Tài liệu TIỂU LUẬN Kỹ thuật sản xuất cà phê sữa hòa tan

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TIỂU LUẬN Kỹ thuật sản xuất cà phê sữa hòa tan 1 I/Giới thiệu: Cà phê hòa tan là một loại cà phê không có cặn và sử dụng đơn giản thích hợp với mọi điều kiện. Hiện nay kỹ nghệ sản xuất cà phê hòa tan trên thế giới đã đạt trình độ cao. Phương pháp sản xuất cà phê hòa tan không phức tạp lắm, nhưng để đạt được sản phẩm bột cuối cùng có chất lượng cao thì có nhiều cách và khác nhau trong vài chi tiết, và đó cũng chính là những yếu tố thành công. Cà phê hòa tan là một sản phẩm cao cấp, nhiều người và nhiều nuớc trên thế giới ưa chuộng vì dùng đơn giản, thuận tiện. Nhiều nước không có cà phê, nhưng lại có những xưởng chế biến cà phê rất tối tân, hiện đại. Cho nên, khi xuất cà phê đi các nước cần có những chuyên gia thử nếm có kinh nghiệm pha trộn các loại bột khác nhau để đạt được loại chất lượng hợp lí. II/Kỹ thuật sản xuất cà phê sữa hòa tan: 1)Sơ đồ: 2)Nguyên liệu: cà phê, sữa 2.1) Cà phê: Cà phê được biết đến khoảng gần 300 năm và có giá trị kinh tế rất cao. Hạt cà phê: lấy từ giống cây cà phê (coffea), có 40 giống cây, nổi tiếng là: -Arabica (cà phê chè) -Canephora (Robusta) (cà phê vối) -Arabusta -Chari (cà phê mít) Trong chế biến, người ta chỉ lấy hạt cà phê chín. Các chất dinh dưỡng chứa trong hạt cà phê không cao, tuy nhiên các sinh tố, đặc biệt là các vitamin B, có hàm lượng khá cao.Hoạt chất chủ yếu trong hạt cà phê là 0,8-3%, có tác dụng kích thích thần kinh, tăng cường khả năng làm việc, thúc đẩy hoạt động của hệ tuần hoàn, tăng cường phản ứng của cơ bắp,… Tuy nhiên, nếu uống nhiều sẽ sinh ra táo bón, đôi khi còn làm rối loạn thần kinh. 2.1.1) Đặc tính thực vật: Sau đây chúng ta cùng xem xét tính chất của một số loại cà phê được trồng tại Việt Nam:  Giống Arabica: tại Việt Nam còn được gọi là cà phê chè. Đây là loại được trồng nhiều nhất trên thế giới. Được phát hiện đầu tiên tại vùng Đông châu Phi. Arabica cao từ 3-5m trong điều kiện thuận lợi có thể cao đến 7m. Có một thân hoặc nhiều thân. Lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác. Đời sống có thể kéo dài 30-40 năm. Tuy nhiên để kinh tế, người ta thường trồng khoảng 12-14 năm, sau đó phá bỏ, trồng lại. Arabica là loại tự thụ phấn, chính vì vậy ít bị biến đổi, giữ được độ thuần chủng của cà phê. Tất nhiên là vẫn gặp hiện tượng đột biến. Quả thường hình trứng, sau 4-5 tháng thì nhân hình thành, lúc đầu mềm, sau cứng dần. Vỏ quả đầu tiên có màu xanh đậm, sau xanh nhạt và cuối cùng là màu vàng hoặc đỏ. Từ khi thụ phấn đến khi quả chín kéo dài khoảng 6-8 tháng. Khi vỏ quả có màu đạt hơn 2/3 màu vàng hoặc đỏ là cần thu hoạch, do quả chín quá dễ bị rụng . Thường chín rộ vào tháng 12 và tháng 1. Ở Tây Nguyên, chín sớm hơn khoảng 2-3 tháng so với miền Bắc. Trong quả thường có hai nhân, một số ít có 3 nhân. Ngoài nhân là vỏ lụa màu bạc. Ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt. Thông thường từ 5-7 kg quả thu hoạch được 1kg nhân, hạt có màu xám xanh, xanh lục, xanh nhạt. Lượng cafein có khoảng 1-3%.  Giống Robusta: tại Việt Nam còn đuợc gọi là cà phê vối.Có nguồn gốc ở khu vực sông Côngô, miền núi thấp xích đạo và nhiệt đới Tây châu Phi. Robusta cao 5-7m. Quả hình trứng hoặc tròn. Quả chín có màu đỏ thẫm. Vỏ quả cứng và dai hơn Arabica. Qua chín từ tháng 2-4 ở miền Bắc, và từ tháng 12- tháng 2 ở Tây Nguyên. Nhân hình hơi tròn, to ngang, vỏ lụa màu ánh nâu bạc. Nhân có màu xám xanh, xanh bạc, vàng mỡ gà,v.v… Lượng cafein có khoảng 1,5-3%.  Giống Chari: tại Việt Nam được gọi là cà phê mít. Có nguồn gốc ở Ubangui Chari gần hoang mạc Sahara. Cà phê mít cao 6-15m, lá hình trứng. Quả hình trứng, hơi lồi và to. Thường chín vào tháng 5-tháng 7. 2.1.2) Thành phần hóa học của cà phê: 2 Quả cà phê gồm những phần sau: -Lớp vỏ quả: là lớp vỏ ngoài, mềm, ngoài bì có màu đỏ khi chín. Vỏ quả của cà phê chè mểm hơn cà phê vối và cà phê mít. -Lớp vỏ thịt: còn gọi là trung bì. Vỏ thịt của cà phê chè mềm và ngọt hơn so với cà phê vối và cà phê mít, do đó dễ xay xát hơn. -Vỏ trấu: nội bì. Vỏ trấu của cà phê chè mỏng và dễ đập hơn. -Vỏ lụa: nằm sát nhân, mềm, mỏng, có màu sắc và đặc tính khác nhau tùy vào loại cà phê. Vỏ lụa của cà phê chè màu tráng bạc, dễ tách khỏi nhân. Vỏ lụa của cà phê vối và cà phê mít khó tách ra khỏi nhân. -Nhân cà phê: ngoài cùng chứa những tế bào nhỏ, trong chứa chất dẻo, và có những tế bào lớn hơn, mềm hơn. 2.1.3) Các quá trình chuyển hóa trong lên men cà phê: -Nhờ có các hệ enzym: enzym trong hạt cà phê, enzym của vi sinh vật tự nhiên trên bề mặt hạt cà phê giúp cho có sự thay đổi sâu sắc về: tính chất vật lý, tính chất hóa học của hạt cà phê. -Thời gian lên men: 20-100h. -Thời gian lên men dài hay ngắn phụ thuộc vào: + Nhiệt độ lên men + Độ chín của hạt cà phê + Giá trị pH khối hạt lên men Kết quả thí nghiệm cũng như trong thực tế sản xuất cho thấy: - Lên men hiếu khí nhanh và tốt hơn lên men yếm khí - Trong quá trình lên men có bổ sung Ca nhằm tăng hoạt lực enzym giúp cho quá trình lên men nhanh hơn - Hiện nay người ta sử dụng các enzym được sản xuất công nghiệp để lên men cà phê như: benefax, Pectozyme, Cofepec, chất lượng cà phê sau khi lên men rất tốt. - Các chế phẩm này đều chứa enzym : Pectinaza, hemicellulaza, Cellulaza. - Trong quá trình lên men, thành phần hóa học của cà phê được thay đổi khá sâu sắc. - Theo Menchu và Rolza (1973) sản phẩm tạo thành sau quá trình lên men là: các acid hữu cơ, etanol. Các vi sinh vật trong lên men cà phê: Có nhiều loài vi sinh vật tham gia quá trình lên men, trong đó có 6 loài thường gặp: +Các loài vi khuẩn lactic : Leuconostoc, Lactobacillus +Các loài cầu khuẩn thuộc : Aerobacter, Escherichia +Các loài Bacillus chứa nhiều pectinaza +Các loài nấm men +Các loài nấm sợi như : Aspergillus, Fusarium, Penicilium +Các loài thuộc Erwinia Trong quá trình lên men, lượng enzym pectinaza được tổng hợp khá nhiều, các enzym này tham gia phản ứng : Pectin + H2O= acid pectic + CH3OH Enzym pectinaza được tạo thành nhờ vi khuẩn, mốc. Mất hoạt tính ở t =950C, thời gian lên men =20 phút. 2.1.4) Chế biến: -Chế biến khô: dùng cả quả già và quả gần chín, chất lượng giảm. -Chế biến ướt: có hương vị ngon. Phương pháp ướt: + Quả vừa chín (không