Quy trình công nghệ chế biến Smetaka

SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

DANH MỤC BẢNG ...............................................................................................................................3
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................................3
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................................4
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ................................................................................................5

I.
1.

Sữa tươi .......................................................................................................................................5
Thành phần hóa học : ...........................................................................................................5

1.1

1.1.1 Chất béo : ................................................................................................................................5
1.1.2 Đường lactose : ..................................................................................................................6
1.1.3 Các hợp chất có chứa nitơ : ................................................................................................6
1.1.4 Khoáng : .............................................................................................................................7
1.1.5 Vitamin :.............................................................................................................................7
1.1.6 Hormone : ...........................................................................................................................7
1.2

Tính chất của nguyên liệu sữa : ............................................................................................7
1.2.1 Tính chất của chất béo sữa: ..............................................................................................7
1.2.2 Tính chất vật lý..................................................................................................................8
1.2.3 Tính chất hóa học .............................................................................................................8
1.2.4 Tính chất hóa lý và cấu trúc sữa : .....................................................................................9

2.

Chất ổn định: ............................................................................................................................13
2.1 Cấu trúc: ..................................................................................................................................13
2.2 Tính chất: .................................................................................................................................13

II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .............................................................................................................15
1.

Quy trình 1 .................................................................................................................................15
1.1 Ly tâm kết hợp chuẩn hóa: ......................................................................................................16
1.2 Phối trộn : ................................................................................................................................19
1.3 Đồng hóa: .................................................................................................................................20
1.4 Thanh trùng: .............................................................................................................................22
1.5 Tiệt trùng sữa gầy bằng phương pháp gia nhiệt trực tiếp: ........................................................24
1


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

1.6 Hoạt hóa: ..................................................................................................................................25
1.7 Cấy giống và phối trộn: ............................................................................................................26
1.8 Rót và bao gói: .........................................................................................................................27
1.9 Lên men:...................................................................................................................................28
1.10 Làm lạnh: ...............................................................................................................................28
1.11 Bảo quản lạnh:........................................................................................................................29
2.

Quy trình 2 : ...............................................................................................................................30
2.1 Vi lọc: ......................................................................................................................................31
2.2 Tiệt trùng sữa gầy bằng phương pháp gia nhiệt gián tiếp: .......................................................32
2.3 Lên men và làm lạnh ...............................................................................................................33

III.

SO SÁNH HAI QUY TRÌNH ....................................................................................................35

IV.

MÔ TẢ SẢN PHẨM VÀ ĐỀ XUẤT CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG ...........................................35

1.

Mô tả sản phẩm: .........................................................................................................................35

2.

Đề xuất chỉ tiêu chất lượng: .......................................................................................................36

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................................37

2


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Thành phần hóa học của sữa bò (% khối lượng) ……………………………………5
Bảng 2 :Thành phần chất béo sữa…………………………………………………………….5
Bảng 3 : Chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu sữa tươi ................................................................. 10
Bảng 4: Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật cho sữa tươi nguyên liệu…………….....................11
Bảng 5 : Hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu……………………………...11
Bảng 6: Dư lượng thuốc thú ý trong sữa tươi nguyên liệu…………………………………...12
Bảng 7 : Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi nguyên liệu…………………………………12
Bảng 8 :Chỉ tiêu Carrageenan………………………………………………………………..13
DANH MỤC HÌNH
Hình 1 : Cấu tạo hệ nhũ tương………………………………………………………………..9
Hình 2 : các hình thức liên kết giữa Carrageenan với protein………………………………14
Hình 3. Thiết bị ly tâm kết hợp chuẩn hóa……………………………………………………15
Hình 4. Thiết bị phối trộn……………………………………………………………………..19
Hình 5. Thiết bị đồng hóa hai cấp áp lực cao………………………………………………...21
Hình 6. Thiết bị thanh trùng…………………………………………………………………..23
Hình 7. Quá trình tiệt trùng bằng phương pháp gia nhiệt trực tiếp………………………….24
Hình 8. Thiết bị cấy giống và phối trộn………………………………………………………26
Hình 9. Thiết bị chiết rót và đóng nắp………………………………………………………..27
Hình 10. Phòng lạnh………………………………………………………………………….29
Hình 11. Thiết bị vi lọc cuộn xoắn……………………………………………………………32
Hình 12. Quá trình tiệt trùng bằng phương pháp gia nhiệt gián tiếp………………………..33
Hình 13. Thiết bị lên men và làm lạnh………………………………………………………..34

