CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA ( BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA
( BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LACTIC)

SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Vương Thị Huyền Trang MSSV: 20092817
Phạm Thị Minh Ngọc
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
Cô giáo: Đỗ Thị Yến

MSSV:


MỤC LỤC
:

I. Tổng quan về nguyên liệu sữa tươi và các loại sữa chua được sản xuất
trong công nghiệp hiện nay.
II. Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống bằng phương pháp lên men
lactic (ứng dụng trong công nghiệp).


I. Tổng quan về nguyên liệu sữa tươi và các loại sữa chua được sản xuất trong
công nghiệp hiện nay.

Sữa bò tươi là một thực phẩm giàu chất dinh dưỡng. Trong sữa
có chứa glucid, protein, lipit, một số khoáng chất và vitamin.
Những hợp chất này rất cần thiết trong khẩu phần ăn hàng ngày
của con người. Những thành phần đó cụ thể như sau:

Các thành phần

Trọng
lượng

Nước

Pha lỏng

902

84.7%

Gluxid (40-60) g/l

Dạng tự do: lactoza

49

4,75%

39

3,78%

33

3,2%

9

0,87

Dạng kết hợp: galactoza, galactozamin,axid sialic ở trạng thái keo, được liên kết với protein

Chất béo(25-45)g/l

Ở dạng cầu béo: là những giọt chất béo có đường kính từ 1-10 micro met, được bao bằng 1 màng lipoprotein, ở
dạng nhũ tương
Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo: b caroten, cholesterol, các vitamin

Hợp chất nito(25-

Ở dạng mixen(28g): ở dạng huyền phù là phức của photphat canxi liên kết với một liên hợp của casein

40)g/l

Ở dạng hòa tan(4,7g): là những cao phân tử của albumin và imunoglobulin
Nito phi protein(0,3g): ure, axid uric, creatin

Chất khoáng(25-

Ở dạng phân tử và ion: axid citric,K, Ca, P, Na, Cl, Mg

40)g/l

Ở dạng các nguyên tố trung lượng: Zn, Al, Fe, Cu,I,…

Các chất khác

Các chất xúc tác sinh học: các vitamin A, D, E, K, B1, PP, B2, B6, B12, C,…

Vết


1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất yaourt:

•

Yoghurt là sản phẩm sữa chua được chế biến từ sữa được biết đến
nhiều nhất và cũng là sản phẩm phổ biến trên khắp thế giới. Nó
được tạo thành nhờ quá trình lên men lactic. Chính vì vậy mà
yaourt có một vị chua rất đặc trưng

•

Sữa chua yoghurt bắt nguồn từ Bungari với tên gọi là yaourt, Ở nhiều nước khác có tên gọi
riêng cho yoghurt. Ở nước ta hiện nay sử dụng phổ biến loại sữa chua yoghurt.

•

Trạng thái, mùi vị của sữa chua yoghurt có khác nhau ở vùng này so với vùng khác. Đặc biệt là
độ đặc hoặc loãng phụ thuộc vào thị hiếu của mỗi nước.


2. Phân loại sữa chua yoghurt

•

Người ta chia yoghurt thành 3 loại phụ thuộc vào thời điểm tiến hành quá trình lên men:

1. Sữa chua yoghurt dạng “set type”(sữa chua dạng truyền thống): ngay sau khi bổ sung chủng, người ta rót
hộp ngay và lên men trong hộp.

2. Sữa chua “stirred type”(sữa chua dạng động): bổ sung chủng và lên men trong xitec lớn. Sau đó làm lạnh và
rót hộp.

3. Sữa chua uống”drink yoghurt”: sản xuất tương tự như loại stirred. Sau khi đông tụ, pha chế thành dịch, có
thể qua hoặc không qua xử lý nhiệt trước khi rót hộp.


