Công nghệ sản xuất sữa chua

Coõng ngheọ saỷn xuaỏt
Sửừa chua ( Yoghurt )
1
Mục lục
Phần 1: Tổng quan
I.Nguyên liệu trong công nghiệp chế biến sữa chua
I-1.Giới thiệu về sữa bò
I-1-1.Một số tính chất vật lý của sữa bò
I-1-2.Thành phần hóa học của sữa bò
I-2.Hệ vi sinh vật trong sữûa bò
I-2-1.Nguồn gốc hệ vi sinh vật trong sữa
I-2-2.Hệ vi sinh vật trong sữa
I-3.Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi
II-Các quá trình căn bản trong công nghệ chế biến sữa chua
II-1.Quá trình đồng hóa
II-1-1.Giới thiệu chung
II-1-2.Cơ sở khoa học của quá trình đồng hóa
II-1-3.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả đồng hóa
II-1-4.Thiết bò đồng hóa sử dụng áp lực cao
II-2.Quá trình bài khí
II-2-1.Giới thiệu chung
II-2-2.Cơ sở khoa học của quá trình bài khí
II-2-3.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình bài khí
II-2-4.Thiết bò bài khí
II-3.Quá trình thanh trùng và tiệt trùng
II-3-1.Giới thiệu chung
II-3-2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thanh trùng và tiệt
trùng
II-3-3.Thiết bị thanh trùng và tiệt trùng
Phần 2:Quy trình công nghệ
I-Quy trình chung

I-1.Chuẩn hóa
I-2.Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô
I-3.Bài khí:
I-4.Đồng hóa
I-4.Xử lý nhiệt
I-5.Cấy giống vi khuẩn lactid
II-Các quy trình cụ thể
II-1.Quy trình sản xuất Yoghurt truyền thống
II-2.Quy trình sản xuất Yoghurt dạng khuấy
II-3.Quy trình sản xuất Yoghurt uống
II-3-1.Đối với nhóm bảo quản ở nhiệt độ thấp
II-3-2.Đối với nhóm sản phẩm bảo quản ở nhiệt độ phòng
Phần 3:Sản phẩm sữa chua
I-Phân loại sản phẩm sữa chua
II-Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm
2
Phần 1:
Tổng Quan
3
I-Nguyên liệu trong công nghiệp chế biến sữa chua (yoghurt)
Yoghurt có thể được sản xuất từ sữa tươi, sữa bột, sữa cô đặc,sữa hoàn
nguyên hoặc sữa tái chế.Ở đây chỉ giới thiệu về sản xuất Yoghurt từ sữa bò
tươi.
Sữa tươi sử dụng trong sản xuất Yoghurt phải có chất lượng tốt.
I-1.Giới thiệu về sữa bò:
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là
nguồn thức ăn để nươi sống động vật non.Từ xưa con người đã biết sữ dụng
sữa từ các động vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thưc phẩm quý
giá.Hiện nay ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung xản xuất
trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò,sữa dê và sữa cừu.Ở nước ta,sữa bò

là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm.
I-1-1.Một số tính chất vật lý của sữa bò:
Sữa là một chất lỏng đục.Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và
một số chất khoáng trong sữa tạo nên.Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào
hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa.Sữa gầy (sữa đã được tách
béo)thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt.Sữa bò có mùi đặc trưng và vò
ngọt nhẹ.
Giá trò pH của sữa
Sữa tươi có giá trò pH trung bình là 6,6.
Sữa non (colostrum) tức phần sữầu tiên trong một chu kỳ tiết sữa của
động vật-có giá trò pH thường thấp hơn và khoảng chừng 6,0.
Khi sữa bò nhiễm vi sinh vật (VSV) như nhóm vi khuẩn lactic,chúng sẻ
chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactid và làm giảm giá trò pH
của sữa.
Độ chua
Trong công nghiệp thực phẩm,độ chua sàn phẩm được xác đònh bằng
phương pháp chuẩn độ.Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa thường được
biểu diển bằng độ Soxhlet Henkel (°SH), độ Thorner (°Th), hoặc độ Dornic
(°D).
Sữa bò tươi có có độ chua trung bình là 7°SH (hay 17°Th)
°SH:là số ml dung dòch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa và 200ml nước cất
có bổ sung vài giọi phenolphtlein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây.Các nước Trung
u thường sử dụng đơn vò này.
°Th: là số ml dung dòch NaOH N/10 cần thiết đề chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa và 200 ml nước cất
có bổ xung vài giọi phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây.Thụy
Điển,Nga, Ucraina, Belarus sử dụng đơn vò này.
4
°D là số ml dung dòch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ xung vài giọt
phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây.Hai nước Pháp và Hà Lan thường
sử dụng đơn vò này để biểu diển độ chua của sữa.

