Tìm hiểu quy trình sản xuất và các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa cần thơ pdf

Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

VÕ THỊ ANH MINH

TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH
TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TIỆT TRÙNG
TẠI NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã ngành: 08

Cán bộ hướng dẫn
Ths. DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN

NĂM 2008

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

1


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

Luận văn tốt nghiệp ñính kèm tên ñề tài “Tìm hiểu quy trình sản xuất và các thiết bị
chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa Cần Thơ” do VÕ THỊ
ANH MINH thực hiện và báo cáo ñã ñược hội ñồng báo cáo luận văn thông qua.

Giáo viên hướng dẫn

Giáo viên phản biện

DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2008

CHỦ TỊCH HỘI ðỒNG

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

2


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

LỜI CẢM TẠ
Xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nông
nghiệp và Sinh học ứng dụng – Trường ðại học Cần Thơ ñã chỉ dạy tôi tận tình trong suốt

thời gian học tại trường.
Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo nhà máy sữa Cần Thơ, ñặc biệt chân thành cảm ơn
chị Nguyễn Thị Bích Ngọc, anh Phạm Vĩnh Cường và anh Văn Chí Thiện cùng toàn thể
các anh chị em trong nhà máy ñã tạo ñiều kiện rất thuận lợi cho tôi về mọi mặt trong thời
gian thực tập.
Chân thành cảm ơn cô Dương Thị Phượng Liên ñã hết lòng chỉ dạy và hướng dẫn tôi trong
suốt quá trình làm luận văn và giúp tôi hoàn thành tốt bài luận văn này.
Chân thành cảm ơn tất cả các bạn sinh viên lớp Công Nghệ Thực Phẩm khóa 29 ñã nhiệt
tình giúp ñỡ và ñộng viên tôi trong thời gian học tập vừa qua.
Xin nhớ mãi công ơn của cha mẹ ñã nuôi dạy và lo lắng tôi trong suốt những năm tháng
qua ñể tôi có ñược ngày hôm nay.
Xin chân thành cảm ơn!
Cần thơ, ngày 14 tháng 05 năm 2008
Sinh viên thực hiện
Võ Thị Anh Minh

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

3


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ..........................................................................................................i1
MỤC LỤC...............................................................................................................i4
DANH SÁCH BẢNG ..............................................................................................vi
DANH SÁCH HÌNH................................................................................................ 7

CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU........................................................................................... 1
1.1 ðặt vấn ñề ....................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 VÀI NÉT VỀ NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ....................................... 2
2.1 Lịch sử hình thành và phát triển ................................................................... 2
2.2 Cơ cấu tổ chức ................................................................................................ 3
CHƯƠNG 3 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 4
3.1 Tính chất vật lý của sữa tươi ......................................................................... 4
3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong sữa .................................. 4
3.2.1 Nước .......................................................................................................... 5
3.2.2 Chất béo .................................................................................................... 6
3.2.3 Các hợp chất chứa Nitơ ............................................................................. 7
3.2.4 Glucid........................................................................................................ 9
3.2.5 Enzyme .................................................................................................... 10
3.2.6 Vitamin .................................................................................................... 12
3.2.7 Khoáng .................................................................................................... 13
3.2.8 Các hợp chất khác ................................................................................... 13
3.3 Hệ vi sinh vật trong sữa............................................................................... 13
3.3.1 Vi khuẩn................................................................................................... 14
3.3.2 Nấm men.................................................................................................. 15
3.3.3 Nấm mốc.................................................................................................. 16
3.4 Giới thiệu quá trình ñồng hóa...................................................................... 16
3.4.1 Giới thiệu chung về quá trình ñồng hoá ................................................... 16
3.4.2 Cơ sở khoa học của quá trình ñồng hoá................................................... 17
3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả ñồng hóa.......................................... 18
3.5 Quá trình thanh trùng và tiệt trùng ............................................................ 19
3.5.1 Giới thiệu chung ...................................................................................... 19
3.5.2 Cơ sở khoa học của quá trình thanh trùng và tiệt trùng ........................... 20
3.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả quá trình thanh trùng và tiệt trùng ... 21
CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG

QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TIỆT TRÙNG ................................................... 22
4.1 Giới thiệu quy trình sản xuất sữa tiệt trùng VINAMILK .......................... 22
4.1.1 Quy trình sản xuất.................................................................................... 22
4.1.2 Giải thích quy trình.................................................................................. 24
4.1.3 Hệ thống tiệt trùng UHT (hệ thống Taflex)............................................... 25
4.1.4 Các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng......................... 27
4.2 Quá trình vệ sinh .......................................................................................... 35

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

4


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

4.3 Một số hiện tượng trong quá trình chế biến và bảo quản sữa tiệt trùng ... 37
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN ...................................................................................... 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 39

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

5


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bò................................................................ 4
Bảng 2 Thành phần hoá học sữa của một số ñộng vật và người (% khối lượng) .......... 5
Bảng 3 Thành phần chất béo trong sữa bò ..................................................................... 6
Bảng 4 Tỷ lệ thành phần β-lactose anhydrous và α-lactose monohydrate (theo khối
lượng) tại các giá trị nhiệt ñộ khác nhau..........................................................10
Bảng 5 ðặc ñiểm của một số enzyme trong sữa.............................................................11
Bảng 6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò ...........................................................12
Bảng 7 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bò .......................................13

