................. 27 2.3.8. Đồng hóa .......................................................................................................... 28 2.3.9. Thanh trùng và làm nguội................................................................................. 28 2.3.10. Lên men .......................................................................................................... 29 2.3.11. Phối trộn ......................................................................................................... 30 2.3.12. Làm lạnh ......................................................................................................... 30 2.2.13. Ủ ..................................................................................................................... 30 2.3.14. Làm lạnh ......................................................................................................... 30 2.3.15. Rót sản phẩm và đóng nắp.............................................................................. 31 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 32 4 Chương 1: TỔNG QUAN Về NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1.1. Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1. Sữa gầy 1.1.1.1. Định nghĩa Sữa gầy hay còn gọi là sữa tách kem (skim milk) hay sữa ít béo hoặc sữa không béo là các sản phẩm sữa tươi được chiết tách thành phần kem sữa ra khỏi thành phẩm, nó chỉ chứa khoảng 0,1% chất béo, tức có hàm lượng chất béo không quá 1% hay là sữa đã tách béo hoàn toàn [1]. 1.1.1.2. Tính chất vật lí Sữa là một chất lỏng đục do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên. Màu sắc sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa. Sữa gầy (sữa đã được tách béo - skimmilk) thường trong hơn sữa tươi và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [1]. Bảng 1. 1 Một số chỉ tiêu của sữa bò [1]. Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Tỷ trọng g/𝑐𝑚3 1,028 ÷ 1,036 Nhiệt dung cal/g.℃ 0,933 ÷ 0,954 V 0,10 ÷ 0,20 dynes/cm 50 ᵒD 15 ÷ 18 riêng Điểm đông ℃ -0,54 ÷ -0,59 đặc Thế oxy hóa khử Độ dẫn điện 1/ohm.cm 0,004 ÷ 0,005 Sức căng bề mặt ở 20℃ pH 6,5 ÷ 6,7 Độ chua 1.1.1.3. Thành phần hóa học Sữa là một chất lỏng hỗn hợp giàu dinh dưỡng, tỉ lệ cân đối các chất: protein, lipid, glucid, khoáng, vitamin…. Thành phần hóa học trong sữa của người và một số loài động vật được thể hiện ở bảng 1.2 Bảng 1. 2 Thành phần chính của sữa [2]. Các thành phần chính Khối lượng trong 247g sữa gầy 5 Nước 224,28 g Năng lượng 86 Kcal + Carbohydrate 11.98 g + Protein tổng 8.4 g + Casein 2,8 g + Chất béo 0,44 g + Khoáng 1,9 g Hàm lượng các thành phần trong sữa có thể dao động trong một phạm vi rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt của giống, điều kiện tự nhiên và điều kiện chăn nuôi. Sữa của các loài động vật khác nhau là rất khác nhau. Sữa bao gồm 2 thành phần chính là nước và chất khô [1]. • Nước Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nước liên kết chiếm một tỷ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%. Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatit, polysacarit. • Chất khô + Chất béo Đối với các sản phẩm sữa lên men thì chất béo ảnh hưởng đến trạng thái và mùi vị của sản phẩm. Chất béo của sữa có hai loại: − Chất béo đơn giản (glycerit và sterit):gồm acid béo no và không no (acid oleic, acid palmitic, acid stearic). − Chất béo phức tạp: thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử. Tên gọi chung là phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin. + Protein * Protein: Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện vì nó chứa hầu hết các acid amin đặc biệt là acid amin không thay thế (có đến 19 loại). - Trong sữa có các protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 75 – 85% , protein hoà tan chiếm 15 – 25%. Trong các thành phần trên casein là thành phần quan trọng nhất, chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng gồm calci, magie, phosphate và citrate. 