Tỷ trọng sữa
Tỷ trọng sữa do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết đònh.Các chất béo
có tỷ trọng nhỏ hơn 1g/cm
3
.Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ
trọng của sữa càng thấp.Ví dụ:sữa bò tươi có hàm lượng chất béo là30% và
hàm lượng các chất khô không béo là 8,1% thì tỷ trọng của sữa là 1,029g/cm
3
(ở 15,5°C)
Điểm đông đặc của sữa
Thường dao động trong khoảng từ -0,54 ÷ -0,59°C.Người ta sử dụng chỉ
tiêu này để kiểm tra xem trong sữa tươi có bò pha loãng với nươc hay không.
Tuy nhiên, khi sử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ gia
tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa.
I-1-2.Thành phần hóa học của sữa bò
5
I-2.Hệ vi sinh vật trong sữa bò
I-2-1.Nguồn gốc hệ vi sinh vật trong sữa
Trong cơ thề động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các
VSV.Tuy nhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa
(phương pháp thủ công hoặc cơ giới hoá), ta thường phát hiện có rất nhiều
nhóm VSV khác nhau.Nguồn gốc của các VSV trên xuất phát từ các nguồn
sau:
I-2-1-a.Bầu vú động vật cho sữa
Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu vực lân cận
có rất nhiều loài VSV khác nhau.Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng
hoặc bào tử.Trong quá trình vắt sữa,một số VSV từ các khu vực trên rơi vào
bình chứa làm cho sữa bò nhiễm VSV. Để hạn chế số lượng VSV trong sữa,
6
trước khi vắt sữa ta vệ sinh bầu vú và các khu vực lân cận trên cơ thể động

vật cho sữa.
Một số VSV tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tyến trong của núm
vú.Tuy nhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tốt thì số lượng VSV cư ngụ tại
các tuyến trong của núm vú không nhiều và thông thường chúng thuộc nhóm
VSV vô hại,không sinh độc tố.Mỗi lần vắt sữa,người ta thường tháo bỏ những
dòng sữa đầu tiên.Khi đó các VSV cư ngụ tại tuyến trong của núm vú dể dàng
bò cuốn trôi theo.
Trong trường hơp động vật bò bệnh viêm vú, số lượng VSV, đặc biệt là các
vi khuẩn cư ngụ tại các tuyến trong núm vú sẽ tăng lên rất nhiều.
I-2-1-b.Người và thiết bò vắt sữa
Đối với phương pháp thủ công, để hạn chế số lượng VSV thì người vắt
phải có sức khoẻ tốt, không mắc bệnh truyền nhiễm.Ngoài ra,tình trạng vệ
sinh cơ thể và các thao tác kỷ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnh hưỡng đến
số lượng VSV có trong sữa.
Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng máy,cần chú ý vệ sinh cẩn thận
và vô trùng hệ thống dẫn sữa từ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa.Đay là
nguồn dễ lây nhiễm VSV cho sữa.
I-2-1-c.Thiết bò chứa sữa
Các thiết bò hoặc dụng cụ chứa cần phải được vệ sinh sạch sẽ và vô
trùng(nếu có thể) trước khi đựng sữa tươi.Đối với các hộ chăn nuôi bò sữa quy
mô nhỏ ý thức và phương pháp vệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm
đúng mức nên đây là nguồn gây nhiễm VSV phổ biến cho sữa.
I-2-1-d.Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa
Vi sinh vật tồn tại khắp nơi,do đó tình trạng vệ sinh chuồng trại nơi vắt sữa
cũng là một nguồn gây nhiễm VSV cho sữa.Điều kiện khí hậu nóng ẩm của
Việt Nam rất thuận lợi cho các VSV ưa ấm tồn tại và phát triển.
I-2-2.Hệ vi sinh vật trong sữa
Hệ VSV và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi va øphụ thuộc
vào mức độ nhiễm VSV trong quá trình vắt sữa.Dưới đây là các VSV thường
tìm thấy trong sữa bò tươi

