Đề tài Quy trình sản xuất Cream

n đường vào. 2.2.3 Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng Đối với sữa, áp suất thẩm thấu tương đối ổn định và trung bình 6.6 atm ở 0oC. Áp suất thẩm thấu phụ thuộc nhiều vào hàm lượng lactose và muối phân bố ở dạng phân tử và ion. Các chất protein ít có ảnh hưởng, còn chất béo hầu như không ảnh hưởng tới áp suất thẩm thấu. Bảng 2.1. Áp suất thẩm thấu của một số thành phần sữa Thành phần Khối lượng phân tử Hàm lượng, % Áp suất thẩm thấu, atm Phần trăm so với tổng số áp suất Lactose 342 4.7 3.03 46 Sodium chloride 58.5 0.1 1.33 19 Các muối khác - - 2.42 35 Tổng số 6.78 100 Nhiệt độ đóng băng của sữa là – 0.555oC, có thể dao động từ – 0.540 đến – 0.590oC. Nhiệt độ này tương đối ổn định nên có thể dùng để xác định độ thật của sữa. Giữa áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng có mối quan hệ chặt chẽ. Từ nhiệt độ đóng băng có thể tính được áp suất thẩm thấu theo định luật Boyle – Mariotte : 1 phân tử gam vật chất trong 1 lít dung dịch gây ra 1 áp suất 22.4 atm. Nhiệt độ đóng băng của dung dịch đó so với nước bị giảm đi 1.86oC. Ở nhiệt độ đóng băng của sữa là – 0.555oC, áp suất thẩm thấu là: 22.4x0.55 X 6.6 atm 1.86 Đơn vị quốc tế dùng là pascal 1 atm = 9.81x104 N/m2 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 20 - 1 atm = 9.81x104 Pa 1 Pa = 1 N/m2 Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng sẽ thay đổi khi sữa bị thêm nước hoặc khi sữa bị lấy từ gia súc bị ốm, từ gia súc có mang… Áp suất thẩm thấu của sữa rất gần với áp suất thẩm thấu của các dung dịch sinh hóa khác của gia súc như máu, mật… Do đó, nếu áp suất thẩm thấu của các dung dịch trong cơ thể gia súc ốm thay đổi thì ấp suất thẩm thấu của sữa cũng thay đổ i. Khi độ của của sữa tăng thì sẽ làm giảm nhiệt độ đóng băng do tăng lượng phân tử tạo thành khi phân giải lactose. Thường thì 1 phân tử lactose khi phân giải sẽ cho 4 phân tử acid lactic. Ví dụ, khi độ chua tăng từ 17 lên 32oT (độ acid biểu thị bằng độ Thorner), nhiệt độ đóng băng thay đổi từ – 0.570 đến – 0.665oC. Người ta có thể tính tỷ lệ nước (%) đã pha thêm vào sữa bằng công thức: db 0.53x100 W 100, % t Trong thời kì gia súc có mang, do sự thay đổi các quá trình sinh hóa trong cơ thể, nhiệt độ đóng băng của sữa cũng thay đổi: thời ký đầu nó giảm xuống (– 0.564oC), giai đoạn giữa tăng (– 0.555oC) và đến cuối lại giảm đáng kể (– 0.581oC). 2.2.4 Sức căng bề mặt Sức căng bề mặt của sữa không ổn định. Nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố mà trước hết là thành phần hóa học, nhiệt độ và thời gian bảo quản. Sức căng bề mặt ở ranh giới giữa không khí và plasma có ý nghĩa lớn đối với quá trình chế biến sữa. Sự tạo thành bọt trong quá trình sấy, cô đặc sữa, sự tạo thành bơ và hàng loạt công đoạn khác nữa đều có mối liên quan với sức căng bề mặt của sữa. Đơn vị: dyn/cm Đơn vị quốc tế: N/m 1 dyn/cm = 10-3 N/m Sức căng bề mặt của sữa nguyên kem là 42.4 – 46.5 dyn/cm, đối với sữa gầy là 47.2 – 51.9 dyn/cm ( của nước là 72.7 dyn/cm). CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 21 - 2.2.5. Độ dẫn điện Sữa có khả năng dẫn điện do chúng có các ion tự do, các phân tử mang điện tích và các phân tử trung hòa. Tất cả các thành phần này đều ảnh hưởng tới độ dẫn điện của sữa với những mức độ khác nhau. Lactose không đóng góp tích cực vào độ dẫn điện bởi phân tử của