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

6


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1 Sơ ñồ cơ cấu tổ chức của nhà máy Sữa Cần Thơ ............................................... 3
Hình 2 Thành phần hóa học của sữa............................................................................... 4
Hình 3 Thành phần chất khô không béo trong sữa........................................................ 5
Hình 4 Thành phần các hợp chất chứa Nitơ trong sữa .................................................. 7
Hình 5 Cấu trúc micelle của casein ................................................................................. 8
Hình 6 Công thức cấu tạo của ñường lactose ................................................................10
Hình 7 Bơm ly tâm..........................................................................................................27
Hình 8 Bồn trữ lạnh........................................................................................................28

Hình 9 Máy ñồng hóa .....................................................................................................29
Hình 10 Các bộ phận chính trong thiết bị ñồng hóa sử dụng áp lực cao......................30
Hình 11 Thiết bị trao ñổi nhiệt dạng vỉ..........................................................................31
Hình 12 Một phần của thiết bị trao ñổi nhiệt dạng ống lồng ống .................................32
Hình 13 Valve..................................................................................................................32
Hình 14 Máy rót và ñóng gói vô trùng...........................................................................33
Hình 15 Một số sản phẩm chế biến từ sữa của Vinamilk .......................................... 37

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

7


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU
1.1 ðặt vấn ñề
Sữa là một chất lỏng sinh lý tiết ra từ tuyến vú của ñộng vật và là nguồn thức ăn ñể
nuôi sống ñộng vật non. Sữa là thực phẩm cung cấp ñầy ñủ các chất dinh dưỡng cần
thiết cho cơ thể sống như protein, canxi, vitamin, khoáng,…Nguồn cung cấp sữa rất
nhiều, ngoài sữa mẹ - thức ăn tốt nhất cho trẻ - sữa bò ñược xem là thực phẩm có
dinh dưỡng ñầy ñủ, cân ñối và phổ biến trên thế giới.
Tuy nhiên, sữa tươi nguyên liệu là môi trường dinh dưỡng tốt cho vi sinh vật sinh
sản và phát triển nên không thể bảo quản trong thời gian dài. Do ñó, các sản phẩm
sữa rất ña dạng ñể ñáp ứng nhu cầu tiêu dùng và nhằm tăng thời gian bảo quản. Các
sản phẩm ñược chế biến từ sữa như sữa tiệt trùng, sữa chua, sữa ñặc có ñường, pho
mai, sữa bột,…
Hiện nay, nhu cầu về chất lượng cũng như sự ña dạng về sản phẩm ñược người tiêu

dùng rất quan tâm. VINAMILK – Công ty cổ phần sữa Việt Nam – là một thương
hiệu ñược người tiêu dùng Việt Nam tin tưởng và chiếm thị phần tiêu thụ sữa cao ở
Việt Nam.
Việc khảo sát quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa Cần Thơ giúp tôi tiếp
cận thực tế trong sản xuất, trang bị thêm vốn kiến thức về công nghệ chế biến thực
phẩm nói chung và công nghệ chế biến sữa tiệt trùng nói riêng.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng bao gồm các thông số kỹ thuật,
ñiều kiện kỹ thuật, máy móc thiết bị.

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

8


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

CHƯƠNG 2 VÀI NÉT VỀ NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ
2.1 Lịch sử hình thành và phát triển
Nhà máy Sữa Cần Thơ ñược xây dựng năm 1999 và chính thức hoạt ñộng vào ngày
22/05/2001. Nhà máy sữa Cần Thơ là một trong những nhà máy trực thuộc Công Ty
Cổ Phần Sữa Việt Nam (gọi tắt là VINAMILK). Trụ sở chính của công ty ñặt tại số
184 – 186 – 188, Nguyễn ðình Chiểu, Phường 6, Quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh,
Việt Nam. Tiền thân là Công Ty Sữa Cafe Miền Nam, ñược thành lập ngày
20/06/1976. Nhiều sản phẩm của công ty ñã có mặt ở các nước Trung ðông, Châu
Á, Mỹ, Úc,…
Nhà máy sữa Cần Thơ có diện tích 2,29 ha, tọa lạc tại lô 46 khu Công Nghiệp Trà
Nóc, Quận Bình Thủy, Thành phố Cần Thơ. Cổng chính nhà máy tiếp giáp quốc lộ

91, bên cạnh là nhà máy Bia Nước Giải Khát Sài Gòn – Tây ðô, mặt bên và mặt sau
là ñường nội bộ khu công nghiệp Trà Nóc.
Tổng nhân viên nhà máy hiện nay có khoảng hơn 200 người.
Các sản phẩm của nhà máy bao gồm:
Sữa tiệt trùng Vinamilk các loại.
Sữa ñặc có ñường Ngôi Sao Phương Nam và sữa ñặc có ñường Ông Thọ.
Sữa chua ăn Vinamilk.
Kem Vinamilk.
Chính sách chất lượng của Công ty cổ phần Sữa Việt Nam: “Luôn thỏa mãn và có
trách nhiệm với khách hàng bằng cách ña dạng hoá sản phẩm và dịch vụ, ñảm bảo
chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm với giá cả cạnh tranh tôn trọng ñạo ñức kinh
doanh và tuân theo luật ñịnh ”.

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

9


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

2.2 Cơ cấu tổ chức
GIÁM ðỐC

GIÁM ðỐC
SẢN XUẤT
Ban
HACCP

Ban hành
chánh-nhân
sự

Kế
toán

Phòng
QA

Ban
kỹ
thuật

Ban
cơ
ñiện

Kho
nguyên
vật liệu

PX sản xuất
Tổ chế biến
sữa tươi

Cơ
ñiện
ðộng
lực

Tổ UHT A
Tổ HC
Tổ UHT B
Tổ bảo vệ
Tổ sữa chua
Tổ nhà ăn
Tổ sữa ñặc
Hình 1 Sơ ñồ cơ cấu tổ chức của nhà máy Sữa Cần Thơ

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

10


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

CHƯƠNG 3 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
3.1 Tính chất vật lý của sữa tươi
Sữa là một chất lỏng ñục, 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, thường có màu từ trắng ñến vàng nhạt.
Bảng 1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bò
ðại lượng
pH
ðộ chua
Tỷ trọng
ðiểm ñông ñặc

ðơn vị ño
o
D
g/cm3
o
C

Giá trị
6,5 ÷ 6,7
15 ÷ 18
1,028 ÷ 1,036
-0,54 ÷ -0,59

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng trong sữa
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các
chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các
hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, các chất màu và khí.

