Tài liệu Thiết kế phân xưởng sản xuất phô mai tươi

MỞ ĐẦU Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và có đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin… Ngoài giá trị dinh dưỡng trong sữa còn nhiều chất cần thiết cho cơ thể như: axit amin không thay thế, muối khoáng… Sữa được chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau, trong đó các sản phẩm được chế biến từ sữa vẫn là mặt hàng có giá trị dinh dưỡng cao chứa đầy đủ các chất với một tỉ lệ thích hợp cần thiết cho con người. Tiêu biểu là phô mai là nguồn cung cấp chất đạm, canxi, phốt pho cao, rất bổ dưỡng và tốt cho xương, giúp chống lại ung thư đường ruột hiệu quả và một số ung thư khác ở hệ tiêu hóa. Tuy nhiên ở Việt Nam ta, ngành sản xuất sữa chỉ là nhập nguyên liệu về rồi sau đó đem đi hoàn nguyên lại, còn phô mai vẫn chưa được phát triển mạnh, phần lớn chúng ta vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài. Đặc biệt trong xu thế hội nhập và toàn cầu hóa, Việt Nam đang bước vào lộ trình hội nhập với sự cạnh tranh quyết liệt của nền kinh tế thị trường, hàng hóa nói chung, các loại thực phẩm nói riêng của tổ chức thương mại thế giới WTO. Nó đòi hỏi nhà nước cũng như các doanh nghiệp tận dụng những cơ hội có được để tăng cường phát triển đối đầu với những thách thức mới và việc xây dựng nhà máy sản xuất phô mai là giải pháp tích cực hiện nay. Vì vậy em chọn đề tài “xây dựng dây chuyền công nghệ sản xuất phô mai năng suất 1,2 tấn năng lượng trên ca từ nguyên liệu sữa bột gầy và cream”. Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 1 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về nguyên liệu sữa bột gầy 1.1.1. Sữa bột gầy 1.1.1.1. Định nghĩa về nguyên liệu sữa bột gầy Sữa bột gầy là sữa gầy có hàm lượng chất béo không quá 1-1,5% do sữa tươi được điều chỉnh độ béo, sau đó thì đem đi tách nước chế biến thành sữa bột. Sữa bột gầy chứa không quá 5% hàm lượng ẩm [10] Sữa gầy thường được dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm sữa, bột… dành cho trẻ nhỏ vì đã được tách chất béo sữa, là loại thức ăn khó tiêu đối với trẻ em. Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng rất cao và hoàn hảo. Đây là một nguồn cung cấp chất đạm, chất béo, các vitamin và khoáng chất, nhất là canxi sữa rất tốt cho cơ thể. Vì vậy dù là sữa gầy thì vẫn luôn là một nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con người [3] 1.1.1.2. Tính chất vật lý của sữa bột gầy Từ sữa bột có thể pha hoàn nguyên ở dạng lỏng: 150g sữa bột trong 1 lít nước ở nhiệt độ 55 - 65oC. Sữa bột có khả năng hút ẩm cao. Vì vậy cần đóng trong các bao giấy thiếc, PE thật kín. Sữa bột cần được bảo quản ở kho khô ráo, kín và mát. Ở nhiệt độ 100oC độ ẩm không khí trong kho 70 - 75% có thể giữ được 6 tháng. Muốn giữ sữa bột được dài hơn ta hạ nhiệt độ kho lạnh xuống -4 đến -50 oC. Sữa bột rớt ra ngoài bao bì khi hút ẩm dễ bị mốc. Khi mốc qua được vỏ bao và phát triển trên bột sữa làm cho sữa xuất hiện nhiều chấm màu khác nhau, nặng thành lớp lông mượt của mốc… sữa ẩm dễ bị chua, ôi, và có thể bị thối [13] 1.1.1.3. Cấu trúc hoá lý và thành phần hoá học của sữa bột gầy 1.1.1.3.1. Cấu trúc hoá lý + Chỉ tiêu cảm quan Màu sắc: có màu trắng ngà hay màu vàng nhạt. Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng của sữa, dễ chịu, có vị bơ. Trạng thái: ở dạng bột mịn, không đóng vón. + Chỉ tiêu lý hóa Hàm lượng ẩm : < 4% Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 2 Béo : ≤ 1% Độ acid (độ chua) : 18oT Độ hòa tan : 90 – 99% + Chỉ tiêu vi sinh Tổng số tạp trùng : 1000 – 10.000 vsv/ gam sữa bột. Các loài vi khuẩn gây bệnh (E.coli, Coliform…): không được có [13] 1.1.1.3.2. Thành phần hoá học của sữa bột gầy 1.1.1.3.2.1. Nước Hàm lượng nước của sữa bột gầy tính theo % khối lượng không lớn hơn 5,0 [15] 1.1.1.3.2.2. Chất khô + Chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước. + Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loại vitamin, acid, enzyme... * Chất béo: Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E). Ðối với các sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm. Chất béo trong sữa gồm 