6 Hình 1.1 Cấu trúc micelle của casein [1] Mỗi micelle có khoảng 400 – 500 tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động từ 10 – 15nm. Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ liên kết giữa muối calci phosphate Ca3(PO4)2 và tương tác giữa các gốc kỵ nước. Nó bao gồm nhiều loại casein khác nhau :  casein,  casein,  casein,  casein. Protein hoà tan gồm có  - lactoglobulin, α – lactalbumin, peptone – protease, immunoglobulin. + Đường Lactose Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa với hàm lượng khoảng 50g/l, tồn tại chủ yếu 2 dạng  (ngậm một nước) và β luôn ở trạng thái cân bằng theo tỉ lệ nhất định trong điều kiện nhiệt độ nhất định.Lactose khi bị thủy phân tạo ra các phân tử glucose và một phân tử galactose. C12 H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 (lactose) (glucose) (galactose) Đường lactose ít hòa tan hơn đường saccharose ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn. Độ hòa tan của đường lactose tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thủy phân rất chậm theo nhiệt độ (bền dưới 100oC). Sự có mặt của đường lactose góp phần biến màu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao. Đường lactose dễ bị lên men dưới tác dụng của vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm khác nhau. Quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong sản xuất sữa lên men. + Hàm lượng muối khoáng Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10g/l. Các muối trong sữa dạng hoà tan hoặc dung dịch keo dễ bị phá vỡ bởi nhiệt độ và pH, các muối khoáng trong sữa hầu hết ở dạng dễ đồng hoá. + Các Vitamin Vitamin trong sữa được chia thành 2 nhóm: 7 − Vitamin tan trong nước: B1 , B2, B3, B5, B6, B12, C, PP…Trong đó hàm lượng vitamin nhóm B thường ổn định − Vitamin tan trong chất béo: A, D, E… chịu ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết. Bảng 1.3. Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò [3] Vitamin A D E K B1 B2 B3 Hàm lượng 0,2 ÷ 2,0 mg/l 0,375 ÷ 0,500 µg/l 0,75 ÷ 1,00 mg/l 80 µg/l 0,44 mg/l 1,75 mg/l 0,94 ml/l Vitamin B5 B6 B12 C Biotine Acid folic Hàm lượng 3,46 mg/l 0,5 mg/l 4,3 µg/l 20 µg/l 30 µg/l 2,8 µg/l + Enzyme Enzyme do tuyến vú tiết ra hoặc do vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên. Có hơn 60 enzym trong sữa. Nhóm enzyme thủy phân: lysozyme, phosphatase, galactase, protease, lipase, amylase. Trong đó, vai trò của các enzyme lipase có tính quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa. Lipase có tác dụng thủy phân liên kết este trong triglyceride tạo thành các acid béo tự do. Nhóm enzyme oxy hóa: reductase, lactoperoxidase, catalase. Các enzyme này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa [3]. + Acid hữu cơ Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như: acid citric, lactic, acetic,..Trong đó, acid citric là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ sự tạo thành acetoin, diacetyl và 2,3- butylen glycol [3]. + Hormone Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật. Trong sữa bò có nhiều loại hormone được chia làm ba nhóm: proteohormone, hormone peptide, hormone steoride. 