II. Quy trình sản xuất sữa chua truyền thống bằng phương pháp lên men lactic (ứng dụng
trong công nghiệp).

Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua yoghurt dạng truyền thống

Sữa nguyên liệu → Kiểm tra chất lượng → Làm sạch → Làm lạnh → Tạm chứa nếu chưa sản xuất ngay →
Tiêu chuẩn hóa → Gia nhiệt → Đồng hóa → Thanh trùng → Làm nguội → Bổ sung chủng vi sinh vật → Rót
→ Lên men → Ủ chín → Bảo quản lạnh.


1. Sữa nguyên liệu trước khi sản xuất:



•
•
•
•


•
•


Nguyên liệu chính dùng trong sản xuất sữa chua yoghurt là sữa tươi. Có thể thay thế bằng sữa bột nguyên hoặc sữa bột gầy.
Để sản xuất sữa chua yoghurt cần chọn loại sữa có chất lượng cao:
Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp.
Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin…), bacteriophage(thực khuẩn thể).
Không chứa các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn (ví dụ các chất đó còn sót lại sau quá trình rửa…), những chất ngăn cản quá trình lên men.
Tại nhà máy cần kiểm tra nghiêm chặt các chỉ tiêu độ tươi, độ sạch, tổng chất khô, hàm lượng chất béo, cảm quan.

Sữa được gia nhiệt lên 40°C, qua thiết bị li tâm làm sạch và li tâm tiêu chuẩn hóa hàm lượng chất béo.
Tùy thuộc nhu cầu, hàm lượng chất béo của sữa chua yoghurt từ 0,5 - 3,0%.
Hàm lượng chất khô không mỡ tối thiểu 8,2%.

Sau khi sữa được kiểm tra chất lượng, được làm sạch và tiêu chuẩn hóa sữa sẽ được chuyển sang thùng trung gian để chuẩn bị cho các
công đoạn tiếp theo.



•

Sau quá trình tiêu chuẩn hóa người ta có thể thêm vào sữa 1 số chất:
Chất ổn định (có thể là gelatin, pectin, agar-agar). Chúng có tác dụng ngăn chặn quá trình tách nước ở sữa chua thành
phẩm, tăng độ nhớt.

Sữa chua yoghurt không có chất ổn định. Khi sản xuất sữa chua hoa quả, có thể cho thêm chất ổn định.

•

•

CaCl2: làm tăng khả năng đông tụ của sữa
Đường: sacaroza hoặc glucoza tăng độ ngọt cho sản phẩm

Dây chuyền sản xuất sữa chua dạng truyền thống
1.thùng cân bằng
Thùng chứa chủng
lên men

2. Thiết bị trao đổi nhiệt

3. Thiết bị bốc hơi chân không 4. Thiết bị đồng hóa 5. thiết bị lưu nhiệt

7. Thùng chung gian 8. Thùng chứa hương liệu (mứt quả) 9. Bộ phận trộn

6.

10. Thiết bị đóng gói 11. Phòng



Trình bày quy trình sản xuất

Từ thùng cân bằng 1 sữa được bơm vào ngăn hoàn nhiệt thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt 2, nâng nhiệt độ của sữa lên 70 độ C.Sữa nóng
được đưa qua thiết bị bốc hơi chân không 3 để giảm 10-20% lượng nước (hàm lượng chất khô tăng lên từ 1,5-3%). Ta có thể tận dụng nước
loại ra từ sữa hoặc sữa đã được thanh trùng để nâng nhiệt độ của sữa đầu vào. Từ thiết bị bốc hơi chân không, sữa được đưa vào thiết bị đồng
hóa 4 với áp suất 200-250 bar. Sữa đã được đồng hóa quay trở lại ngăn hoàn nhiệt 2 của thiết bị trao đổi nhiệt để thanh trùng ở nhiệt độ 90-95
độ C và giữ ở thiết bị lưu nhiệt 5 trong vòng 3-5 phút. Tiếp theo sữa được làm nguội bằng nước lạnh (hoặc chính sữa nguyên liệu vào của mẻ
tiếp theo) đến nhiệt độ lên men thích hợp. Tiếp theo sữa được bơm đến thùng trung gian 7, chủng visinh vật được chuẩn bị ở thùng 6 và