nó không phân li thành ion và không có điện tích. Casein và các protein khác có điện nhưng do kích thước lớn, các phân tử chuyển động chậm, làm tăng ma sát bên trong của dung dịch và do đó làm giảm độ dẫn điện. Các cầu mỡ cũng làm giảm độ dẫn điện. Độ dẫn điện của sữa là 46x10-4Ω ( có thể dao động từ 38x10-4 đến 60x10-4). Độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian có thai, giống gia súc, bệnh tật. Khi pha thêm nước, độ dẫn điện giảm. Khi độ acid tăng, độ dẫn điện tăng. 2.2.6. Nhiệt dung ( tỷ nhiệt) Nhiệt dung riêng được xác định bằng lượng nhiệt cần để đun nóng 1 đơn vị khối lượng 1 kg lên 1oC. Đơn vị: kcal/kg.oC Đơn vị quốc tế: J/kg.K Khi hàm lượng chất béo tăng, nhiệt dung của sữa phải giảm vì nhiệt dung của chất béo thấp hơn nhiệt dung của nước. Tuy nhiên, trong khoảng 10 – 20oC thì nhiệt dung tăng khi hàm lượng chất béo tăng. Điều đó có thể giải thích như sau: trong khoảng nhiệt độ này, một phần mỡ sữa ở dạng rắn nên một phần nhiệt phải chi phí cho việc chuyển trạng thái lỏng, nhiệt dung sẽ giảm khi hàm lương chất béo tăng. n CKC C B C 1 B , kcal/kg.oC Cn – nhiệt dung của nước, kcal/kg.oC B – hàm lượng nước, % CCK – nhiệt dung của chất khô, kcal/kg. oC Thường CCK = 0.25 – 0.35 kcal/kg. oC. Bảng 2.2 là bảng phụ thuộc nhiệt dung của sữa và một số sản phẩm sữa vào hảm lượng chất béo và nhiệt độ ở các nhiệt độ xác định. CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 22 - Bảng 2.2. Nhiệt dung riêng của sữa và sản phẩm sữa (kcal/kg.oC) Sản phẩm Nhiệt độ khi xác định ở các nhiệt độ khác nhau, oC 0 10 20 30 40 Sữa gầy Sữa nguyên Cream 20% 40% 60% Sữa đặc có đường Bơ Sữa bột 0.97 0.92 0.90 0.85 0.60 - 0.51 - 0.97 0.92 0.92 0.98 0.96 - - - 0.98 0.95 1.02 1.06 1.14 0.54 0.44 0.48 0.98 0.94 0.90 0.84 0.82 - - - 0.98 0.94 0.89 0.77 0.70 - - - 2.2.7. Độ dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt là lượng nhiệt đi qua một đơn vị mặt phẳng trong một đơn vị thời gian khi chênh lệch nhiệt độ của các mặt phẳng vật chất đó là 1oC. Độ dẫn nhiệt của sữa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc sản phẩm và nhiệt độ. Sữa có hàm lượng chất béo cao hơn thường dẫn nhiệt chậm hơn. Bảng 2.3. Độ dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm sữa ( kcal/m.h.oC) Sản phẩm Hàm lượng chất béo, % Xác định ở nhiệt độ 0 – 2oC 18 – 20oC Sữa gầy Sữa nguyên Cream Bơ được sản xuất theo: - Phương pháp dây chuyền - Phương pháp đảo trộn Mỡ sữa Sữa đặc có đường Sữa bột 0.1 3.5 40.0 85.0 84.0 100.0 8.5 26 – 28 0.360 0.345 0.242 0.136 - 0.113 - - 0.470 0.426 0.273 0.201 0.173 0.145 0.22 – 0.24 0.16 – 0.18 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 23 - 2.2.8. Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt (a) là tỷ số giữa độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng: a = λ/C Đơn vị của hệ số dẫn nhiệt theo đơn vị quốc tế là m2/s, còn có thể dùng m2/h. 1 m2/h = 2.778x10-4 m2/s Hệ số dẫn nhiệt càng cao thì quá trình đun nóng hoặc làm lạnh sản phẩm càng nhanh. Bảng 2.4. Hệ số dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm Sản phẩm Nhiệt độ, oC a.106 m2/h m2/s Sữa nguyên Sữa gầy Sữa đặc có đường Bơ sữa sản xuất theo phương pháp đảo trộn Mỡ sữa Whey 15 15 - 18 – 20 15 15 440 410 333 221 336 460 0.122 0.14 0.092 0.0614 0.0933 0.128 2.3 . Tính chất hóa học 2.3.1. Độ acid chung Người ta biểu thị độ acid chung bằng độ Thorner ( oT). Nó cho ta biết lượng ml 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 chũ yếu là các muối acid của acid phosphoric và limonic, các protein ( casein, albumin, globumin) và CO2 tồn tại dưới dạng hòa tan trong sữa. Giá trị trung bình độ acid của sữa bò là 16 – 18oT. Đối với sữa bò đầu, độ acid có thể rất cao do có hàm lượng protein và muối cao. Theo kết quá nghiên cứu của Inikhov: Ngày thứ 1 sau khi đẻ, sữa có độ acid 49.5oT 2 40.5oT 3 29.8oT 4 28.7oT CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 24 - 5 26.7oT 6 25.6oT 11 21.8oT Còn có thể biểu thị độ acid chung theo độ Soxhlet – Henkel (oSH), ( dùng dung dịch NaOH 0.25N), độ Dornic ( oD) ( với dung dịch NaOH 0.125N) hoặc theo phần trăm acid lactic. Cơ sở của nó dựa vào phản ứng sau: 3 6 3 3 5 3 2NaOH C H O C H O Na H O 1 phân tử + 1 phân tử 1 phân tử + 1 phân tử Đương lượng phân tử của acid là 90 1ml NaOH 1oT 1ml NaOH tương đương với 0.009% acid lactic Bàng 2.5. Mối tương quan giữa các đơn vị đo độ acid của sữa oSH oT oD % acid lactic 1 0.4 4/9 2.5 1 10/9 2.25 0.9 1 0.0225 0.009 0.01 2.3.2. Độ acid hoạt động 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 độ tươi của sữa. Nó biến đổi rất chậm so với độ acid chung. 2.3.3. Tính chất oxy hóa - khử của sữa Sữa là một chất lỏng phức tạp mà trong đó ngoài các thành phần chính: protein, lipit và lactocza còn chứa hàng loạt các hợp chất khác rất dễ bị oxy hóa, bị khử [ vitamin C ( acid ascorbic), vitamin E, B2, enzyme, chất màu…]. Khả năng oxy hóa - khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxy hóa - khử, ký hiệu Eh, tính bằng mVolt hoặc Volt. Đối với sữa bình thường Eh = 0.2 – 0.3 V (200 – 300mV). Khả năng oxy hóa - khử phụ thuộc vào nồng độ ion H do đó còn có thể biểu thị bằng rH2 : CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 25 - oh 2 E rH 2pH ,t 18 C 0.029 Như vậy, thế oxy hóa - khử Eh hoặc rH2 cho phép đánh giá các quá trình năng lượng xảy ra trong sữa. Xanh metylen có 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 fomaldehyt vào sữa bị oxy hoá chứng tỏ trong sữa có chất khử. III- Tính chất hóa lý và cấu trúc sữa 3.1. Tính chất keo của sữa Sữa là một dung dịch keo có ba pha tồn tại đồng thời: - Dung dịch thực - Dung dịch huyền phù - Dung dịch nhũ tương 3.1.1. Dung dịch thực Thành phần gồm nước và các chất hòa tan như lactose, muối khoáng và vitamin hòa tan trong nước. Lactose hòa tan trong nước của sữa và tạo thành dung dịch phân tử ( kích thước phân tử 1.0 – 1.5nm). Muối vô cơ và hữu cơ ở dạng phân tử ion với kích thước nhỏ hơn 1nm hoặc ở dạng các phân tử keo, kích thước 10 – 20 nm. Ở dạng ion gồm các muối hòa tan của natri và kali: clorua, mono và diphosphat và citrate. Các muối này đều phân li thành ion: Các muối hòa tan này của sữa mang tính chất là những dung dịch đệm. Nhờ đó mà sữa tươi luôn luôn có pH = 6.7 Các muối kém hòa tan: calcium phosphate, tribasic tồn tại ở dạng keo. 3.1.2. Hệ huyền phù Chủ yếu là protein và các chất liên kết khác như liporotein. Các protein trong sữa ở dạng phân tử lớn có kích thước từ 15 – 200 nm ( albumin 15 – 50 nm, globulin 25 – 50 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 26 - nm, casein 40 – 200 nm). Do kích thước phân tử protein lớn tạo thành các dung dịch keo. Trên bề mặt các phân tử protein có chứa các nhóm háo nước –NH2, –COOH, –CO, – NH… 