Thiết kế phân xưởng sản xuất Bơ lên men năng suất 2 tấn nguyên liệungày theo phương pháp lên men liên tục

Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
PHẦN 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................................. 2
1.1

Nguyên liệu và các quá trình sinh học trong công nghệ sản xuất bơ lên men. ........ 2

1.1.1

Sữa tươi, nguyên liệu để sản xuất bơ lên men. ......................................................... 2

1.1.2

Đặc điểm, thành phần cấu tạo và cấu trúc của sữa tươi. .......................................... 2

1.2

Bơ và các quá trình sinh học xảy ra trong công nghệ sản xuất bơ lên men. ........... 9

1.2.1

Giới thiệu về bơ. ....................................................................................................... 9

1.2.2

Các quá trình lý hóa, sinh hóa, hóa học trong công nghệ sản xuất bơ lên men ..... 10

PHẦN 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ .................................. 15
2.1

Sơ đồ dây chuyền công nghệ....................................................................................... 15

2.2

Thuyết minh dây chuyền công nghệ .......................................................................... 16

2.2.1

Ly tâm tách béo ...................................................................................................... 16

2.2.2

Kiểm tra chất lượng ................................................................................................ 16

2.2.3

Thanh trùng............................................................................................................. 16

2.2.4

Cấy giống ................................................................................................................ 16

2.2.5

Lên men và xử lý nhiệt – lạnh ................................................................................ 17

2.2.6

Tạo hạt bơ và xử lý ................................................................................................. 18

2.2.7

Bao gói .................................................................................................................... 20

PHẦN 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................................................................ 21
3.1

Các số liệu ban đầu...................................................................................................... 21

3.2

Kế hoạch sản suất của nhà máy ................................................................................. 21

3.3

Tính cân bằng vật chất................................................................................................ 21

3.3.1

Các số liệu ban đầu ................................................................................................. 21

3.3.2

Tổn thất các công đoạn ........................................................................................... 21

3.4

Tính cân bằng sản phẩm các công đoạn.................................................................... 22

3.5

Tính toán bao bì bao gói ............................................................................................. 24

3.6

Tính tỷ trọng ................................................................................................................ 25

3.7

Bản tổng kết ................................................................................................................. 25

PHẦN 4: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ ...................................................................................... 27
4.1

Bảng liệt kê các thiết bị ............................................................................................... 27

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II
4.2

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Chọn và tính thiết bị.................................................................................................... 27

4.2.1

Tính toán thùng chứa .............................................................................................. 28

4.2.2

Tính và chọn thiết bị gia nhiệt ................................................................................ 30

4.2.3

Chọn và tính thiết bị ly tâm .................................................................................... 31

4.2.4

Chọn và tính thiết bị thanh trùng ............................................................................ 32

4.2.5

Tính, chọn thiết bị lên men và xử lý nhiệt lạnh ...................................................... 32

4.2.6

Tính và chọn thiết bị tạo hạt bơ và xử lý sản phẩm liên tục................................... 33

4.2.7

Tính và chọn máy rót bơ thành phẩm ..................................................................... 34

4.2.8

Bảng tổng kết .......................................................................................................... 35

KẾT LUẬN ................................................................................................................................. 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................................


Sách và các ấn phẩm .......................................................................................................



Tài liệu Internet ...............................................................................................................

PHỤ LỤC (SỔ TAY KỸ THUẬT CÁC THIẾT BỊ ĐÃ ĐỀ CẬP) ...............................................

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan
DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ

Hình 1.1: Sơ đồ về cấu trúc của màng tiểu cầu béo (theo King) .................................................. 4
Hình 1.2: Hình thái của nấm mốc chủ yếu có trong sữa. .............................................................. 7
Hình 1.3: Các hình dạng chính của vi khuẩn trong sữa tươi ........................................................ 9
Hình 1.4: Cơ chế sinh hóa sự tạo thành chất thơm trong sản phẩm bơ từ đường lactoza và axit
xitric .................................................................................................................................... 12

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men ......................................................... 15
Hình 2.2: Thiết bị tạo hạt bơ và xử lý sản phẩm liên tục của hãng Invensys APV .................... 19
Hình 4.1: Mô tả cấu tạo thùng chứa ............................................................................................ 28
Hình 4.2: Thùng chứa sữa nguyên liệu ....................................................................................... 29
Hình 4.3: Thiết bị trao đổi nhiệt FrontLineTM6 .......................................................................... 31
Hình 4.4: Thiết bị ly tâm PMS 405C Cream separators ............................................................. 31
Hình 4.5: Thiết bị thanh trùng FrontLineTM6 ............................................................................. 32
Hình 4.6: thiết bị Tetra Asafe® Aseptic 7000 ............................................................................. 33
Hình 4.7: Thiết bị Butter Making Machine BUE 1000 .............................................................. 34
Hình 4.8: Thiết bị ARM Butter margarine filling and wrapping ................................................ 34

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình của một lít sữa bò. ..................................................... 3
Bảng 1.2: Thành phần các vitamin trong sữa. .............................................................................. 6
Bảng 3.1: Kế hoạch sản xuất của nhà máy năm 2015 ................................................................ 21
Bảng 3.2: Tổn thất chung của từng công đoạn ........................................................................... 22
Bảng 3.3: Bảng tổng kết nguyên liệu và tỷ trọng đi vào mỗi công đoạn sản xuất ..................... 25
Bảng 3.4 Bảng tổng kết các nguyên liệu phụ đi vào công đoạn ................................................. 26
Bảng 3.5: Bảng tổng kết bao bì bao gói cho sản phẩm............................................................... 26
Bảng 4.1: Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất bơ lên men ................................................... 27
Bảng 4.2: Bảng liệt kê tính toán kích thước, số lượng thùng chứa sau mỗi công đoạn ............. 30
Bảng 4.3: Tổng kết các thiết bị có trong dây chuyền sản xuất bơ lên men ................................ 35

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

LỜI MỞ ĐẦU
Sữa và các sản phẩm từ sữa ngày nay là nguồn thực phẩm quan trọng trong đời sống hằng
ngày của mọi người dân. Sự cải tiến không ngừng về các quy trình công nghệ sản xuất sữa và
các sản phẩm từ sữa cùng với các hướng nghiên cứu mới đem đến cho người tiêu dùng nhiều sản
phẩm mới có giá trị dinh dưỡng cao, chất lượng, đáp ứng mọi yêu cầu của thị hiếu khách hàng.
Hàng năm ngành công nghiệp sữa trong nước mang lại doanh thu hàng ngàn tỷ đồng, theo
báo cáo mới nhất, tính đến cuối năm 2015 doanh thu ngành sữa Việt Nam đạt 92.000 tỷ đồng
tăng 23% so với năm 2014 [12]. Điều đó cho thấy ngành sữa Việt Nam sẽ còn tiếp tục phát triển
mạnh trong những năm tới.
Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa. Đây là điều liện rất tốt cho
việc chăn nuôi gia súc mà đặc biệt là chăn nuôi bò sữa. Hiện nay, mức tiêu thụ sữa trung bình
của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8 kg/người/năm tức là đã tăng gấp 12 lần so với những năm
đầu thập niên 90. Theo dự báo trong thời gian sắp tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15-20% (tăng
theo thu nhập bình quân).
Bơ và bơ lên men là các sản phẩm từ sữa, được sản xuất từ nguyên liệu Cream được tách
ra từ sữa tươi. Để tìm hiểu rõ hơn về các kỹ thuật, công nghệ trong quá trình sản xuất Bơ lên men
tôi đã chọn đề tài đồ án công nghệ II “Thiết kế phân xưởng sản xuất bơ lên men năng suất
17000 tấn NL/ năm từ nguyên liệu sữa tươi.”