hương (mứt quả) ở thùng 8 được phun trên đường ống cùng với sữa qua bộ phận phối trộn 9 đi vào máy rót 10. sữa được rót vào hộp và đưa
vào phòng ấm 11 để lên men trong vòng 2,5-3h ( với lượng chủng là 3%). Sau khi đông tụ, sữa chua yoghurt được làm lạnh và ủ chín ở 4 6°C ít nhất là 6 giờ. Đây là giai đoạn rất quan trọng để tạo cho sản phẩm có mùi, vị trạng thái cần thiết. Chỉ sau khi kết thúc quá trình này
người ta mới có được sữa chua thành phẩm và có thể đưa ra thị trường.


Giải thích quy trình sản xuất – Thiết bị đi kèm
1. Ly tâm tiêu chuẩn hóa và làm sạch nguyên liệu
Nhằm ổn định hàm lượng chất béo trong sữa theo tiêu chuẩn
Tùy thuộc nhu cầu, hàm lượng chất béo của sữa chua yoghurt từ 0,5 - 3,0%.

Thiết bị gồm có thân máy, bên trong là thùng quay, được nối với
một motor truyền động bên ngoài thông qua trục dẫn. Các đĩa
quay có đường kính dao động từ 20 ÷102 cm và được xếp chồng
lên nhau. Các lỗ trên đĩa ly tâm sẽ tạo nên những kênh dẫn theo
phương thẳng đứng. Khoảng cách giữa hai đĩa ly tâm liên tiếp là
0.5 ÷ 1.3 mm


2. Đồng hóa
Đồng hóa nhằm giảm kích thước các cầu mỡ bằng cách phá vỡ chúng, phân bố chúng đồng đều, tránh hiện tượng nổi lên của các cầu mỡ.
Đồng hóa cải thiện trạng thái của sữa chua: quện sữa mịn, đồng nhất.

Nguyên tắc làm việc của máy đồng hoá là tăng áp suất chất lỏng
(nguyên liệu sữa ban đầu) đến 150-500 atm, sau đó cho sữa thoát qua
một khe hở hẹp. Khi đó, do giảm áp suất đột ngột nên tốc độ của
chất lỏng rất lớn, chính vì vậy mà các cầu mỡ sau khi bị kéo dài khi
đi qua khe hẹp sẽ bị đứt gẫy làm thể tích của chúng giảm. Sau khi đi
qua máy đồng hoá, ta thu được sản phẩm đồng nhất tránh hiện tượng
tách lớp trong sản phẩm

Cấu tạo: Máy đồng hoá bao gồm một bơm chất lỏng, các van
một chiều, van và đế van đồng hoá, lò xo ép van đồng hóa.
Thông thường van đồng hóa ép chặt lên đế van nhờ lò xo. Khi
chất lỏng được
bơm lên áp suất cao đủ thắng lực lò xo, van đồng hóa được nâng
lên khỏi đế van tạo ra một khe hở hẹp giữa van và đế van, chất
lỏng sẽ thoát ra khỏi khe hở. Khi một lượng chất lỏng đã thoát
ra, áp suất sẽ giảm, lò xo đẩy van đồng hóa hạ xuống, tỳ chặt vào
đế van. Chu kỳ được lặp lại liên tục.
Van đồng hóa và đế van phải thật phẳng và đủ kín để có thể chịu
áp suất lên đến 150- 500 atm mà không bị rò rỉ.

Cấu tạo các bộ phận chính của máy đồng hoá
1.Van đồng hóa

2.Vòng va đập

3. Đế van 4. Sơ đồ hệ thống


3. Thanh trùng

Thanh trùng là biện pháp xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt vi sinh vật, tăng khả năng hydrat hóa của casein (khả năng giữ nước tốt, hạn chế sự tách
nước, quện sữa mịn, chắc). Thanh trùng ở 90 - 95°C trong 5 phút, sau đó làm nguội đến nhiệt độ lên men 40 - 45°C.