xát tươi kịp trải ở nơi râm, dày 10-15cm, không được để quá 24h) + Xát tươi (bằng tay, hoặc bằng điện) để loại bỏ lớp vỏ thịt quả. + Dùng nước sạch đãi lấy hạt, rửa sạch, rửa sạch nhớt nhận được cà phê thóc. + Cho vào thùng gỗ (không được dùng thùng kim loại) + Phủ bao tải sạch lên trên để lêm men khô 3 + Buổi sáng rửa sạch bằng nước, sau ủ tiếp đến ngày hôm sau + làm vậy trong 2 ngày. Khi mặt hạt thấy nhám là được (quá trình lên men lúc này đã kết thúc) + Rửa sạch. Ngâm nước trong 10-12h + Phơi trên nền xi măng, gạch (không phơi trên nền đất). Mỗi giờ cào 1 lần. + Loại bỏ hạt xấu và các tạp chất khác đi + Thu hoạch sản phẩm: với hạt có độ ẩm =12-18% sẽ là hạt thương phẩm. Còn để giữ giống sẽ để độ ẩm là 18-20% Phương pháp khô: + Thường áp dụng vào cuối vụ, thu hoạch đợt cuối cùng. + Cà phê thu hoạch xong, đem phơi nằng cho khô phần thịt quả. Khi phơi chú ý trải mỏng trên nền khô, cứng hoặc nong nia và tránh để mưa, sương đêm làm ướt. + Cho vào máy xát loại thịt quả, sau đó đem sấy cà phê + Cho vào máy xát loại phần vỏ cứng của nhân Rang cà phê: có nhiều phương thức rang cà phê khác nhau như: +Kiểu Ý: rang gần thành than + Rang quế: rang cho tới khi cà phê có màu quế + Kiểu Pháp: rang cho tới khi chất dầu tự nhiên có trong cà phê nổi lên trên bề mặt hạt Trộn cà phê: Tỷ lệ pha trộn: + Cà phê chè để tạo mùi thơm 25% + Cà phê mít tạo vị ngon 25% + Cà phê vối giá rẻ 50% (Một số nhà máy cho một ít rượu mạnh vào khâu rang cà phê hoặc khâu trộn cà phê để tạo vị đặc trưng cho cà phê). -Sử dụng chất độn: ngô, lạc, nhân hạt điều, hạt keo giậu, đậu nành. Với mục đích giảm chi phí và tăng độ dinh dưỡng. 2.2) Sữa: 2.2.1) Giá trị dinh dưỡng của sữa: Sữa là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhất. Trong sữa có đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ. Ngoài các thành phần chính là protein, lactoza, lipit, muối khoáng còn có tất cả các loại vitamin chủ yếu, các enzym, các nguyên tố vi lượng không thể thay thế. Protein của sữa rất đặc biệt, có chứa nhiều và hài hòa các acid amin cần thiết. Hàng ngày mỗi người chỉ cần dùng 100g protein của sữa đã có thể thỏa mãn hoàn toàn nhu cầu về acid amin. Cơ thể người sử dụng protein sữa để tạo thành hemoglobin dễ dàng hơn bất cứ protein của thực phẩm nào khác. Độ tiêu hóa của protein sữa 96-98%. Lipid của sữa giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng. Khác với các loại mỡ động vật và thực vật khác, mỡ sữa chứa nhiều nhóm acid béo khác nhau, chứa nhiều vitamin và có độ tiêu hóa cao do có nhiệt độ nóng chảy thấp và chất béo ở dưới dạng các cầu mỡ có kích thước nhỏ. Giá trị dinh dưỡng của đường sữa (lactoza) không thua kém sacharoza. Hàm lượng muối canxi và phospho trong sữa cao, giúp cho quá trình tạo thành xương, các hoạt động của não. Hai nguyên tố này ở dạng dễ hấp thụ, đồng thời lại ở tỷ lệ rất hài hòa. Cơ thể có thể hấp thụ được hoàn toàn. Đối với trẻ em, can xi của sữa là nguồn canxi không thể thay thế. Sữa là nguồn cung cấp tất cả các vitamin. Sữa không những bổ mà còn có tác dụng chữa bệnh, giải độc. Trong số các thức ăn tự nhiên của con người, không có sản phẩm nào mà hỗn hợp các chứa cần thiết lại được phối hợp một cách có hiệu quả như sữa. 4 2.2.2) Tính chất hóa học của sữa: 2.2.2.1) Độ acid chung: người ta thường biểu thị độ acid chung bằng độ Thorner (0T). Nó cho ta biết lượng mililit NaOH 0,1N đã dùng để trung hòa acid tự do có trong 100ml sữa. Độ acid chung phụ thuộc vào các thành phần của sữa mà chủ yếu là các múôi acid của acid phosphoricvà limonic, các protein (casein, albumin, globulin) và CO2 tồn tại dười dạng hòa tan trong sữa. Giá trị trung bình độ acid của sữa bò là 16-18 0T. Đối với sữa đầu, độ acid có thể rất cao do có hàm lượng protein và muối cao. Theo kết quả nghiên cứu của 2.2.2.2) Độ acid hoạt động: biểu thị tính hoạt động của các ion H . Giá trị pH=6,5-6,8. Trung bình là 6,6. Độ ph của sữa không đặc trưng cho đô tươi của sữa. Nó biến đổi rất chậm so với độ acid chung. . Theo kết quả nghiên cứu của Inikhov: Ngày thứ 1 sau khi đẻ, sữa có độ axit 2 3 4 5 6 11 49,5 0T 40,5 0T 29,8 0T 28,7 0T 26,7 0T 25,6 0T 21,8 0T 2.2.2.3) Tính chất oxy hóa-khử của sữa: Sữa là một chất lỏng phức tạp mà trong đó ngoài các tàhnh phần chính protein, lipid, và lactoza còn chứa hàng loạt các hợp chất khác rất dễ bị oxy hóa, bị khử (vitaminC, vitamin E, B2, enzim, chất màu,…) Khả năng oxy hóa-khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxy hóa-khử, ký hiệu là Eh, tính bằng milivôn hoặc vôn. Đối với sữa bình thường, Eh=0,2-0,3V (200-300 mV). Khả năng oxy hóa-khử phụ thuộc vào nồng độ ion hydro, do đó còn có thể biểu thị bằng rH2: Như vậy, thế oxy hóa-khử Eh hoặc rH2 cho phép đánh giá các quá trình năng lượng xảy ra trong sữa. Xanh metylencó thể bị mất màu khi cho vào sữa (trong một số trường hợp). Điều đó chứng tỏ trong sữa có chất dễ oxy hóa. Nếu cho formaldehyt vào sữa bị oxy hóa chứng tỏ trong sữa có chất khử. 2.2.2.4) Tính chất keo của sữa: Sữa là một dung dịch keo có 3 pha tồn tại đồng thời: - Dung dịch thực - Dung dịch huyền phù - Dung dịch nhũ tương 2.2.2.5) Dung dịch thực: Thành phần gồm nước và các chất hòa tan như lactoza, muối khoáng, các vitamin hòa tan trong nước. 2.2.2.6) Dung dịch huyền phù: Chủ yếu là protein và các chất liên kết như lipoprotein. Các protein trong sữa ở dạng phân tử lớn có kích thước từ 15-200nm (albumin 15-50nm, globulin 25-50nm, casein 40-200nm). Do kích thước phân tử protein lớn tạo thành dung dịch keo. Trên bề mặt các phân tử protein có chứa các nhóm chức háo nước –NH2, -COOH, -CO, -NHv.v… nên rất dễ dàng hút nước. Khi các nhóm này phân li sẽ tạo thành các điện tích (+) và (-) với số lượng xác định. Hai yếu tố này (háo nước và có điện tích) thường quyết định sự bền vững của protein ở dạng keo. Khi 5 hai yếu tố này bị phá hủy sẽ dẫn tới sự đông tụ của protein và do đó của sữa. Thường yếu tố háo nước có ý nghĩa quan trọng hơn đối với độ bền của protein sữa. Điều này giải thích vì sao albumin và globulin trong môi trường acid bền hơn casein. Do có độ háo nước cao nên chúng không bị đông tụ ngay cả ở điểm đẳng điện. 2.2.2.7) Dung dịch nhũ tương: Chủ yếu là chất béo ở dưới dạng các cầu mỡ. Kích thước và số lượng các cầu mỡ không ổn định và phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà chủ yếu là khẩu phần thức ăn, giống, điều kiện sống, thời kỳ có thai. Kích thước các cầu mỡ có ý nghĩa quan trọng, nó xác định sự biến đổi chất béo vào sản phẩm trong hàng loạt các quá trình công nghệ (li tâm, đồng hóa, quá trình sản xuất phomat, bơ). Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000-4000 triệu cầu mỡ với đường kính trung bình 3  m (giới hạn dao động 0,3-10  m). Nhũ tương chất béo của sữa khá bền vững. Đun sữa đến nhiệt độ cao (thanh trùng, tiệt trùng), làm lạnh tới nhiệt độ thấp, tác động cơ học đặc biệt (khi sản xuất bơ) hoặc do ảnh hưởng của hóa chất (acid, kiềm). Theo ý kiến của nhiều nhà nghiên cứu thì trên bề mặt của các cầu mỡ được bao bằng một lớp lipoprotein. Do đó các cầu mỡ không bị phá hủy khi có tác động cơ học mạnh. 2.2.3) Một số vấn đề thường gặp ở sữa tươi nguyên liệu: 2.2.3.1) Sữa từ những con bò bị bệnh: @ Bệnh lao: bầu vú của những con bò cái bị bệnh lao có chứa các vi khuẩn lao Mycobecterium tubeculois. Việc lây truy6èn bệnh qua sữa sẽ gây nguy hiểm cho người sử dụng loại sữa này. Vi khuẩn lao trong sữa cũng có thể có nguồn gốc từ phân bò bị bệnh lao đường ruột hoặc từ dịch co bò bị bệnh lao phổi. Sữa cũng có thể bị nmhiễm vi khuẩn lao do người vắt sữa bị bệnh. Vi khuẩn lao tồn tại kéo dài trong sữa thậm chí cả sau khi lên men. @ Bệnh sẩy thai truyền nhiễm: Những con bò mắc bệnh sẩy thai truyền nhiễm âm tính, tiềm ẩn có thể thải vi khuẩn qua sữa. Việc bài thải vi khuẩn qua sữa có thể kéo dài 7-8 năm. Lượng vi khuẩn thải ra lớn nhất ở những ngày đầu tiên sau khi đẻ hoặc sẩy thai. Vi khuẩn Brucella abortus kém bền nhiệt. Gia nhiệt ở 60 0C trong 30 phút làm mất độc tính của vi khuẩn này. Trong sữa chưa thanh trùng, vi khuẩn có thể sống 7-9 ngày, trong sữa chua là 9 ngày và trong bơ là 50 ngày. @ Bệnh than: vi khuẩnm bệnh than Bacillus anthracis nhiễm vào sữa thì người tiêu thụ sữa này có thể bị bệnh than thể ruột. Sữa bị nhiễm vi khuẩn bệnh này phải bỏ đi. @ Bệnh viêm vú do tụ cầu khuẩn và liên cầu khuẩn: Trong các độc tố tụ cầu khuẩn thì độc tố enterotoxin đáng chú ý nhất, vì loại độc tố này bền với nhiệt độ. Qua xử lý ở 1000C trong 30 phút, nó vẫn có thể gây độc cho người sử dụng loại sữa này. @ Bệnh thương hàn: vi khuẩn Salmonella có thể nhiễm vào sữa từ con bò đang bị bệnh hoặc đang mang mầm bệnh. Trong sữa bò, Salmonella có thể sống sót tới 60 ngày. Biện pháp thanh trùng có thể tiêu diệt vi khuẩn này. @ Bệnh tụ huyết trùng: vi khuẩn Pasteurella multocida thải vào sữa khi bò bị bệnh tụ huyết trùng ở thể cấp tính. Đến nay chưa phát hiện ra trường hợp người bị bệnh do tiêu thụ loại sữa này, nhưng nó vẫn được xem là nguồn gây bệnh. Biện pháp cần thiết là phải tiêm phòng đầy đủ, đúng cách và đủ liều cho bò. Khi bò bị ốm phải được điều trị triệt để. Trong suốt thời gian bò bị bệnh, không được dùng sữa này cho sản xuất hàng hóa. 2.2.3.2) Sữa có mùi vị không tự nhiên (mùi vị lạ): Nguyên nhân có thể do thức ăn, mùi cỏ, mùi của hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc tẩy rửa, thuốc sát khuẩn… 6 Khi sữa bị nhiễm vi khuẩn đường ruột và vi khuẩn gây bệnh huỳnh quang từ rơm cỏ có thể làm cho sữa có mùi lạ. Nấm men và trực khuẩn đường ruột có thể làm cho sữa bị sủi bọt. 2.3) Phương pháp: 2.3.1) Các bước chế biến cà phê hòa tan: Chọn cà phê nhân sống: Có những loại cà phê khi uống bình thường bằng pha phin thì ngon, nhưng mang chế biến cà phê hòa tan thì lại nhạt nhẽo. Cho nên việc lựa chọn loại cà phê thích hợp để pha trộn, kỹ thuật rang tốt cho ta bột tốt. Đó là một bước quan trọng. Mỗi cơ sở sản xuất cần xác định một thị tường phù hợp với thiết bị của mình và chọn nguyên liệu cho thích hợp. Thông thường thì dùng loại Robusta chế biến cà phê hòa tan sẽ có chất lượng đạt tiêu chuẩn hơn. Rang cà phê: Rang quyết định chất lượng của cà phê hòa tan. Rang hơi cháy thì tỷ lệ thành phẩm tăng nhưng hương vị bị giảm. Thường rang ở 180 0C và tăng dần nhiệt độ lên 200-210 0C. Tuy nhiên, nếu rang nhiệt độ cao quá thì mùi thơm bị tổn thất nhiều. Trong quá trình rang, màu sắc biến đổi như sau: -Màu nhạt -Màu quế -Nâu trung bình -Nâu hơi đậm -Nâu cánh gián -Nâu đậm đến mức dầu ra mặt ngoài -Đen thành than Tuỳ theo sở thích của người uống mà rang. Nếu rang nhạt thì nước ít thơm, nước nhạt, uống sẽ hăng mùi gỗ.Nếu rang cháy thì cà phê sẽ bị đắng, có mùi khét nhưng nước đậm hơn. + Xử lý trước khi rang:là giai đoạn làm sạch bụi đá, tạp chất. Có thể dùng các loại sàng rung động, sàng hút… Sau đó, có thể dùng thiết bị trộn để cho khối hạt đều trước khi đưa vào rang. + Rang: quá trình rang là quan trọng bậc nhất, vì rang là làm cho hương thơm hình thành. Tùy theo từng cỡ hạt, từng loại thiết bị mà có chế độ rang thích hợp khác nhau. + Thiết bị rang:người ta tiến hành rang trong nhiều loại thiết bị có mức độ cơ giới khác nhau, và dùng nhiều loại nhiên liệu khác nhau. Người ta có thể rang trong thiết bị thùng đứng có trục khuấy hoặc tay đảo. Thiết bị còn có ống lấy mẫu và cửa quan sát. Cà phê sau khi rang ua hệ thống làm nguội bằng thùng hoặc bằng bao tải rải đều cà phê cho chóng nguội. Có thể đốt bằng than, dầu hoặc hơi nóng ở vỏ nồi hoặc trục nồi. Ngoài ra còn có những thiết bị rang hiện đại, tư động hóa dưới một áp suất lớn, cho ta sản phẩm sau rang rất đều và hao hụt về hương thơm coi như được khống chế tốt. Xay cà phê:Độ mịn rất cần thiết cho các loại malt trích ly, ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Trích ly:Mục đích là để đạt hiệu suất cao, và giữ được hương vị tốt, tối đa của cà phê rang. Hòa tan cà phê rang bằng nước nóng ở 90 0C . Trích ly để làm giàu thêm chất hòa tan khi cà phê đi qua các tháp. Thường thì trích ly trong 5-6 tháp nối tiếp nhau bằng các ống dẫn. Tính toán và thao tác thế nào để cà phê có một độ dày nhất định trong các tháp, và bề mặt tiếp xúc với nước được tối đa. Đối với quá trình trích ly, việc thao tác rất quan trọng như: đóng mở các van cho nước vào, hơi vào, bột vào, dung dịch ra… đều phải làm thành thạo và có kỹ thuật. Đây là bước cần thiết để đạt hiệu suất cao. Muốn vậy cần đạt mấy yêu cầu sau đây: *Gia nhiệt: nhiệt độ cao ở những tháp chứa cà phê có ít chất hòa tan, nhiệt độ thấp ở những tháp có chứa cà phê có nhiều chất hòa tan. 