Nhóm Vi sinh vật
Nhiệt độ sinh
trưởng tối ưu
Nhiệt độ
thanh trùng
7
Procaryote
Vi khuẩn Lactid 25÷47°C 80°C
Vi khuẩn Coliform 30÷44°C 75°C /20giây
Vi khuẩn sinh
Acid butyric
37°C
115°C /3,2phút
121°C /1,2phút
Vi khuẩn
Propionic
30°C 75°C /20giây
Vi khuẩn gây thối - -
Eucaryote
Nấm men - -
Nấm sợi 20÷30°C
75°C /
10÷15giây
I-3.Các yêu cầu quan trọng cho nguyên liệu sữa tươi
+ Tổng số tế bào VSV trong sữa càng thấp càng tốt.
+ Không chứa thể thực khuẩn (bacterriophage).
+ Không chứa kháng sinh.
+ Không chứa các emzyme.
+ Không chứa dư lượng hoá chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ
sinh dụng cụ hoặc thiết bò đựng sữa.

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng béo và
hàm lượng chất khô không béo.
+ Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa để
phù hợp theo yêu cầu sản phẩm.
+Lượng chất khô không béo theo quy đònh của WHO/FAO – không được
thấp hơn 8,2%.Các kết quả nghiên cứu cho thấy khi ta tăng hàm lượng chất
khô trong sữa nguyên liệu,đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết
thanh sữa sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn đònh hơn,tránh
được hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm Yoghurt truyền thống.
Để tăng vò ngọt cho Yoghurt ,người ta bổ xung đường (glucose,
saccharose..)vào sữa trong quá trình chế biến.Đường có thể được bổ xung trực
tiếp hoặc dưới dạng purée trái cây.Đối với những sản phẩm dành cho người
ăn kiêng,các nhà xản xuất sử dụng chất tạo ngọt(sweetener), thông dụng nhất
là aspartame.
Đối với một số sản phẩm, người ta có sử dụng chất ổn đònh để Yoghurt có
được cấu trúc, độ nhớt…theo yêu cầu.Các chất ổn đònh thường được sử dụng là
gelatin, pectin, agar-agar…Chúng là những chất ưu nước và có thể liên kết với
nước.Loại chất ổn đònh và hàm lượng sử dụng tối ưu cho từng sản phẩm sẽ
được xác đònh bằng phương pháp thực nghiệm.
8
II-Các quá trình căn bản trong công nghệ chế biến sữa chua
II-1.Quá trình đồng hóa (homogenisation)
II-1-1.Giới thiệu chung
Trong công nghệ chế biến sữa, quá trình đồng hóa được sử dụng với
mục đích ổn đònh hệ nhũ tương, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng
lực nên còn được gọi là quá trình nhũ hóa.
II-1-2.Cơ sở khoa học của quá trình đồng hóa
Kỹ thuậät đồng hóa hệ nhũ tương bao gồn các phương pháp phá vỡ, làm
giảm kích thước những hạt thuộc pha phân tán và phân bố đều chúng trong
pha liên tục.Việc làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha và sức căng

bề mặt sẽ lảm cho hệ nhũ tương ổn đònh hơn và tránh được hiện tượng tách
pha. Trong thực tế sản xuất, người ta thường sử dụng các chất nhũ hoá trong
quá trình đồng hóa. Khi các hạt phân tán bò phá vỡ và giảm kích thước, chất
tạo nhũ sẽ hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha, tạo nên một màng bảo
vệ quanh các hạt phân tán giúp hệ nhũ tương được bền hơn.
II-1-2- a.Đồng hóa bằng phương pháp khuấy trộn
Sử dụng các cánh khuấy để đồng hóa hệ nhũ tương là một phương pháp
đồng hóa đơn giản nhất. Trong quá trình hoạt động, các hạt của pha phân tán
va đập vào cánh khuấy và sẽ bò giảm kích thước. Người ta thường sử dụng
cánh khuấy dạng guồng (turbine) hoặc dạng chong chóng để đồng hóa các hệ
nhũ tương có độ nhớt thấp.
Tuy nhiên, hiệu quả quá trình đồng hóa khi sử dụng phương pháp
khuấy trộn là không cao. Trong công nghệ chế biến sữa, phương pháp này chỉ
được áp dụng nhằm mục đích chuẩn bò sơ bộ hệ nhũ tương trước khi chuyển
qua gia đoạn đồng hoá bằng phương pháp sử dụng áp lực cao.
II-1-2- b.Đồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao
Trong phương pháp này, các hạt của hệ phân tán sẽ bò phá vỡ và giảm
kích thước khi ta bơm hệ nhũ tương đi qua một khe hẹp với tốc độ cao.Kích
thước của khe hẹp có thể dao động trong khoảng 15-300 µm và tốc độ dòng
của hệ nhũ tương được đẩy lên tới 50-200 m/s.
Do khe hẹp có cấu tạo với tiết diện giảm dần, tốc độ chuyển động của
hệ nhũ tương sẽ tiếp tục tăng cao khi chảy qua khe hẹp.Giá trò cao nhất của
tốc độ dòng sẽ phụ thuộc chủ yếu vào áp lực bơm hệ nhũ tương đến khe hẹp.
Người ta giải thích cơ chế của phương pháp đồng hóa áp lực cao theo
những nguyên lý sau:
Nguyên lý chảy rối (turbulence theory): khi hệ nhũ tương được bơm với
tốc độ cao đến khe hẹp, nhiều dòng chảy rối với vi lốc xoáy (micro-whirl) sẽ
9
xuất hiện.Tốc độ bơm càng cao thì số dòng chảy rối sẽ xuất hiện cành nhiều
và kích thước các vi lốc xoáy cành nhỏ. Chúng sẽ va đập vào các hạt của pha