Ðây là loại thiết bị làm việc liên tục ở áp suất hơi nước cao hơn áp suất khí quyển. Cấu tạo chủ yếu của nó là các bản mỏng bằng thép
không rỉ, lượn sóng hoặc phẳng nhưng có vạch định hướng khi xếp và ép các bản mỏng lại, các lỗ tạo thành rãnh thông kín, có các
khoang chứa sản phẩm và các khoang chứa chất tải nhiệt hoặc nước làm nguội được xen kẽ nhau.
Do có cấu tạo như vậy nên sữa chảy trong khoang kín thành lớp mỏng và được truyền nhiệt từ 2 mặt bên nên thời gian nâng nhiệt

nhanh, ít làm biến đổi chất lượng sản phẩm.



Vi khuẩn lactic có vai trò rất quan trọng trong sản xuất sữa chua. Nó lên men đường lactose tạo acid lactic làm cho sữa chua đông tụ, đồng thời
còn tạo ra những chất thơm đặc trưng cho sản phẩm.
Trong sản xuất sữa chua yaourt vi sinh vật thường sử dụng 2 loại sau:

•

0
Lactobacillus bulgaricus (L. bulgaricus) là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 – 50 C trong môi trường có độ acid
cao. L. bulgaricus có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose. pH tối thích của L. bulgaricus là 5.2 – 5.6.

•

0
0
Streptoccocus thermophilus (S. thermophilus): Phát triển tốt ở nhiệt độ 50 C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37- 40 C. Đây cũng là vi khuẩn
0
lactic lên men điển hình có khả năng chịu nhiệt đến 65 C trong 30 phút. pH tối thích của S. thermophilus là 6.6 – 6.8 .

Kinh nghiệm cho thấy sữa chua sẽ đạt tiêu chuẩn tốt nhất (Về pH, mùi vị, hương thơm) khi tỉ lệ S. thermophilus/ L. bulgaricus bằng 1/1.

Sự hình thành chất thơm trong sản phẩm sữa chủ yếu do S. thermophilus . Nhưng các nghiên cứu gần đây cũng đã nhấn mạnh đến vai trò của
L. bulgaricus trong việc tạo nên hương thơm cho sản phẩm, trong đó thành phần của acetaldehyde được coi là thành phần quan trọng góp phần
tạo nên hương thơm đặc trưng của sữa chua.


Cơ sở lí thuyết của quá trình lên men yaourt:

Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như là nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các
chất.
Trong các sản phẩm lên men từ sữa người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính:

•
•
•

Lên men rượu.
Lên men lactic( thường gặp)
Lên men butyric

Các dạng lên men khác cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua được coi là sự phối hợp của các dạng lên men chính.
Bên cạnh đó còn có những quá trình lên men đặc trưng riêng cho từng sản phẩm. Ví dụ: Như lên men axetic, propionic…



Lên men lactic:

• Trong môi trường sữa vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactose

galactozo

Enzyme lactoza
Glucose + Galactose


 

•

Đường Galactose chuyển hoá thành glucose

 Galactose + ATP  Galactose – 1 – phosphate + ADP.
Galactose – 1 – phosphate  Glucose -1 –phosphat
Glucose – 1 – phosphate  Glucose – 6 – phosphate
Glucose – 6 – phosphate  Glucose+ H3PO4

Đường Glucose chuyển hoá thành acid pyruvic theo chu trình glycolisis của Embden – Meyerhof.

Acid pyruvic tiếp tục chuyển thành acid lactic đưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase.