3


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

MỞ ĐẦU

Smetanka là một sản phẩm được làm từ kem sữa cho lên men. Nó là một trong những thực
phẩm tiêu biểu nhất của ẩm thực Nga, cũng tương tự như sản phẩm Sour cream của Mỹ
nhưng hàm lượng béo ít hơn, chiếm 10%. Thực phẩm này cũng rất phổ biến ở Đông Âu –
Ukraina, Belorussia, các nước vùng Baltic ( Lơitva, Latvia và Estonia), Đông Đức cũ,
Hungary, Rumania, Moldavia, các nước Nam Tư cũ và cả Phần Lan.
Smetanka thường được sử dụng trong các món khai vị, món chính, súp và tráng miệng.
Trong ẩm thực Nga và Ukraina, smetanka được sử dụng như một thứ gia vị thêm vào các
loại súp, có lúc smetanka được sử dụng thay thế Mayonnaise trong các món Salad của
Nga
Smetanka cung cấp đủ các vitamin và dưỡng chất như protein, lipid, …Đây là một thực
phẩm chứa nguồn năng lượng cao nên thường dùng làm thực phẩm bổ sung năng lượng
cho trẻ biếng ăn, người lớn tuổi, người bị suy nhược cơ thể.
Để hiểu rõ về Smetanka, đề tài sẽ trình bày về các thành phần chính cũng như các quy
trình công nghệ, máy móc thiết bị phục vụ cho việc sản xuất loại thực phẩm này.

4


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

I. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
1. Sữa tươi

1.1 Thành phần hóa học :
Bảng 1: Thành phần hóa học của sữa bò (% khối lượng)
Các thành phần chính

Khoảng biến thiên

Giá trị trung bình

Nước

85,5-89,5

87,5

Tổng các chất khô

10,5-14,5

13

+Lactose

3,6-5,5

4,8

+Protein

2,9-5

3,4

+Chất béo

2,5-6

3,9

+Khoáng

0,6-0,9

0,8

1.1.1 Chất béo :
Bảng 2 :Thành phần chất béo sữa
Thành phần

Hàm lượng (% so
với tổng khối lượng
chất béo)

Lipit đơn giản

98.5

+ Glyceride

Triglyceride
Diglyceride
monoglyceride

95-96

2-3
0.1

+Cholesteride

0.03

+Ceride

0.02

Lipit phức tạp
Các hợp chất tan trong chất
béo
+ Cholesterol
+Acid béo tự do
+Hydrocacbon
+Vitamin A, D, K, E
+Rượu: phytol, palmitic,
stearic, oleic…

Ghi chú

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

1
0.5

0.3
0.1
0.1
vết
vết
5


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

1.1.2 Đường lactose :
Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với
nhau tạo thành.
Trong sữa đường 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).
Tỉ lệ hai dạng này trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa.
Lactose là đường khử. Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với disaccharide và
monosaccharide thường gặp. Độ ngọt lactose chỉ đạt 16.
Lactose có thể bị thủy phân tạo ra hai monosaccharide là glucose và galactose bởi enzyme βgalactosidate.
Lactose trong tự nhiên chỉ chứa trong sữa động vật.
Ngoài ra trong sữa bò còn có glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), galactose (20mg/l) và
các hợp chất glucid chứa nitơ như N-acetyl glucosamin, N-acetyl galactosamine, acid Nacetyl neuraminic…Tuy nhiên chỉ ở dạng vết.

1.1.3 Các hợp chất có chứa nitơ :
Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò (100%) :
-

Protein (95%) :
+ Casein (75-85%): αs-casein, β-casein, к-casein, ᵞ-casein
+ Protein hòa tan (15-25%): β-lactoglobulin, α-lactalbumin, Proteose-peptone,
Serum-albumin, Immunoglonbulin, các protein khác

-

Các hợp chất chưa nitơ phi protein (5%: acid amin tự do, Nucleotide, Ure, Acid
uric)

Casein: Casein là thành phần chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi
micell chứa khoảng 65% nước, còn lại là các casein và khoáng. Mỗi micelle do khoảng 400500 tiểu micelle hợp thành. Tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động 10-15nm,
bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Các phân tử αs và β-casein nằm tập
trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vừng ưa béo, còn các phân tử к-casein được bố trí vùng biên
tiểu micelle. Phân tử к-casein có hai đầu: đầu ưa béo tương tác với αs và β-casein nằm ở vùng
tâm tiểu micelle,

6


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Casein có 4 loại: α và β chiếm đa số,  rất ít, có cấu tạo và tính chất đặc biệt giúp ổn
định hệ keo của sữa.
− αs1-casein: Do sự phân bố điện tích và các phần ưa béo không đồng đều trên phân tử
protein nên một đầu mạch αs1-casein tích điện và có tính ưa nước, còn đầu mạch kia có tính
kị nước. Phân tử αs1-casein có cấu trúc lá xếp và vòng cung β.

− αs2-casein: Có tính ưa nước cáo nhất trong các loại casein do phân tử của nó có chứa
nhiều nhóm phosphoryl và gốc cation.
− βs-casein: Có tính ưa béo cao nhất. Phân tử β-casein gồm 10% có cấu trúc xoắn α,
13% cấu trúc lá xếp β và 77% cấu trúc không trật tự.
− к-casein: Chỉ chứa một gốc phosphoryl. Tương tự như β-casein, к-casein có tính lưỡng
cực. к-casein gồm 23% vùng xoắn α, 31% vùng lá xếp β và 24% vùng vòng cung β.
− ᵞ-casein: ᵞ1, ᵞ2, ᵞ3 là những sản phẩm của quá trình thủy phân β-casein từ trong máu
động vật.
Protein hòa tan gồm β-lactoglobulin, α-lactabumin, Peptone-proteose, Immunoglobulin,
Serum-albumin và các protein khác.
Enzyme : có trong sữa do bò tiết ra hoặc do vi sinh vật nhiễm vào sữa tiết ra. Hàm lượng vi
sinh vật càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng và hoạt tính enzyme sẽ cao.
Thường gặp là các enzymes: lactoperoxydase, catalase, lipase, photphatase, lysozyme,
protease..