Hình 2 Thành phần hóa học của sữa

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

11


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

Hình 3 Thành phần chất khô không béo trong sữa

Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao ñộng trong một khoảng rộng và phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như chủng ñộng vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, ñiều
kiện chăn nuôi (thành phần thức ăn gia súc, chế ñộ cho ăn, thời tiết, v.v...).
Bảng 2 Thành phần hoá học sữa của một số ñộng vật và người (% khối lượng)
ðộng vật
Bò
Dê
Cừu
Ngựa
Người

Protein tổng
3,4
3,6
5,8
2,2
1,2

Casein
2,8
2,7
4,9
1,3
0,5

Chất béo

3,9
4,1
7,9
1,7
3,8

Carbonhydrate
4,8
4,7
4,5
6,2
7,0

Khoáng
0,8
0,8
0,8
0,5
0,2

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

3.2.1 Nước
Nước giữ vai trò rất quan trọng trong ñời sống. Nước trong thực phẩm có những
tính chất ñặc biệt quan trọng liên quan mật thiết ñến các tính chất ổn ñịnh cũng như
sự biến ñổi về cấu trúc, cảm quan,...
Nước chiếm tỷ lệ rất cao trong sữa (80 – 90%), bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như:
chế ñộ nuôi dưỡng, sức khỏe con vật cho sữa, môi trường,... Nước là môi trường

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

12


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

phân tán cho các chất phân tán (casein, béo). Là dung môi cho các chất tan (lactose,
khoáng, acid hữu cơ,...).
- Nước tự do
Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước, nước có thể tách ñược trong quá trình
cô ñặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. Nước tự do có thể bị bốc hơi
trong quá trình bảo quản pho mát hoặc cũng có thể bị ngưng tụ ngay trên bề mặt.
Khi bảo quản sữa bột, nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bị vón cục.
- Nước liên kết
Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ khoảng 3 – 4%. Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc
vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatide, polysaccharide.
Nước liên kết thường ñược gắn liên kết với nhóm như: -NH2, -COOH, -OH, =NH,
-O-NH-,...
3.2.2 Chất béo
Bảng 3 Thành phần chất béo trong sữa bò
Thành phần
Chất béo ñơn giản
- Glyceride: triglyceride
diglyceride
monoglyceride
- Cholesteride

Hàm lượng (% so với

tổng khối lượng chất béo)
98,5
95 - 96
2-3
0,1
0,03

- Ceride

0,02

Chất béo phức tạp
Các hợp chất tan trong chất
béo
- Cholesterol
- Acid béo tự do
- Hydrocarbon
- Vitamin A, D, E, K
-Rượu: phytol, palmitic,...

1,0

Ghi chú

Ester của acid béo và
cholesterol.
Ester của acid béo và rượu
cao phân tử.

0,5

0,3
0,1
0,1
vết
vết

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

Chất béo là thành phần quan trọng nhất trong sữa, chiếm khoảng 4% trong sữa.
Chúng hiện diện trong sữa dưới dạng các hạt rất nhỏ và phân tán trong sữa tạo thành
hệ nhũ tương D/N. Các hạt cầu béo ñều ñược bao bọc bởi một lớp màng có chiều
dày 8 – 10nm, có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa và bảo vệ không cho các

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

13


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

hạt béo kết hợp lại với nhau. Thành phần của lớp màng này gồm có protein,
phospholipid và enzyme phosphatase.
Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid, các acid béo tự
do, cholesterol, và một số vitamin tan trong dầu: A, D, E, K.
Chất béo sữa ñược phân làm hai loại
- Chất béo ñơn giản: Trong công thức phân tử chỉ có C, H, O.
- Chất béo phức tạp: Ngoài C, H, O còn có N, P, S,...
3.2.3 Các hợp chất chứa Nitơ

Thành phần các hợp chất có chứa nitơ trong sữa ñược trình bày ở hình sau:
Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%)

Protein (95%)

Các hợp chất chứa nitơ phi protein
Acid amin tự do

Casein (75 - 85%)

Whey (15 - 25%)

Nucleotide

αs-casein

β-lactoglobulin

Ure

β-casein

α-lactalbumin

Acid uric

κ-casein

Proteose-peptone

γ-casein

Serum-albumin
Immunoglobulin

Hình 4 Thành phần các hợp chất chứa Nitơ trong sữa

Protein ñược chú ý nhiều nhất vì nó chiếm ñến 95% các hợp chất chứa nitơ trong
sữa bò. Bên cạnh ñó, thành phần cũng như tính chất của protein sữa rất phức tạp và
ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng sữa. Protein trong sữa bao gồm: casein, whey và
phần trên màng hạt béo.
- Casein
Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Chúng hiện diện trong sữa dưới
dạng keo huyền phù và tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65%
nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và
citrate). Các cấu tử casein quan trọng gồm alpha(α) (s1)-casein, alpha (s2)-casein, và

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

14


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

kappa (κ) casein. Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với
một số thành phần khác ñược gọi là micell casein.