phân tán và làm cho các hạt này bò vỡ ra. Dựa trên cơ sở của nguyên lý này,
chúng ta có thể giải thích được sự ảnh hưởng của áp lực đồng hóa đến hiệu
quả của quá trình.
Nguyên lý xâm thực khí (cavitation theory): hệ nhũ tương được bơm đến
khe hẹp với tốc độ cao sẽ làm xuất hiện các bong bóng hơi hơi trong
hệ.Chúng sẽ va đập vào các hạt của pha phân tán và làm vỡ hạt.Theo nguyên
lý đó,sự đồng hóa chỉ diễn ra khi hệ nhũ tương rời khỏi khe hẹp, do đó đối áp
giữ vai trò rất quan trọng và sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả đồng hóa. Các kết
quả nghiên cứu thực nghiệm đã khẳng đònh điều này. Tuy nhiên, sự đồng hóa
vẫn có thể diển ra mà không cần có hiện tượng xuất hiện các bong bóng khí
nhưng hiệu quả của quá trình thấp hơn.
Ngoài ra, do cấu tạo của thiết bò, khi thoát khỏi khe hẹp, các hạt phân
tán sẽ tiếp tục va đập vào một bề mặt cứng.Hiện tượng này cũng góp phần
làm vỡ và giảm kích thước của các hạt.
Hiện nay, phương pháp đồng hóa sử dụng áp lực cao đang được sử
dụng rất rộng rãi tại các cơ sở chế biến sữa.Trong quy trình sản xuất sữa
chua,người ta đa phần là sử dụng phương pháp này.
II-1-2-c.Đồng hóa bằng các phương pháp khác
Để làm giảm kích thước hạt pha phân tán trong hệ nhũ tương, ta có thể
sử dụng phương pháp nghiền keo, dùng dòng chảy xoáy tâm, sóng siêu âm, và
một số phương pháp khác.Trong phương pháp sóng siêu âm, hiện tương xâm
thực khí đóng vai trò quan trọng trong việc phá vỡ các hạt pha phân tán.Sóng
siêu âm sử dụng thường có tần số từ 18-30 kHz.
II-1-3.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả đồng hóa
II-1-3- a.Tỷ lệ phần trăm giữa thể tích pha phân tán và tổng thể tích
hệ nhũ tương
Nếu thể tích của pha phân tán chỉ chiếm một phần nhỏ so với thể tích
của toàn bộ hệ nhũ tương thì quá trình đồng hóa sẽ được thực hiện một cách
dể dàng và hệ nhũ tương có sẽ có độ bền cao. Ngược lại , hệ nhũ tương với
pha phân tán chiếm tỉ lệ cao thường khó đồng hóa bằng phương pháp thông