1.1.4 Khoáng :
Hàm lượng 8-10g/L, tồnn tại dạng hòa tan hay dạng dung dịch keo (kết hợp với casein).



Đa lượng: Ca, P, Mg, K, Na..
Vi lượng: Zn, Si, Al, Fe, Cu…

1.1.5 Vitamin :
Tan trong nước: B1, B2, B3, B5, B6, C…
Tan trong béo: A, D, E

1.1.6 Hormone :
Ba nhóm: proteohormone, hormoenpetide, hormonesteoride
Khí chiếm 5-6% chủ yếu là CO2, O2, N2..

1.2 Tính chất của nguyên liệu sữa :
1.2.1 Tính chất của chất béo sữa:


Điểm nóng chảy của chất béo sữa :

Ở nhiệt độ thường các chất béo như butycaproic, caprylic tồn tại ở thể lỏng, còn các acid
lauric, miristic, palmitic lại ở thể rắn.
7


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

Tỷ lệ giữa các acid béo no có nhiệt độ nóng chảy cao và các acid béo không no có nhiệt độ
nóng chảy thấp có ảnh hưởng lớn độ cứng của chất béo.
Tỷ trọng chất béo sữa là 0.93 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy (hoặc không đặc) của chất béo sữa
không rõ ràng. Chất béo sữa được tạo thành từ các tryglyceride hỗn tạp khác nhau nên chất
béo sữa có nhiệt độ nóng chảy 28-35oC và đông đặc ở 19-26oC.


Chỉ số iot: đánh giá mức độ không no của chất béo (mỡ sữa)

Chỉ số iot biểu thị số gam iot bão hòa hết số liên kết đôi của axit béo không no có trong 100g
chất béo (mỡ sữa).
Chỉ số iot trung bình dao động trong khoảng 24-46.
Chỉ số iot phụ thuộc vào điều kiện chăn nuôi (thức ăn, thời tiết…).

1.2.2 Tính chất vật lý
−

Chất lỏng đục, màu từ trắng đến vàng nhạt do có chứa β-caroten.

−

Mùi đặc trưng, vị ngọt nhẹ.

−

Điểm đông đặc: -0.51 đến -0,55oC

−

Thế oxy hóa khử: 0.1-0.2V

−

Sức căng bề mặt: 50dynes/cm.

−

Độ dẫn điện 0,004-0,005/ohm.cm

−

Nhiệt dung riêng: 0.933-0,954 cal/g.oC.

−

Tỷ trọng: 1,028-1,036 g/cm3 do hàm lượng béo dao động.

1.2.3 Tính chất hóa học
1.2.3.1 Độ acid chung
Nó cho ta biết lượng ml NaOH 0.1N đã dùng để trung hòa acid tự do có trong 100ml
sữa. Độ acid chung phụ thuộc vào các thành phần của sữa mà chũ yếu là các muối acid của
acid phosphoric và limonic, các protein ( casein, albumin, globumin) và CO2 tồn tại dưới dạng
hòa tan trong sữa. Giá trị trung bình độ acid của sữa bò là 16 – 18 0T.
Còn có thể biểu thị độ acid chung theo độ Soxhlet – Henkel (oSH), ( dùng dung dịch NaOH
0.25N), độ Dornic ( oD) ( với dung dịch NaOH 0.125N) hoặc theo phần trăm acid lactic.
1.2.3.2 Độ acid hoạt động
Độ acid hoạt động biểu thị tính hoạt động của các ion H+. Giá trị pH = 6.5 – 6.8.
Trung bình là 6.6. Độ pH của sữa không đặc trưng cho độ tươi của sữa. Nó biến đổi rất chậm
so với độ acid chung.
1.2.3.3 Tính chất oxy hóa - khử của sữa

8


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Khả năng oxy hóa - khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxy hóa - khử, ký hiệu
Eh, tính bằng mVolt hoặc Volt. Đối với sữa bình thường Eh = 0.2 – 0.3 V (200 – 300mV).
Khả năng oxy hóa - khử phụ thuộc vào nồng độ ion H.