Hình 5 Cấu trúc micelle của casein

Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành. Tiểu micelle có dạng hình
cầu, ñường kính dao ñộng trong khoảng từ 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử
casein kết hợp lại với nhau. Thành phần các casein αs, β và κ trong tiểu micelle có
thể thay ñổi theo những tỉ lệ khác nhau. Các phân tử αs và β-casein tập trung tại tâm
tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn phân tử κ-casein nằm ở vùng biên tiểu micelle
có vai trò ổn ñịnh hệ keo casein.
Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ các muối phosphate calci và sự tương tác
giữa các gốc kị nước. Kích thước micelle tùy thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ có
trong sữa và thường dao ñộng trong khoảng 0,2 – 0,4µm.
Phân tử κ-casein có hai ñầu: ñầu ưa béo sẽ tương tác với αs và β-casein, ñầu ưa
nước sẽ hướng ra ngoài vùng biên micelle. Nhờ vậy các phân tử κ-casein làm cho
micelle hòa tan ñược trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn ñịnh cấu trúc của
micelle trong sữa. Nếu vì một lý do nào ñó mà κ-casein tách ra khỏi micelle hoặc bị
lấy ñi phần ưa nước của nó thì các ion Ca2+ sẽ liên kết các micelle lại với nhau và
tạo nên hiện tượng ñông tụ casein.
- Whey
Whey (protein nước sữa) ở trạng thái hòa tan trong nước, nên còn ñược gọi là
protein hòa tan. Whey bao gồm rất nhiều protein phức tạp như: albumin, globulin,

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

15


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

globulin miễn dịch,...có giá trị dinh dưỡng cao. Khi gia nhiệt lớn hơn 63oC trong

thời gian dài thì whey có thể phản ứng và kết hợp với casein. Khi bị biến tính bằng
acid hay enzyme whey sẽ duy trì trong serum sữa không ñi vào khối ñông khi sữa bị
ñông tụ.
β-lactoglobulin: có dạng hình cầu, chiếm khoảng 7 – 12% tổng khối lượng
protein trong sữa. Các gốc phân cực, không phân cực và các gốc ion hóa ñược phân
bố ñều trong phân tử, còn các gốc ưa béo tập trung ở bên trong cấu trúc hình cầu
của phân tử nên β-lactoglobulin ít tương tác hay kết hợp với các phân tử khác.
α-lactalbumin: cũng là protein có dạng hình cầu, α-lactalbumin chiếm khoảng
2 – 5% tổng khối lượng protein trong sữa. Trong phân tử có chứa nguyên tử calci và
α-lactalbumin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao vì thành phần các acid amin
trong phân tử của nó rất cân ñối.
Proteose-peptone: là sản phẩm thủy phân phân tử β-casein bởi plasmine.
Proteose-peptone chiếm khoảng 2 – 4% tổng khối lượng protein trong sữa.
Serum-albumin: là một protein có nguồn gốc từ máu, không là ñặc trưng cho
sữa. Thành phần của nó rất phức tạp, bao gồm 542 gốc acid amin. Serum-albumin
rất nhạy cảm với nhiệt ñộ. Serum-albumin chiếm khoảng 0,7 – 1,3% tổng khối
lượng protein trong sữa.
Immunoglobulin (globulin miễn dịch): ñược tổng hợp từ bạch cầu Lymphocyte
B. Có thể bị kết tủa bởi magie sunfat hoặc amon sunfat. Hàm lượng
Immunoglobulin trong sữa thường rất thấp, chỉ chiếm khoảng 1,9 – 3,3% tổng khối
lượng protein trong sữa.
Ngoài ra, trong sữa còn có các protein màng với hàm lượng rất thấp. Protein màng
tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, góp phần ổn ñịnh hệ nhũ
tương sữa.
3.2.4 Glucid
Thành phần glucid trong sữa chủ yếu là ñường lactose, chiếm khoảng 5% trong sữa
tươi. Lactose có ñộ ngọt thấp hơn nhiều so với các loại ñường khác. Nếu như ñộ
ngọt của saccharose ñược ñánh giá với chỉ số là 100 thì ñộ ngọt của lactose chỉ ñạt
16. ðường sữa không thể tìm thấy trong sản phẩm tự nhiên nào khác ngoài sữa.
Ngoài lactose, trong sữa bò còn chứa glucose (70 mg/l), galactose (20 mg/l) và một

số hợp chất glucid chứa nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl
galactosesamine,... với hàm lượng rất thấp (chỉ ở dạng vết).

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

16


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên
kết với nhau tạo thành.

Hình 6 Công thức cấu tạo của ñường lactose

Lactose có thể bị thủy phân tạo thành glucose và galatose bởi enzyme βgalatosidase (lactase), các ñường ñơn này tiếp tục chuyển hóa trong quá trình
lên men.
Trong sữa, ñường lactose tồn tại dưới hai dạng:
- Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm một phân
tử nước).
- Dạng β-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β-lactose khan).
Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ
thuộc vào giá trị pH và nhiệt ñộ của sữa.
Bảng 4 Tỷ lệ thành phần β-lactose anhydrous và α-lactose monohydrate (theo khối
lượng) tại các giá trị nhiệt ñộ khác nhau.
15
20
50

70
90
Nhiệt ñộ dung dịch (oC)
Tỷ lệ thành phần α-lactose
monohydrate
và
β-lactose
1:1,63
1:1,59
1:1,51
1:1,45
1:1,40
anhydrous

3.2.5 Enzyme
Enzyme ñầu tiên ñược tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase và hiện nay ñã có hơn
60 enzyme khác nhau ñược tìm thấy trong sữa. Chúng có thể là do tuyến vú tiết ra
hoặc do các vi sinh vật hiện diện trong sữa tổng hợp nên. Sự có mặt của các enzyme
trong sữa là nguyên nhân gây biến ñổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình
bảo quản, từ ñó làm giảm chất lượng hay làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên, có một số
enzyme như lactoperoxydase hay lysozyme lại có vai trò kháng khuẩn, chúng tham