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 hai yếu tố này bị phá huỷ 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 bên của protein sữa. Điều này giải thích vì sao albumin và globulin trong môi trường acid bền hơn casein. Đó có độ háo nước cao nên chúng không bị đông tụ ngày cả ở điểm đẳng điện. 3.1.3. Hệ nhũ tƣơng -Sữa là 1 hệ nhũ tương:nước – dầu: Hình 4:Cấu tạo hạt cầu béo của sữa 1 ml sữa có 10-15 tỉ hạt cầu béo(d=0,1-20 m) Màng bao quanh cầu béo :lipoprotein(tích điện âm) Thành phần cầu béo :glyceride,phospholipid và protein. Phospholipid là cầu nối giữa glyceride và protein Chính nhờ những tính chất giống như 1 hệ nhũ tương của sữa mà người ta có thể sản xuất cream Chủ yếu là chất béo ở dạng các cầu mỡ. Kích thước và số lượng các cầu mỡ không ổn định và phụ thuộc 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 bơ, phomat). Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000 – 4000 triệu cầu mỡ với đường kính trung bình 3µm ( giới hạn dao động 0.3 – 10µm ) . 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 của bơm, cánh khuấy… vẫn không CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 27 - làm phá vỡ được màng bao cầu mỡ. Vỏ này chỉ có thể bị phá huỷ khi có tác dụng 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. 3.1.4. Sữa là 1 hệ dung dịch keo Hình 5 : Cấu tạo một micelle casein. Chú thích : A: tiểu micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphate calcium; D: κ -casein; E: nhóm phosphate CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 28 - Phosphate calcium và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền vững của cấu trúc micelle casein. Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate, nhóm này đính ở bên ngoài của các micelle phức hợp (B trong hình 1), tạo nên một “lớp tóc”, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ. -Sữa là 1 hệ keo: Micelle sữa có kích thước 0,2-0,4 m Chứa 400-500 tiểu micelle liên kết với nhau bởi muối phosphat calci. Tiểu micelle có hình cầu (d=10-15nm),chứa trung bình 10 phân tử casein, vùng tâm là α- casein và β- casein kị nước,vùng biên là κ – casein với đầu kị nước hướng về tâm cầu Thành phần :nước(65%), casein và khoáng (35%):Ca,Mg/phosphate,citrate Tách κ- casein ra khỏi micelle,cấu trúc micelle trở nên không ổn định. IV- Chỉ tiêu chất lƣợng: 4.1 .Chỉ tiêu hóa học: Sự kiểm tra định tính và định lượng về các chất kháng sịnh thường rất khó và đòi hỏi các điều kiện phân tích nghiêm ngặt và sự nỗ lực lớn. Tuy nhiên, việc phát hiện chất kháng sinh rất quan trọng, vì loại sữa chứa các chất ức chế chỉ có thể dùng để sản xuất trong những trường hợp chắc chắn. IDF khuyến cáo các phương pháp phân tích sau để kiểm tra các chất ức chế: a) Kiểm tra chất ức chế của vi khuẩn Bacillus stearothermophilus Plate test ( IDF tiêu chuẩn 57:170, plate test với chất chỉ thị hoặc thiết bị vi phẫu) b) Kiểm tra chất ức chế của Streptococcus salivaruis subs. Thermophilus Accusphere test, kiểm tra sự acid hóa, kiểm tra ATP c) Kiểm tra chất ức chế của Bacilus subtilis Arla microtest Kiểm tra Bacillus substilis (AOAC) d) Kiểm tra ức chế của Sarcina lutea CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 29 - 4.2. Chỉ tiêu cảm quan : Màu sắc và trạng thái sữa đồng nhất,không tách pha,không lợn cợn Mùi vị đặc trưng,không có mùi lạ Dụng cụ chứa sữa nguyên liệu phải sạch,nếu sữa bám cặn lại nhiều là dụng cụ chứa dơ Hàm lượng cặn được xác dịnh bằng cách dùng pipet to đầu hút phần dưới đáy xe bồn hoặc bình chứa sau khi đã tháo sữa ra .