2 loại: chất béo đơn giản và chất béo phức tạp. + Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35 ÷ 45g/l gồm axit béo no và không no như: axit oleic, axit palmitic, axit stearic. + Chất béo phức tạp: thường chứa một ít P, N, S trong phân tử. Các chất béo phức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin và xephalin. * Đặc tính hoá lý của chất béo: [5 - trang 7]. + Mật độ quang ở150c : 0,91÷ 0,95oC + Nhiệt độ nóng chảy : 31÷36oC + Nhiệt độ đông đặc : 25÷30oC + Chỉ số iod : 25÷45 + Chỉ số xà phòng hoá : 218÷235 + Chỉ số axit bay hơi không hoà tan : 1,5÷3 Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 3 + Chỉ số khúc xạ : 1,453÷1,462 Cấu trúc: Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu hoặc ôvan có đường kính 2 ÷ 10m. Các tiểu cầu này được bao bọc bởi một màng protein, màng protein này chia thành hai phần đó là protein hoà tan được và không hoà tan được tỷ lệ giữa hai thành phần này là rất khác nhau giữa các loại sữa. Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trung tâm của tiểu cầu chứa glyxerit có nhiệt độ nóng chảy thấp, giàu axit oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ bình thường. Trong khi đó phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit với chỉ số iod rất thấp nên có nhiệt độ nóng chảy cao có thể đông đặc ở nhiệt độ môi trường. Do vậy màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi. Sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt động trực tiếp của một số loài vi sinh vật hoặc là sự tăng lên của chỉ số axit hoặc làm thay đổi các tính chất vật lý một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau dẫn đến quá trình tách chất béo làm mất đi tính đồng nhất của sữa. * Protein: Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acid amin đặc biệt là các acid amin không thay thế. Các acid amin chủ yếu có mặt trong sữa tính theo % chất khô như sau: [3- trang 10]. Alanin : 3% Prolin : 11,3% Valin : 7,2% Cystin và cystein : 0,34% Methionin : 2,8% Lơxin : 9,2% Serin : 6,3% Treonin : 4,9% Izolơxin : 6,1% Tryptophan : 1,7% Arginin : 4,1% Histidin : 3,1% Lysin : 8,2% Acid aspartic :7,1% Acid glutamic : 22,4% Phenylamin : 5% Tyrosin :6,3% Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm: [4- trang 10].  Cazein toàn phần chứa : 26  29 g/l  Lactoglobulin : 26  29 g/l  Lactalbumin: 2,4  4 g/l Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 4  Imunoglobulin: 0,8  1,5g/l  Và một số thành phần khác Trong các thành phần trên, cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa. Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40÷ 200m và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng như keo có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH=4,6). Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có , ,  cazein. -cazein chiếm 60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần, -cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần. Khi nhiệt độ vượt quá 75-80 0C có sự biến tính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocazein và các muối khoáng hoà tan. * Đường: Ðường trong sữa chủ yếu là đường lactoza hàm lượng đường có khoảng 50g/l sữa tồn tại ở hai dạng  -lactoza và - lactoza. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì có sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại. Độ ngọt của lactoza kém hơn saccaroza 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kém hơn. Ðộ hoà tan trong nước của lactoza được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.1. Độ hòa tan trong nước của lactoza (g/100gH2O) Nhiệt độ 0 -lactoza 5 -lactoza 45,1 25 8,6 45,1 39 12,6 45,1 100 70 94,7 Ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C thì không làm thay đổi đường lactoza. Nhưng khi lớn hơn 1000C thì đường lactoza rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sự xuất hiện các Melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactoza. Trên 150 0C người ta nhận thấy Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 5 được màu vàng và ở 1700C thì có màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hoá. Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi. Một trong những biến đổi thường gặp và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, đây chính là cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men: C12H22011.H20  4 CH3-CHOH-COOH Mặt khác sự tạo thành khí H2 và khí CO2 có liên quan đến sự phồng lên tạo lỗ hổng cho các loại phô mai: 2CH3-CHOH-COOH CH3-(CH2)2-COOH + CO2 + H2 * Các muối khoáng: Do trong sữa có mặt có các cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+... và các anion của các axit phosphorit, limonic, clohydryt nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau. Nhưng chủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat. Trong tất cả muối trên muối Canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt là trẻ em. Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở dạng cơ thể dễ hấp thụ. Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca 2+ của các muối hoà tan được phân ly và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa. Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới tác dụng của các men dịch vị. Vì vậy để hạn chế hiện tượng này trong quá trình chế biến sữa cô đặc hoặc chế biến các sản phẩm sữa tiệt trùng ở nhiệt độ cao người ta thường bổ sung các loại muối phức phosphat hoặc xitrat cho phép giữ sự ổn định của sữa. Trong sữa còn có Mg (12 mg %), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg%). Tỷ lệ K/Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường. Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa. Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành các chất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ. Trong thành phần chủng vi sinh vật dùng để sản Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 6 xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm. Các vi khuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limonic để tạo thành các diaxetyl, axetoin, các acid bay hơi... Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa. Các muối hòa tan của acid phosphoric và acid limonic chuyển thành không hòa tan. * Axit hữu cơ: Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như : acid citric, lactic, axetic ... Trong đó, acid citric là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho các sản phẩm bơ nhờ vào quá trình sau: Acid citric VK lactic diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol . * Các chất xúc tác sinh học: + Vitamin: Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm lượng không lớn lắm. Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo khả năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo. - Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong thành phần của mỡ sữa. - Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B, C, PP. + Các Enzyme: Các enzyme tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzyme trong sữa được chia làm hai nhóm chính. + Nhóm enzyme thuỷ phân: gồm lipaza, photphataza, galactaza, proteaza, amylaza. Trong đó, vai trò của các enzyme lipaza có tính quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa. Lipaza có tác dụng thuỷ phân chất béo tạo thành acid béo và glyxerin có pH = 9,4. + Nhóm enzyme oxy hoá: gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza. Các enzyme này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa. * Các vi sinh vật trong sữa Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 7 Gồm: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m. Phần đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi. Nấm mốc: Chủ yếu là Muco và Rhizopus. Các loại nấm mốc này gây nên những biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phô mai dạng nhão. Ngoài ra còn có các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia. Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy. Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong sữa tạo acid lactic. Vi khuẩn : Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không vượt quá vài micromet. Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium, Clostridium, Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin... quan trọng nhất là vi khuẩn lactic với các đặc tính chủ yếu sau + Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện. + Không sản sinh ra enzyme catalaza và vậy chúng không phân hủy nước oxy già. + Không sản sinh ra các hợp chất nitrat. + Ít hoặc không tiết ra enzyme proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong phô mai các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein. + Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau. Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:  Streptococcus Thermophillus được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá trình chín của phô mai.  Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic, là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài của chúng sản sinh ra các kháng sinh. Clostridium tác nhân của sự phồng lên của phô mai.  Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình, lên men các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo nên hương thơm tự nhiên của bơ. Vi sinh vật gây bệnh: Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 8 đặc trưng samonella typhi, samonella paratyphi, shigella dysenterial… Tác động đến hệ vi sinh vật thông thường : ở 60oC và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêu diệt. Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trực khuẩn) vẫn tồn tại. Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử của chúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 100oC rất nhiều. 1.1.2. Cream 1.1.2.1. Định nghĩa Là sữa tươi nguyên qua ly tâm tách nước sữa (huyết thanh-whey) ta thu đ ư ợ c l o ạ i sữa đặc sệt. Nước sữa được thải ra trong đó có một số chất dinh dưỡng hòa tan trong nước như protein, axit amin, vitamin, chất khoáng. Loại nước này được dùng làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật rất tốt. Cream sữa là nguyên liệu sản xuất bơ, chế biến nhiều sản phẩm khác có hương vị sữa và có giá trị dinh dưỡng cao [13] 1.1.2.2. Phân loại cream Đối với trường hợp cream có hàm lượng chất béo khác nhau, người ta phân loại chúng theo độ chua Bảng 1.1 Phân loại cream theo độ chua [4 – trang 178] Hàm lượng chất béo của cream, % 20-25 Độ chua của cream, oT (không quá) Loại I Loại II 16 20 26-31 15 19 32-37 14 17 38-43 13 16 1.1.2.3. Một số chỉ tiêu của SMP về cream [4 – trang 178] Bảng 1.2 Các chỉ tiêu về cream ST Chỉ tiêu Cream Loại I Loại II Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 9 T 1 2 3 4 5 6 Mùi vị Thơm mát, hoàn Trạng thái không có vị lạ ăn…) Đồng nhất, không có bơ Đồng nhất, có thể cục vón vón cục Độ chua, oT (32-37% 14 chất béo) Độ bền với nhiệt độ toàn Có thể mùi vị lạ (thức của bơ 17 Protein không đông tụ Có thể có lởn vởn của dưới dạng hạt lớn vốn Vi sinh vật tổng số, thời Trên 3h protein bị đông tụ Dưới 3h gian mất màu Nhiệt độ < 10 < 10 1.2. Tổng quan về phô mai 1.2.1. Giới thiệu về phô mai Phô mai là một dạng thức ăn giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa và cũng là một phương pháp để bảo quản sữa. Phô mai là sản phẩm đặc hay bán lỏng dạng tươi hay chín được làm từ việc đông tụ sữa bằng rennet hay các chất gây đông tụ khác rồi làm ráo nước [12] Phô mai có đến hàng nghìn loại khác nhau, tùy theo đặc điểm mùi vị, hình dáng, hàm lượng chất béo [4 – trang 147] Phô mai là loại thực phẩm có nguồn gốc từ sữa, được dùng rất rộng rãi trong các món ăn Tây phương. Người Việt hay gọi phô mai (hay pho mát). Phô mai (tiếng Anh – cheese, tiếng Pháp – fromage) là sản phẩm được lên men hay không được lên men (tức là loại phô mai chịu tác động ít nhất của quá trình lên men lactic) chủ yếu từ thành phần casein của sữa tạo thành dạng gel mất nước. Phô mai giữ lại hoàn toàn lượng chất béo ban đầu gọi là phô mai béo. Ngoài ra trong sản phẩm còn chứa một ít lactoza dưới dạng acid lactic và một tỷ lệ khác nhau về chất khoáng. Theo định nghĩa của PAO/ WHO, phô mai là protein của sữa được đông tụ, tách bớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín. Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 10 Phô mai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê…) với sự tham gia của một số nhóm sinh vật. Đây là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu [2 – trang 235] Phô mai được coi là sản phẩm sữa. Phô mai chứa một lượng protein, chất béo tương đối cao nên độ sinh năng lượng tương đương với thịt heo (2.500 – 4.500 kcal). Các protein, chất béo trong phô mai đều ở dạng cơ thể dễ hấp thu, có đầy đủ các acid amin không thay thế, các vitamin (A, B1, B2, C…), các chất khoáng [4 – trang 147] 1.2.2. Phân loại phô mai  Phân loại theo tác nhân đông tụ casein là renin hay là acid. Có một số loại vừa là kết quả của sự đông tụ casein bằng acid và bằng cả renin. Ví dụ loại cottage  Phân loại theo hàm lượng nước: o Pho mai rất cứng: w < 47% o Phô mai cứng: w < 56% o Phô mai cứng vừa: w = 54 – 63% o Phô mai mềm: w = 78 – 87% Hàm lượng nước thấp, phô mai cứng như Cheddar, Emmenthat, loại Camember, Brie là phô mai mềm.  Phân loại dựa vào loại vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai. Đa số các loại phô mai đều “chín” nhờ tác động của vi khuẩn lactic. Bảng 1.3 Phân loại phô mai dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phô mai Loại sản phẩm Phô mai tươi Đặc điểm Không qua giai đoạn ủ chín * Hệ vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ chín: - Vi khuẩn. Phô mai có qua - vi khuẩn và nấm mốc. giai đoạn ủ chín * Các biến đổi trong giai đoạn ủ chín diễn ra chủ yếu: - trên bề mặt khối phô mai. - Trong bề sâu khối phô mai. Một số loại như Camember quá trình chính lại do tác động của mốc trắng (white moulds); hoặc Roquefort và Gorgonzola do tác động của mốc xanh (blue moulds). Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 11  Phân loại dựa vào cấu trúc của phô mai. Loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyed texture) được tạo thành trong quá trình ủ chín do CO 2. Loại có lỗ hổng hình hạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa các hạt phô maitrong quá trình đổ khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗ hổng. Sản xuất phô mai đòi hỏi vốn đầu tư lớn, có máy móc thiết bị hoàn chỉnh và phải có nguồn sữa dồi dào [4 – trang 147, 148] Ngoài ra còn có một loại phô mai đặc biệt khác được gọi là phô mai nấu chảy được sản xuất từ một số loại phô mai khác [3 – trang 236]  Dựa vào hàm lượng chất béo có trong phomai(FDB): Lượng chất béo trong phô mai (g) × 100% FDB = Tổng khối lượng phô mai (g) – Lượng chất béo trong sản phẩm (g) Bảng 1.4 Phân loại phomai theo giá trị FDB Loại sản phẩm Phomai có hàm lượng béo rất cao Phomai có hàm lượng béo cao Phomai có hàm lượng béo trung bình Phomai có hàm lượng béo thấp Phomai gầy Giá trị FDB (%) > 60 45 – 60 25 – 45 10 – 25 < 10 1.2.3. Các giai đoạn trong quá trình sản xuất phô mai Sản xuất phô mai gồm 4 giai đoạn chính, trong đó các vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến [4][6 – trang 98] Giai đoạn làm đông sữa Về mặt hóa lí học, hiện tượng đông tụ sữa được thể hiện bằng sự kết tụ giữa các mixen casein để tạo ra gen đặc. Để thực hiện quá trình kết tụ trong sản xuất phô mai, cần thiết phải có một lượng acid lactic và men dịch vị được lấy từ múi khế của dạ dày bê để làm đông tụ sữa khi chế biến phô mai. Quá trình được tiến hành như sau: Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 12 Sữa sau khi được khử trùng theo phương pháp pasteur ở 85 – 90 0C trong 15 – 20 phút, được đem đi xử lí bằng renin – là enzyme do niêm mạc dạ dày tiết ra. Dạ dày này là của động vật nhai lại còn non (bê, cừu non) được nuôi bằng sữa. Khi cho renin với một lượng nhỏ vào sữa, sau một thời gian nhất định sữa sẽ đông lại thành một khối nhầy phủ gelatin, mềm dẻo, không thấm nước. Để làm đông tụ sữa, ngoài vai trò của enzyme (renin) người ta còn sử dụng vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic được tạo điều kiện hoạt động ở 30 0C. Khi tiến hành làm đông tụ sữa, người ta cấy vi khuẩn lactic vào môi trường sữa. Quá trình lên men lactic được tiến hành, chuyển đường lactose của sữa thành acid lactic. Kết quả là quá trình này cũng gây ra sự đông tụ sữa như đã trình bày ở trên (các sợi mixen của casein sữa lại kết thành cục rắn chứa huyết thanh sữa ở bên trong). Các khảo sát bằng thực nghiệm cho thấy: 3/4 số vi khuẩn lactic