1.2.4 Tính chất hóa lý và cấu trúc sữa :
1.2.4.1 Tính chất keo của sữa :

Sữa là một dung dịch keo có ba pha tồn tại đồng thời:
- Dung dịch thực
- Dung dịch huyền phù
- Dung dịch nhũ tương
1.2.4.2 Hệ nhũ tương
Sữa là 1 hệ nhũ tương: nước – dầu

Hình 1 : Cấu tạo hệ nhũ tương
Cấu tạo hạt cầu béo của sữa 1 ml sữa có 10-15 tỉ hạt cầu béo (d=0,1-20 m). Màng bao
quanh cầu béo: lipoprotein (tích điện âm). Thành phần cầu béo: glyceride, phospholipid và
protein. Phospholipid là cầu nối giữa glyceride và protein. Kích thước và số lượng các cầu mỡ
không ổn định và phụ thuộc nhiều yếu tố mà chủ yếu là khẩu phần thức ăn, giống, điều kiện
sống, thời kỳ có thai. Kích thước các cầu mỡ có ý nghĩa quan trọng, nó xác định sự biến đổi
chất béo vào sản phẩm trong hàng loạt các quá trình công nghệ ( li tâm, đồng hóa, quá trình
sản xuất bơ, phomat). Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000 – 4000 triệu cầu mỡ
với đường kính trung bình 3µm ( giới hạn dao động 0.3 – 10µm ) . Nhũ tương chất béo của
sữa khá bền vững. Đun sữa đến nhiệt độ cao (thanh trùng, tiệt trùng), làm lạnh tới nhiệt độ
thấp, tác động cơ học của bơm, cánh khuấy… vẫn không làm phá vỡ được màng bao cầu mỡ.

9


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Vỏ này chỉ có thể bị phá huỷ khi có tác dụng cơ học đặc biệt ( khi sản xuất bơ) hoặc do ảnh
hưởng của hóa chất ( acid, kiềm).
1.2.4.3 Sữa là một hệ dung dịch keo :
Phosphate calcium và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền

vững của cấu trúc micelle casein. Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate,
nhóm này đính ở bên ngoài của các micelle phức hợp, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp
các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ.
Sữa là 1 hệ keo: Micelle sữa có kích thước 0,2-0,4 m Chứa 400-500 tiểu micelle liên
kết với nhau bởi muối phosphat calci. Tiểu micelle có hình cầu (d=10-15nm),chứa trung bình
10 phân tử casein, vùng tâm là α- casein và β- casein kị nước,vùng biên là κ – casein với đầu
kị nước hướng về tâm cầu.
Chỉ tiêu chất lượng
Chỉ tiêu hóa học:
Sự kiểm tra định tính và định lượng về các chất kháng sịnh thường rất khó và đòi hỏi
các điều kiện phân tích nghiêm ngặt và sự nỗ lực lớn. Tuy nhiên, việc phát hiện chất kháng
sinh rất quan trọng, vì loại sữa chứa các chất ức chế chỉ có thể dùng để sản xuất trong những
trường hợp chắc chắn.
Chỉ tiêu cảm quan :
Màu sắc và trạng thái sữa đồng nhất,không tách pha, không lợn cợn, mùi vị đặc trưng,
không có mùi lạ. Dụng cụ chứa sữa nguyên liệu phải sạch, nếu sữa bám cặn lại nhiều là dụng
cụ chứa dơ.
Chỉ tiêu hóa lí:
Xác định điểm đông đặc của sữa pI =4,2-4,7 ,nếu khác là sữa đã bị pha loãng.
Xác định tổng hàm lượng chất khô (13%), protein(3,4%), chất béo (3,9%)
Xác định độ chua của sữa :15-18ºD,pH= 6,5-6,7
Bảng 3 : Chỉ tiêu hóa lý của nguyên liệu sữa tươi

10


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

Chỉ tiêu sinh học : Số tế bào soma không quá 500.000 tế bào /ml
Các chất nhiễm bẩn
Bảng 4: Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật cho sữa tươi nguyên liệu

Bảng 5 : Hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu

11


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Bảng 6: Dư lượng thuốc thú ý trong sữa tươi nguyên liệu

Chỉ tiêu vi sinh vật:
Bảng 7 : Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi nguyên liệu

12


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

2. Chất ổn định:

2.1 Cấu trúc:
Carrageenan là một polysaccharide dị thể của galactose-galactan. Ngoài mạch polysaccharide
chính còn có thể có các nhóm sunfat được gắn vào Carrageenan ở những vị trí và số lượng

khác nhau.
Carrageenan là một hỗn hợp phức tạp của ít nhất 5 loại polymer:λ-, к-,i-, ѵ… Carrageenan,
cấu tạo từ các gốc D- Carrageenan và 3,6 anhydro D-galactose. Các gốc này liên kết với nhau
bằng liên kết 1,4 và 1,3 luân phiên.
Mạch polysaccharide của Carrageenan có cấu trúc xoắn kép. Mỗi vòng xoắn do 3 gốc
disaccharide tạo nên.
Bảng 8 :Chỉ tiêu Carrageenan
Mục

Tiêu chuẩn

Màu sắc

Kem bột trắng

Kích thước hạt

95% vượt qua 120 lưới

Tổng sulfate (%)

15 ~ 40

Mất khi sấy (%)

≤12

Độ nhớt nước (1,5%, 75 ° C, mPa.s)

20 ~ 200

Gel nước (1,5%, 0,2% KCl, g / cm2)

≥1200

Tinh sạch (%)

≥75

Asen (As)

≤ 3 mg / kg

Chì (Pb)

≤ 5 mg / kg

Cadium (Cd)