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 1

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

PHẦN 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Nguyên liệu và các quá trình sinh học trong công nghệ sản xuất bơ lên men.
1.1.1 Sữa tươi, nguyên liệu để sản xuất bơ lên men.
Bơ lên men cũng như các sản phẩm bơ không lên men, các sản phẩm sữa chua… gọi
chung là các sản phẩm từ sữa đều được chế biến từ nguyên liệu sữa tươi.
1.1.2 Đặc điểm, thành phần cấu tạo và cấu trúc của sữa tươi.
 Tính chất vật lý của sữa tươi.
Sữa là một chất lỏng màu trắng, đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị đường
nhẹ và có mùi ít rõ nét. Sữa thường có những đặc điểm và tính chất sau:
- Mật độ quang ở 150C

1.030 – 1.034

- Tỷ nhiệt

0.93

- Điểm đông

-0.550C

- pH

6.5 – 6.6

- Độ axit được tính bằng độ Dornic – oD

16 – 18

- Chỉ số khúc xạ ở 20oC
1.35
(Các thông số trên liên quan đến các loại sữa tươi và sữa thường). [01]
 Thành phần hóa học và cấu trúc lý hóa của sữa tươi.
Về phương diện hóa lý người ta coi sữa như một thể keo gồm các cầu béo (đường kính từ
3 – 5µm) và các mixen protein (đường kính gần 0.1µm trong pha phân tán là nước).
Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng nhất chiếm tỷ lệ 9/10 của thành phần sữa, còn
lại tổng các chất khô (chiếm 125 – 130 g/lit sữa).
Chất béo của sữa (váng sữa) tách ra được trong thành phần tổng hàm lượng chất khô có
trong một lít sữa. Vì vậy lượng chất béo trung bình xấp xỉ gần 90 g/lit.
Một só các thành phàn khác có trong sữa với lượng thay đỗi và dễ dàng định lượng được.
Tuy nhiên, một số thành phần khác chỉ hiện diện dưới dạng vết, nên rất khó xác định (thường
dùng các loại sắc ký để định lượng bằng vết trên cột).
Các chất khó định lượng có thể kể đến: các chất béo, đường lactoza, các chất chứa nitơ,
các loại muối khoáng. Các chất tiếp theo là các loại enzyme, các sắc tố và các vitamin.
Đặc tính chủ yếu của thành phần sữa là tính hài hòa cân đối của nó. Điều này về giá trị
được coi như một yếu tố vô giá, đặc biệt là đối với trẻ em. Phần lớn các thành phần quan trọng
tham gia vào cấu trúc của các cơ quan trong cơ thể người và động vật đã được chứng minh. [01]

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 2

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Bảng 1.1: Thành phần hóa học trung bình của một lít sữa bò.
I. Thành phần tạo hình hoặc cung cấp năng lượng.
- Nước
- Chất béo
- Latoza
- Chất chứa nitơ
- Chất chứa muối

900 – 910 g
35 – 45 g
47 – 52 g
33 – 36 g
9 – 9.1 g

II. Các chất xúc tác sinh học ( không định lượng được hoặc ở trạng thái có vết)
- Các sắc tốt – enzyme - vitamin
III. Các loại khí hòa ta:
- Khí cacbonic, oxy, nitơ.
- (4 – 5% thể tích của sữa ra khỏi vú)
 Chất béo sữa.
+ Đặc điểm của chất béo có trong sữa.
Chất béo sữa có hai loại:
Chất béo đơn giản (glyxerit và sterit) có hàm lượng 35 – 45g/l gồm axit béo no và không
no: axit oleic (C18 không no); axit palmitic (C16 không no); axit stearic (C18 không no).
Chất béo phức tạp trong sữa thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử. Tên gọi chung
là phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin.
Đặc tính hóa – lý của chất béo:
Mật độ quang ở 15oC

0.91 – 0.95

Điểm nóng chảy

31 – 36oC

Điểm hóa rắn

25 -30oC

Chỉ số iot (theo Hubl)

25 – 45

Chỉ số xà phòng hóa (theo Koettstorfer)

218 – 235

Chỉ số axit bay hơi không hòa tan (Polenske)

1.5 - 3

Chỉ số axit bay hơi hòa tan đợc (Reichert)

26 – 30

Chỉ số khúc xạ

1.453 -1.462

Chỉ số iot là số gam iot kết hợp được với 100g chất béo. Chỉ số xà phòng hóa là số miligam
KOH cần thiết để xà phòng hóa chất béo. Chỉ số axit bay hơi không hòa tan (còn gọi là chỉ số
Polenske) và hòa tan được (chỉ số Reichert) được biểu diễn bằng số mililit dung dịch NaOH 0,1N
cần thiết để trung hòa các axit béo không hòa tan hoặc hòa tan được trng 15g chất béo ở điều
kiện xác định. [01]

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 3

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

+ Cấu trúc của chất béo có trong sữa.
Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu (tiểu cầu)
hoặc hình ovan với đường kính từ 2 - 10µm tùy thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa.

Hình 1.1: Sơ đồ về cấu trúc của màng tiểu cầu béo (theo King)
Sử dụng kính hiển vi điện tử đã cho phép xác định được cấu trúc của các tiểu cầu, các tiểu
cầu này được vây quanh bởi một màng (membrane) protit, gồm hai phần: phần có thể hòa tan
được và phần không thể hòa tan được trong nước. Các phần này rất khác nhau trong các loại sữa.
Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết vói một lớp phụ có bản chất là phospholipid
có thành phần chủ yếu là lexitin và xephalin (là các chất béo phức tạp có hàm lượng 0.3 – 0.5g/lit
sữa).
Màng tiểu cầu béo chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ, trong đó chủ yếu là sắt, đồng,
các enzyme nhất là enzyme phosphataza mang tính kiềm tập trung trong phần protit và enzyme

reductaza có trong phần không hòa tan được.
Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trung tâm của
tiều cầu chứa glyxerit có điểm nóng chảy thấp, giàu axit oleic và luôn ở dạng lỏng trong điều
kiện nhiệt độ môi trường. Trong khi đó phàn ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit
với chỉ số iot rất thấp (5 -6) nhưng có điểm nóng chảy cao có thể đông đặc lại ở nhiệt độ moi
trường,
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 4

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Sự toàn diện về cấu trúc của các tiểu câu là điều kiện quyết định cho sự ổ định của chất
béo có trong sữa. Đặc biệt sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường hoạt động trực tiếp của một
số loài vi sinh vật hoặc là sự tăng lê của chỉ số axit hoặc còn làm thay đổi các tính chất vậy lý
một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau dẫn đến quá trình tách
chất bó làm mất đi tính đồng nhất của sữa. [01]
 Các chất chứa nitơ của sữa.
Protein của sữa cũng do các axit amin trùng ngưng với nhau tạo nên. Vì thế, khi protein
chịu tác dụng của enzyme proteinaza sẽ tạo thành đầu tiên là các peptit và cuối cùng là các axit
amin.
Polypeptit:

Axit amin
Các axit amin chủ yếu có mặt trong sữa: Glyxin 2.7% (tính theo sản phẩm khô)/lít sữa,

alanine 3.0%, valin 7.2%, leuxin 9.2%, izoleuxin 6.1%, prolin 11.3%, phenylamin 5.0%, cystin
và systein 0.34%, methionine 2.8%, tryptophan 1.7%, arginine 4.1%, histidine 3.1%, lysin 8.2%,
axit aspartic 7.1%, axit glutamic 22.4%, serin 6.3%, treonin 4.9%, tryrosin 6.3%.
Các chất chứa nitơ trong một lít sữa gồm: protit 32 – 35g và các chất chứa nitơ phi protit
0,8 – 1,2g.
Trong protit gồm hi thành phần: proteit và axit amin, trong proteit có: casein toàn phần
26 -29g, β-lactoglubin 2.5 – 4g, α-lactalbumin 0.8 – 1.5g, immunoglobulin 0.5 – 0.8g, proteoze
– pepton 0.8 – 1.5g, một số các chất chỉ có vết (lactenin, lipoprotein…).
Thành phần quan trọng nhất của các chất có chứa nitơ là Cazein hoặc có thể nói Cazein
là thành tố quan trọng nhất của protit có trong sữa.
Cazein dưới kính hiển vi điện tử là hạt hình cầu có đường kính thay đổi từ 40 - 200µm.
Bằng phương pháp ly tâm cao tốc, các hạt này tập hợp lại và lắng xuống dưới dạng keo có màu
trắng, được tách biệt với chất lỏng màu lục nhạt và đục gồm nước sữa. Người ta cũng có thể kết
tủa Cazen dưới dạng các hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hóa sữa đến pH = 4.6 ( điểm đẳng điện
của Cazein). [01].
 Đường Lactoza.
Đường latoza trong sữa có hàm lượng trung bình 50g/l và tồn tại dưới dạng α- và βlactoza.
Khi bị thủy phân lactoza cho ra một phân tử glucoza và một phân tử đường galatoza theo
phương trình tổng quát: [01]
 Vitamin có trong sữa.
Thành phần vitamin có trong sữa được liệt kê ở bảng 1.2. Điều dễ dàng nhận thấy là mặt
dù trong sữa có nhiều vitamin gồm cả loại hoàn tan trong nước (vitamin nhóm B, C) và các
vitamin hòa tan trong chất béo (A,D,E) nhưng hàm lượng tương đối thấp, đặc biệt là vitamin D
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 5

Lớp 11SH

Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan
Bảng 1.2: Thành phần các vitamin trong sữa.

Vitamin

mg/l

Vitamin

mg/l

A (retinol)

0.3

Nicotinamit

1

B (canciferol)

0.001

Axit pantothenic

3

E (canciferol)

1.4

C

20

B1 (riboflavin)

0.4

Biotin

0.04

B2 (riboflavin)

1.7

Axit folic

0.05

B6 (pyridoxine

0.5

B12 (xyanocobal – amin)

0.005

Nếu xử lý nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm nhập vào thì nhiệt độ nhỏ hơn
hay bằng 100oC không làm giảm đáng kể lượng các vitamin, trừ vitamin C rất nhạy cảm với
nhiệt. Khi thanh trùng đúng chế độ thì lượng vitamin C giảm đi 17%.
Nhiệt độ cao hơn 100oC làm phá hủy một phần hoặc hầu hết các loại vitamin.
Khi để lọt không khí, có tác dụng ánh sáng, bao bì hoặc thiết bị bẩn đều làm giảm lượng
vitamin các loại. Vitamin C bị phá hủy hoàn toàn trong điều kiện trên.
Để thành phần các vitamin cân đối và hoàn hảo hơn, người ta bổ sung thêm một số loại
vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm sữa. [03]
 Các enzyme .
Trong sữa có chứa các enzyme thường gặp trong tự nhiên. Chúng có mặt trong sữa từ
tuyến sữa, từ vi sinh vật có trong không khí và từ nhiều nguồn khác. Con người còn chủ động
đưa vào các loại vi khuẩn, nấm men, hoặc enzyme. Tât cả các enzyme của sữa và các loại dùng
trong chế biến sữa có thể chia thành sáu nhóm:
1. Oxydoreductaza
2. Transpheraza
3. Hydrolaza
4. Liaza
5. Izomeraza
6. Ligaza
Về phương diện kỹ thuật chế biến người ta quan tâm nhiều tới một số ezyme sau:
+ Lipaza: Nguồn gốc lipaza có thể từ tuyến sữa. Khi tuyến sữa làm việc bình thường thì
lượng lipaza không đáng kể. Khi gặp điều kiện thuận lợi, lipaza phân hủy một phần chất
béo của sữa và làm cho sữa và sản phẩm từ sữa có vị đắng, mùi ôi.
Lipaza hòa tan tốt trong chất béo, dễ dàng xâm nhập vào các câu mỡ nên ở chế độ
thanh trùng tức thời ở 72oC – 75oC không đủ điều kiện để tiêu diệt lipaza. Đây là một
trong những nguyên nhân làm hư hỏng sản phẩm sữa.
Bình thường lipaza bị phá hủy ở 75oC sau 60 giây.
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 6

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

+ Catalaza: Sữa vắt từ bò bệnh viêm vú thì hàm lượng catalaza thường cao. Enzyme này bị
phá hủy ở 75oC sau 60 giây.
+ Phosphataza: Phosphataza xâm nhập vào sữa theo con đường từ tuyến sữa. Trong sữa có
phosphataza kiềm (pH 9 – 10) và phosphataxit (pH 4 – 4.3). Phosphataza kiềm bị phá hủy
hoàn toàn ở chế độ thanh trùng 65oC – 30 phút hoặc 80oC tức thời. Người ta sử dụng tính
chất này để kiểm tra hiệu quả thanh trùng sữa (dùng natriphenolftalein phosphate 1%).
+ Các proteaza: Proteaza tuyến sữa; về hoạt tính, tương tự như tripxin. Điều kiện tối ưu cho
enzyme này là môi trường kiềm nhẹ, nhiệt độ 37 – 42oC. Proteaza tuyến sữa bị phá hủy
hoàn toàn ở 75oC.
Proteaza vi khuẩn: proteaza vi khuẩn được tổng hợp từ các vi khuẩn trong sữa. Các
vi khuẩn này xâm nhập vào sữa từ không khí hoặc do con người chủ động đưa vào khi
sản xuất một số sản phẩm như sữa chua, phomat…
Một số enzyme trong sữa bắt đầu bị vô hoạt khi nhiệt độ từ 55oC và khi nhiệt độ
cao hơn 90oC thì các enzyme bị phá hủy hoàn toàn.
Một số enzyme có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa như glactoza,
lipaza cũng bị tiêu diệt. Tuy nhiên, vì hàm lượng của chúng quá nhỏ nên không ảnh hưởng
tới giá trị sinh học của sữa. [03]
 Vi sinh vật có trong sữa và vai trò của nó.
Hệ vi sinh vật tìm thấy trong sữa bao gồm: Nấm mốc, nấm men và vi khuẩn. [01]
+ Nấm mốc
Loài nấm mốc nhận được trong sữa chủ yếu là Mucor và Rhizopus với số lượng lớn. Một

số loài Mucor hoặc Rhizopus đặc biệt gây ra các biến động xấu đến quá trình sản xuất phomat
dạng mềm. Ngoài ra còn có các loài Penicilium, Aspergilus, Geotrichum, Oide và Monilia.