thường. Bên cạnh đó,các hạt của pha phân tán có xu hướng dễ kết hợp lại với
nhau để tạo thành các hạt lớn hơn, từ đó dẫn đến hiện tương tách pha.
Trong công nghiệp chế biến sữa, nếu hàm lượng chất béo trong hệ nhũ
tương dầu trong nước (o/w) không lớn hơn 12%, ta có thể sử dụng phương
pháp đồng hóa áp lực cao để ổn đònh chúng.
II-1-3- b.Nhiệt độ
10
Nhiệt độ của mẫu càng thấp thì quá trình đồng hóa càng kém hiệu quả
do một số chất béo chuyển sang trạng thái rắn.Ngược lại, nếu nhiệt độ quá
cao, chi phí năng lượng cho quá trình sẽ gia tăng.Bên cạnh đó, các phản ứng
hóa học không cần thiết có thể xảy ra sẽ ảnh hưởng đến chất lượng hệ nhũ
tương. Do đ1o, dựa vào thành phần hóa học của hệ nhũ tương mà ta sẽ chọn
nhiệt độ thích hợp cho quá trình.Trong công nghiệp chế biến sữa nhiệt độ
đồng hóa thường dao động từ 55-80°C.
Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của hệ nhũ tương giảm, các phân tử sẽ
chuyển động với tốc độ nhanh hơn, sức căng bề mặt sẽ giảm và nhờ đó, hệ
nhũ tương sẽ được tạo thành dễ dàng và ổn đònh hơn.
II-1-3- c.p suất
p suất đồng hóa càng lớn, hiện tượng chảy rối và hiện tượng xâm
thực khí sẽ dễ xuất hiện, kết quả là các hạt pha phân tán được tạo thành có
kích thước nhỏ và hệ nhũ tương sẽ có độ bền cao.
Trong công nghiệp chế biến sữa, áp suất đồng hóa thường dao động từ
100-250bar.
II-1-3- d.Chất nhũ hóa
Các chất nhũ hóa sử dụng trong công nghiệp chế biến sữa khá đa
dạng. Vấn đề quan trọng là phải lựa chọn được chất nhũ hóa thích hợp cho
từng loại sản phẩm.
Một số protein trong sữa có chức năng như chất nhũ hóa.Đối với sản
phẩm sữa thanh trùng hoặc tiệt trùng có hàm lượng chất béo 3-3,5%, quá trình
đồng hóa sữa sẽ đạt hiệu quả cao khi tỷ lệ lượng casein trong sữa đạt 0,2g/1g

chất béo.
Những chất nhũ hóa thường đưỡc sữ dụng trong công nghiệp chế biến
sữa là lecithin, glycerin ester, sorbitol ester…
II-1-4.Thiết bò đồng hóa sử dụng áp lực cao
Thiết bò đồng hóa sử dụng áp lực cao gồm hai bộ phận chính bơm cao áp
và hệ thống tạo cao áp.
11
1-motor chính; 2-bộ truyền đai; 3-đồng hồ đo áp suất; 4-trục quay; 5-piston;
6-hộp piston; 7-bơm; 8-van; 9-bộ phận đồng hóa; 10-hệ thống tạo áp suất thủy lực.
Bơm piston cao áp được vận hành bởi động cơ điện thông qua một trục
quay và bộ truyền động để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành
chuyển động tònh tiến của piston.
Các piston chuyển động trong xylanh ở áp suất cao.chúng được chế tạo từ
những vật liệu có độ bền cơ học cao. Bên trong thiết bò còn có hệ thống dẫn
nước vằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc.
Các hạt của hệ phân tán sau khi qua khe hẹp thứ nhất,
thì va vào bề mặt cứng, rồi đi qua khe hẹp thứ hai
12
Hình dạng các hạt béo trong sữa sau quá trình đồng hóa hai cấp
a-Các hạt béo trong sữa sau khi đi qua khe hẹp thứ nhất
b-Các hạt béo trong sữa sau khi đi qua khe hẹp thứ hai
II-2.Quá trình bài khí (deaeration)
II-2-1.Giới thiệu chung
Trong công nghiệp chế biến sữa, quá trình bài khí được thực hiện nhằm
mục đích chủ yếu tách các khí phân tán và hòa tan ra khỏi sữa nguyên liệu .
Theo Campell D (1980), trong quá trình bài khí, một số hợp chất dễ bay
hơi (đặc biệt là các chất gây mùi không tốt cho sữa) cũng sẽ bò tách đi. Tuy
nhiên, một số hợp chất bay hơi có thể không bò mất đi trong quá trình bài khí,
thường đó là những chất bay hơi hòa tan được trong chất béo.
Sữa tươi vừa được vắt chứa một hàm lượng CO