sẽ nằm trong cục rắn, 1/3 số vi khuẩn lactic còn lại sẽ nằm trong dịch huyết thanh ở bên ngoài cục rắn của sữa. Đồng thời khi có quá trình lên men lactic xảy ra, pH của môi trường sẽ giảm về môi trường acid là pH thích hợp cho hoạt động của enzyme đông tụ sữa, điều này đưa đến sự đông tụ sữa càng xảy ra nhanh hơn. Ở giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme renin, casein và paracasein của sữa sẽ bị phân giải tạo pepton và amino acid (tyrosine, tryptophan …) tập trung lại trong cục đông. Huyết thanh sữa ở bên ngoài cục đông tồn tại ở dạng dung dịch. Giai đoạn nén ép cục đông sữa để tách huyết thanh sữa (giai đoạn khử nước) Tiếp theo giai đoạn trên là giai đoạn tiến hành ép cục sữa để tách huyết thanh ra khỏi cục đông sữa. Quá trình này tiến hành trong 20 –24 giờ, ở 30 – 350C. Trong thời gian này, quá trình lên men lactic vẫn tiếp tục. Sau khi ép huyết thanh ra khỏi cục đông sữa, số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 1g phô mai đạt đến hàng tỉ. Phô mai lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipit. Khi ép phần huyết thanh bị loại ra ngoài cục đông sữa có thành phần gồm đường lactose, lactalbumin, lactoglobulin … Giai đoạn muối phô mai Ngay sau khi ép cục đông để tách huyết thanh, phô mai được ngâm vào bể nước muối NaCl với nồng độ 24% trong vài ngày để tăng vị mặn cho phô mai, tạo sự đồng nhất về Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 13 thành phần cho khối phô mai và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột. Kết quả của quá trình ngâm muối nói trên là các chất ở bề mặt của khối phô mai như đường, muối khoáng sẽ khuếch tán ra ngoài, ngược lại muối NaCl từ ngoài dung dịch ngâm sẽ thấm vào bên trong khối phô mai. Muối ăn thấm vào lớp bề mặt của phô mai, tạo lớp bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật có hại. Giai đoạn ủ chín phô mai Ở giai đoạn cuối cùng này phô mai được đưa vào hầm làm chín ở 50 – 57 0C, có độ ẩm là 80 – 90%. Quá trình làm chín phô mai kéo dài khá lâu, từ vài tháng đến hàng năm, bao gồm nhiều khâu chuyển hóa hóa sinh rất phức tạp, có nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau tham gia cùng với men đông tụ sữa. Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giai đoạn ép nén. Trong khối phô mai, vi khuẩn propionic hoạt động mạnh, lên men lactic thành acid propionic, acid axetic và CO2. Cả hai acid này làm cho phô mai có vị chua, hăng đặc biệt. Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng. Giai đoạn này gọi là quá trình ủ chín. Tuy vậy, quá trình ủ chín phô mai vẫn được tiếp tục một thời gian nữa cho phô mai hoàn toàn chín. Trong thời gian này casein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym renin và vi khuẩn lactic. Khi phô mai chín thì 2/3 casein được phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3. Sau khi chế biến xong, trước khi được cắt ra và đóng gói, phô mai được khử trùng bằng cách chiếu tia tử ngoại. Việc đóng gói thường sử dụng những bao bì đặc biệt như dùng oliofilm (cao su xử lí bằng HCl), rilsan (protein của dầu thầu dầu), giấy kim loại (giấy thiếc)… Việc đóng gói được tiến hành trong điều kiện vô trùng. Cuối cùng ta được thành phẩm. 1.2.4. Một số nguyên liệu sử dụng trong chế biến phô mai từ sữa bột gầy 1.2.4.1. Giống vi sinh vật  Vi khuẩn lactic:  Lactobacillus: L.lactic, L.bulgaricus, L.helveticus, L.casei… Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 14  Streptococus: S.lactic subsp diacetilactic, S. cremoris, S.thermophillus  Leuconostoc  Là những vi khuẩn ưa ấm hoặc ưa nhiệt với cơ chế lên men đồng hình hoặc dị hình  Vai trò: tạo acid lactic trong quá trình lên men góp phần gây đông tụ sữa và tạo độ chua cho khối đông.  Một số chủng còn tham gia vào quá trình chuyển hóa acid citric, quá trình phân giải protein…để tạo nên giá trị cảm quan và các chỉ tiêu hóa lý đặc trưng cho phô mai thành phẩm.  Nấm mốc: Penicillium candidum, P.glaucum, P.roqueforti, P.cammenberi  Chúng sản sinh các proteolytic và lipolytic giúp cho quá trình chín tới và tạo hương vị đặc trưng.  Ngoài ra còn góp phần cho việc trung hòa pH của sản phẩm để thích hợp cho hoạt động của các enzyme tạo mùi.  