1- Rhizopus; 2- Mucor; 3- Penicillum; 4- Aspergillus; 5- Geotrichum; 6- Oidle; 7- Monilia
Hình 1.2: Hình thái của nấm mốc chủ yếu có trong sữa.
Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển chủ yếu trên bề mặt của môi
trường nuôi cấy. Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường axit và trong sữa tạo ra axit
lactic.
Phần đông các nấm mốc tiết ra enzyme lipaza có khả năng thủy phân chất béo và enzyme
proteaza có vai trò thủy phân các hợp chất chứa nitơ.
+ Nấm men
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 7

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Hầu hết nấm men có dạng hình cầu, elip hoặc hình trụ, chúng có kích thước lớn nhất từ 2
- 9µm và ngắn nhất từ 1 – 5µm. Phần đông các loài này chuyển đường thành rượu và sinh sản
theo kiểu nảy chồi.
Các loài nấm men chính có trong sữa bao gồm: Sacharomyces, Mycorderma và Torula.
[01]
+ Vi khuẩn
Chúng là các tế bào đồng nhất mà kích thước của nó không vượt quá một vài micron.
Trong sữa có các loài riêng lẽ: Coccus, Bacterium, Clostridium, Meningocuque, Vitrion, Spirille,

Corynebacterium, Streptomycin và một số nhóm vi khuẩn: Dilococcus, Staphylococcus,
Diplobacterium…
Thông thường trong sữa vi khuẩn lactic có các đặc tính chủ yếu như sau:
- Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện.
- Không sản sinh ra enzyme calataza vì vậy chúng không phân hủy nước oxy già.
- Không sản sinh ra các hợp chất nitrat.
- Ít hoặc không tiết ra enzyme proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong phomat, các vi khuẩn
lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein
- Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau.
Một số loài sử dụng glucose chuyển thành axit với 85 – 95%, đó là các loài lên men điển
hình. Một số khác sinh ra axit lactic 50%, 20 – 25% khí CO2 và 20 – 25% rượu và axit axetic,
các loài này thuộc loại lên men không điển hình.
Đối với sữa, các loài vi khuẩn chính tham gia vào các quá trình biến đổi các thành phần
của sữa:
Loài Streptococcus thermophilus: tác nhân của sự hình thành axit và quá trình chín của
phomat.
Nhóm vi khuẩn lactic: là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus lactic và
S.Creamoris đều là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên. Clostridium tác nhân của sự phồng lên của
phomat, Streptococcus diaetil lactic là loài sản sinh ra hợp chất axetoin từ axit xitric có trong
sữa. Vì đặc tính này chúng được ứng dụng trong công nghệ chế biến các sản phẩm bơ như một
“chất men”, axetoin tạo nên hương thơm đặc biệt của bơ.
Loài Leuconostoc oenos đều là các loài vi khuẩn lactic lên men không điển hình đôi khi
còn được gọi là Betacoccus. Loài này lên men các loại đường tạo ra một ít axit lactic hoặc axetoi
từ diaxetyl là các hợp chất tạo nên hương thơm tự nhiên của bơ.
Trong số các loài này thường người ta sử dụng L.citrovorum làm bột men trong công
nghiệp sản xuất bơ vì các tính chất đạt được. [01]

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 8

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

1- Coccus; 2- Bacterium; 3- Clostridium; 4- Meningocoque; 5- Vibrion; 6- Spirille; 7Corynebacterium; 8- Streptomyces; 9- Diplococeus; 10- Staphylococcus; 11- Diplobacterium;
12- Sarcine; 13- Tetracoccus; 14- Streptobacterium; 15- Streptococcus
Hình 1.3: Các hình dạng chính của vi khuẩn trong sữa tươi
1.2 Bơ và các quá trình sinh học xảy ra trong công nghệ sản xuất bơ lên men.
1.2.1 Giới thiệu về bơ.
Bơ là một sản phẩm làm từ chất béo của sữa, có nhiệt năng lớn (7800 cal/kg), độ tiêu hóa
cao là 97% và giàu các loại vitamin A, E, B1, B2, C.
Có thể dùng bơ làm thức ăn trực tiếp hoặc dùng làm thực phẩm trung gian để chế biến các
loại thức ăn khác.
Bơ có rất nhiều loại, khác nhau về thành phần, mùi vị và phương pháp sản xuất.
Người ta có thể chia thành các nhóm chính như sau:
 Theo mùi vị chủ yếu:
- Bơ ngọt (trong quá trình sản xuất bơ không có quá trình lên men lactic).
- Bơ chua (trong quá trình sản xuất bơ có quá trình lên men lactic).
- Bơ mặn (có muối) hoặc bơ nhạt (không có muối).
- Bơ có gia vị (bơ có cacao, đường cà phê, đường…).
 Theo phương pháp sản xuất:
- Bơ được sản xuất theo phương pháp đảo trộn.
- Bơ được sản xuất bằng phương pháp liên tục có sử dụng máy làm bơ liên hoàn.
Thành phần chính của bơ:
Nước, %
16 – 18

Chất béo, %
80 – 83
Muối, %
0–2
Protein, %
0.7
Vitamin, đơn vị quốc tế/100g:
- Vitamin A : 2500
- Vitamin D : 55
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 9

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

-

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Công nghệ sản xuất sản phẩm bơ nhất thiết phải qua hai công đoạn chính:
Công đoạn tách mỡ sữa hay còn gọi là tách Cream sữa.
Chế biến Cream sữa thành sản phẩm bơ gồm có nhiều công đoạn trong đó công
đoạn quan trọng nhất là đánh Cream. [03]

1.2.2 Các quá trình lý hóa, sinh hóa, hóa học trong công nghệ sản xuất bơ lên men
1.2.2.1 Công đoạn tách Cream sữa
Quá trình tách Cream sữa có thể thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc cơ giới.

 Tách Cream bằng phương pháp ly tâm gạn
Trong công nghiệp sản xuất bơ, người ta không sử dụng phương pháp gạn tự nhiên bởi
quá trình chậm và không liên tục, mà chủ yếu sử dụng phương pháp ly tâm gạn nhằm tăng nhanh
quá trình tách Cream cũng như làm cho quá trình tách được tiến hành liên tục. Khi ly tâm mạnh
lực sẽ tác động lên các cầu béo theo hệ thức:
1
F   D 3 ( P  p ) 2 L
6

Trong đó:
-

D: đường kính của các cầu béo được phân tách;
P và p: thể tích của khối sữa được tách Cream và thể tích của khối Cream tách
được;
ϖ: tốc độ góc quay;
L: khoảng cách từ các cầu béo đến trục quay của thiết bị.