2
khá cao (3,5-4,9%) cùng
một ít N
2
(1%) và O
2
(0,1%).Trong quá trình vận chuyển sữa từ nông trại về
nhà máy và bảo quản, mặc dù các nhà sản xuất luôn hạn chế sự khuấy trộn ,
hàm lượng các chất khí trong sữa vẫn tăng nhẹ.
Mức O
2
N
2
CO
2
Tổng
Tối thiểu
Tối đa
Trung bình
0,30
0,59
0,47
1,18
1,63
1,29
3,44
6,28
4,45
4,92
8,50

6,21
Hàm lượng khí trong sữa tại các nhà máy chế biến sữa (% thể tích)
Các chất khí dạng phân tán trong sữa có thể gây ra một số khó khăn sau
đây trong quá trình chế biến sữa:
-Giảm mức độ chính xác khi đònh lượng sữa bằng phương pháp thể tích.
-Giảm hiệu quả hoạt động của các thiết bò truyền nhiệt.
-Giảm hiệu suất phân riêng trong các thiết bò tách chất béo.
-Giảm mức độ chính xác trong các dây truyền tự động chuẩn hóa sữa (hiệu
chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa)…
Ở các trang trại nuôi bò sữa với số lượng lớn , sữa tươi thường được bơm
qua thiết bò bài khí trước khi đưa vào xe bồn chở về nhà máy. Đến nhà máy ,
sữa tươi từ xe bồn sẽ được đưa qua thiết bò bài khí một lần nữa, rồi lần lượt
13
qua thiết bò đònh lượng, thiết bò xử lý nhiệt sơ bộ trước khi đưa vào bồn bảo
quản nguyên liệu.
Trong các quy trình chế biến sữa , thiết bò bài khí thường được đặt bên
cạnh thiết bò trao đổi nhiệt, tách keo ,chuẩn hóa và đồng hóa. Chúng tạo nên
một dây truyền xử lý sữa hoàn chỉnh.
II-2-2.Cơ sở khoa học của quá trình bài khí
Đầu tiên, sữa được nâng nhiệt độ trong thiết bò trao đổi nhiệt rồi đi vào
thiết bò bài khí. Người ta sẽ tạo một áp lực chân không thích hợp trong thiết bò
bải khí sao cho nhiệt độ sữa bò giảm đi khoảng 7-8°C. Khi đó, các khí ở dạng
phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các chất dễ bay hơi khác thoát
ra khỏi thiết bò . Toàn bộ hỗn hợp này sẻ được đi vào bộ phận ngưng tụ được
đặt trên đỉnh của thiết bò bài khí.Còn khí và các cấu tử không ngưng tụ sẻ
được bơm chân không hút đẩy ra ngoài.
Việc sử dụng kết hợp hai yếu tố: nhiệt độ và áp lực chân không sẽ giúp
cho quá trình bài khí diển ra nhanh và đạt hiệu quả cao.
II-2-3.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình bài khí
II-2-3-a.Nhiệt độ của sữa

Nhiệt độ sữa là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ bài khí.Nhiệt
độ càng cao, các chất khí ở dạng phân tán/ hòa tan và các cấu tử dễ bay hơi
càng dễ thoát ra khỏi sữa. Tuy nhiên , nếu nhiệt độ quá cao sẽ xảy ra một số
biến đổi không có lợi, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sữa như protein có thể bò
biến tính, đường khử cùng các acid amin sẽ tham gia phản ứng Maillard , một
số vitamin sẽ bò phân huỷ…
Trong sản xuất thực tế, người ta thường gia nhiệt sữa lên 65-68°C trước khi
cho sữa vào thiết bò bài khí.
II-2-3-b.p lực chân không
Bơm chân không tạo nên áp lực cần thiết để tách khí và các hợp chất
không ngưng tụ. Nếu áp lực chân không quá lớn, một phần hơi nước chưa kòp
ngưng tụ có thể bò tách theo các chất khí, từ đó làm giảm đáng kể thể tích sữa
sau khi bài khí và chí phí năng lượng cho quá trình sẽ gia tăng.
Sữa đi từ thiết bò gia nhiệt vào thiết bò bài khí sẽ bò giãm nhiệt độ. Đó là
hiện tượng bốc hơi dưới áp lực chân không. Người ta sẽ tạo a một áp lực chân
không cho nhiệt độ sữa bò giãm đi khoãng 7-8°C. Như vậy, nếu như nhiệt độ
của sữa sau khi rồi thiết bò gia nhiệt là 68°C ,trong thiết bò bài khí, nhiệt độ
của sữa giảm xuống còn 60°C và áp lực chân không cần duy trì là 584 mmHg.
Theo Campell D (1980), khi nhiệt độ của sữa bò giảm đi 5,5°C trong thiết
bò bài khí,thể tích sữa thu được sau quá trình xữ lý sẽ giãm đi 1% so với thể
tích sữa ban đầu.
14
Ngoài hai yếu tó quan trọng là nhiệt độ và áp lực câhn không, quá trình
bài khí còn bò ảnh hưởng bởi một yếu tố khác như thời gian lưu của sữa trong
thiết bò bài khí ,lưu lượng của tác nhân lạnh trong bộ phận ngưng tu…
II-2-4.Thiết bò bài khí
Thiết bò bài khí chân không với bộ phận ngưng tụ được đặt bên trong thiết bò
Thiết bò hình trụ đứng , đáy nón với phần đỉnh nón quay lên phía trên.
Dưới nắp thiết bò là bộ phận ngưng tụ được nối với một bơm chân
không.Người ta thiết kế hệ thống đường ống vào và ra cho tác nhân lạnh trong