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

17


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

gia vào việc ổn ñịnh chất lượng sữa nguyên liệu. Sự ña dạng và hoạt tính cao của
enzyme tỉ lệ thuận với hàm lượng vi sinh vật có trong sữa.
Bảng 5 ðặc ñiểm của một số enzyme trong sữa
Enzyme
Lipase

Protease

Catalase
Lactoperoxydase
Phosphatase

Xúc tác phản ứng

ðặc ñiểm
Gây mùi xấu, còn hoạt tính ở nhiệt ñộ
Triglyceride + H2O
thấp (4 – 5oC), mất hoạt tính ở chế ñộ
→ Acid béo + glycerol
HTST.
Phá hủy protein, có thể tạo vị ñắng,
Thủy phân liên kết peptid
không phá hủy hoàn toàn ở chế ñộ
HTST.
Chỉ thị sữa từ ñộng vật viêm nhiễm.
H2 O2 → H2 O + O2
Chất tiền oxy hóa.
Chỉ thị thanh trùng.
H2O2 + AH → H2O + A

Chỉ thị sữa từ ñộng vật viêm nhiễm.
Thủy phân liên kết ester với Phá hủy hoàn toàn bởi quá trình thanh
gốc phosphate.
trùng HTST.

HTST: High Temperature Short Time (chế ñộ 72 – 76oC, 15 – 40 giây).

Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật chế biến sữa & các sản phẩm sữa (Dương Thị Phượng Liên, 2006)

- Lactoperoxydase: Enzyme này do tuyến vú tiết ra nên nó luôn tồn tại trong sữa.
Tuy vậy, lactoperoxydase cũng có thể do Leucocyte tổng hợp thành.
Lactoperoxydase xúc tác phản ứng chuyển hóa hydrogen peroxide (H2O2) thành các
chất oxy hóa khác. Nó có pH tối thích 6,8 và hàm lượng trung bình trong sữa
nguyên liệu khoảng 30 mg/l. Lactoperoxydase bị vô hoạt ở 80oC trong vài giây.
- Lipase: Enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân triglyceride thành các acid béo
tự do và glycerol. Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa có mùi ôi.
Lipase có pH tối thích 8,9 và còn hoạt tính ở 4 – 5oC. Tuy nhiên, lipase sẽ bị vô
hoạt ở chế ñộ HTST.
- Catalase: ðược tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các cầu béo.
Enzyme này xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 thành nước và oxy. Catalase có pH
tối thích ở khoảng pH trung tính. Catalase bị vô hoạt ở 75oC trong 1 phút hoặc ở
65 – 68oC trong 30 phút. Sữa từ các ñộng vật khỏe mạnh chứa rất ít catalase, còn
ñộng vật bị bệnh thì hoạt tính catalase rất cao, nên catalase còn ñược xem là chất chỉ
thị sữa từ ñộng vật bị viêm nhiễm.
- Protease: Có hai loại protease là protease acid và protease kiềm ñược tiết ra từ
tuyến vú. Chúng thường ở dạng liên kết với casein và cũng kết tủa ở pH = 4,6. Các
enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo thành proteose-peptone,

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

18


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

peptide và các acid amin tự do. pH tối thích của protease kiềm khoảng 7,5 – 8,0;
còn của protease acid là 4,0. Protease bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút.
- Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc nhóm
phosphomonoesterase. Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid
phosphoric và glycerin. Có hai dạng phosphatase trong sữa là phosphatase acid và
phosphatase kiềm có pH tối thích tương ứng là 4,7 và 9,6. Thường trong sữa chỉ tồn
tại dạng phosphatase kiềm và phosphatase sẽ bị phá hủy hoàn toàn bởi chế
ñộ HTST.
- Lysozyme: Là một glucosaminidase (còn ñược gọi là muramidase) cũng là một
trong số các enzyme bền nhiệt. Nó xúc tác phản ứng thủy phân mucopolysaccharide
có trong màng tế bào vi khuẩn, từ ñó gây phân hủy tế bào nên enzyme này ñóng vai
trò như một chất kháng khuẩn. Lysozyme trong sữa bò hoạt ñộng ở pH tối thích là
7,9 và có hàm lượng trung bình 130µg/l, thấp hơn trong sữa người khoảng 3000 lần
(400mg/l).
3.2.6 Vitamin
Sữa chứa hầu hết các vitamin trong tự nhiên bao gồm các vitamin hòa tan trong
nước (các vitamin nhóm B,…) và các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, K, E).
Vitamin hiện diện trong sữa với hàm lượng tương ñối thấp, ñặc biệt là vitamin D.
Với chế ñộ gia nhiệt trong quá trình chế biến thì các loại vitamin hoà tan trong chất
béo A, D và cùng các vitamin hoà tan trong nước B2, B3, B5, H tương ñối bền. Còn
các vitamin C, B1, B6, B12, acid folic ñều bị ảnh hưởng bởi chế ñộ gia nhiệt ở
những mức ñộ khác nhau. Vì vậy ñể thành phần các vitamin cân ñối và hoàn hảo
hơn, người ta thường bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế

biến các sản phẩm từ sữa.
Bảng 6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò
Vitamin