Tốc độ chuyển dời của các cầu béo ứng với chế độ phân tần về lý thuyết được biểu
diễn dưới dạng sau (theo Stokes):
1 D 2 ( P  p) 2 L
V

18

N

Với N – là độ nhớt động học của sữa đã tách Cream.
Cần nhấn mạnh rằng thiết bị ly tâm tách Cream có tốc độ khác nhau do đó khoảng cách
giữa các hạt với trung tâm của thiết bị cũng rất khác nhau. Mặt khác, trong khi tách Cream không

phải lúc nào cũng thực hiện được trong điều kiện chế độ phân tầng của dòng sữa lỏng mà thường
trong điều kiện chảy rối hoặc các chết độ trung gian khác. Trong các điều kiện này, sự chuyển
dời của các cầu béo không thể giải thích bằng cơ chế như đã nêu. [01]
1.2.2.2 Kỹ thuật sản xuất bơ lên men
 Thanh trùng Cream
Là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong phần lớn các quốc gia có nền công nghiệp
sữa phát triển như Pháp, Đan Mạch, Hà Lan, Thụy Sĩ, Canada, Mỹ…
Mục đích của thanh trùng Cream:
- Phá hủy cấu trúc của các vi sinh vật gây bệnh.
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 10

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II
-

-

-

-

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Loại trừ phần lớn hệ vi sinh vật ban đầu có trong khối Cream, đặc biệt vai trò của
hệ vi sinh vật trong giai đoạn chín cũng có thể gây ra quá trình phân hủy các thành
phần của Cream hoặc hạn chế vai trò của vi khuẩn lactic được nuôi cấy thuần

chủng.
Đình chỉ hoạt động của các enzyme lipaza là nguyên nhân của một số quá trình
biến chất nguy hại trong quá trình bảo quản bơ tươi.
Điều kiện thanh trùng:
Làm cho các bào tử của các vi sinh vật chịu nhiệt tồn tại trong khối Cream không
hoạt động được.
Làm cho các enzyme lipaza từ vi sinh vật không có khả năng hoạt động được ở
nhiệt độ cao (khoảng 85oC).
Đun nóng ở nhiệt độ cao có tác dụng giải phóng một số chất có khả năng chống
oxy hóa nhằm hạn chế sự hình thành của các mùi vị bất thường như mùi cá (do sự
hợp thành của các nhóm sunfhydryl – SH).
Mùi da không xuất hiện nhanh trong khối Cream như trong sữa được đun nóng.

Nhiệt độ thanh trùng vào khoảng 92 – 95oC trong 30 giây, với chế độ này đảm bảo làm
thay đổi cấu trúc của vi sinh vật gây bệnh hoặc các enzyme nhằm giữ được chất lượng cảm quan
ban dầu của khối Cream. Hơn nữa, nếu thực hiện quá trình thanh trùng trong điều kiện không có
không khí có thể bảo toàn vitamin và tránh sự oxy hóa các chất béo là nguyên nhân làm giảm
chất lượng của bơ thành phẩm.
Ngày nay người ta thường áp dụng chế độ thanh trùng đối với Cream từ 97 – 98oC trong
vài giây. [01]
Trong trường hợp Cream có mùi lạ, người ta tiến hành quá trình khử mùi bằng phương
pháp bài khí trong điều kiện chân không để tách các cấu tử dễ bay hơi ra khỏi Cream.Quá trình
khử mùi sẽ được kết hợp thực hiện cùng với quá trình thanh trùng Cream và làm lạnh từng phần
khối Cream. Đầu tiên Cream được boem vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt
lên đến 78oC. Tiếp theo, Cream được đưa vào bồn chân không để thực hiện quá trình bài khí. Áp
lực chân không cần được điều chỉnh sao cho nhiệt độ sôi của khối Cream trong bồn giao động
quanh giá trị 62oC. Khi đó, các cấu tử dễ bay hơi sẽ được tách ra khỏi Cream. Cuối cùng Cream
đươc đưa trở lại hệ thống trao đổi nhiệt bảng mỏng để gia nhiệt tiếp lên 95oC rồi làm nguội. [02]
 Quá trình chín của Cream (Quá trình lên men Lactic)
Quá trình này nhằm làm cho bơ sản phẩm có mùi thơm đặc trưng. Sự khác nhau về mức

độ tạo hương trong sản phẩm phụ thuộc vào giai đoạn làm chín này. Nếu bơ chỉ được làm chín
bằng phương pháp đánh Cream thì bơ không mùi thơm. Ngược lại, nếu có quá trình làm giảm
bớt độ axit trong khối Cream trước khi tiến hành đánh Cream thì hiệu quả về giá trị cảm quan
(hương thơm của sản phẩm) tăng lên đáng kể.
Hương thơm của sản phẩm bơ có liên quan rất chặt chẽ đến quá trình lên mem lactic nhờ
một số loài vi khuẩn lactic mà ngày nay người ta gọi là vi khuẩn tạo hương. Ngoài khả năng tạo
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 11

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

ra một lượng axit lactic trong các khối Cream ở trạng thái tươi, cá vi khuẩn này còn tạo ra các
chất như axetylmetycarbinol hoặc axetoin (CH3 – CHOH – CO – CH3) từ các nguồn Cream có
độ axit cao. Axetoin la chất không mùi nhưng khi bị oxy hóa tạo ra diaxetyl (CH3 – CO – CO –
CH3) là chất thơm chủ yếu trong bơ, lượng diaxetyl trong bơ từ 0.5 – 1.5 mg/kg cho hương thơm
đặc trưng của sản phẩm. Chính các vi khuẩn lactic lên men không điển hình có khả năng tạo ra
lượng quan trọng các chất axetylmetylcarbinol và diaxetyl.
Sự có mặt của axit xitric có trong khối Cream đóng vai trò quan trọng trong việc sinh
thành hương thơm cho sản phẩm theo sơ đồ chuyển hóa trong hình:

Hình 1.4: Cơ chế sinh hóa sự tạo thành chất thơm trong sản phẩm bơ từ đường lactoza và
axit xitric
Từ sự tạo thành hương thơm của bơ và vai trò quan trọng của chúng nên muốn có hương
thơm cho bơ cần có hai tác nhân chính:

-

Sự có mặt của vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm lên men như axetoin và diaxetyl.
Tác dụng hóa học làm cho thành phần của sản phẩm bơ khác với nguyên liệu sản xuất ra
nó. [01]

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 12

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

 Quá trình đánh Cream và quá trình nhào trộn bơ
Công đoạn đánh Cream nhằm chuyển đổi Cream thành bơ. Cream bản chất là dạng nhủ
tương của chất béo trong dung dịch nước được chuyển thành thể nhủ tương của dung dịch nước
trong chất béo nhờ quá trình đánh Cream.
Về mặt lý thuyết, thành phần hóa học của bơ đã được xác định và ngày nay người ta quan
niệm rằng bơ là pha liên tục của chất béo ở trạng thái tự do dưới thể lỏng trong điều kiện nhiệt
độ môi trường và rất giàu olein. Chất béo ở thể tự do được phân chia một phần ở dạng các hạt
cầu béo còn nguyên vẹn có thể kết tinh được ở nhiệt độ môi trường tùy thuộc vào hàm lượng
glyxerit có điểm nóng chảy cao. Một phần khác là các hạt nước sữa (sữa đã tách Cream) bị làm
loãng (tùy mức độ) bởi nước trong quá trình rữa bơ. Vì vậy, chát béo ở trạng thái tự do đóng vai
trò là chất gắn thật sự có tác dụng vây hãm đồng thời cả cầu béo và hạt nước sữa (huyết thanh).
Vai trò chính của quá trình đánh Cream là ở chỗ loại trừ được các chất béo tự do để đảm
bảo cho liên kết bền vững giữa cầu béo ở trạng thái nguyên vẹn hay bị biến dạng bởi các hạt