bộ phân ngưng tụ xuyên qua nắp thiết bò. Cửa vào cho sữa có tiết diện khá
rộng đựơc bố trí trên thân thiết bò. Sữa được bơm vào theo phương tiếp tuyến
với hình trụ qua cửa (2).Các khí phân tán và một phần hơi nước thoát ra khỏi
sữa sẽ làm tăng tốc độ dòng chuyển động của sữa theo các vòng xoáy đi
xuống phía đáy thiết bò . Sữa được thoát ra cửa (3).
Trong công nghệ sản xuất Yoghurt thiết bò bài khí có bộ phận ngưng tụ
nằm bên ngoài thiết bò.Khi đó người ta thực hiện quá trình bài khí kết hợp với
quá trình cô đặc sơ bộ sữa nguyên liệu.Do đó trong trường hợp này ta không
cần sử dụng bơm chân không.
II-3.Quá trình thanh trùng và tiệt trùng
II-3-1.Giới thiệu chung
15
Vi sinh vật có mặt khắp nơi trong thế giới chúng ta đang sống. Thực phẩm
và các nguyên liệu chế biến thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưởng nên dể bò
nhiễm VSV. Trong thực phẩm, VSV tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc
bào tử. Hệ VSV trong thực phẩm có thể được chia làm hai nhóm cơ bản:
Nhóm VSV có khả năng gây bệnh cho người và sinh tổng hợp độc tố
(toxin): gồm các loại vi khuẩn Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes
, Clostridium perfrigens , Clotridium botulium, một số loài thuộc giống
Salmonella, Coliform , Campylobacter, Bacillus, Vibrio, Yersinia; một số loài
nấm mốc như Aspergilus flavus , Aspergillus parasiticus, Asperfiluss
versicolor, Penicillium aurantiogeiseum …
Độc tố VSV được chia làm hai loại : Nội độc tố và ngoại độc tố và ngoại
độc tố.
Nội độc tố là những độc tố được VSV tổng hợp và giữ lại “bên trong tế
bào”. Nhiều độc tố là thành phần tham gia cấu tạo nên màng tế bào vi khuẩn.
Khi chết và quá trình tự phân xảy ra thì nội độc tố mới được giải phóng ra môi
trường. Ví dụ như giống vi khuẩn Salmonella có khả năng sinh tổng hợp nội
độc tố.
Ngược lại, Ngoại độc tố là những độc tố được VSV tổng hợp ra trong tế