1.1.1.4. Vi sinh vật trong sữa Gồm : Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. 8 Nấm men: hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m. Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá trình bảo quản sữa. Nấm mốc: Chủ yếu là Mucor và Rhizopus. Chúng gây nên những biến động xấu đến quá trình sản xuất phomat dạng nhão. Ngoài ra còn có: Penicilium, Aspergillus. Vi khuẩn: là các tế bào đồng nhất. Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium,... quan trọng là vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên. Người ta sử dụng các loài vi khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển hóa cần thiết trong công nghệ lên men các sản phẩm từ sữa như yaourt, kefir, phô mai, bơ [3]. 1.1.1.5 Tiêu chuẩn chất lượng Sữa gầy đưa vào sản xuất cần phải đạt các chỉ tiêu dưới bảng 1.4 Bảng 1.4 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa gầy [4] Chỉ tiêu hóa lý pH 6,5 ÷ 6,7 Độ chua (oT) 16 ÷ 18 Tỷ trọng (kg/l) 1,028 ÷1,036 Thế oxy hóa khử (V) 0,10 ÷ 0,20 Sức căng bề mặt ở 20C 50 (dynes/cm) Độ dẫn điện (1/ohm.cm) 0,004 ÷ 0,005 Nhiệt dung riêng (Cal/g.C) 0,933 ÷ 0,954 Chỉ tiêu cảm quan Màu Từ trắng đục đến xanh nhạt Mùi Mùi đặc trưng, không có mùi lạ Vị Vị ngọt nhẹ, không có vị lạ Trạng thái Đồng nhất, không phân lớp Tạp chất nhìn bằng mắt thường Không có Chỉ tiêu vi sinh vật Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa cho phép N C m M Phân loại chỉ tiêu 9 Số lượng vi khuẩn tổng số đến được tại 30oC tối đa Số lượng vi khuẩn tổng số đến được tại 30oC tối đa 5 2 Vi sinh vật gây bệnh <3,0 x 105 CFU/ml A 500 A 2000 Không có Enterobacteriaceae 5 L.monocytogenes 5 2 CFU/ml A CFU/ml 100 CFU/ml A A Kim loại nặng Chì (Pb) 0.02 mg/kg A Thiếc (Sn) 250 mg/kg A Độc tố vi nấm Aflatoxin M1 0,5 μg/kg A Ghi chú: − N: Số đơn vị mẫu lấy từ lô hàng kiểm tra. − C: Số đơn vị mẫu tối đa có kết quả nằm giũa m và M. − m: mức giới hạn mà các kết quả không vượt qua mức này là đạt. − M: mức giới hạn tối đa mà không mẫu nào được phép vượt qua. − Chỉ tiêu loại A: bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy. 1.1.1.6. Cách bảo quản Sữa được lưu trữ trong thiết bị bảo quản sữa hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy dạng chân vịt được đặt nghiêng, có hệ thống làm lạnh để giữ nhiệt độ sữa không lớn hơn 4ᵒC [1]. 1.1.1.7. Biến đổi của nguyên liệu trong quá trình bảo quản Trong quá trình bảo quản sữa, các biến đổi xảy ra với tốc độ phụ thuộc vào thành phần hóa học và hệ vi sinh vật trong sữa cũng như phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản (nhiệt độ, sự có mặt của oxy…). * Các biến đổi sinh học Sự trao đổi chất của vi sinh vật được xem là biến đổi sinh học quan trọng nhất , tập hợp tất cả các phản ứng hóa sinh diễn ra ở tế bào của hệ vi sinh vật gồm 2 quá trình đồng hóa và dị hóa, sản phẩm phục vụ cho sự tồn tại cũng như sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Trong quá trình bảo quản, hệ vi sinh vật sẽ sử dụng và phân giải một số chất dinh dưỡng trong sữa. Theo thời gian, các tế bào vi sinh vật sẽ tăng kích thước, khối 10 lượng và sinh sản tạo ra nhiều tế bào mới. Yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất là nhiệt độ bảo quản sữa [1]. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật sẽ làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học và các tính chất cảm quan của sữa (màu sắc, mùi, vị…). Để hạn chế những biến đổi sinh học trong quá trình bảo quản sữa, ta cần sửa dụng ba biện pháp kết hợp dưới đây: - Đảm bảo các điều kiện vệ sinh trong giai đoạn vận chuyển sữa về nhà máy chế biến, nhằm giảm đến mức tối đa hàm lượng vi sinh vật ban đầu có trong sữa. - Tại nhà máy, nếu sữa chưa đưa vào chế biến ngay thì có thể tiến hành thanh trùng sữa ở 63ᵒC, 15 giây. - Quá trình bảo quản phải có điều kiện nghiêm ngặt: nhiệt độ sữa không lớn hơn 4ᵒC, tránh sự khuấy trộn và sự có mặt của oxy trong sữa. * Các biến đổi hóa học và hóa sinh Gồm những phản ứng giữa các chất trong thành phần của sữa tạo ra nhiều hợp chất mới dưới xúc tác enzyme: - Thủy phân protein: xúc tác là enzyme protease, san phẩm thu được phụ thuộc vào mức độ thủy phân, có thể là các polypeptid với phân tử lượng khác nhau, peptid hoặc acid amin. Một số peptid làm cho sữa có vị đắng. Các axit amin chứa lưu huỳnh, dưới tác dụng enzyme của vi khuẩn có thể bị chuyển hóa thành dimetylsunfat, metylmercaptan… Chính các protease do vi sinh vật nhiễm vào sữa tiết ra là nguyên nhân chính gây nên những biến đổi sâu sắc về thành phần protein lẫn mùi vị của sữa. Ví dụ vi khuẩn Pseudomonas fluorescens có thể sinh tổng hợp protease ở nhiệt độ rất thấp (3ᵒC), các enzyme này có pH tối ưu = 7 ÷ 8, nhiệt độ tối ưu trong khoảng 40 ÷ 50ᵒC. Tuy nhiên, chúng vẫn hoạt động ở các giá trị pH và nhiệt độ thấp. Ở 150ᵒC, phải cần đến 10 giây mới có thể vô hoạt được chúng. - Phân hủy các acid amin: thường gặp là desamin hóa, decarboxyl hóa… Sản phẩm thu được là cetoacid, acid không bão hòa, acid béo bão hòa, khí NH 3, CO2... làm thay đỏi sâu sắc thành phần hóa học và mùi vị của sữa. Những yếu tố thúc đẩy bao gồm sự tiếp xúc của sữa với ánh sáng mặt trời, có mặt oxy trong sữa, bảo quản sữa ở nhiệt độ cao… Cần khống chế các yếu tố trên khi bảo quản sữa nguyên liệu [1]. * Các biến đổi vật lý Một số chỉ tiêu vật lí thay đổi không đáng kể [1]. * Các biến đổi hóa lý 11 Sự thay đổi cấu trúc micelle: Khi giảm nhiệt độ sữa, hàm lượng β-casein trong micelle cũng sẽ bị giảm. Đó là do một số phân tử β-casein đã thoát ra khỏi cấu trúc micelle và hòa tan trong dung dịch sữa. Tương tự đối với canxi và phospho trong cấu trúc micelle, khi làm lạnh sữa từ 20ᵒC xuống 3ᵒC, hàm lượng canxi trong micelle sẽ giảm từ 7 ÷ 10% và hàm lượng phospho giảm từ 3 ÷ 4% so với các giá trị ban đầu trước khi làm lạnh, điều này sẽ gây khó khăn trong quá trình đông tụ casein trong sản xuất phô mai. Do đó, sẽ làm giảm kích thước micelle trong sữa. Song song đó, mức độ hydrate hóa của các micelle sẽ tăng, trạng thái keo của micelle sẽ trở nên bên hơn [1]. 1.1.2. Hạt Kefir 1.1.2.1. Nguồn gốc hạt Kefir Cách đây hàng năm, Kefir được biết đến như một thứ nấm dùng chữa bệnh, nó xuất xứ từ cách nuôi riêng của các tu sĩ Ấn Tạng . Đây là loại nấm vi khuẩn có thể làm biến sữa nhờ một hệ vi sinh vật phức tạp gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men được chứng minh là rất có lợi cho sức khoẻ. Dân miền núi Caucasus thuộc nước Xô Viết cũ - nguyên quán của Kefir - đă bào chế nó từ sữa của các sinh vật khác nhau và Kefir được lên men tự nhiên trong những túi da thú, theo các bộ tộc người ở đây họ xem Kefir như là quà tặng của đấng Allah, như nguồn tài sản của gia và của bộ tộc, họ tiêu thụ Kefir bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày.. và họ thọ đến trung binh là 110 tuổi. Núi Caucasus là vùng duy nhất trên địa cầu mà người ta đạt sức khoẻ hoàn toàn ở lứa tuổi này. Từ rất sớm các bác sĩ Nga rất tin tưởng rằng Kefir có lợi cho sức khoẻ và có khả năng chữa bệnh [5]. 