≤ 1 mg / kg

Thủy ngân (Hg)

≤ 1 mg / kg

Tổng số tấm

≤ 5000 cfu / g

Nấm men và nấm mốc

≤ 300 cfu / g

Salmonella spp. / 10g

Không có

Escherichia coli / 5g

Không có

Vi khuẩn gây bệnh

Không có

2.2 Tính chất:
Độ tan:

13


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Màu hơi vàng, màu nâu vàng nhạt hay màu trắng. Dạng bột thô, bột mịn, và gần như không
mùi.
Carrageenan tan trong nước nhưng độ tan của nó phụ thuộc vào dạng, nhiệt độ, pH, nồng độ
ion và các cấu tử khác
Nhóm Carrageenan có cầu nối 3,6-anhydro không ưa nước, do đó các Carrageenan này không

tan trong nước. Nhóm Carrageenan không có cầu nối thì dễ tan hơn.
Độ nhớt:
Độ nhớt của dung dịch Carrageenan phụ thuộc vào nhiệt độ, dạng, trọng lượng phân tử, và sự
hiện diện của các ion khác trong dung dịch. Khi nhiệt độ và lực ion trong dung dịch tăng thì
độ nhớt của dung dịch giảm. Các Carrageenan tạo thành dung dịch có độ nhớt 25-50 Mpa,
riêng к- Carrageenan có thể tạo độ nhớt lên đến 2000Mpa.
Tương tác giữa Carrageenan với protein
Phản ứng xảy ra nhờ các cation có mặt trong các nhóm protein tích điện tác dụng với nhóm
sunfat mang điện âm của Carrageenan có tính quyết định đến độ bền cơ học của gel.
Trong công nghiệp sữa nhờ tính chất liên kết với các protein trong sữa mà Carrageenan được
sử dụng ( với nồng độ 0.015-0.025%) làm tác nhân để ngăn chặn sự tách lỏng và làm ổn định
các hạt cầu béo.

Hình 2 : các hình thức liên kết giữa Carrageenan với protein
Tạo gel
Carrageenan có một tính chất vô cùng quan trọng là tạo gel ở nồng độ thấp ( thấp hơn
0.05%). Ở dạng gel các mạch polysaccharide xoắn vòng như lò xo và cũng có thể xoắn vơi
nhau tạo thành khung xương không gian ba chiều vững chắc, bên trong có thể chứa nhiều
phân tử nước (hay dung môi). Từ dạng dung dịch chuyển sang dạng gel là do tương tác giữa
các phân tử polyme hòa tan với các phân tử dung môi ở bên trong, nhờ tương tác này mà gel

14


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

tạo thành có độ bền cơ học cao. Phần xoắn vòng lò xo chính là những mầm tạo gel, chúng lôi
kéo các phân tử dung môi vào vùng liên kết.

II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. Quy trình 1

15


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

1.1 Ly tâm kết hợp chuẩn hóa:
Đối với sữa, trước khi phân riêng thường được gia nhiệt từ 55oC đến 600C. Tuy nhiên,
cần lưu ý các thành phần nhạy cảm trong sữa có thể bị biến đổi do nhiệt độ cao như vitamin,
protein …
Ly tâm là quá trình sử dụng lực ly tâm để phân riêng các cấu tử có khối lượng riêng
khác nhau. Trong quá trình chế biến sữa người ta sử dụng quá trình ly tâm cho các mục đích
tách chất béo ra khỏi sữa để hiệu chỉnh hàm lượng lipit trong sản phẩm.
Mục đích công nghệ
-

Khai thác: phân riêng chất béo ra khỏi sữa nguyên để thu được cream với hàm
lượng béo cao hơn trong sữa nguyên.
Hoàn thiện: hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong cream theo mong muốn.
Chuẩn bị: việc xé nhỏ các hạt cầu béo và phân bố đều trong pha liên tục sẽ làm tăng hệ số truyền nhiệt của
sữa, giúp cho quá trình thanh trùng tiếp theo sẽ diễn ra tốt hơn.

Các biến đổi nguyên liệu
- Trong quá trình ly tâm, yếu tố tác động lên sữa chủ yếu là lực ly tâm. Vì vậy, ngoài sự
tách pha các biến đổi khác thường không đáng kể.