Nhóm vi khuẩn propionic: giống propionibacterium được sử dụng giai đoạn ủ chín trong một số loại phô mai với mục đích tạo nên những lỗ hổng trong cấu trúc một số phô mai cứng và góp phần tạo nên hương vị đặc trưng cho sản  Các VSV khác: được bổ sung vào để tạo màu, tạo mùi đặc trưng cho từng loại phô. Ví dụ như: vi khuẩn Brevibacterium dùng để tạo màu cho phô mai, một số loại nấm men sử dụng cho việc tạo hương. 1.2.4.2. Chất tạo đông Tác nhân đông tụ sữa phổ biến nhất là rennet (chymosin). Ngày nay, người ta có thể sử dụng rennet kết hợp với các tác nhân đông tụ khác như một số chế phẩm protease có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật. Khả năng gây đông tụ sữa của rennet được đánh giá thông qua hoạt tính đông tụ sữa. Các chế phẩm rennet thương mại có dạng bột mịn hoặc dạng lỏng. Hoạt tính đông tụ sữa của chúng thường giao động 1:10.000 ÷ 1:15.000. Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4 – 60C). 1.2.4.3. Chất béo Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 15 Để sản xuất phô mai có hàm lượng béo cao, người ta sử dụng thêm cream hoặc bơ. Các chất béo này cần phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật [6 – trang 238] 1.2.5. Tình hình sản xuất phô mai Phô mai có mùi vị thơm ngon, kích thích quá trình tiết dịch tiêu hóa, làm tăng khả năng đồng hóa thức ăn cho cơ thể. Phô mai tuy chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam, nhưng là một thực phẩm rất phổ biến và hợp khẩu vị của người Châu Âu, Châu Mĩ. Ở Pháp, trung bình hàng năm mỗi người sử dụng 26 ÷ 28 kg phô mai các loại. Sản phẩm phô mai đã được nhập khẩu vào Việt Nam từ vài chục năm trước đây. Đến nay, một số công ty chế biến sữa trong nước đã bắt đầu sản suất vài loại phô mai đơn giản. 1.2.5.1. Tình hình trên thế giới Tập đoàn Bel của Pháp vừa giới thiệu đến thị trường Việt Nam sản phẩm mới: phô mai Belcube. Bel cho ra đời dòng sản phẩm phô mai với nhiều hình thức độc đáo và đa dạng về hương vị cho khách hàng dễ lựa chọn. “Phô mai Belcube. Vuông mới vui” với 15 miếng phô mai xinh xắn trong mỗi hộp chứa đựng những hương vị khác nhau, bao gồm: + Hộp xanh dương: Vị phô mai nguyên chất. + Hộp xanh lá cây: gồm có vị cà chua, vị phô mai nguyên chất và thịt giăm bông. + Hộp vàng: gồm có vị phô mai xanh, phô mai nguyên chất và phô mai Cheddar. + Hộp đỏ: gồm có vị pizza, phô mai nguyên chất và thịt hun khói. Phô mai có ở Việt Nam từ những năm 1940 và đã được cải tiến phù hợp với khẩu vị của người Việt Nam. Hiện nay, thị phần phô mai của Bel đang đứng đầu tại Việt Nam (54% thị phần năm 2007), và đang tăng trưởng rất nhanh. Bel là tập đoàn đa quốc gia của Pháp, chuyên về sản xuất những loại phô mai chất lượng chính hãng phù hợp với khẩu vị của mỗi người. Tập đoàn có 11,000 nhân viên làm việc trên toàn cầu và mạng lưới phân phối tại 120 quốc gia khắp thế giới với các thương hiệu như: Con Bò Cười (La Vache qui rit), Mini Babybel, Kiri, Leerdammer, và giờ đây là Belcubes. Với doanh thu hằng năm đạt 1,7 tỉ Euro (2005), Bel đã duy trì được mức tăng trưởng ổn định dựa trên sự phối hợp của chiến lược tập trung lợi nhuận và đẩy mạnh vị trí dẫn đầu tại các thị trường. Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 16 1.2.5.2. Tình hình trong nước Theo TS. Phương, trong số các sản phẩm truyền thống từ đậu nành có chao là sản phẩm duy nhất được coi là xuất phát điểm để chế biến phô mai đậu nành. Để sản xuất phô mai đậu nành, nhóm nghiên cứu đã mua các đậu hũ ngoài chợ. Sau đó, nhóm đã dùng một số chủng vi khuẩn có sẵn trong sưu tập giống của Viện Sinh học Nhiệt đới, đặc biệt là vi khuẩn lactic (Lactobacillus sp.) phân lập từ sữa đậu nành lên men tự nhiên. Sữa bột gầầy Sau thời gian bảo quản và ủ chín ở các điều kiện khác nhau, nhóm đã sản xuất được 3 loại phô mai khácểm tra Sảnlàm sạch mai 1 có màu vàng ngà, mịn, mùi thơm nồng, vị Ki nhau. và phẩm phô béo và không đắng. Sản phẩm thứ 2 có màu trắng bông của một loại mốc trắng dai, mềm, mịn và nhuyễn. Mùi thơm của sản phẩm thứ 2 có mùi thơm đặc trưng của loại mốc tạo ra Cần định lượng nó, còn vị thì