7 *Gia áp lực: cách này có ảnh hưởng đấn nhiệt độ, tăng cường biến đổi các tính chất hóa lý của cá phê hòa tan (Ví dụ: bắt đầu có hiện tượng thủy phân cà phê đã rang rồi ở nhiệt độ, áp lực cao lúc áp suất cao). Tuy nhiên, còn có ưu điểm là tiệt trùng được dung dịch hòa tan. Người ta có thể trích ly gián đoạn hoặc trích ly liên tục. Hầu hết các nhà máy hiện nay đều dùng phương pháp trích ly liên tục, vì hiệu suất làm việc tốt, trích ly được sâu khô. Ngoài ra, người ta có thể dùng phương pháp trích ly bằng siêu âm. Phương pháp này có thể lấy hết toàn bộ chấ hòa tan trong bột cà phê một cách liên tục, nhanh với nước lạnh. Ưu việt nữa là giữ được chất bốc hơi đạt được hương vị tốt nhất. Tuy nhiên, phương pháp này khá phức tạp, phải thủy phân bột cà phê, rồi tung hòa cộng với việc hóa nghiệm xác định chất lượng của dung dịch hòa tan rất phức tạp. Lắng trong dung dịch: phương pháp ly tâm thì tốt nhưng thiết bị tối tân, giá thành đắt. Cho nên, người ta thường dùng lọc khung bản (ép). Cô đặc: trước khi làm khô triệt để thì ước phụ trước là cần cô đặc để tăng thêm nồng độ chất tan trong dung dịch, để thời gian sấy tiếp theo càng nhanh, giữ được mùi hương của cà phê. Thường cô đặc trong nồi chân không ở nhiệt độ thấp. Cũng có thể mang dịch đã lọc làm lạnh triệt để, trước khi sấy bằng nitro lỏng để khi sấy ẩm bốc hơi nhanh. Phương pháp này hiện đại, cho phép giữ được hương cà phê tốt nhất. Bốc hơi triệt để (sấy): Có nhiều phương pháp bốc hơi và cho các sản phẩm có chất lượng khác nhau: + Phương pháp sấy phun: thường dùng nhất hiện nay. Thường sấy trong những buồng hình côn có không khí nóng phun vào. Tổng kết của nhiều nước cho thấy buồng hình côn là tốt nhất vì hoạt động dễ dàng, sản xuất liên tục được tốt, kiểm tra nhanh. Sấy theo phương pháp này có bột thành phẩm sản xuất ra ở dưới dạng hạt rất nhỏ, rỗng ruột gọi là bột nhẹ, tỷ trọng nhỏ nhưng cũng dễ hòa tan, hình dáng bột khá đều đặn. Dụng cụ phun có thể là van phun hoặc đĩa phun. Nếu là đĩa phun thì tốc độ khoảng 15.000 vòng/phút làm cho dung dịch biến thành hạt sương mịn. Hiện nay, người ta thường dùng van phun đơn giản hơn. Hơi nóng có thể đi cùng chiều hay ngược chiều. + Phương pháp sấy trong chân không: dịch đặc cà phê được đưa đến buồng bốc hơi chân không ở nhiệt độ thấp. Dung dịch được dàn mỏng trên các trục lớn có hơi nóng đi trong trục. Bột khô thành những màng mỏng quanh ống có bộ phận cơ giới cạo ra rồi tán nhỏ, rây. Bột sấy kiểu này hòa tan được nhanh, tốt. + Sấy bằng phương pháp thăng hoa và hồng ngoại: đưa dung dịch đặc cà phê làm lạnh. Sau đó, dùng tia hồng ngoại để sấy đột ngột. Dung dịch từ rắn bốc hơi, cà phê còn lại ở dạng bột. Tinh thể thu được dễ tan, hương đảm bảo, chất lượng tốt nhất. Bảo quản: cà phê sau khi rang rất dễ hút ẩm, do sự có mặt của oxy trong không khí làm giảm chất lượng sản phẩm. Cho nên, các dạng cà phê sau khi rang phải bảo quản thật kín. Thông thường bao gói bằng 3 lớp: -Lớp thứ nhất: giất tinh khiết hoặc giấy thiếc. -Lớp thứ hai: giấy cách ẩm (parafin) -Lớp thứ ba: hộp carton hoặc thùng gỗ Cà phê hòa tan rất dễ hút ẩm tạo tàhnh dịch sệt, quánh nên đóng gói phải thật kín. Thường đóng vào lọ thủy tinh với khối lượng 50g, 100g, 200g, hoặ cũng có thể đóng gói trong hộp sắt tây trắng trong có lót giấy thiếc nắp đậy thật kín, có đệm nhiều lớp giấy thiếc cách ẩm. Cũng có thể đóng gói rất nhỏ chỉ đủ để pha đủ một chén. Nhãn hiệu ghi trên bao bì có thể in trực tiếp hoặc in lên giấy dán vào hộp, lọv.v… Kho tàng để bảo quản cà phê cần sạch, khô (với độ ẩm tương đối của khí không quá 75%), cần thông gió và không có các vi sinh vật làm hư hỏng. Những thùng đựng sản phẩm để lên trên các giá cao cách tường, cách mặt sàn kho một khoảng 0,5-0,7m. Sản phẩm không để gần các ống dẫn nước, máng dẫn nước hoặc các dụng cụ sưởi nóng. 8 Cần có thời gian quy định thời hạn bảo quản cà phê từ ngày bao gói ghi trên bao bì. Xe chuyên chở cần vệ sinh sạch sẽ, không có mùi vị lạ (mùi thơm hoặc hôi như: tinh dầu, hương liệu, phân bón…). Xe cần cò bạt che, bốc dỡ cần tiến hành ở nơi có mái che và thời tiết tốt. Đánh giá phẩm chất cà phê bằng cảm quan: tức là xác định phẩm chất của hạt cà phê bằng hình thức bên ngoài và giá trị bên trong của hạt cà phê, qua cảm giác của người kiểm tra. Đánh giá bằng hình thúc bên ngoài gồm có: màu sắc hạt, độ căng bóng bề mặt hạt, độ bóng đều của hạt… Đánh giá về chất lượng bên trong của cà phê qua cảm giác của người kiểm tra, tức là xác định giá trị của nó về hương vị bằng phương pháp thử nếm. Các bước chế biến sữa bột: 2.3.2) Thu nhận, vận chuyển và bảo quản sữa: 2.3.3) Làm sạch: 2.3.4) Làm lạnh: 2.3.5) Bảo quản: 2.3.6) Li tâm: @ Mục đích: thu được cream và sữa gầy (li tâm tách béo) hoặc cream và sữa có hàm lượng chất béo định sẵn (li tâm tiêu chuẩn hóa chất béo) hoặc đơn giản là li tâm để loại bỏ các tạp chất cơ học (li tâm làm sạch). @ Nguyên tắc của li tâm: Sữa được đưa vào qua ống trục giữa, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0,4mm. Sữa trong thùng quay chuyển động với tốc độ 2-3cm/s. Dưới tác dụng của lực li tâm sẽ phân chia sữa: các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của gia tốc hướng tâm sẽ chuyển động về phía trục quay và tập trung xung quanh trục giữa. Các cầu mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm, càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần. Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi. Các tạp chất cơ học có trong sữa là thành phần nặng hơn so với plasma bị bắn vào thành tang quay và tập hợp vào khoảng không gian giành chứa tạp chất. Sữa nguyên được tiếp tục đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên. Cream theo một đuờng riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài. Sữa gầy đi qua một đường khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy. Khi li tâm, chỉ có các cầu mỡ có kích thước nhỏ mới bị lẫn vào dòng sữa gầy. Hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%. Ngoài viêc phân chia sữa nguyên thành sữa gầy và cream, trong quá trình li tâm còn loại trừ được tap chất cơ học. Tốc độ tách các cầu mỡ tính như sau: p1  p 2 V=8,77n2Rr2  Trong đó: v-tốc độ tác các cầu mỡ (m/s) n-tốc độ thùng quay (vòng/phút) R-bán kính thùng quay (m) r-bán kính cầu mỡ (m) p 1-tỷ trọng của sữa gầy (kg/m3) p 2-tỷ trọng của cream (kg/m3)  -độ nhớt động học (kg/ms) Từ công thức này, chúng ta nhận thấy tốc độ tách các cầu mỡ tỷ lệ thuận với kích thươc và tốc độ thùng quay, tỷ trọng của sữa gầy và của cream và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của sữa. Do vậy, để tăng công suất của máy li tâm, cần tăng kích thước thùng quay, tốc độ quay và giảm độ nhớt của nó, giúp cho quá trình li tâm được dễ dàng. Nguyên tắc của li tâm: Hình 3.6 là sơ đồ nguyên tắc làm việc của thiết bị li tâm chất béo: 9 Sữa được đưa vào ống trục giữa, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0,4mm. Sữa trong thùng quay chuyển động với tốc độ 2-3cm/s. Dưới tác dụng của lực I tâm sẽ phân chia sữa: các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của gia tốc hướng tâm sẽ chuyển động về phía trục quay và tập trung xung quanh trục giữa. Các cầu mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm, càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần. Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi. Các tạp chất cơ học có trong sữa là thành phần nặng hơn so với plasma bị bắn vào thành tăng quay và tập hợp vào khoảng không gian giành chứa tạp chất. Sữa nguyên được tiếp tục đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và craem đến phía trên. Cream theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài. Sữa gầy đi qua một đường khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy. Khi li tâm, chỉ có các cầu mỡ có kích thước nhỏ mới bị lẫn vào dòng sữa gầy. Hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%. Ngoài việc phân chia sữa nguyên thành sữa gầy và cream, trong quá trình li tâm còn loại trừ được tạp chất cơ học. TIÊU CHUẨN HÓA: Trong phạm vi ở đây, khi nói đến tiêu chuẩn hóa sữa người ta chỉ đề cập đấn một chỉ tiêu, đó là chất béo. Cần điều chỉnh sao cho thành phẩm có hàm lượng chất béo như đã định sẵn (ví dụ 3,2%; 3,6%v.v…) Khi tiêu chuẩn hóa sữa, người ta có thể cho thêm cream( nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp hơn sữa thành phẩm(Ms,Mstt) hoặc dùng sữa gầy (sữa đã tách chất béo) để giảm hàm lượng chất béo trong sữa thành phẩm (Ms >Mstt) Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa bằng hai phương pháp: bằng máy li tâm tiêu chuẩn hóa tự động hoặc bằng phối trộn. Tốt nhất là dùng máy li tâm- diều chỉnh tự động làm đồng thời hai nhiệm vụ: li tâm làm sạch và tiêu chuẩn hóa chất béo của sữa. Người ta dùng bơm đưa vào ngăn hoàn nhiệt của máy thanh trùng kiểu khung bản. Sữa được đun nóng đến 40-45 C rồi chuyển sang máy li tâm làm sạch, li tâm tiêu chuẩn hóa. Sau khi sữa được điều chỉnh tới hàm lượng chất béo cần thiết, nó được đưa về lại thiết bị thanh trùng để thanh trùng và làm lạnh. Trong trường hợp không có máy li tâm điều chỉnh tự động như thế, người ta dùng máy li tâm tách chất béo. Sữa nguyên liệu, sau khi được đun nóng ở ngăn hoàn nhiệt của máy thanh trùng, một phần lớn sẽ đi vào máy làm sạch sữa, phần còn lại đi vào máy li tâm tách chất béo. Khi hàm lượng chất béo của sữa thanh trùng thấp hơn hàm lượng của sữa nguyên liệu, ta cần tách bớt một lượng cream. Gs ( Ms  Mtc) Mc  Mtc Gc-lượng cream tach được khi li tâm (kg) Gs-lượng sữa cần đem li tâm (kg) Ms, Mtc, Mc-hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu, của sữa tiêu chuẩn, và của cream. Ở những cơ sở sản xuất nhỏ,việc tiêu chuẩn hóa tiến hành theo phương pháp phối trộn. Khi đó với một lượng sữa nguyên liệu xác định, người ta pha thêm sữa đã tách chất béo hoặc cream cần dùng xác định theo công thức sau: Gc = G0= Gs ( Ms  Mtc) Mtc  M 0 Gs ( Mtc  Ms) Mc  Mtc G0,Gc-lượng sữa gầy hoặc cream dùng để tiêu chuẩn hóa (kg) M0-hàm lượng chất béo của sữa gầy Gc = 10 2.3.7) Đồng hóa: @ Mục đích của đồng hóa: là làm giảm kích thước của các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa, làm cho sữa được đồng nhất. Đồng hóa có thể làm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhưng làm giảm đáng kể qua trình oxy hóa, làm tăng chất lượng của sữa và các sản phẩm sữa (tăng mức độ phân tán cream, phân bố lại giữa pha chất béo và plasma, thay đổi thành phần và tính chất của protein). Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được cơ thể hấp thu dễ dàng. Ngoài việc nâng cao mức độ phân tán của mỡ sữa, đồng hóa làm phân bố lại giữa pha chất béo và plasma sữa, cũng như làm thay đổi tính chất và thành phần của protein. @ Nguyên tắc của đồng hóa: Người ta dùng thiết bị đồng hóa để đồng hóa sữa. Máy đồng hóa là một bơm piston 3 cấp. Trên ống tăng áp người ta đặt van đồng hóa. Van này ép sát bằng lò xo vào lỗ có đường kính 5-10mm gọi là đế van. Theo Barabanovxki, các cầu mỡ bị phân chia nhỏ là kết quả của sự thay đổi đột ngột tốc độ của sữa khi qua khe van. Tốc độ chuyển động của sữa trong buồng tăng áp vo=9m/s. Do kết quả của sự thay đổi đột ngột tiết diện dòng sữakhi đi từ buồng tăng áp vào khe van rất nhỏ, tốc độ sữa sẽ tăng đáng kể. Trong khe van, sữa có tốc độ v1=200-300m/s. Khi cầu mỡ chuyển từ vùng có tốc độ thấp v0 vào vùng có tốc độ cao, phần phía trước của cầu mỡ đi vào khe van với tốc độ v1 bị kéo căng và từng phần của nó bị đứt khỏi cầu mỡ. Tốc độ v1 càng lớn (phụ thuộc vào áp suất) thì cầu mỡ bị kéo càng mạnh gần như thành sợi chỉ. Khi đó. Thu được các cầu mỡ có kích thước nhỏ hơn. Mức độ phân chia các cầu mỡ phụ thuộc vào áp suất. Nên đồng hóa sữa ở nhiệt độ 60-850C. 2.3.8) Tiêu chuẩn hóa: Có thể tiến hành tiêu chuẩn hóa sữa bằng hai phương pháp: bằng máy li tânm tiêu chuẩn hóa tự động hoặc bằng phối trộn. Tốt nhất là dùng máy li tâm- điều chỉnh tự động làm đồng thời hai nhiệm vụ: li tâm làm sạch và tiêu chuẩn hóa chất béo của sữa. Người ta dùng bơm đưa vào ngăn hoàn nhiệt của máy thanh trùng kiểu khung bản. Sữa được đun nóng đến 40-450C rồi chuyển sang máy li tâm làm sạch, li tâm tiêu chuẩn hóa. Sau khi sữa được điều chỉnh tới hàm lượng chất béo cần thiết, nó được đưa về lại thiết bị thanh trùng để thanh trùng và làm lạnh. Trong trường hợp không có máy li tâm điều chỉnh tự động như thế, người ta dùng máy li tâm tách chất béo. Sữa nguyên liệu, sau khi được đun nóng ở ngăn hoàn nhiệt của máy thanh trùng, một phần lớn sẽ đi vào máy làm sạch sữa, phần còn lại đi vào máy