- Sữa tươi đưa vào ly tâm sẽ thu được hai dòng sản phẩm: Cream (giàu chất béo) có
khối lượng riêng nhỏ và sữa gầy (chứa ít chất béo) có khối lượng riêng lớn.
 Biến đổi vật lý : thay đổi tỷ trọng, độ nhớt
 Biến đổi hóa học : thay đổi hàm lượng chất béo
- Các yếu tố ảnh hưởng:
 Đường kính hạt phân tán : Hạt càng nhỏ thì thời gian li tâm càng dài. Đường
kính hạt cầu béo trong sữa trung bình là d= 0,3μm .Cream ở dưới dạng các cầu
mỡ có kích thước 0.3 – 10 µm. Phần lớn có kích thước 1 – 5 µm. Khi li tâm
sữa có thể tách được các cầu mỡ d ≥ 1 µm. Các cầu mỡ bé hơn nằm lại trong
sữa gầy. Có thể giải thích đó là sự thay đổi tỷ trọng của các cầu mỡ, phụ thuộc
vào kích thước của chúng.
 Sự chênh lệch khối lượng riêng giữa pha liên tục và pha phân tán: càng nhiều
thì khả năng phân riêng càng cao.
 Độ nhớt của pha liên tục : Độ nhớt ảnh hưởng đến tốc độ di chuyển của các
cấu tử, độ nhớt cao làm tăng trở lực chuyển động và tốc độ chuyển động sẽ
càng nhỏ. Sữa lạnh có độ nhớt cao làm giảm hiệu suất li tâm, đặc biệt đối với
các cầu mỡ có kích thước nhỏ. Sữa nguyên có độ nhớt μ = 2,12.10-3 Ns/m² ở
20ºC. Sữa được đun tới 40 – 45oC có độ nhớt nhỏ hơn 2 lần so với độ nhớt
cũng của sữa đó ở 10oC.
 Nhiệt độ : Đối với quá trình ly tâm, nhiệt độ càng cao thì độ nhớt của sữa
nguyên liệu càng giảm, trở lực chuyển động càng nhỏ, hiệu suất quá trình phân
riêng càng cao.
Thiết bị thực hiện
Thiết bị ly tâm dạng đĩa với hệ thống chuẩn hóa trực tiếp trên đường ống.
16


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

Nguyên lý : Thiết bị gồm thân máy, bên trong là thùng quay được nối với motor
truyền động. Các đĩa quay hình nón cụt, có đường kính dao động từ 20 – 100cm và được xếp
chồng lên nhau. Khoảng cách giữa các đĩa ly tâm liên tiếp từ 0.5 – 1.3mm.
Sữa được đưa vào qua ống trục giữa, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân
bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0,04mm. Sữa
trong thùng quay chuyển động với tốc độ 2 – 3 m/s. Đầu tiên, sữa nguyên liệu được nạp vào
máy ly tâm theo cửa vào (ở đáy thiết bị), tiếp theo sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn vào các
khoảng không gian hẹp giữa các dĩa ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa được phân
chia thành hai phần: phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động hướng về phía trục
của thùng quay, phần sữa gầy có khối lượng riêng cao sẽ chuyển động về phía thành thùng
quay. Càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần.
Sữa gầy có khối lượng riêng lớn hơn nên có xu hướng tiến về phía thành thùng quay.
Sữa nguyên được tiếp tục đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên. Cream
theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài. Sữa gầy đi qua một đường
khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy.
Khi li tâm, chỉ có các cầu mỡ có kích thước nhỏ mới bị lẫn vào dòng sữa gầy. Hàm
lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%
Ngoài việc phân chia sữa nguyên và sữa gầy thành cream, trong quá trình ly tâm còn
loại được tạp chất cơ học.
Điều chỉnh lượng béo của cream
Trong công nghiệp để nâng cao năng suất cũng như tiết kiệm chi phí về máy móc thiết
bị, một số các nhà máy chọn thiết bị ly tâm có kèm bộ phận chuẩn hóa cream để đảm bào
dòng cream đầu ra phù hợp với yêu cầu sản phẩm.
Thiết bị chuẩn hóa trên đường ống giúp nhà sản xuất đạt gần với tiêu chuẩn mong
muốn trong tất cả các lô sản phẩm. Hàm lượng cream được kiểm soát bằng van tiết lưu trong
dòng cream ra Trên thiết bị ly tâm sẽ kết hợp thêm bộ phận chuẩn hóa tự động. Sữa gầy và
cream sau khi ly tâm sẽ được chuẩn hóa đến hàm lượng béo thích hợp dưới sự điều khiển của
bộ phận này mà không cần thông qua thùng phối trộn.
Như ta đã biết, càng gần với trục giữa càng tập trung nhiều cream. Như vậy, khe van

càng nhỏ thì cream cho ra càng ít nhưng hàm lượng chất béo cao. Khi điều chỉnh khe van lớn
hơn thì cream ra nhiều hơn nhưng lại có hàm lượng chất béo thấp.
Lượng cream thu được khi li tâm:







Gc – lượng cream thu được khi li tâm, kg
Gs – lượng sữa đem đi li tâm, kg
Ms – hàm lượng chất béo của sữa, %
M0 – hàm lượng chất béo của sữa gầy, %
Mc – hàm lượng chất béo của cream, %

17


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Hiệu suất tách cream là lượng cream tính bằng phần trăm (%) so với lượng sữa đem li
tâm, tính theo công thức sau:

Ưu điểm :







Kín
Ứng dụng rộng rãi.
Lưu lượng lớn.
Hiệu quả cao
Ít tốn năng lượng.

Nhược điểm :
 Giá thành cao
 Chi phí bảo hành cao
Thông số công nghệ
- Nhiệt độ: 55-60oC
- Hàm lượng béo của cream sau chuẩn hóa đạt: 10%
Hình ảnh thiết bị

18


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

Hình 3. Thiết bị ly tâm kết hợp chuẩn hóa

1.2 Phối trộn :
Mục đích công nghệ
Chuẩn bị: phối trộn nguyên liệu sữa ban đầu với chất ổn định để chuẩn bị cho
quá trình đồng hóa.