bào chất và sau đó được thải vào môi trường như là một sản phẩm trao đổi
chất ngoại bào. Nhiều VSV sinh tổng hợp ngoại độc tố như Staphylococcus
aureus, Clotridium botulium …
Thực phẩm chúa nhóm VSV có khả năng sinh độc tố sẽ cp1 nguy cơ gây
ngộ độc và ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người tiêu dùng.
Nhóm VSV không có khả năng sinh độc tố: Thuộc về nhó này phổ biến
nhất là một số giống vi khuẩn ( vi khuẩn lactid, vi khuẩn acetid … ),các giống
n61m men , nấm sợi. Chúng sử dụng những chất dinh dưỡng trong thực phẩm
để thực hiện quá trình trao đổi chất, từ đó làm thay đổi thành phần hóa học và
các giá trò cảm quan của thực phẩm và làm cho thực phẩm nhanh chóng bò hư
hỏng.
Như vậy, để thực phẩm được đảm bảo an toàn vệ sinh và có thể bảo quản
được trong một thời gian dài , người ta sử dụng các phương pháp khác nhau
nhằm tiêu diệt VSV gây bệnh và các VSV khác có trong thực phẩm. Một
trong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay trong công nghiệp thực
phẩm là sử dụng nhiệt độ cao để tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật trong
thực phẩm.
Ở đây, khi nói đến quá trình thanh trùng và tiệt trùng thì được hiểu là
phương pháp sử dụng nhiệt độ cao để tiêu diệt hoặc ức chế hệ VSV trong thực
phẩm.
16
Mục đích của quá trình thanh trùng( pasteurisation ), chủ yếu là tiêu diệt
hệ VSV gây bệnh trong thực phẩm và ức chế quá trình sinh tổng hợp độc tố
của chúng. Trong sản xuất công nghiệp, quá trình thanh trùng thường được
thực hiện ờ nhiệt độ không lớn hơn 100°C. khi đó , các VSVgây bệnh thường
bò tiêu diệt. Tuy nhiên trong thực phẩm thanh trùng có thể còn chứa một số tế
bào hoặc bào tử của nhóm VSV ưa nhiệt và các enzyme bền nhiệt. Chúng chỉ
bò ức chế một phần sau quá trình thanh trùng.
Theo lý thuyết, nếu nhiệt độ xử lý càng cao và thời gian xử lý càng dài thì
số VSV còn sống sót trong thực phẩm sẽ càng thấp và tính an toàn của thực

phẩm càng cao. Tuy nhiên, nhiệt độ xử lý quá cao và thời gian xử lý quá dài
sẽ làm giảm đi giá trò dinh dưỡng và cảm quang của một số thực phẩm.Thông
thường , thực phẩm sau thanh trùng vẫn giữ được giá trò chất lượng dinh dưỡng
và cảm quan tương tự như trước khi thanh trùng , nhưng thời gian bảo quản
thực phẩm thanh trùng thường không dài.
Mục đích của quá trình tiệt trùng (sterilisation) là tiêu diệt toàn bộ hệ VSV
(bao gồm VSV gây bệnh và không gây bệnh) và vô hoạt không thuận nghòch
những enzyme có trong thực phẩm. Để đạt được mục đích này, quá trình tiệt
trùng được thực hiện ở nhiệt độ cao (thường lớn hơn 100°C ), đội khi kết hợp
với áp suất cao và thời gian xử lý nhiệt kéo dài. Sản phẩm qua quá trình tiệt
trùng được gọi là vô trùng.
Trong công nghiệp thực phẩm , khái niệm “thực phẩm vô trùng” không có
ngoài thực tiễn. Như vậy, mục đích của quá trình tiệt trùng trong sản xuất thực
phẩm không thể đạt được mộtcách tuyệt đối. Các nhà sản xuất thực phẩm đã
đưa ra một khái niệm mới “Thực phẩm vô trùng công nghiệp”. Đó là những
sản phẩm chưa đạt dược mức độ vô trùng tuyệt đối. Tuy nhiên, chúng không
chứa các VSV không gây bệnh.Riêng các enzyme hầu hết bò vô hoạt. Các
VSV không gây bệnh có thể còn sống sót trong thực phẩm nhưng với số lượng
rất thấp và hoạt tính trao đổi chất của chúng bò ức chế mạnh mẽ sau quá trình
xử lý thực phẩm ở nhiệt độ cao. Điều quan trọng là các “thực phẩm vô trùng
công nghiệp” có thể giữ được các chỉ tiêu chất lượng trong khoảng thời gian
không thấp hơn sáu tháng trong những điều kiện bảo quản xác đònh.
II-3-2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thanh trùng và
tiệt trùng
II-3-2-a.Hệ vi sinh vật trong thực phẩm
Như ta đã biết, số lược tế bào VSV trong mẫu sẽ ảnh hưởng đến việc chọn
giá trò nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt. Nếu hàm hượng VSV trong mẫu càng
nhiều, để đạt được một mức độ vô trùng công nghệp theo quy đònh, chế độ xử
lý nhiệt phải nghiêm ngặt với nhiệt độ cao và thời gian dài hơn. Như vậy, việc
hạn chế số lượng VSV ban đầu trong mẫu trước khi thanh trùng hoặc tiệt trùng

17