Hàm lượng

Vitamin

A
D
E
K

0,2 ÷ 2,0 mg/l
0,375 ÷ 0,500 µg/l
0,75 ÷ 1,00 mg/l
80 µg/l

B1
B2
B3
B5
B6

Hàm lượng
(mg/l)
0,44
1,75
0,94
3,46

0,5

Vitamin
B12
C
Biotin
Acid folic

Hàm lượng
(µg/l)
4,3
20
30
2,8

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

19


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

3.2.7 Khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao ñộng trong khoảng từ 8 – 10 g/l và tồn tại
trong sữa dưới dạng hòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Trong sữa
chứa gần 25 nguyên tố ña lượng và 10 nguyên tố vi lượng. Nó bao gồm các nguyên

tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As,…Trong ñó chiếm hàm
lượng cao nhất là Ca, P và Mg. Một phần do chúng tham gia vào cấu trúc micelle,
phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa.
Các nguyên tố khác như K, Na,... ñóng vai trò là chất ñiện ly. Các nguyên tố vi
lượng ñóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như chất lượng các
sản phẩm.
Việc sử dụng các nguyên tố vi lượng trong khẩu phần ăn của bò có khả năng làm
tăng hàm lượng của chúng trong sữa. Một số nguyên tố ñộc hại như Pb, As,.. ñôi
khi cũng ñược tìm thấy trong sữa bò ở dạng vết.
Bảng 7 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bò
Nguyên tố
Zn
Si
Al
Fe
Cu
I
Mn

Hàm lượng(mg/l)
2–5
1,5 – 7,0
0,5 – 1,0
0,2 – 0,5
0,02 – 0,15
0,015 – 0,05
0,03 – 0,05

Nguyên tố
Mo

F
Se
Cr
Co
Pb
As

Hàm lượng(mg/l)
0,05 – 0,08
0,1 – 0,2
0,01 – 0,05
0,01 – 0,02
0,0005 – 0,001
0,04 – 0,08
0,03 – 0,05

Nguồn: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004)

3.2.8 Các hợp chất khác
Trong sữa bò, ngoài những thành phần nêu trên, còn có chứa các chất khí, chủ yếu
là CO2, O2 và N2 với hàm lượng tổng cộng từ 5 – 6% thể tích sữa. Chúng tồn tại ở 2
dạng chủ yếu là dạng hòa tan và dạng liên kết. Ngoài ra, người ta còn phát hiện
trong sữa tồn tại một số hợp chất có thể gây ñộc cho người như các kim loại nặng,
nitrate, các ñộc tố vi sinh vật,... ở dạng vết.
3.3 Hệ vi sinh vật trong sữa
Hệ vi sinh vật trong sữa có rất nhiều nhóm gồm có vi khuẩn, nấm men và nấm mốc.
Trong ñó vi khuẩn chiếm phần lớn, có tới vài chục loài. Nguồn gốc của các vi sinh
vật trên xuất phát từ: bầu vú ñộng vật cho sữa, người và thiết bị vắt sữa, thiết bị
chứa, môi trường chuồng trại nơi vắt sữa.

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

20


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

3.3.1 Vi khuẩn
Sữa ñược ñánh giá có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa
không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc. Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn
lactic, Coliform, vi khuẩn sinh acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi
khuẩn gây thối.
- Vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong công nghiệp chế biến sữa.
Nhóm này chuyển hóa ñường lactose có trong sữa thành acid lactic. Ngoài ra, chúng
còn tạo thành một số sản phẩm phụ (các acid bay hơi, este, diacetyl,...) có tác dụng
nâng cao chất lượng sản phẩm, ñặc biệt là hương vị. Dựa vào các chất ñược hình
thành, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: Nhóm vi khuẩn lactic ñồng
hình và nhóm vi khuẩn lactic dị hình. Khi thanh trùng sữa ở 80oC, hầu hết các vi
khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu diệt.
Streptococcus lactic: Lên men ñồng hình hiếu khí, nhiệt ñộ tối ưu cho sự phát
triển của chúng là 30 – 35oC. ðặc tính sinh hóa quan trọng của chúng là lên men
glucose, galactose, lactose, dextrin nhưng không lên men saccharose.
Streptococcus cremoris: Lên men dị hình, phát triển tốt ở 20 – 25oC. Chúng làm
cho sữa ñông tụ và bị nhớt. Tuy nhiên, Streptococcus cremoris thường làm cho sản
phẩm có mùi dễ chịu và có ñộ chua thấp hơn nên ứng dụng nhiều trong công nghệ
chế biến bơ.
-Các vi khuẩn sinh hương: thuộc nhóm này có các liên cầu khuẩn có khả năng tạo

thành một lượng ñáng kể những acid dễ bay hơi (acid acetic, acid propionic,...) và
các chất thơm (diacetyl, ester,...) trong sữa hoặc sản phẩm từ sữa. Nhiệt ñộ tối ưu
cho sự phát triển của chúng là 30 – 35oC. ða số các vi khuẩn này sinh ra enzyme
citritase nên có khả năng lên men acid citric. Có ba loại vi khuẩn sinh hương ñiển
hình là: Streptococcus citrovorus, Streptococcus paracitrovorus và Streptococcus
diacetylactic. ðáng kể là Streptococcus diacetylactic tạo thành diacetyl làm cho sữa
có mùi dễ chịu. Nhóm vi khuẩn sinh hương này thường ñược sử dụng phối hợp với
Streptococcus lactic và Streptococcus cremoris trong chế biến sữa chua, phomát
và bơ.
- Vi khuẩn gây ñắng: ðặc trưng là Streptococcus liquefacien có tính chất giống
Streptococcus lactic. Chúng thực hiện quá trình pepton hóa làm cho sản phẩm có
vị ñắng.