1.1.2.2 Đặc điểm hạt Kefir Các hạt Kefir có màu vàng và kích thước của một bông hoa súp lơ, đường kính khoảng 15 đến 20 mm. Hình dạng của các hạt là không đều. Chúng không hòa tan trong nước và trong hầu hết các dung môi. Khi ngâm trong sữa, các hạt sẽ phồng lên và trở nên trắng. Trong quá trình lên men, vi khuẩn axit lactic tạo ra axit lactic, trong khi các tế bào nấm men lên men đường sữa tạo ra rượu và carbon dioxide. Một số sự phân hủy protein cũng diễn ra trong quá trình chuyển hóa nấm men, từ đó Kefir có được mùi thơm men đặc biệt. Các nội dung của axit lactic, rượu và carbon dioxide được kiểm soát bởi nhiệt độ ủ trong quá trình sản xuất [6]. 12 Hình 1.2 Hạt Kefir [6] 1.1.2.3. Hệ vi sinh vật trong hạt Kefir Bảng 1.5 Các vi sinh vật có trong hạt Kefir [1] Lactobacilli Coccl Nấm men L. brevis L. lactis ssp lactis Kluyveromyces lactis L. cellobiosus L. lactis ssp lactis var diacetylactis K. marxianus ssp. bulgaricus L. acidepphilus S. thermophilus K. marxianus ssp. marxianus L. Kefir ssplactis S. filant S. florentinus Lb. casei ssp. alactosus S. durans S. globosus Lb. casei ssp. rhamnosus Leuc. mesenteroides ssp dextranicum Candida kefiir Lb. helveticus. Leuc. mesenteroides ssp cremoris C. pseudotroppicalis Lb. delbruevii. ssp. lactic Toulaspora delbrueckll Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật trong hạt Kefir. Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt thực hiện quá lên men lactic theo cơ chế lên men đồng lẫn dị hinh. Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%. Riêng nấm men chiếm 5-10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose. Các loài nấm nen lên men được đường lactose thường được tim thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir. Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt.[1] 13 Hình 1.3 Nấm men và axit lactic ở bề mặt của hạt Kefir, được nhìn qua kính hiển vi quang điện tử [6] 1.1.3. Đường saccharose Mục đích Tăng áp lực thẩm thấu trong sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản. Chỉ tiêu chất lượng Các chỉ tiêu của đường saccharose thể hiện ở bảng 1.6 Bảng 1.6 Chỉ tiêu của đường saccharose [ TCVN 6958:2001] Chỉ tiêu cảm quan Tên chỉ tiêu Yêu cầu Màu sắc Tinh thể màu trắng óng ánh. Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt. Mùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ. Trạng thái Tinh thể trắng, tương đối đồng đều, tơi khô không vón cục. Chỉ tiêu hóa lí Tên chỉ tiêu Mức Độ Pol, (oZ), không nhỏ hơn 99,80 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3h, % khối lượng 0,05 (m/m), không lớn hơn Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 30 Hàm lượng kim loại Hàm lượng chì (Pb) 0,5 mg/kg 14 Hàm lượng Asen (As) 1 mg/kg Hàm lượng đồng (Cu) 2 mg/kg 1.1.4. Cream 40% Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao, sẽ sử dụng thêm cream hoặc sữa bơ đạt yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật [1]. Sử dụng cream có hàm lượng chất béo là 40%. * Giới thiệu chung Là nguyên liệu thu nhận từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp li tâm. Chỉ tiêu chất lượng Các chỉ tiêu của Cream 40% được thể hiện ở bảng 1.7 Bảng 1.7 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cream [3] Chỉ tiêu cảm quan Tên chỉ tiêu Yêu cầu Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung Mùi vị Đặc trưng cho từng loại sản phẩm, không có mùi, vị lạ. Trạng thái Đông lạnh, không chảy rữa. Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Thành phần điển hình Protein 24,5 – 27,0% Lactose 36,0 – 38,5% Chất béo 26,0 – 40,0% Chất khoáng 5,5 – 6,5% Độ ẩm 2,0 – 4,5% Đặc tính hóa lý Tổng số vi sinh vật hiếu < 10.000 CFU/g khí Coloform ≤ 10/g E.Coli Âm tính Samlmonella Âm tính Listeria Âm tính Staphhylococci Âm tính 15 1.1.5. Chất ổn định Chất ổn định được sử dụng để sữa chua có được cấu trúc, độ nhớt... theo yêu cầu. Các chất ổn định thường sử dụng là gelatin, pectin, agar-agar... Chúng là những chất ưa nước và có thể liên kết với nước [1]. Chất ổn định phải đảm bảo không độc hại với người sử dụng, không mang tính chất dinh dưỡng và đảm bảo các tiêu chuẩn thực phẩm. Chất ổn định được sử dụng trong sản xuất sữa chua kefir chủ yếu là gelatin. Gelatin được sử dụng phải đảm bảo các chỉ tiêu theo TCVN 12099:2017 Phụ gia thực phẩm-Gelatin. Bảng 1.8 Các chỉ tiêu của gelatin Chỉ tiêu lý – hóa Tên chỉ tiêu Mức 1. Hoa hụt khối lượng sau khi sấy, % khối lượng, không lớn hơn 18 2. Mùi và các chất không tan trong nước Đạt yêu cầu của phép thử trong 5.6 3. Hàm lượng lưu huỳnh dioxit, mg/kg, 40 không lớn hơn 4. Hàm lượng tro tổng số, % khối lượng, không lớn hơn 2 5. Hàm lượng tro asen , mg/kg , không lớn hơn 1 6. Hàm lượng chì , mg/kg , không lớn hơn 1,5 7. Hàm lượng thủy ngân , mg/kg , không lớn hơn 0,15 8. Hàm lượng cadimi , mg/kg , không lớn hơn 0,5 Chỉ tiêu vi sinh vật Tên chỉ tiêu Mức 1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFUg, nhỏ hơn 104 2. Enterobacteriaceae hoặc nhóm vi khuẩn nhóm coli-aerogens, CFUg, nhỏ hơn 10 16 3. Streptococci 102 1.2. Tổng quan về sản phẩm 1.2.1. Giới thiệu chung về sữa chua Sữa chua (hay yaourt, yogurt) là sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được cho lên men với các chủng vi khuẩn có lợi cho đường ruột (ví dụ: Lactobacillus bulgaricus, Streptocoocus thermophilus) giúp chuyển đường sữa thành axit lactic tạo ra độ chua của một loại thực phẩm hấp dẫn, đây là một sản phẩm rất thông dụng và phổ biến, cung cấp không những hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn mang đến những lợi ích về y học cho nhân loại.( Lương Đức Phẩm, Giáo trình công nghệ lên men, NXB Giáo dục Việt Nam, 2012) 1.2.2. Phân loại Sữa chua là một sản phẩm rất phổ biến ở nước ta và trên thế giới. Trên thị trường hiện nay, sản phẩm này rất đa dạng về chủng loại. Cấu trúc và mùi vị sữa chua luôn được các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng. Sản phẩm có thể phân loại như sau: - Sữa chua truyền thống Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì. Quá trình lên men được diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông. - Sữa chua dạng khuấy Khối đông trong sản phẩm sau quá trình lên men được phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học. Sữa được lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là làm lạnh rồi rót vào bao bì. - Sữa chua uống Khối đông xuất hiện sau quá trình lên men bị phá huỷ hoàn toàn bằng phương pháp khuấy trộn hoặc đồng hoá, làm giảm độ nhớt, tạo ra sản phẩm sạng lỏng. - Sữa chua dạng lạnh đông Sản phẩm tương tự như kem. Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng. Hỗn hợp sau khi lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi đóng gói. - Sữa chua dạng cô đặc 17 Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm. Trong quá trình cô đặc người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm. Ngoài ra cách phân loại theo cấu trúc còn cách phân loại theo hàm lượng chất béo: - Sữa chua béo: hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%. - Sữa chua “bán gầy”: hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5% - 3,0%. - Sữa chua gầy: hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5% [1]. 