nước sữa. [01]
 Điều kiện tiến hành đánh Cream:
- Đảo trộn: thao tác này rất quan trọng, tốc độ đảo trộn khoảng 20 - 30 vòng/phút tùy thuộc
vào dung tích của thiết bi, hệ số đổ đầy trong thiết bị cho phép không được quá 50%.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao càng nâng hiệu quả của quá trình đánh Cream nhưng tổn thát
chất béo lớn, do đó nhiệt độ thích hợp vào mùa đông từ 12 – 13oC, còn mùa hè từ 8 –
10oC.
- Axit hóa: các thực nghiệm chứng minh rằng loại Cream có hàm lượng axit cao thì quá
trình đánh Cream kết thúc nhanh hơn so với loại Cream có độ axit thấp. Điều này được
giải thích bởi ảnh hưởng của độ axit đến thành phần của cầu béo. [01]
 Làm giàu chất béo trong khối Cream:
Nếu Cream chứa quá nhiều chất béo thì quá trình đánh Cream sẽ rất khó khăn bởi đội nhớt
cao dẫn tới quá trình đảo trộn cũng không thuận lợi. Ngược lại, loại Cream có hàm lượng chất
béo thấp sẽ choán thể tích của thiết bị và tổn thất chất béo theo nước sữa có thể sẽ rất cao. Do đó
để nâng cao hiệu quả của quá trình người ta tiến hành đánh Cream khi khối lượng Cream chứa
35 – 40% chất béo. Thời gian đánh Cream khảng 40 – 50 phút (nếu quá trình tiến hành thuận
lợi). Hạt nước sữa sẽ tách ra sau quá trình đánh Cream (huyết thanh) có thể lẫn chất béo với hàm
lượng khoảng 3 – 4 g/lit sữa. [01]
 Rửa các hạt bơ:
Thao tấc rửa các hạt bơ được tiến hành sau khi kết thúc quá trình đánh Cream. Công đoạn
này là điều kiện quan trọng để sản xuất bơ có chất lượng cao. Về mặt lý thuyết, quá trình rủa
được thực hiện nhằm thay thế các hạt nước sữa ở thể nhủ tương trong chất béo của bơ bằng các
hạt nước tinh khiết. Nhờ sự đổi thay này mà trong khối bơ mới, các chất chứa nitơ, đường lactoza
vốn là các chất cần thiết cho sự sống của vi sinh vật sẽ khôn thể tồn tại ở thể lỏng do đó ức chế
sự phát triển của chúng trong khối bơ.
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 13

Lớp 11SH

Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Nước sử dụng để rửa bơ phải là nước sạch tinh khiết chứa ít các ion kim loại và được tiệt
trùng để tránh tạo ra các mùi bất bình thường cho sản phẩm và tránh được quá trình nhiễm vi
sinh vật gây biến chất sản phẩm. Nhiệt độ của nước rửa phải xấp xỉ nhiệt độ các hạt bơ. Nếu như
nước rữa nóng hơn sẽ dễ xảy ra quá trình liên kết các chất béo lại một cách chậm chạp dưới dạng
hạt có kích thước lớn hơn. [01]
 Nhào trộn bơ:
Công đoạn này với mục đích liên kết các hạt bơ lại với nhau và loại trừ pha lỏng còn lại
trong khối bơ do quá trình rửa trước đó. So với quá trình rửa thì quá trình nhào trộn này có tác
dụng bảo quản khối bơ tốt hơn vì vi sinh vật chỉ phát triển trong pha lỏng. Vì vậy, nếu quá trình
nhào trộn đạt yêu cầu thì lượng nước tự do trong khối bơ sẽ không đáng kể.
Quá trình nhào trộn còn có tác dụng đến việc điều tiết lượng ẩm và cả sự phân phối ẩm
trong khối bơ, độ ẩm sau giai đoạn đánh Cream và rửa thấp hơn 16%. Quá trình nhào trộn còn
làm tăng các quá trình hóa học trong khối bơ: sự mất nước, các hạt nước sữa được hòa tan tăng
lên làm cho sự tiếp xúc giữa chất béo với pha lỏng được tăng cường trên bề mặt khối bơ. [01]

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 14

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

PHẦN 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ.

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 15

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ
2.2.1 Ly tâm tách béo
- Mục đích: Tách chất béo sữa (Cream) là nguyên liệu sản xuất bơ lên men ra khỏi các
thành phần hòa tan khác trong hệ nhủ tương sữa tươi.
- Tiến hành: Quá trình tách béo được thực hiện liên tục trên thiết bị ly tâm, dưới tác dụng
của lực ly tâm chất béo sữa và thành phần sữa sau tách Cream được tách ra ở các vị trí khác nhau
trên máy ly tâm, sữa sau khi tách Cream gọi là sữa gầy, được đưa vào thùng chứa và thực hiện
các công đoạn khác để chế biến thành sữa bột gầy.
2.2.2 Kiểm tra chất lượng
- Mục đích: Đảm bảo nguyên liệu Cream để sản xuất bơ có hàm lượng chất béo đạt yêu
cầu cho mục đích sản xuất, ngoài ra chỉ số iod và hàm lượng axit tự do có trong chất béo sữa
củng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm, do vậy cần phải tiến hành kiểm tra và có các biện
pháp điều chỉnh để đạt được các thông số kỹ thuật như yêu cầu.

2.2.3 Thanh trùng
- Mục đích: Thanh trùng nhằm phá hủy cấu trúc của các vi sinh vật gây bệnh, không có lợi
cho quá trình sản xuất bơ. Đình chỉ hoạt động của các ezyme lipaza là nguyên nhân chính của
một số quá trình biến chất nguy hại trong quá trình bảo quản bơ.
- Tiến hành: Quá trình thanh trùng được tiến hành trong thiết bị thanh trùng dạng bản
mỏng, nhiệt độ thanh trùng từ 90 – 95oC, thời gian thanh trùng từ 15 – 20 giây. Nếu Cream có
mùi lạ người ta xử dụng phương pháp bài khí trong điều kiện chân không để tách các cấu tử dễ
bay hơi ra khỏi khối Cream. Quá trình bài khí sẽ được kết hợp với quá trình thanh trùng Cream.
Đầu tiên Cream được bơn vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt lên đến 78oC,
tiếp theo Cream được đưa vào bồn chân không để thực hiện quá trình bài khí. Áp lực chân không
cần điều chỉnh sao cho nhiệt độ sôi của khối Cream dao động quanh giá trị 62oC. Khi đó các cấu
tử dễ bay hơi sẽ được tách ra khỏi Cream. Cuối cùng Cream được đưa trở lại hệ thống trao đổi
nhiệt bảng mỏng để gia nhiệt tiếp lên đến 95oC rồi làm nguội đến 25 – 30oC. [02]
2.2.4 Cấy giống
- Chuẩn bị môi trường nhân giống và nhân giống:
Môi trường nhân giống được chuẩn bị từ dung dịch sữa gầy thu được sau khi ly tâm tách
Cream, trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90 – 95oC trong thời gian 15 – 30 phút,
sau đó làm nguội về nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của chủng vi khuẩn lactic được sử dụng.
Giống vi sinh vật cho công nghệ sản xuất bơ lên men là chủng vi khuẩn lactic. Hiện nay
người ta thường sử dụng phối hợp hai chủng vi khuẩn lactic: Streptococcus diacetylactics và
Leuconostocs citrovorum, Để tăng hiệu xuất tạo hương thơm đặc trưng cho bơ, cũng như đảm
bảo được sản phẩm bơ lên men không quá chua do axit lactic sinh ra trong quá trình lên men.
Sau khi chuẩn bị xong môi trường nhân giống , tiến hành nhân giống trong phòng thí
nghiệm và tiếp tục nhân giống trong các thiết bị có thể tích lớn cho đến khi đạt được mật độ tế