Hoàn thiện: phối trộn chất ổn định giúp cấu trúc gel của sản phẩm đạt mong
-

muốn
Các biến đổi nguyên liệu
Độ nhớt, tỷ trọng và thể tích của sản phẩm sau phối trộn đều tăng.
Thiết bị thực hiện
Nguyên liệu được đưa vào thiết bị phối trộn theo một trật tự nhất định, sử dụng quá
trình cơ học để làm nguyên liệu được đồng nhất. Sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đứng với
bộ phận điều nhiệt và cánh khuấy hoạt động ở tốc độ cao.
Thông số công nghệ
- Nguyên liệu: sữa.
- Thành phần chất ổn định: carrageenan với tỷ lệ 0.05-0.15%
19


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

- Nhiệt độ phối trộn: 50-60oC
Hình ảnh thiết bị

Hình 4. Thiết bị phối trộn

1.3 Đồng hóa:
Mục đích công nghệ
- Hoàn thiện: xé nhỏ các hạt cầu béo, làm cho chúng phân bố đều trong hệ nhũ tương,
độ đồng nhất của sản phẩm sẽ gia tăng.
- Bảo quản: do độ bền hệ nhũ tương tăng nên hạn chế hiện tượng tách pha, tăng thời

gian bảo quản sản phẩm.
Các biến đổi nguyên liệu
- Vật lý: kích thước các hạt cầu béo giảm, nhiệt độ tăng do áp suất tăng (khi áp suất
đồng hóa tăng thêm 40atm thì nhiệt độ của sữa sẽ tăng 10C)
- Hóa lý: diện tích bề mặt giữa 2 pha dầu và nước trong trong hệ nhũ tương gia tăng 
tăng sức căng bề mặt của các hạt cầu béo trong hệ.
Thiết bị thực hiện
- Vì sử dụng nguyên liệu ban đầu là cream có lượng béo cao (10%), cùng với các chất
ổn định tạo thành hệ nhũ tương, nên ta chọn thiết bị đồng hóa hai cấp áp lực cao.
20


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

- Nguyên lý:
+ Dùng bơm piston bơm mẫu nguyên liệu vào thiết bị đồng hóa. Bơm sẽ tăng áp
lực cho cream tại đầu vào của khe hẹp thứ nhất.
 Người ta sẽ tạo một đối áp lên dòng cream để tăng độ bền của trụ sinh lực . Đối
áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu. Khi đó áp suất đồng hóa
sẽ cân bằng với áp suất dầu tác động lên piston đối áp.
 Vòng đập được gắn với bộ phận tạo khe hẹp sao cho mặt trong của vòng đập
vuông góc với lối thoát ra của cream khi rời khe hẹp. Như vậy ,một số hạt của
pha phân tán sẽ va vào vòng đập, vỡ ra, giảm kích thước.
 Phương pháp đồng hóa áp lực cao là phương pháp phổ biến nhất.
Thông số công nghệ
Hỗn hợp trước khi đồng hóa phải ở nhiệt độ 50-60oC, đi vào thiết bị đồng hóa 2
cấp với áp suất 20MPa = 197atm.
Hình ảnh thiết bị

Hình 5. Thiết bị đồng hóa hai cấp áp lực cao
21


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

1.4 Thanh trùng:
Mục đích công nghệ
- Chuẩn bị: đun nóng nguyên liệu để tiêu diệt hoặc ức chế các vi sinh vật và hệ enzyme
nhằm chuẩn bị cho quá trình cấy giống để có được những vi sinh vật theo ý muốn.
- Bảo quản: tiêu diệt một số vi sinh vật ưa lạnh có thể tạo lipase chịu nhiệt trước khi
chúng sinh tổng hợp lipase, vô hoạt lipase của sữa để ngăn cream bị ôi hóa rtrong thời gian
bảo quản.
- Sau khi thanh trùng cần kiểm tra hoạt tính của phosphatase bằng cách cho este của
acid photphoric và một chất chỉ thị đặc hiệu vào sữa. Nếu có enzyme này, este sẽ bị phân hủy
và giải phóng ra rượu tự do, làm chất chỉ thị đổi màu. Thanh trùng đạt yêu cầu khi không thấy
hai enzyme phosphatase thể hiện hoạt tính.
Các biến đổi nguyên liệu
- Biến đổi vật lí:
+ Thể tích tăng
+ Khối lượng giảm (do nước bay hơi)
+ Tỷ trọng thay đổi.
+ Độ nhớt sữa giảm.
- Biến đổi hóa học:
Tốc độ các phản ứng hóa học tăng: thủy phân, oxy hóa-khử, phân hủy, tạo phức:
+ Lactose đồng phân hóa.
+ Các este phosphoric, đặc biệt là casein bị thủy phân. Phospholipid và một số ester

không hòa tan cũng phá vỡ. Kết quả là lượng phosphate vô cơ gia tăng.
+ pH của sữa giảm và độ acid tăng lên.
+ Một vài vitamin có thể bị phá hủy.
- Biến đổi hóa lý:
+ Sự bay hơi nước.
+ Sự đông tụ protein: hầu hết các serum protein bị biến tính và kết tủa.
- Biến đổi hóa sinh: vô hoạt một số enzyme: lipase, phosphatase kiềm.
- Biến đổi sinh học: số lượng vi sinh vật giảm.
- Cảm quan: màu sắc, mùi vị thay đổi không đáng kể so với sữa nguyên liệu
Thiết bị thực hiện
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
- Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm
bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên
khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.