1.2.3. Giới thiệu về sữa chua Kefir Sữa chua Kefir là một sản phẩm đã có từ rất lâu. Nguyên liệu để sản xuất Kefir có thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman H và Libudzisz. Z (1998), đầu tiên người ta lên men sữa thành Kefir trong các túi làm bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Đến cuối thế kỷ 19, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của người dân các nước Đông Âu và các nước vùng Scandinavia. Từ đầu thế kỷ 20, Kefir đã được sản xuất ở quy mô công nghiệp [1]. 1.2.4. Các sản phẩm sữa chua Kefir ở Việt Nam và trên thế giới 1.2.4.1. Sản phẩm Kefir ở Việt Nam Nhận biết được công dụng tuyệt vời của loại nấm sữa Kefir này, sau một thời gian nghiên cứu Công ty Cổ phần Sữa Việt Nam Vinamilk đã cho ra sản phẩm “Sữa chua không đường Kefir Vinamilk” [5]. Hình 1.4 Sản phẩm sữa chua kefir không đường của Vinamilk [5] 1.2.4.2. Sản phẩm sữa chua kefir trên thế giới • Sản phẩm sữa chua kefir xanh hữu cơ Với sự gia tăng của PhytoboostTM. Đó là sự phối trộn sản phẩm với các loại thực vật nhằm tăng cường sức khỏe cho người tiêu dùng. Các loại thực vật được sử dụng gồm 10 loại rau xanh và trà xanh. Sữa chua xanh hữu cơ có chứa 80mg polyphenol có nguồn gốc từ thực vật, là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ và có vai trò trong việc trung hòa các gốc tự do bảo vệ cở thể và hỗ trợ hệ thống miễn dịch.[5] 18 Hình 1.5 Sản phẩm sữa chua kefir xanh hữu cơ của Lifeway [7] • Sữa chua ít béo kefir Sữa chua ít béo hữu cơ đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật của Bộ Nông Nghiệp Mỹ, được làm từ các nguyên liệu tốt nhất và cung cấp cho khách hàng. Sữa chua hữu cơ được chứng nhận toàn bộ các nguồn gốc tự nhiên đạt tiêu chuẩn cao và hương vị tuyệt vời [6]. Hình 1.6 Sản phẩm sữa chua kefir ít béo của lifeway [7] • Sữa chua kefir hỗ trợ tiêu hóa Sữa chua được bổ sung hơn 20 tỷ đơn vị probiotic trong mỗi chai, biokefir chứa gấp đôi lượng probiotic thường thấy trong sữa chua. Sẽ cung cấp thức uống dinh dưỡng và thơm ngon cho mọi người [5]. Hình 1.7 Sữa chua kefir hỗ trợ tiêu hóa của lifeway [7] • Sữa chua không có chất béo Sữa chua được sản xuất không chứa chất béo nhằm hướng đến người tiêu dùng đang trong chế độ giảm cân, 99% không chứa đường, không chứa gluten và được làm bằng tất cả các thành phần tự nhiên, không biến đổi gen [6]. 19 Hình 1.8 Sữa chua không có chất béo của lifeway [7] 1.2.5. Dinh dưỡng và lợi ích về sức khỏe của sữa chua Kefir Sữa chua lên men Kefir được coi là một thức uống phù hợp với chế độ ăn kiêng đặc biệt là một trong những liệu pháp điều trị rối loạn tiêu hóa (Edward, 2003). Bởi vì, hệ vi sinh vật trong Kefir không giống hệ vi sinh vật trong sữa chua thông thường, mà là sự kết hợp giữa nấm men và nhiều loại vi khuẩn lactic. Các vi sinh vật này có một số ảnh hưởng tích cực đối với cơ thể, đó là làm tăng khả năng sử dụng đường lactose, kiểm soát hiệu quả nguồn bệnh hay nói cách khác là kiểm soát những vi khuẩn gây hại trong ruột (Thoreux and Schmucker, 2001). Ngoài ra Kefir còn giúp làm giảm lượng cholesterol trong máu, giảm các chất có khả năng gấy ung thư trong ruột kết và kích thích hệ thống miễn dịch trong cơ thể chống lại sự lấy nhiễm(Tạp chí Khoa học và Phát triển 2008: Tập VI, Số 4: 353-358) 1.2.6. Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm Theo Quy chuẩn quốc gia QCVN 05-5:2010/BYT đối với các sản phẩm sữa lên men Bảng 1.9 Giới hạn các chất nhiễm bẩn đối với các sản phẩm sữa lên men Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa I. Kim loại nặng 1. Chì, mg/kg 0,02 2. Thiếc (đối với sản phẩm đựng trong bao bì tráng 250 thiếc), mg/kg 3. Stibi, mg/kg 1,0 4. Arsen, mg/kg 0,5 5. Cadmi, mg/kg 1,0 20