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 16

Lớp 11SH

Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

bào từ 107 – 109 tế bào/ml môi trường. Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20oC thời gian
nhân giống mỗi cấp từ 7 – 10 giờ. Canh trường thu được có độ chua 18 – 20oSH. [02]
- Cấy giống: Sau thời gian nhân giống đạt yêu cầu về mật độ tế bào và độ chua của canh
trường nhân giống, ta tiến hành cấy giống vào Cream. Lượng giống cấy vào Cream phụ thuộc
vào chỉ số iod của nguyên liệu và nhiệt độ lên men. Tỷ lệ giống cấy thường khoảng 1 – 7% (v/v).
[02]
2.2.5 Lên men và xử lý nhiệt – lạnh
- Mục đích của quá trình lên men: Hình thành giá trị cho bơ thông qua việc lên men vi
khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic sẽ sinh tổng hợp axit lactic và các sản phẩm trao đổi chất tạo độ
chua và hương vị đặc trưng cho Cream. Tốc độ axit hóa Cream và chế độ xử lý nhiệt sẽ ảnh
hưởng đến cấy trúc bơ thành phẩm. Sau quá trình lên men, độ chua phần không béo trong Cream
cần đạt quanh giá trị 36oSH, hàm lượng diacetyl trong Cream khoảng 1.0 – 1.5ppm.
- Mục đích của quá trình xử lý nhiệt – lạnh: Làm kết tinh một lượng chất béo có trong
Cream. Do Cream chứa hỗn hợp các chất béo có điểm nóng chảy khác nhau nên nhiệt độ kết tinh
của chúng cũng khác nhau. Tốc độ kết tinh và độ tinh khiết của các tinh thể sẽ phụ thuộc vào chế
độ sử lý nhiệt. Thôn thường người ta dựa vào chỉ số iod của Cream để cọn chế độ xử lý nhiệt –
lạnh tối ưu. Khi đó bơ thành phẩm sẽ không có cấu trúc quá cứng hoặc quá mềm. [02]
Bảng 2.1: Chế độ xử lý nhiệt – lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men Cream tương
ứng với chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu
Chỉ số iod

Chế độ xử lý nhiệt – lạnh (oC)

Lượng giống cấy (%v/v)

< 28
28 – 29

8 – 21 – 20
8 – 20 – 16

1
2-3

30 – 31

8 – 20 – 13

5

32 – 34

6 – 19 – 12

5

35 – 37

6 – 17 – 11

6

38 – 39
> 40

6 – 15 – 10
20 – 8 – 11

7
5

- Tiến hành: Quá trình lên men và xử lý nhiệt – lạnh sẽ diễn ra song song. Quá trình lên
men được tiến hành trong thiết bị lên men hình trụ, có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt
độ. Quá trình điều chỉnh nhiệt độ được điều khiển phụ thuộc vào chỉ số iod của khối Cream.
Trong quá trình thanh trùng Cream ở 90 – 95oC, tất cả các hạt cầu béo đều ở trạng thái
lỏng, khi làm nguội đến 40oC, một số phân tử chất béo bắt đầu kết tinh. Khi làm nguội Cream
với tốc độ chậm quá trình kết tinh sẽ dài nhưng tinh thể béo sẽ xuất hiện với độ tinh khiết cao,
tuy nhiên vị chua và các cấu tử hương lại không đạt tỷ lệ cân đối. Trong thực tế sản xuất người
ta thường rút ngắn thời gian kết tinh chất béo bằng phương pháp làm nguội nhanh. Các bước tiến
SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 17

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

hành như sau: Đầu tiên người ta giảm nhiệt độ Cream để kết tinh một phần chất béo, sau đó nâng
dần nhiệt độ lên để các triglyceride có điểm nóng chảy tháp sẽ hóa lỏng và tách ra khỏi các “tinh
thể hổn hợp”. Cuối cùng, tiến hành hạ nhiệt độ Cream nhưng không quá thấp như lần đầu tiên để
tái kết tinh chất béo. Khi đó các triglyceride còn lại sẽ tiếp tục kết tinh, độ tinh khiết sẽ tăng lên,

số “tinh thể hỗn hợp” giảm. Ta đạt được cấu trúc bơ thành phẩm như yêu cầu. [02]
2.2.6 Tạo hạt bơ và xử lý
- Mục đích:
+ Khuấy đảo (churning) hổn hợp Cream có chứa các tinh thể chất béo để biến chúng thành
các hạt bơ và sữa bơ (buttermilk).
+ Tách sữa bơ để thu nhận các hạt bơ
+ Xử lý các hạt bơ riêng lẻ để tạo thành một khối kết dính
+ Bổ sung muối và phân bố đều trong toàn bộ khối bơ
+ Hiệu chỉnh độ ẩm và phân bố đều các hạt nước nhỏ li ti trong toàn khối sản phẩm
+ Xử lý chân không để làm giảm lượng khí có trong khối bơ. [02]
- Tiến hành: Quá trình tạo hạt bơ và xử lý có thể thực hiện theo phương pháp gián đoạn
hoặc liên tục. Ngày nay để rút ngắn thời gian của quá trình cũng như hạ thấp chi phí sản xuất
nhờ giảm lượng chất béo thất thoát và tự động hóa quá trình sản xuất người ta tiến hành tạo hạt
bơ và tiến hành xử lý trong thiết bị tạo và xử lý hạt bơ liên tục.
Quá trình khuấy đảo cream tạo hạt bơ và xử lý sản phẩm theo phương pháp liên tục bắt
đầu xuất hiện vào cuối thế kỷ 19. Hiện nay có nhiều phương pháp và hệ thống thiết bị khác nhau.
Phổ biến nhất là phương pháp do giáo sư Tritz người Đức đề xuất. Dưới đây là hệ thống tạo hạt
bơ và xử lý sản phẩm của hãng Invensys APV.