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

21


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

- Vi khuẩn propionic
Vi khuẩn này ñóng vai trò quan trọng trong quá trình chế biến phomat. Các acid
acetic, propionic ñược hình thành trong quá trình lên men làm cho phomat có mùi vị
thơm ngon hơn. Ngoài ra, một số chủng của nhóm này còn có khả năng sinh ra
vitamin B12, phát triển tốt ở 30 – 35oC.
- Vi khuẩn gây thối
Nhóm vi khuẩn này chia làm hai loại
Loại hiếu khí: Bacterium fluorescen, Proteus vulgaris, Bacillus subtilis.

Loại yếm khí: Bacterium putrificus, Bacterium botulinus,...
Nhóm này không lên men ñường sữa. Chúng có khả năng sinh tổng hợp protease
ngoại bào trong môi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein,
giải phóng pepton, các acid tự do và amoniac. Pepton làm cho sữa có vị ñắng,
amoniac làm cho sữa có phản ứng kiềm.
Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào. Enzyme
này xúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và làm cho sữa có mùi ôi.
ðáng chú ý hơn cả trong nhóm này là Pseudomonas fluorescens. Các protease và
lipase ñược sinh tổng hợp từ loài này rất bền nhiệt. Chúng là nguyên nhân chính gây
nên quá trình phân giải protein (proteolysis) và lipid (lipolysis), làm hư hỏng sữa
một cách nhanh chóng.
-Vi sinh vật gây bệnh: tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc ñộng vật.
ðiển hình là Samonella typhi: Samonella paratyphi; Shigella dysenterial… Các loài
này phần ñông trong thực tế không gây ra sự thay ñổi ñáng kể của sữa và không thể
xác ñịnh bởi con ñường phân tích hệ sinh vật có trong sữa ñược.
3.3.2 Nấm men
Trong sữa và các sản phẩm từ sữa thường gặp các giống nấm men sinh bào tử và
không sinh bào tử. Chúng lên men ñường lactose thành carbon dioxide và rượu.
ðây là phản ứng sinh hóa quan trọng trong quá trình hình thành một số sản phẩm
sữa chua. Thường thì nấm men không phân hủy lactose ñược, nhưng vi khuẩn lactic
trong sữa chuyển hóa lactose thành glucose và galactose, sau ñó nấm men sẽ lên
men các ñường ñơn này tạo thành các sản phẩm cần thiết cho các sản phẩm sữa lên
men. Một số nấm men thuộc họ Mycoderma có khả năng tạo thành enzyme phân
hủy protein và lipid tạo nên vị ñắng trong các sản phẩm sữa.

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

22

Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

3.3.3 Nấm mốc
Nấm mốc có khả năng phân giải protein và lipid nên thường gây vị ñắng trong các
sản phẩm sữa. Nấm mốc thường phát triển tiếp theo nấm men, vì thế chỉ thấy trong
sữa hư hỏng hoặc phomai mềm.
Tất cả nấm mốc thường hiếu khí, thích nghi với môi trường acid và ñặc biệt là môi
trường ñã bị vi khuẩn lactic acid hóa. Chúng không phát triển trong sữa tươi mà
phát triển trong sữa chua và làm kiềm hóa sữa. Trong sữa thường thấy một số loại
nấm mốc sau:
- Endomyces lactic: Tạo màng trắng trên bề mặt phomai, bơ, cũng có thể mọc sâu
trong sản phẩm ở lớp gần bề mặt.
- Mucor, Aspergillus, Penicillium, Clad-Osprium: Thường tạo nên những vệt màu
khác nhau trên bề mặt bơ, phomai và gây mùi ôi cho sản phẩm.
- Odium lactic: Tạo nên trên bề mặt váng chua một lớp trắng, và thường gây mùi ôi

trong sữa.
3.4 Giới thiệu quá trình ñồng hóa
3.4.1 Giới thiệu chung về quá trình ñồng hoá
Quá trình ñồng hóa sữa ñược thực hiện nhằm ngăn chận hay làm chậm sự tách lớp
béo sữa và ñồng nhất dịch sữa bằng cách giảm ñường kính của giọt béo. Do sự khác
nhau về tỷ trọng giữa hạt béo và plasma nên hạt béo có khuynh hướng nổi lên. Sự
tách lớp của béo sữa theo ñịnh luật Stoke:
υ=

2d 2 (ρ p − ρ f )g
9µ

υ: vận tốc tách kem (m/s).
d: ñường kính hạt béo (m).
µ: ñộ nhớt của sữa (Pa.s).
ρp, ρf: khối lương riêng của plasma và của chất béo (kg/m3).
Trong công nghệ chế biến sữa, quá trình ñồng hoá (homogenisation) ñược sử dụng
với mục ñích ổn ñịnh hệ nhũ tương (emulsion), chống lại sự tách pha dưới tác dụng
của trọng lực còn gọi là quá trình nhũ hoá (emolsification). Nếu theo nghĩa rộng,
quá trình ñồng hoá còn ñược sử dụng với mục ñích ổn ñịnh hệ huyền phù
(suspension).

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

23


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

Nhũ tương là một hệ gồm hai chất lỏng không hoà tan nhưng ñược trộn lẫn với
nhau. Khi ñó, một chất lỏng sẽ tồn tại dưới dạng hạt (ñược gọi là pha không liên
tục, pha phân tán hoặc pha nội) trong lòng của chất lỏng còn lại (ñược gọi là pha
liên tục, pha không phân tán hoặc pha ngoại).
Trong công nghiệp thực phẩm, các hệ nhũ tương thường gặp gồm hai chất lỏng ñại
diện: nước và dầu. Từ hai chất lỏng này sẽ tạo ra nhiều hệ nhũ tương, hai dạng nhũ
tương cơ bản là nhũ tương nước trong dầu (water in oil) – nước ở dạng pha phân tán
và dầu ở dạng pha liên tục, nhũ tương dầu trong nước (oil in water) – dầu ở dạng
pha phân tán và nước ở dạng pha liên tục.
Trong công nghiệp chế biến sữa, hệ nhũ tương ở dạng dầu trong nước, ñôi khi hệ
nhũ tương còn chứa các bọt khí và một số chất rắn phân tán khác.