đổ sữa hút được qua giấy lọc và quan sát dươi ánh sáng,nếu thấy có cặn bám trên giấy lọc là sữa không đạt yêu cầu. 4.3. Chỉ tiêu hóa lí: Xác định điểm đông đặc của sữa pI =4,2-4,7 ,nếu khác là sữa đã bị pha loãng Xác định tổng hàm lượng chất khô (13%),protein(3,4%),chất béo (3,9%) Xác định độ chua của sữa :15-18ºD,pH= 6,5-6,7 4.4 .Chỉ tiêu sinh học : Số tế bào soma không quá 500.000 tế bào /ml Bảng 2./5 Các yếu tố ngoại có thể nhiễm vào sữa nguyên liệu CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 30 - ( Nguồn:” Milk and Dairy Product Technology”, Edgar Spreer) 4.5 . Các ảnh hƣởng chính tạo nên cream tự nhiên trong sữa nguyên liệu 4.5.1. Nhiệt độ: không có sự tạo cream ở 37oC. Sữa càng lạnh thì sự tạo cream càng nhanh. 4.5.2. Nồng độ agglutinin: khác nhau giữa các con bò và trong giai đoạn của thời kì tiết sữa,… Nồng độ cao hơn trong sữa non, nồng độ không đáng kể ở cuối thời kì tiết sữa. Agglutinin có chức năng quan trọng trong việc liên kết ( hay kết cụm ) các hạt cầu béo lại với nhau trong quá trình hình thành dòng cream. Agglutinin rất dễ bị hấp phụ lên trên màng hạt cầu béo. Tuy nhiên, nó chỉ được hấp phụ mạnh mẽ khi các giọt cầu béo ở thể CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 31 - rắn ( nhiệt độ thấp 5-10oC). Ở nhiệt độ cao hơn ( vài chục độ ), agglutinin chủ yếu được tìm thấy trong huyết thanh sữa. Khi li tâm sữa ở nhiệt độ thấp, các hạt cầu béo ở dạng rắn, agglutinin sẽ hấp phụ lên trên hạt cầu béo, dẫn đến dòng cream hình thành càng nhanh. Cream sau khi ly tâm sẽ được nâng nhiệt độ từ từ, khi đó, các giọt cầu béo trở về dạng lỏng, agglutin sẽ được giải phóng khỏi các hạt cầu béo và nằm trong phần huyết thanh của dung dịch cream thu được. 4.5.3 Kích thước của các hạt cầu béo: các hạt cầu béo nhỏ hơn có một diện tích bề mặt tương đối lớn và vì vậy có nhiều agglutinin hơn ( tức là agglutinin hấp phụ lên bề mặt hạt cầu béo nhiều hơn). 4.5.4. Hàm lượng chất béo: hàm lượng chất béo của sữa càng cao, sự tạo cream càng nhanh vì sự hình thành các cụm chất béo ( floccule ) càng nhanh. 4.5.5. Khuấy trộn sữa trong 1 khoảng thời gian tại nhiệt độ thấp làm suy yếu một cách trầm trọng sự tạo cream. Có thể giải thích là vì khối tập hợp của agglutinin được hình thành gây ra sự giảm số lượng các phần tử hoạt động. Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian tạo cream, nhiệt độ tạo cream, nhiệt độ xử lý thanh trùng sữa và kích thước hạt cầu béo lên phần chất béo tạo cream. Sự hình thành cream trong sữa nguyên liệu. Ảnh hưởng của thời gian tạo cream (t), nhiệt độ tạo cream (T), nhiệt độ của sự xử lý nhiệt trước ( T’, trong thời gian 30 phút) và kích thước các hạt cầu béo (d) trong chất béo sữa được tách thành cream (Q) p = sữa thanh trùng pasteurVí dụ tương tự từ P.Walstra and R.Jenness, Dairy Chemistry and Physics ( New York: Wiley 1984) CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 32 - PHẦN 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I-SƠ ĐỒ KHỐI: QUY TRÌNH 1 Sữa bò tươi Thanh trùng chỉ thị phosphatase âm tính Li tâm ở 40-50 ºC kết hợp chuẩn hóa Sữa gầy Gia nhiệt lên 70-75 ºC Đồng hóa ở 11+3MPa Rót sản phẩm Tiệt trùng cream Chai thủy tinh Cream CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 