li tâm tách chất béo. Ở những cơ sở sản xuất nhỏ, việc tiêu chuẩn hóa tiến hành theo phương pháp phối trộn. Khi đó, với một lượng sữa nguyên liệu xác định, người ta pha thêm sữa đã tách chất béo hoặc cream cần dùng. 2.3.9) Thanh trùng: thanh trùng là khâu rất quan trọng, quyết định chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm. Chế độ thanh trùng thường được sử dụng là 72-750C trong vài giây. Tuy nhiên ở mỗi nước, mỗi nhà máy tự lựa chọn cho mình một chế độ thích hợp căn cứ vào chất lượng sữa tươi nguyên liệu, điều kiện sản xuất,… miễn sao chế độ thanh trùng đó đảm bảo tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh, và không ảnh hưởng tới chất lượng của sữa. Các phương pháp thanh trùng sữa: Có hai phương pháp thanh trùng chính sau đây: @ Thanh trùng sữa ở nhiệt độ thấp: Phương pháp này được tiến hành khi đun nóng sữa ở 63 0C trong 30 phút. Đó là phương pháp chậm và gián đoạn nhưng có ưu điểm là không làm thay đổi các đặc tính của sữa, đặc biệt là thành phần albumin và globulin không bị đông tụ và trạng thái vật lý của các cầu béo không thay đổi. Tuy nhiên, các vi sinh vật ưa nhiệt có thể phát triển được ở nhiệt độ 63 0C, do đó là nguyên nhân gây tăng số lượng vi sinh vật cho sữa sau quá trình thanh trùng. Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ thấp bao gồm một thùng hai vỏ. Trong thùng sữa được làm nóng lên 63 0C và giữ ở nhiệt độ này trong 30 ph trước khi làm lạnh. Trong quá trình thao tác, nhất là khi làm thay đổi các chế độ nhiệt cần tránh để tạo thành các sản phẩm ở dạng bọt trên bề mặt. 11 Ưu điểm của thiết bị: đơn giản, dễ lau chùi, và do đun nóng có mức độ nên giữ được thành phần và cấu trúc của sữa. Nhược điểm: làm thất thoát CO2 và có thể oxy hóa vitamin do sự đảo trộn sữa khi có mặt của oxy không khí ở dạng tự do. @Thanh trùng sữa ở nhiệt độ cao: Phương pháp này được tiến hành khi đun nóng sữa ở 75 0C đến 85 0Ctrong vòng 15s. Phương pháp này nhanh, liên tục và ít làm thay đổi các đặc tính của sữa, nhưng các thiết bị hiện đại sẽ làm giảm đáng kể nhược điểm này. Albumin và globulin luơn luơn bị đông tụ một phần. Thanh trùng ở nhiệt độ cao được ứng dụng trên phạm vi toàn thế giới. Ở Pháp, được dùng phổ biến nhưng nhiệt độ thanh trùng sử dụng trên 800C trong vài ngày vì mục đích giữ chất lượng ổn định cho các loại sữa. Ở các nước, việc sử dụng nhiệt độ thanh trùng 72 0C trong 15s được đặt t6en là phương pháp thanh trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (Hight Temperature Short Time). Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao thường hoạt động liên tục . Sữa chảy thành lớp mỏng từ 1-2 cm theo chiều dài của thiết bị có một hoặc hai thành đốt nóng. Vấn đề chính đặt ra cho cho các nhà chế tạo thíêt bị là đảm bảo sự đồng nhất hóa quá trình thanh trùng (sự phân tản nhiệt đều đảm bảo nhiệt độ mọi nơi đều được đốt nóng như nhau trong thiết bị). Muốn vậy, cần tránh các dòng khí thoát ra do tác động của nhiệt. Để đạt được mục đích này, người ta làm giảm chiều dày của lớp chất lỏng và tăng bề mặt tiếp xúc hoặc cũng có thể làm tăng sự chảy rối của dòng lỏng bằng cách tăng sự đảo trộn sữa trong quá trình đun nóng. Các dạng thiết bị thường dùng để thanh trùng sữa ở nhiệt độ cao là các loại: @Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng parapol: Thiết bị này được sử dụng rộng rãi bởi ngoài tác dụng thanh trùng, nó còn được coi như thiết bị đun nóng. Sự không đồng nhất về tác động nhiệt kéo theo các hiện tượng đun nóng cục bộ làm thay đổi một phần cấu trúc của sữa. Chiều dài của đường ống dẫn sữa và thới gian dài tiếp xúc với nhiệt độ cao làm xuất hiện mùi da. Sự đảo trộn sữa nóng trong điều kiện có không khí tự do làm phá vỡ cấu trúc của các loại vitamin và gây ra sự bốc hơi mãnh liệt. @Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng trống : Thiết bị này ít cồng kềnh nhưng đòi hỏi nhiệt độ cao. @Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao ở dạng ống: Loại thiết bị này có cấu tạo theo các kiểu dáng khác nhau nhưng bộ phận chủ yếu của thiết bị là một mạng lưới ống. Sữa được chảy trong mạng ống và được đun nóng bởi một hoặc hai mặt tiếp xúc nhờ dòng nước chảy ngược chiều với sữa. Sự đồng nhất của sữa trong quá trình thanh trùng quyết định bởi lớp rất mỏng của dòng sữa (trung bình 5-6mm) và được tiến hành trong điều kiện không có không khí. Quá trình thanh trùng được tiến hành nhờ dòng nước nóng có nhiệt độ cao hơn một vài độ so với yêu cầu của sữa thanh trùng. Phần lớn các thiết bị hiện đại kiểu này được làm bằng thép không gỉ và có cấu tạo hợp lý, nên khi lau chùi không cần thiết bị mà chỉ cần bơm dung dịch chứa chất tẩy rửa trong một hệ thống đóng kín. Các thiết bị này có bề mặt trao đổi nhiệt @Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng ống xoắn ruột gà: Kiểu thiết bị này được sử dụng ở các nước như Bỉ, Hà Lan, và các nước ở bán đảo Scandinavi. Loại thiết bị này có các bộ phận rất khác nhau (bộ phận thu hồi, bộ phận thanh trùng, các phòng và các tác nhân làm lạnh bằng nước bình thường hoặc nước đá) đều được đặt ở phần giữa phía trong của thiết bị @Thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ cao dạng ống xoắn ruột gà: Kiểu thiết bị này được sử dụng ở các nước như Bỉ, Hà Lan, và các nước ở bán đảo Scandinavi. Loại thiết bị này có các bộ phận rất khác nhau (bộ phận thu hồi, bộ phận thanh 12 trùng, các phòng và các tác nhân làm lạnh bằng nước bình thường hoặc nước đá) đều được đặt ở phần giữa phía trong của thiết bị -Tiệt trùng dạng rời không đóng bao: các thiết bị loại này được sử dụng ở Mỹ theo phương pháp Martin, ở Pháp sử dụng các thíêt bị Laguiharre vá Thermovac. Các thiết bị này có thể xử lý đến 10000 lít sữa/h. Sữa được hút vào hệ thống nhờ bơm 6 và được đẩy vào hệ thống đun nóng dạng ống 1, ở đây sữa được đốt nóng đến khoảng 75 0C. Tiếp theo sữa được đưa vào hệ thống tiệt trùng ở áp suất thường 2 nhờ hệ thống ống 9 và bộ phận phun 10. Ở đây, sữa chịu tác động của hơi nước có nhiệt độ cao và chịu sự phân đoạn phụ, nhiệt độ của hơi nước 140 0C. Sữa được tiếp tục đưa sang hệ thống tiệt trùng chân không 3 nhờ hệ thống ống 12 và bộ phận phân phối 13. Thiết bị tiệt trùng 3 này sau khi thực hiện tiệt trùng sẽ làm lạnh phụ sữa đến nhiệt độ 75 0C. Hơi nước từ thiết bị được ngưng tụ trong hệ thống đun nóng 1 và thực hiện quá trình làm nóng sữa bơm chân không 8 tháo nước ngưng. Sữa, sau khi ra khỏi thiết bị 3 nhờ bơm li tâm được đưa vào các giàn làm lạnh 4 nối đến 5. Sữa tiệt trùng sau khi ra khỏi hệ thống có nhiệt độ từ 5-8 0C. 2.3.10) Cô đặc: Cô đặc sữa để giảm bớt lượng (tăng lượng chất khô). Có thể cô đặc ở áp suất thường hoặc cô đặc trong nồi cô chân không. Cô đặc ở nồi thường (áp suất thường) thì sản phẩm luôn luôn tiếp xúc với không khí nên dễ bị nhiễm bẩn. Các sinh tố và chất béo bị phân hủy, sản phẩm bị biến tính (đặc s6ẹt, có màu vàng sẫm). 