Tại vị trí bề mặt tiếp xúc giữa hai chất lỏng dầu và nước sẽ tồn tại một năng lượng
tự do. Năng lượng này xuất hiện do sự mất cân bằng giữa các lực hút phân tử giữa
hai chất lỏng (sức căng bề mặt). Nó sẽ làm bề mặt tiếp xúc giữa hai pha trong hệ
nhũ tương có xu hướng co rút lại sao cho diện tích tiếp xúc giữa hai pha là nhỏ nhất.
Trong hệ nhũ tương, các hạt thuộc pha phân tán luôn có xu hướng kết hợp lại với
nhau ñể tạo thành hạt lớn hơn nhằm mục ñích giảm diện tích tiếp xúc bề mặt giữa
hai pha.
3.4.2 Cơ sở khoa học của quá trình ñồng hoá
Kỹ thuật ñồng hóa hệ nhũ tương bao gồm các phương pháp phá vỡ, làm giảm kích
thước những hạt thuộc pha phân tán và phân bố ñều chúng trong pha liên tục. Việc
làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha và sức căng bề mặt sẽ làm cho hệ
nhũ tương ổn ñịnh hơn và tránh ñược hiện tượng tách pha. Trong thực tế sản xuất,
người ta thường sử dụng các chất nhũ hoá trong quá trình ñồng hoá. Khi các hạt
phân tán bị 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 tránh sự kết hợp trở
lại của các hạt pha phân tán, giúp hệ nhũ tương bền hơn.
Các phương pháp ñồng hoá:
ðồng hóa bằng phương pháp khuấy trộn.
ðồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao.
ðồng hóa bằng các phương pháp khác.
Trong công nghệ chế biến sữa, quá trình ñồng hoá ñược sử dụng rộng rãi là phương
pháp ñồng hoá bằng áp lực cao. Trong phương pháp này, các hạt của pha phân tán

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

24


Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008

Trường ðại học Cần Thơ

sẽ bị phá vỡ và giảm kích thước khi ta bơm hệ nhũ tương qua một khe hẹp với tốc
ñộ cao. Kích thước của khe hẹp có thể dao ñộng trong khoảng 15 – 300µm và hệ
nhũ tương ñược ñẩy ñến khe hẹp với tốc ñộ dòng 50 – 200m/s. Do tốc ñộ qua khe
hẹp cao sẽ tạo ứng suất kéo lớn, hạt bị biến dạng và vỡ ra.
Cơ chế của phương pháp ñồng hóa áp lực cao ñược giải thích theo những nguyên
lý sau:
Nguyên lý chảy rối: Khi hệ nhũ tương ñược bơm với tốc ñộ cao ñến khe hẹp, nhiều
dòng chảy rối với các vi lốc xoáy sẽ xuất hiện. Khi ñó tốc ñộ bơm càng lớn thì số
dòng chảy rối sẽ xuất hiện càng nhiều và kích thước các vi lốc xoáy sẽ càng nhỏ.
Chúng sẽ va ñập vào các hạt của pha phân tán và làm cho các hạt này bị vỡ ra.
Nguyên lý xâm thực khí: Hệ nhũ tương ñược bơm ñến khe hẹp với tốc ñộ cao sẽ
làm xuất hiện các bong bóng hơi trong hệ. Chúng sẽ va ñập vào các hạt của pha
phân tán và làm vỡ hạt. Sự ñồng hóa chỉ diễn ra khi hệ nhũ tương rời khỏi khe hẹp,
do ñó ñối áp giữ một vai trò quan trọng và sẽ ảnh hưởng ñến hiệu quả ñồng hóa.
Ngoài ra, do cấu tạo thiết bị, khi thoát khỏi khe hẹp, các hạt phân tán sẽ tiếp tục va
ñập vào bề mặt cứng. Hiện tượng này cũng góp phần làm vỡ và giảm kích thước
của các hạt.
3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả ñồng hóa
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 hệ nhũ
tương thì quá trình ñồng hoá sẽ ñược thực hiện dễ dàng và hệ nhũ tương có ñộ bền
cao. Bên cạnh ñó, các hạt của pha phân tán có xu hướng dễ kết hợp lại với nhau tạo
thành các hạt lớn hơn dẫn ñến hiện tượng tách pha.
Nhiệt ñộ: Nhiệt ñộ thấp một số chất béo chuyển sang trạng thái rắn làm giảm hiệu
quả ñồng hóa. Ngược lại, nhiệt ñộ cao giúp giảm ñộ nhớt và tăng khả năng chảy rối
của sữa nên tăng hiệu suất ñồng hóa. Nếu nhiệt ñộ tăng quá cao các phản ứng hóa
học không cần thiết có thể xảy ra và có thể ảnh hưởng ñến chất lượng của hệ nhũ
tương. Trong công nghiệp chế biến sữa, nhiệt ñộ ñồng hóa thường dao ñộng

từ 55 – 80oC.
Áp suất: Áp suất ñồng hoá càng lớn, hiện tượng chảy rối và hiện tượng xâm thực
khí sẽ càng dễ xuất hiện, kết quả là các hạt pha phân tán ñược tạo thành có kích
thước nhỏ và hệ nhũ tương sẽ có ñộ bền cao. Trong công nghệ chế biến sữa, áp suất
ñồng hóa dao ñộng từ 100 – 250bar.

Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

25