béo và không đắng. Sản phẩm thứ 3 lại có màu trắng ngà, lốm đốm xanh. Chầất ổn béo Cấu trúc của phô mai này mềm và nhuyễn. Mùi vị thơm, địnhvà mặn. Ngày 24/10. Hoàn nguyên 45-500C Phương - Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM, cho TS. Sinh học Lê Chiến Nước 45 – 500C biết: Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM vừa sản xuất thành công  phô mai và mì ăn liền từ đậu nành. Các sản phẩm này đã được đem sản xuất thử ở quy mô pilot từ tháng 8/2006 - 8/2007. PHẦN 2: (750C VÀ 40 giầy) và làm lạ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Thanh trùngCHỌNtrongTHUYẾT MINH nh (4 – 60C) Ủ hoàn nguyên 2 – 60C Sữa sau hoàn nguyên CaCl2 Tiêu chuẩn hóa Cream Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream Gia nhiệt 600C 17 Đồầng hóa Thanh trùng (720C trong 15 giầy) và làm nguội (22-240C) Hoạt hoá giồấng Lên men (30-220C) Đồng tụ (18-220C) Giồấng Enzyme chymosin  Huyêất thanh Rót hộp Vồ trùng W= 85% Bao bì sạch Phồ mai tươi Xck= 42%, W=58%  Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 18 2.1. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1.1. Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu + Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phô mai thành phẩm nên trước khi đưa vào sử dụng sản xuất cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh. + Yêu cầu của sữa nguyên liệu dùng để sản xuất phô mai Sữa dùng để sản xuất phô mai không những phải là sữa tốt, đạt các tiêu chuẩn hóa lý, sinh học như để sản xuất các sản phẩm sữa lên men khác mà còn có yêu cầu đặc biệt khác, đó là khả năng đông tụ bằng renin và khả năng tách whey của hạt pho mát. Những khả năng này (đặc tính này) phụ thuộc vào từng giống bò, thậm chí vào từng con riêng biệt. Yếu tố về thời tiết các mùa trong năm cũng ảnh hưởng đến tính chất này của sữa. Người ta khắc phục bằng cách bổ sung CaCl2, lên men phụ… Kiểm tra khả năng đông tụ của sữa: cho 10ml sữa + 1ml 0,02% dung dịch renin, khuấy trộn đều rồi đặt vào cách thủy 35 oC, theo dõi sự đông tụ. Nếu sữa đông tụ trong thời gian:  Không quá 15 phút: thuộc nhóm sữa đông tụ nhanh  Khoảng 15 – 40 phút: thuộc nhóm sữa đông tụ bình thường  Hơn 40 phút: thuộc nhóm sữa đông tụ chậm Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 19 Acid citric rất cần cho sự tạo thành chất thơm. Trong sữa bò trung bình có 0,2% acid citric. Trong quá trình lên men sữa và cream, các vi khuẩn tạo chất thơm (Streptococus diacetylatic, Lactobacillus cremoris) có thể chuyển hóa lactoza và acid citric thành acid lactic, acid acetic, CO2, diacetyl. Bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, các tác động cơ học hoặc xử lý sữa ở nhiệt độ cao đều ảnh hưởng tới khả năng đông tụ, tính thích ứng của sữa đó đối với việc sản xuất phô mai [4 – trang 148] 2.1.2. Định lượng  Mục đích: Định lượng sữa bột gầy cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên.  Tiến hành: sữa bột gầy được kiểm tra rồi được xe nâng vận chuyển tới cân định lượng rồi đưa vào phễu trộn để khuấy trộn và được bơm qua thùng hoàn nguyên. 2.1.3. Hoàn nguyên sữa bột gầy  Mục đích: Chuyển sữa bột từ dạng bột sang dạng lỏng giống như sữa tươi ban đầu.  Tiến hành + Quá trình hoàn nguyên sữa bột gầy bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh khuấy đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45-50 0C. Trong quá trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước, tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục, đồng thời chất ổn định cũng được bổ sung vào nhằm ổn định trạng thái của sữa, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này. Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt. + Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêu cầu. 2.1.4 Đồng hoá lần 1 - Mục đích: Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phân lớp. Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn định trạng thái của sữa trong quá trình bảo quản. Vì vậy đồng hóa nhằm làm giảm kích thước của các cầu béo, làm chúng phân bố đều trong sữa. Thiếết kếế phân xưởng sản xuâết phô mai tươi năng suâết 1,2 tâến NL/ ca từ s ữa b ột gâầy và cream 20