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 cũng như màu sắc tốt. Trong công nghiệp sữa hiện nay người ta sử dụng thiết bị chân không một nồi (kiểu hai vỏ, kiểu tạo màng) hoặc nhiều nồi hoạt động gián đoạn hoặc liên tục. Thời gian cô đặc sữa phụ thuộc vào cấu tạo của thiết bị, hệ số bốc hơi, phương pháp cô đặc và tính chất của hỗn hợp sữa. Tùy theo loại sản phẩm, người ta cô đặc sữa tới mức nhất định rồi cho đường (hoặc các phụ gia khác như cà phê, ca cao,…). Nếu sản xuất sữa bột thì đưa sang máy sấy. 2.3.11) Các phương pháp sấy: Sữa sau khi làm lạnh được đảo trộn và được tiêu chuẩn hóa, sau đó được đưa đi sấy. Có thể chia phương pháp sấy khô sữa thành hai nhóm phương pháp: -Phương pháp sấy Just –Hatmaker có thiết bị dạng hình trụ tiêu biểu. -Phương pháp sấy phun dạng sương mù. @Phương pháp Just- Hatmaker: Thiết bị này có nhiều kiểu khác nhau nhất là số xilanh và tốc độ cung cấp sữa. Đôi khi, do quá trình xử lý nhiệt không thích hợp kéo theo sự thay đổi đáng kể cấu trúc lý hóa của sữa. Vì lẽ đó, ngày càng sử dụng nhiều thiết bị sấy phun dạng sương mù để sản xuất sữa khô nhằm thu được sản phẩm có chất lượng cao. Các thiết bị dạng xylanh hình trụ còn được ứng dụng nhiều trong chế biến một vài loại sữa bột dùng làm thức ăn cho gia súc, hoặc các sản phẩm công nghiệp khác. Thiết bị dạng này cho phép làm khô 300-1500 lít sữa/h với sự tiêu tốn khoảng 1-1,2 kh than cho 1 kg sữa khô. Để nâng coa hiệu quả sử dụng của thiết bị và bảo đảm chất lượng sản phẩm cuối ngưới ta vận hành thiết bị trong điều kiện chân không, vì vậy nhiệt độ sấy thấp. @Phương pháp phun dạng sương mù: Phương pháp cho phép phun sữa thành bụi, dưới dạnng sương mù trong một phòng có dòng không khí nóng đi qua. Quá trình loại nước xảy ra tức thì và sữa rơi xuống dưới dạng bụi khô ở phần đáy của tháp sấy. Phòng sấy hay còn gọi là tháp sấy thông thường dưới dạng hình trụ hoặc côn. Phòng sấy cần phải được đốt nóng và cho phép quan sát được cửa kính để giám sát công việc tiến hành bên trong phòng, có cửa ra vào trong phòng để thực hiện vệ sinh lau chùi thiết bị bên trong. 13 Bộ phận phun giữa thành bụi được đặt ở phần cao của tháp. Nguyên lý của thiết bị như sau: -Sữa được đưa đến thiết bị dưới áp suất rất mạnh qua lỗ nhỏ ở cuối miệng ống. -Sữa được phun ra trong phòng dưới tác động của dòng khí nén. -Sữa được phun theo kiểu nằm ngang với tốc độ quay cực lớn (20.000 vòng/ph). Dưới tác động mạnh của lực li tâm. Sữa được phun ra dưới dạng bụi trong tháp. Dòng không khí nóng được lọc sạch và đi qua tháp sấy có nhiệt độ khoảng 150 0C. Dòng không khí nóng này được đưa đến sát đầu mút của bộ phận phun sữa thành bụi. Nhờ chuyển vận của dòng không khí đã tạo nên chuyển động xoáy, cho phép bột sữa khô rơi xuống dễ dàng hơn ở phần đáy tháo. Hỗn hợp không khí –bột sữa được định hướng bở bộ phận xyclon phân chia có khả năng tách bột sữa khỏi khí thải. Sữa bột tách được sẽ hòa lẫn với sữa bột có ở đáy tháp và nhờ băng tải đưa ra khỏi thiết bị. @ Sấy phun: Người ta dùng không khí nóng để sấy phun sữa. Khi không khí bị đun nóng, thể tích của nó tăng lên, còn mức độ bão hòa nước lại giảm, khả năng hấp thụ nước tăng lên. Không khí nóng giữ vai trò vừa là nguồn năng lượng vừa là chất hấp thụ nước. Các phân tử sữa cô đặc có kích thước nhỏ từ 40-250  m, có tổng diện tích bề mặt lớn 150250m2/1 lít sữa sẽ nhanh chóng bị khô đi khi gặp không khí nóng. Những giọt sữa có kích thước 40  m ở nhiệt độ 49-540C sẽ khô đi sau 2s và giảm một nửa lượng nước. Người ta có thể dùng vòi phun hoặc đĩa phun trong thiết bị sấy phun. Hàm lượng chất khô của sữa cô đặc khoảng 50% là vừa đảm bảo phun đều. Trong máy sấy kiểu này, nhiệt độ không khí đưa vào 155-165 0C. Điều chỉnh nhiệt độ trong phòng sấy bằng cách điều chỉnh lượng và nhiệt độ hơi nóng chũng như tốc độ đưa sữa cô đặc vào thiết bị. 75% lượng không khí nóng được đưa vào phía dưới, 25% còn lại đưa vào vùng phun phía trên và dưới đĩa phun. Những hạt sữa bột rơi xuống đáy táhp sấy được đưa ra ngoài bằng bộ phận cơ học. Các hạt sữa không rơi xuống đáy tháp sấy mà lại theo không khí bay lên sẽ đi qua bộ phận lọc. Khi đó ta sẽ thu lại được sữa bột. Những hạt sữa rất nhỏ thường đọng lại trên bề mặt nóng của tháp sấy và có thể bị cháy. Kết quả làm thay đổi màu vị của sữa bột, làm giảm độ hòa tan. Một số nguyên nhân khác làm cho sữa bị cháy có thể là do: sự tích tụ các điện tích trong vùng nóng, sự xuất hiện tia lửa do ma sát cơ học, sự xuất hiện điện do thiết bị điện làm việc không bình thường v.v… Để ngăn chặn và khắc phục hiện tượng này, nhất thiết tối đa sau 18h làm việc, máy sấy phải được làm vệ sinh, nghĩa là làm sạch bề mặt tháp sấy. Tốt nhất là dùng không khí nén để rửa. Có loại thiết bị khác trong đó các hạt sữa chuyển động song song với không khí nóng (độ ẩm 0,5-1%) và được làm khô trong vài giây. Nhiệt độ không khí vào 2000C, nhiệt độ không khí ra 1000C . Quá trình sấy xảy ra theo hai giai đoạn. Giai đoạn 1 đặc trưng là sự hạ thấp nhiệt độ không khí một cách đột ngột và cường độ bốc hơi cao. Trong khoảnh khắc làm bốc hơi 80-85% lượng nước có trong sữa. Kết quả của giai đoạn này là tạo thàh các hạt sữa rắn. Giai đoạn 2 xảy ra ở nhiệt độ hầu như không đổi. Các hạt sữa được sấy khô tiếp tục và ở giai đoạn cuối đạt nhiệt độ thấp hơn 5-70C so với nhiệt độ không khí ra. Sau khi ra khỏi máy sấy, không khí cùng với bột sữa đi qua máy li tâm có khả năng tách được 99,5% sữa bột. Sữa bột từ xiclon qua khâu thoát liệu ra ngoài. @ Sấy màng: thường dùng nhất là máy sấy 2 trục. Nhược điểm của phương pháp sấy màng là làm thay đổi rõ rệt các thành phần của sữa: sữa có màu sắc không đẹp, độ hòa tan thấp, chất béo tự do chiếm một tỷ lệ khá cao nên dễ bị oxy hóa trong quá trình bảo quản. Yêu cầu quan trọng của sấy màng là phải đưa được sữa lên bề mặt trục sấy ở dạng mỏng. Người ta đưa sữa lên bề mặt trục sấy bằng cách rót hoặc phun. Thông dụng nhất là loại máy sấy màng 2 trục. Nhiệt độ bề mặt trục sấy 110-1300C. khe giữa hai trục 0,6-1,0mm. Sau 2-3 phút sữa được làm khô dưới dạng màng mỏng. Sau đó có dao cắt nhỏ. @ Sấy chân không: thường dùng sản xuất sữa bột chất lượng cao. Trong quá trình này, nước được tách khỏi sữa trong điều kiện chân không. Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn hẳn, tuy nhiên do tiêu thụ năng lượng lớn nên ít được sử dụng. 14 2.3.12) Làm nguội: dù sấy theo phương pháp nào thì sau khi sấy, sữa bột đều cần phải làm nguội ngay tới 250C. 2.3.13) Đóng gói: bao bì đóng gói có nhiều loại như ( polyetylen, giấy chống ẩm, giấy nhôm, carton v.v…) Bao bì phải đảm bảo kín. 2.3.14) Bảo quản: Sữa bột phải được bảo quản ở nơi khô ráo, độ ẩm không khí không quá 40%. Tuyệt đối tránh nhiệt độ cao và ánh sáng mặt trời. 2.4)Các loại sữa bột: Công nghệ chế biến sữa bột: Sản xuất sữa khô hay còn gọi là sữa bột đã được Parmentier đưa ra đầu tiên vào năm 1805, nhưng mãi đến năm 1855 mới được đưa vào sản xuất ở qiu mô công nghiệp. Đầu thế kỉ XX, công nghiệp chế biến sữa bột mới phát triể mạnh, nhất là ở Mỹ với một sản lượng đáng kể. Chế biến sữa bột rất có lợi về kinh tế bởi chất khô tăng cao, tiết kiệm bao bì và vận chuyển dễ dàng. Các dạng sữa bột hiện có: -Bột sữa toàn phần -Bột sữa tách mỡ một nửa -Bột sữa tách mỡ một phần Như đã biết sự có mặt của chất béo làm tăng đáng kể sự oxy hóa và sự ôi khét trong quá trình bảo quản. Vấn đề công nghệ quan trọng trong chế biến sữa bột có liên quan đến khả năng hòa tan hoàn toàn của sữa bột trong nước sau khi sấy gần giống với sữa tươi tự nhiên. 2.4.1) Sữa bột nguyên chất: Thành phần của sữa bột nguyên chất: nước không quá 4%, chất béo không nhỏ hơn 25%, độ hòa tan 98-99% phụ thuộc vào phương pháp sấy. Độ chua khi pha lại 20-220T. Chuẩn bị sữa trước khi sấy: các công đoạn từ khâu đầu đến khâu tạm chứa tương tự như đối với sản phẩm sữa hộp nói chung. Để thành phẩm có tỷ lệ chất béo/ chất khô không mỡ theo đúng tiêu chuẩn người ta phải tiến hành tiêu chẩun hóa sữa. Thường thì tỷ lệ này trong sữa nguyên liệu cao hơn trong sữa hỗn hợp cũng như trong thành phẩm. Do đó, người ta dùng sữa đã tách chất béo để tiêu chuẩn hóa sữa. Tất nhiên việc này phải làm cho toàn khối sữa đồng nhất. Nhiệt độ thanh trùng 80-870C đủ tiêu diệt hết enzym thủy phân chất béo. Nhiệt độ này đảm bảo cho ta có dung dịch keo bền khi hòa tan sữa bột trở lại (thử phản ứng peroxydaza). Trong những thiết bị cô đặc chân không hiện đại, người ta có thể thanh trùng ngay trong nồi cô ở 92-950C , t=3ph. Đối với thiết bị cô đặc chân không 4 nồi nhiệt độ bốc hơi tối ưu là: nồi I-830C, nồi II-740C, nồiIII-600C, nồi IV-48 0C. Sữa được cô đặc tới 45-50% chất khô tương ứng với tỷ trọng 1,12-1,17g/cm3 ở 50 0C. Khi cô đặc liên tục, lượng sữa cô đặc không bị thay đổi trước lúc sấy, đảm bảo sự đồng bộ nhịp nhàng giữa khâu cô đặc và sấy. Có thể cô đặc sữa tới độ khô 50% hoặc cao hơn thế. Nếu cô đặc gián đoạn, chất lượng của sữa không đảm bảo. Trong thời gian lưu lại trước lúc sấy sẽ xảy ra một số biến đổi như : độ chua tăng, độ nhớt tăng, nhiệt độ hạ,… làm giảm chất lượng của sữa bột. Sau khi cô đặc, sữa cần được qua đồng hóa ngay. Đồng hóa nhằm hạn chế sự tạo thành chất béo tự do trong sữa bột. Chế độ đồng hóa ở 60-650C, áp suất 100-150 bar. 2.4.2) Sữa bột gầy: sữa bột gầy đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung cân bằng sản phẩm protein. Nó được sử dụng nhiều trong sản xuất kẹo, bánh mì, sữa pha lại, các sản phẩm sữa chua. Quy trình công nghệ tương tự như sữa bột nguyên chất. Chế độ thanh trùng sao cho phản ứng phosphataza âm tính, mức độ cộ đặc phụ thuộc vào phương pháp và thiết bị cô đặc, thiết bị sấy. Khi dùng phương pháp dây chuyền liên hoàn thì cô đặc sữa tới độ khô 45-48%. Nếu sấy trực tiếp thì chỉ nên cô đặc sữa tới 28-32%, sấy phun 36-39%. 15 Để nâng cao độ hòa tan của sữa bột gầy thì nên sấy ở nhiệt độ thấp. Nói chung, sữa bột gầy xốp và mịn hơn sữa bột nguyên chất nên sản phẩm không bị dính vào thành tháp sấy và các thiết bị tải. Chế độ công nghệ ảnh hưởng rất rõ rệt tới chất lượng của sữa bột. Độ hòa tan của sữa bột phụ thuộc vào nhiệt độ cô đặc, nhiệt độ sấy. Nhiệt độ cô đặc thích hợp nhất 57-60 0C . Nhiệt độ không khí vào tháp sấy không nên quá 1800C đối với sữa nguyên chất và 2000C đối với sữa bột gầy. Sau khi sấy xong, phải giải phóng sữa bột ra khỏi tháp sấy ngay để tránh ảnh hưởng không cần thiết của nhiệt độ. Khi sấy nhiệt độ cao trong thời gian dài dẽ dẫn đến sự khử hấp thụ các hợp chất lipoprotein, tăng hàm lượng của nó trong sản phẩm mà kết quả làm tăng quá trình oxy hóa chất béo. Tốc độ oxy hóa chất béo còn phụ thuộc vào bao bì và chế độ bảo quản. Đặc biệt nếu hàm lượng ẩm tăng thì tốc độ oxy hóa chất béo tự do sẽ tăng. Mùi và vị của sữa bột cũng thay đổi. Sữa bột có khả năng hút ẩm rất cao. Do đó, khi bảo quản trong ao bì không kín, sữa bột sẽ hút nước đến độ ẩm cân bằng, tạo thành các cục vón làm giảm độ hòa tan của sữa. Bảo quản lâu còn làm cho sữa bị biến màu, chuyển từ màu vàng nhạt sang ngả nâu, có mùi khét và làm giảm độ hòa tan rõ rệt. 2.4.3) Sữa bột tan nhanh: Để sản xuất sản phẩm này, người ta phải xử lý sao cho các hạt sữa bột to hơn, xốp hơn. Đầu tiên, các hạt sữa được sấy để phần lớn nước trong mao quản và giữa các khe được thay bằng không khí. Các hạt sữa được làm ẩm trở lại. Khi đó, bề mặt của chúng thấm nước nhanh, các mao quản đóng lại. Bề mặt các hạt sữa bột dính hơn và sẽ kết lại tạo thành các aglomerat. Các hạt sữa bột từ đáy tháp sấy được làm ẩm trở lại bằng hơi, tiếp đến được sấy bằng không khí nóng và cuối cùng được làm nguội bằng không khí có nhiệt độ 10-120C. Sau khi có cà phê hòa tan và sữa bột, người ta trộn hỗn hợp này lại theo tỷ lệ thích hợp để được sản phẩm như mong muốn: cà phê sữa hòa tan. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1. Giáo trình công nghệ lên men 2. Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa (TS. Lâm Xuân Thanh-NXB KHKT Hà Nội) 16