33 - QUY TRÌNH 2 II-QUY TRÌNH THEO THIẾT BỊ Sữa bò tươi Thanh trùng Li tâm ở 40-50ºC kết hợp chuẩn hóa Tiệt trùng UHT 10s,140 ºC Đồng hóa (10 MPa) ở điều kiện vô trùng Đóng gói vô trùng Làm nguội xuống 10 ºC cream Sữa gầy Bao bì giấy Cream CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 34 - PHẦN 3 GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ A-QUY TRÌNH 1: I-Thanh trùng: 1)Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị:đun nóng sữa để giảm độ nhớt,tăng hiệu quả cho quá trình li tâm - Bảo quản:tiêu diệt 1 số vi sinh vật ưa lạnh có thể tạo lipase chịu nhiệt trước khi chúng sinh tổng hợp lipase,vô hoạt lipase của sữa để ngăn cream bị ôi hóa trong thời gian bảo quản Sau khi thanh trùng cần kiểm tra hoạt tính của phosphatase bằng cách cho este của acid photphoric và một chất chỉ thị đặc hiệu vào sữa. Nếu có enzyme này, este sẽ bị phân hủy và giải phóng ra rượu tự do làm chất chỉ thị đổi màu.Thanh trùng đạt yêu cầu khi không thấy hai enzyme phosphatase thể hiện hoạt tính. 2)Các biến đổi của nguyên liệu: Các biến đổi của sữa do gia nhiệt gây ra có thể là thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch. -Biến đổi vật lí: Thể tích tăng Khối lượng giảm( do nước bay hơi ) Tỷ trọng thay đổi Độ nhớt sữa giảm. - Biến đổi hóa học : Tốc độ các phản ứng hóa học tăng :thủy phân ,oxy hóa – khử ,phân hủy ,tạo phức . + Lactose đồng phân hóa + Các ester phosphoric, đặc biệt là casein, bị thủy phân. Phospholipid và một số ester không hòa tan cũng phá vỡ. Kết quả là lượng phosphate vô cơ gia tăng. + pH của sữa giảm và độ acid tăng lên + Một vài vitamin có thể bị phá hủy - Biến đổi hóa lí : + Sự bay hơi nước. + Sự đông tụ protein :hầu hết các serum protein bị biến tính và kết tủa. - Biển đổi hóa sinh : Vô hoạt một số enzyme : lipase,phosphatase kiềm CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 35 - - Biển đổi sinh học : Số lượng vi sinh vật giảm. - Cảm quan : Màu sắc ,mùi vị thay đổi không đáng kể so với sữa nguyên liệu 3)Ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình: -Mẫu ban đầu: nếu lúc đầu sữa không có nhiều enzyme lipase và vi sinh vật sinh lipase thì thời gian thanh trùng ngắn và ngược lại -Thành phần hóa học của thực phẩm: sữa tươi có pH cao(6,6) nên có nhiều vi sinh vật,cần một khoảng thời gian cần thiết để xử lí.Ngoài ra lipid có hệ số dẫn nhiệt thấp nên tùy hàm lượng lipid trong sữa mà thay đổi thời gian thanh trùng.Nếu hàm lượng lipid cao phải kéo dài thời gian thanh trùng -Các tính chất vật lí của nguyên liệu: sữa lỏng nên trong quá trình thanh trùng xuất hiện các dòng đối lưu nhiệt,từ đó nhiệt truyền nhanh hơn và hiệu quả hơn -Phương pháp thanh trùng:thanh trùng ngoài bao bì +Thiết bị truyền nhiệt bảng mỏng,bề mặt nhám có các gợn sóng nhỏ làm tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt đồng thời tạo ra dòng chảy rối làm tăng hệ số truyền nhiệt -Chế độ thanh trùng: nhiệt độ và thời gian :72 ºC trong 15 giây, thử bằng chỉ thị phosphatase 4) Thiết bị và thông số công nghệ: Thiết bị sử dụng trong phương pháp gia nhiệt gián tiếp : Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng (plate heat exchanger) Hình 5 :mô hình trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng Sữa Nöôùc noùng Hôi nöôùc CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 36 - Hình 6 :Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống đường vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt. Sữa lần lượt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để sữa đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở vùng gia nhiệt. Ưu điểm : diện tích bề mặt truyền nhiệt rất lớn so với thiết bị dạng ống hay vỏ áo ,nhờ đó mà quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng.Kích thước thiết bị nhỏ gọn .Có thể thay đổi khả năng truyền nhiệt dễ dàng bằng cách thay đổi số bảng trong khung. Nhược điểm :không thể đảm bảo độ kín tuyệt đối giữa các khoang nhờ vào các tấm đệm do đó chỉ thích hợp với những dòng lưu chất có tốc dộ tương đối nhỏ và áp suất thấp. Thoâng soá kyõ thuaät: Nhieät ñoä sữa tröôùc thanh truøng 25oC(nhieät ñoä moâi tröôøng) Nhieät ñoä thanh truøng 70-75 o C Thôøi gian thanh truøng 15 giaây CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 37 - Hình 8 :Thiết bị truyền nhiệt dạng Hình 9 Thiết bị truyền nhiệt dạng bảng mỏng của hãngPolaris bảng mỏng Tetra Plex II-Li tâm kết hợp chuẩn hóa : 1)Mục đích: Khai thác:phân riêng chất béo ra khỏi sữa nguyên để thu được cream với hàm lượng béo cao hơn trong sữa nguyên 2)Các biến đổi của nguyên liệu: Sữa bị phân riêng thành 2 phần .Phần cream có khối lượng riêng thấp và hàm lượng béo cao Phần sữa gầy có khối lượng riêng cao hơn và hàm lượng béo thấp hơn. 3)Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ tới quá trình : a)Đường kính hạt phân tán : Hạt càng nhỏ thì thời gian li tâm càng dài Đường kính hạt cầu béo trong sữa trung bình là d= 0,3μm .Cream ở dưới dạng các cầu mỡ có kích thước 0.3 – 10 µm. Phần lớn có kích thước 1 – 5 µm. Khi li tâm sữa có thể tách được các cầu mỡ d ≥ 1 µm. Các cầu mỡ bé hơn nằm lại trong sữa gầy. Có thể giải thích đó là sự thay đổi tỷ trọng của các cầu mỡ, phụ thuộc vào kích thước của chúng. CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 38 - Trong cream, các cầu mỡ có kích thước lớn chiếm lượng lớn. Tỷ trọng của các cầu mỡ này nhỏ hơn tỷ trọng của plasma. Trong các cầu mỡ nhỏ, chủ yếu là màng lipoprotein, do đó tỷ trọng của các cầu mỡ nhỏ gần bằng tỷ trọng plasma. Sự khác nhau giữa tỷ trọng plasma và các cầu mỡ nhỏ rất ít do vậy mà khi li tâm không tách được chúng. b)Sự chênh lệch khối lượng riêng giữa pha liên tục và pha phân tán: Càng nhiều thì khả năng phân riêng càng cao. c) Độ nhớt của pha liên tục : Càng cao thì càng khó li tâm nên trước khi li tâm thường gia nhiệt để giảm độ nhớt. Sữa nguyên có độ nhớt μ=2,12.10-3 Ns/m2 ở 20 ºC (tài liệu [12]) d) Bán kính quay r : Khoảng cách giữa hạt phân tán và trục quay.Bán kính quay càng lớn ,tốc độ chuyển động của hạt phân tán càng lớn ,tách ra dễ hơn e) Tốc độ vòng quay của thiết bị li tâm : Càng lớn thì càng hiệu quả f) Tốc độ cho sữa vào: Máy li tâm có công suất nhất định. Nếu tăng hoặc giảm đều làm ảnh hưởng đến hiệu suất li tâm. Nếu tăng tốc độ cho sữa vào, có nghĩa là sữa phải đi qua thùng quay nhanh hơn thì lực li tâm tác dụng lên sữa sẽ ít hơn, một phần các cầu mỡ không kịp tách khỏi sữa dẫn tới hàm lượng chất béo trong sữa gầy cao. Khi giảm tốc độ cho sữa vào, lực li tâm tác dụng lên sữa sẽ lâu hơn, chất béo tách được triệt để hơn. Tuy nhiên, giảm tốc độ này là giảm công suất của máy. g) Nhiệt độ của sữa Sữa lạnh có độ nhớt cao làm giảm hiệu suất li tâm, đặc biệt đối với các cầu mỡ có kích thước