22


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA

- Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống
đường vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt. Sữa lần lượt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ
nhiệt và làm nguội.
- Ưu điểm: diện tích bề mặt truyền nhiệt rất lớn so với thiết bị dạng ống hay vỏ áo, nhờ
đó mà quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng. Kích thước thiết bị nhỏ gọn. Có thể thay
đổi khả năng truyền nhiệt dễ dàng bằng cách thay đổi số bảng trong khung.
- Nhược điểm: không thể đảm bảo độ kín tuyệt đối giữa các khoang nhờ vào các tấm
đệm do đó chỉ thích hợp với những dòng lưu chất có tốc độ tương đối nhỏ và áp suất thấp.

Thông số công nghệ
- Nhiệt độ thanh trùng: 85-90oC
- Thời gian: 45 giây
Hình ảnh thiết bị

Hình 6. Thiết bị thanh trùng
23


SMETANKA

GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

1.5 Tiệt trùng sữa gầy bằng phương pháp gia nhiệt trực tiếp:
Mục đích công nghệ
Chuẩn bị sữa gầy vô trùng để hoạt hóa vi sinh vật cho quá trình cấy giống
Các biến đổi nguyên liệu
Sữa gầy được tiệt trùng hoàn toàn, hệ vi sinh vật và enzyme trong sữa gầy hoàn toàn
được ức chế.
Thiết bị thực hiện
-

-

-

Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng: để gia nhiệt sơ bộ sữa gầy.
Thiết bị phối trộn sữa và hơi nước: gia nhiệt sữa lên đến nhiệt độ tiệt trùng (gia nhiệt
trực tiếp). Thiết bị này có dạng ống lồng ống, thành ống bên trong được đục lỗ. Sữa sẽ
được bơm vào ống bên ngoài, còn hơi nước sẽ được cho vào ống bên trong rồi thoát ra

thành ống để phối trộn với sữa. Sau đó, hỗn hợp sữa và hơi sẽ thoát ra ngoài thiết bị.
Ống dẫn hỗn hợp sữa và hơi: nhằm mục đích giữ nhiệt cho sữa trong quy trình tiệt
trùng. Ống dẫn này được cách nhiệt thật tốt để hạn chế sự giảm nhiệt độ của sữa trong
giai đoạn giữ nhiệt của quá trình tiệt trùng.
Bồn hình trụ đứng có kết nối với hệ thống chân không: để làm nguội sữa sơ bộ sau
giai đoạn giữ nhiệt. Đây là giai đoạn làm nguội trong môi trường chân không
Thông số công nghệ

-

-

Sữa được gia nhiệt sơ bộ lên đến 80oC.
Áp suất của sữa được nâng lên 4 bar bằng bơm và đi qua thiết bị ống lồng ống. Lúc
này, hơi nóng sẽ nâng nhiệt độ của sữa lên 140oC (áp suất 4 bar sẽ ngăn làm cho sữa
không bị sôi) và giữ nhiệt độ này vài giấy ở ống lưu nhiệt từ 3-5 giây.
Quá trình làm lạnh nhanh xảy ra ở bồn làm nguội, ở đó chế độ chân không được điều
chỉnh để cho lượng hơi nước bốc đi cân bằng với lượng hơi nước đã dùng để tiệt
trùng.

24


GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

SMETANKA
Hình ảnh thiết bị

Hình 7. Quá trình tiệt trùng bằng phương pháp gia nhiệt trực tiếp

1.6 Hoạt hóa:
Mục đích công nghệ
Chuẩn bị cho quá trình cấy, các loại giống VSV thường được hoạt hóa trên một môi trường
dinh dưỡng trong một khoảng thời gian nhất định trước khi cấy.
Các biến đổi nguyên liệu
Không có biến đổi đáng kể. Chỉ có hai giống vi khuẩn Streptococcus lactics subsp.cremoris
và Leuconostoc lactics sẽ được phục hồi hoạt tính VSV sau thời gian dài bảo quản, tạo điều
kiện để VSV sinh trưởng.
Thiết bị thực hiện
Dùng thùng khuấy trộn để trộn đều vi sinh vật vào môi trường sữa gầy, giúp vi sinh vật được
hoạt hóa
Thông số công nghệ
Vi sinh vật cần được hoạt hóa trong môi trường sữa gầy. Sữa gầy đã được tiệt trùng ở 140oC
trong thời gian 30-45 phút. Nhiệt độ hoạt hóa là 43oC.
25