CH
3

CH
3
Lactate dehydrogenase

C

COOH

Acid pyruvic

O

CH

COOH

Acid lactic

OH


•Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic acid pyruvic cũng chuyển thành andehit axetic.
CH
3

CH
3
Decarboxylase

C

O

COOH

Acid pyruvic

C

O

H

andehit axetic

Cơ chế đông tụ sữa trong sản xuất sữa chua đặc .

Acid lactic đóng vai trò rất quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc.

Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều đó làm cho các micelle casein tồn tại dưới dạng keo.
Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men sẽ làm giảm pH của sữa. Khi pH của sữa bằng pl của casein(4.7) các micelle casein bị trung hoà về
điện tích và micelle casein sẽ đông tụ tạo thành gel. Khi pH giảm xuống dưới pl, các micelle casein được tái hoà tan. Và cơ sở này được
ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH= 4.7. Còn ở sữa chua uống pH= 4.1.


•Acid lactic còn tham gia phản ứng với caseinate calcium tạo quện sữa

NH

2

–

R(COO) Ca + 2CH CHOHCOOH
2
3

Caseinate calcium

NH - R(COOH) + (CH CHOHCOO) Ca
2
2
3
2

Acid lactic

Các calcium phosphate keo sẽ làm hoà tan và tạo ra Ca

Acid ceiseic(quện sữa)

2+

Lactate calcium

. Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn.


Các quá trình sản xuất sữa chua uống


0
Trộn hoà tan: Sữa tươi được nâng nhiệt lên 45 – 50 C và qua bộ phận định lượng để đưa vào bồn.Lần lượt trộn bột sữa gầy với bơ.Trong
quá trình trộn nguyên liệu, cánh khuấy trong bồn trộn được hoạt động để khuấy đều dịch sữa trong bồn trộn. Sau khi trộn xong, ngừng khuấy
trong khoảng thời gian 20 phút để tách bọt và hidrat hoá.

0
Gia nhiệt sơ bộ: Dịch sữa từ bồn trộn sẽ được bơm qua để loại bỏ tạp chất rồi được gia nhiệt lên 65 – 70 C và đưa tiếp vào máy đồng hoá.
Có thể dùng thiết bị tách khí chân không đặt trước thiết bị đồng hoá để loại bỏ bọt khí, làm tăng hiệu quả của quá trình đồng hoá.

Đồng hoá: Áp suất 160 – 200 bar
0
Thanh trùng: Dịch sữa được thanh trùng ở 90 C trong 5 phút.

0

Làm nguội: Dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 45 C.

0
Lên men: Cho men giống vào bồn lên men đã có dịch sữa 45 C, tiếp tục khuấy khoảng 10 phút. Sau khi khuấy đều, tắt cánh khuấy, quá
trình lên men xảy ra. Sau khoảng 5 – 7 giờ, pH của men cái sẽ giảm xuống 4.0 – 4.1 thì ngưng ủ.


0
Làm lạnh: Sau khi ngưng ủ, sữa chua được khuấy trong khoảng 2 – 3 phút và đưa đi làm lạnh xuống 15 C, chứa vào bồn trữ
và sẽ được trộn với dịch

Trộn dịch men và dịch siro: Sau khi làm lạnh dịch siro được đưa vào bồn trữ. Dịch men sữa chua uống sau khi đạt pH theo
yêu cầu sẽ được làm lạnh và đưa vào bồn trữ này. Tại đây, dịch men và dịch siro được trộn nhờ cánh khuấy trong bồn .

0
Đồng hoá : Dịch sữa chua uống trong bồn sẽ được đưa đi đồng hoá với áp suất 20 bar đến 50 bar ở nhiệt độ dưới 35 C .

0
0
Tiệt trùng : Ở 110 C đến 120 C trong 6- 7 giây

0
Làm lạnh : Sữa chua uống sau tiệt trùng được làm nguội xuống 20 C.

0
Rót hộp: Ở nhiệt độ 20 C trong hệ thống kín, vô trùng.

Sản phẩm sữa chua uống đóng hộp có thể bảo quản ở nhiệt độ thường từ 4 – 6 tháng.