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 18

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

1- Vùng tạo hạt bơ; 2- Vùng tách hạt bơ và sữa bơ; 3- Vùng tạo khối bơ; 4- Buồng xử lý chân
không; 5- Bơm sản phẩm
Hình 2.2: Thiết bị tạo hạt bơ và xử lý sản phẩm liên tục của hãng Invensys APV
Thiết bị được cấu tạo với bốn vùng chính:
1- Vùng tạo hạt bơ: là một bộ phận hình trụ ngang có các thanh đập thực hiện chuyển
động xoay. Tốc độ thanh đập dao động 0 đến 1400 vòng/phút và có thể hiệu chỉnh được. Quá
trình tạo hạt bơ diễn ra trong thời gian rất ngắn khoảng vài giây. Ta cần chọn tốc độ quay thích
hợp cho các thanh đập để các hạt bơ đạt được kích thước mong muốn. Độ ẩm của bơ và lượng
chất béo trong sữa bơ cũng phụ thuộc vào tốc độ xoay của các thanh đập.
2- Vùng tách hạt bơ và sữa bơ: vùng này có dạng hình trụ nằm ngang, có thể xoay quanh
trục của nó và được chia thành hai khu vực;
- Khu vực 1: có bố trí các tấm ngăn để thực hiện tiếp quá trình xử lý cơ học hổn hợp hạt bơ
và sữa bơ.
- Khu vực 2: thường được thiết kế như một thiết bị rây để tách sữa bơ. Phần thân hình trụ
tại khu vực này được đục lỗ, kích thước lỗ trên thân trụ rất nhỏ giúp chúng ta có thể giữ
lại các hạt bơ có kích thước nhỏ. Việc tách sữa bơ rất nhanh và hiệu quả. Do thùng hình
trụ ngang thực hiện chuyển động xoay quanh trục nên hiện tượng các hạt bơ nhỏ làm bít
nghẹt lỗ rây của thùng được hạn chế tối thiểu. Phần sữa bơ chảy qua rây theo hệ thống
máng bên dưới được đưa đến cửa thoát để tháo ra ngoài.
3- Vùng tạo khối bơ: gồm hai khu vực I và II tương ứng với hai ống hình trụ đặt nghiêng
như hình 2.1, bên trong mỗi ống trụ có hệ thống trục vis và tấm lưới. Hai khu vực này đặt cách
nhau bởi buồng chân không (4). Mỗi ống trụ có một motor tương ứng để làm quay trục vis. Tại
vùng này, trục vis xoay sẽ nén các hạt bơ lại thành khối và đẩy khối bơ chuyển động theo chiều
dài thân trục.
Trong trường hợp cần bổ sung thêm muối người ta sử dụng hỗn hợp muối và nước (nồng
độ muối 40% đến 60%) cho vào khu vực I của vùng tạo khối bơ (3). Việc hiệu chỉnh độ ẩm cho

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 19

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

sản phẩm cũng sẽ được thực hiện tại khu vực này theo phương pháp tự động nhờ đầu dò đo độ
ẩm.
Buồng chân không (4) được thiết kế để giảm lượng khí trong bơ thành phẩm. Khối bơ rời
khu vực II của vùng (3) được nén qua hai tấm bảng đục lỗ để làm tăng tổng diện tích bề mặt của
toàn bộ khối bơ. Dưới áp lực chân không, quá trình tách khí trong khối bơ diễn ra nhanh và hiệu
quả. Với phương pháp này, lượng khí trong sản phẩm không quá 0,5%(v/v).
Sau cùng, bơ rời khỏi khu vực II của vùng (3) qua đầu phun. Bơm (5) sẽ vận chuyển bơ
vào silo bảo quản hoặc đi đến thiết bị bao gói.
Năng suất hoạt động của thiết bị hình 2.1 có thể dao động từ 500 đến 12000 kg/giờ. [02]
2.2.7 Bao gói
Hiện nay, quá trình bao gói sản phẩm được thực hiện trên hệ thống thiết bị làm việc tự
động. Bơ thường được tạo hình dạng khối chữ nhật với khối lượng 250g hoặc 500g.
Loại bao bì thích hợp nhất là giấy nhôm hoặc hộp plastic do chúng ngăn cản được ánh
sáng, ẩm và hạn chế tối đa sự tổn thất các cấu tử hương có trong bơ. Sản phẩm bơ bao gói trong
giấy nhôm hoặc hộp plastic tiếp tục được xếp vào những thùng carton rồi đem bảo quản trong
kho lạnh. [02]

SVTH: Triệu Quốc Thắng

Trang: 20

Lớp 11SH

Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

PHẦN 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
3.1 Các số liệu ban đầu
- Năng suất: 17000 tấn nguyên liệu/năm
- Nguyên liệu: sữa tươi có tổng chất khô 13,5% trong đó 3,5%chất béo.
3.2 Kế hoạch sản suất của nhà máy
- Nhà máy làm việc 2 ca/ngày, 8 giờ/ca.
- Nhà máy nghỉ làm việc vào những ngày lễ, ngày tết, chủ nhật.
- Nhà máy nghĩ hoạt động 14 ngày cuối tháng 11 để bảo dưỡng và làm vệ sinh
Bảng 3.1: Kế hoạch sản xuất của nhà máy năm 2015
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Cả
năm

Số ngày

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

365

Số ngày nghỉ

5

12

5

9

6

4

4

5

5

4

16

4

79

Số ngày làm việc

26

16

26

21

25

26

25

26

25

27

14

27

286

Số ca làm việc

52

32

52

42

50

52

50

52

50

54

28

54

572

Tháng

3.3 Tính cân bằng vật chất
3.3.1 Các số liệu ban đầu
- Năng suất của nhà máy là 17000 tấn nguyên liệu/năm
- Sữa tươi có hàm lượng chất khô là 13,5%, hàm lượng chất béo là 3,5%
- Cream sau khi ly tâm tách béo từ sữa tươi có hàm lượng chất béo là 40%
- Sau quá trình lên men và xử lý nhiệt lạnh hàm lượng béo trong hổn hợp là 83%
- Sau khi đánh Cream và ly tâm bơ có hàm lượng chất béo là 83%
- Muối dùng để ướp là muối tinh thể có nồng độ 83%, độ ẩm 17%
- Thành phẩm lên men có hàm lượng chất béo 83%, nồng độ muối trong sản phẩm 2%
3.3.2 Tổn thất các công đoạn
 Hao hụt ẩm trong quá trình ly tâm tách sữa bơ:
Hao hụt ẩm được tính theo công thức:
X% 

W1  W2
 100
100  W2

-

Trong đó:

-

W1
: là độ ẩm ban đầu của nguyên liệu %
W2
: là độ ẩm sau một công đoạn của nguyên liệu %
X
: hao hụt ẩm %
Hao hụt ẩm trong công đoạn tách sữa bơ:
X% 

SVTH: Triệu Quốc Thắng

W1  W2
60  17
100 
 100  51,807%
100  W2
100  17

Trang: 21

Lớp 11SH


Đồ án Công nghệ II

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Lan

Nếu bỏ qua tổn thất do hao hụt ẩm thì tổn thất chủ yếu của các công đoạn trong sản xuất
bơ lên men chủ yếu là hao hụt do vận chuyển, rơi vãi…
Theo giả sử ta có các hao hụt của công đoạn sau so với công đoạn trước trong bản sau:

Bảng 3.2: Tổn thất chung của từng công đoạn
% hao hụt khối
lượng

Công đoạn

% hao hụt ẩm

Tổng % hao hụt
mỗi công đoạn

Cân định lượng

0,5

0,5

Gia nhiệt sơ bộ

1

1

Ly tâm tách béo

1,5

1,5

Kiểm tra

0,5

0,5

Thanh trùng làm nguội

1

1

Lên men và xử lý nhiệt lạnh

1

1

Đánh Cream
Ly tâm tách sữa bơ

1
1,5

1
53,307

Ướp muối

0,5

0,5

Bao gói

0,5

0,5

51,807

3.4 Tính cân bằng sản phẩm các công đoạn
 Lượng sữa nguyên liệu sử dụng trong một ca:
G0 

17000
 29, 720 (tấ n/ca).
572

 Lượng sữa sau công đoạn gia nhiệt sơ bộ:
100  1
100  1
G1  G0 
 29,720 
 29, 423 (tấn/ca).
100
100
 Lượng Cream sau khi ly tâm tách béo:

Gọi:

SVTH: Triệu Quốc Thắng

G1
Y

: Lượng sữa đem ly tâm có 3,5% chất béo.
: Lượng Cream tách ra có 40% béo.
Trang: 22

Lớp 11SH