ảnh hưởng của điều kiện dd và môi trường đến qt lên men yogout

MỤC LỤC
1. Tổng quan ...................................................................................................................... 1
1.1.

Giới thiệu chung về sữa lên men ........................................................................... 1

1.2.

Phân loại sữa chua .................................................................................................. 2

1.3.

Nguyên liệu sản xuất sữa chua .............................................................................. 4

2. Công nghệ sản xuất sữa chua (yogurt) ........................................................................ 5
2.1.

Công nghệ sản xuất chung ..................................................................................... 5

2.2.

Yogurt truyền thống (set type) ............................................................................ 15

2.2.1.

Quy trình sản xuất yogurt truyền thống...................................................... 15

2.2.2.

Giải thích quy trình sản xuất yogurt truyền thống .................................... 17

2.3.

Yogurt dạng khuấy (stirred type) ....................................................................... 18

2.3.1.

Quy trình sản xuất yogurt dạng khuấy........................................................ 18

2.3.2.

Giải thích quy trình sản xuất yogurt dạng khuấy. .................................... 20

2.4.

Yogurt dạng uống (drinking type) ..................................................................... 21

2.4.1.

Quy trình sản xuất yogurt dạng uống .......................................................... 22

2.4.2.

Giải thích quy trình sản xuất yogurt dạng uống......................................... 23

2.5.

Yogurt dạng cô đặc (concertrated yogurt, strained yogurt, labneh) ............... 24

2.5.1.

Quy trình sản xuất sữa chua cô đặc ............................................................. 24

2.5.2.

Giải thích quy trình sản xuất yogurt cô đặc ................................................ 25

2.6.

Yogurt lạnh đông (frozen type) ........................................................................... 26

2.6.1.

Quy trình sản xuất yogurt lạnh đông ........................................................... 27

2.6.2. Giải thích quy trình sản xuất yogurt lạnh đông ...................................... 27
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men sữa chua .......................................... 28
3.1.

Ảnh hưởng điều kiên dinh dưỡng ....................................................................... 28


3.1.1.

Protein ............................................................................................................. 28

3.1.2.

Lipid ................................................................................................................ 32

3.1.3.

Cacbohydrate (đường) .................................................................................. 34

3.1.4.

Vi khuẩn, vi sinh vật (chế phẩm enzyme, probiotics)................................ 37

3.1.5.

Chất ổn định ................................................................................................... 42

3.2.

Các yếu tố môi trường ảnh hưởng quá trình lên men sữa chua ...................... 47

3.2.1.

Nhiệt độ. .......................................................................................................... 47

3.2.2.

Ảnh hưởng của pH trong quá trình lên men .............................................. 52

3.2.3.

Ảnh hưởng của các tác động cơ học ............................................................. 55

4. Kết luận ........................................................................................................................ 57
5. Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 59

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Tính chất vật lý và lưu biến của sữa chua với bột sữa gầy và bột sữa bổ sung
các loại whey protein cô đặc khác nhau. .......................................................................... 30
Bảng 2. Đặc điểm cấu trúc của yogurt chứa những chất thay thế béo khác nhau....... 34
Bảng 3. Tác dụng kích thích của các loại prebiotic khác nhau đối với sự tăng trưởng
và chức năng của chế phẩm sinh học (probiotics) ........................................................... 45


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Sản phẩm sữa chua ................................................................................................. 1
Hình 2. Quy trình sản xuất sữa chua.................................................................................. 6
Hình 3. Thiết bị thanh trùng bản mỏng ........................................................................... 10
Hình 4. Lactobacillus delbrueckii và Streptococcus thermophilus ................................... 11
Hình 5. Quy trình sản xuất yogurt truyền thống ............................................................ 16
Hình 6. Yogurt truyền thống ............................................................................................. 17
Hình 7. Quy trình sản xuất yogurt dạng khuấy .............................................................. 19
Hình 8. Yogurt dạng khuấy ............................................................................................... 20
Hình 9. Yogurt dạng uống ................................................................................................. 21
Hình 10. Quy trình sản xuất yogurt uống ...................................................................... 22
Hình 11. Quy trình sản xuất yogurt cô đặc ...................................................................... 24
Hình 12. Yogurt cô đặc ...................................................................................................... 25
Hình 13. Yogurt lạnh đông ................................................................................................ 26
Hình 14. Quy trình sản xuất yogurt lạnh đông ............................................................... 27
Hình 15. Giá trị pH (a) và độ axit (b) (g lactic acid/g sữa chua) đạt được trong hỗn
hợp sữa chua lên men sau 1, 15 và 28 ngày bảo quản. ................................................... 31
Hình 16. Ảnh hưởng của hàm lượng chất béo lên độ nhớt trong thời gian ủ lên men
sữa chua đông. .................................................................................................................... 33
Hình 17. Sơ đồ chuyển hóa sinh acid lactic từ lactose 6-Phosphate .............................. 35
Hình 18. Lactobacillus casei và Bifidobacterium dưới kính hiển vi ................................ 39

Hình 19. Sự thay đổi độ pH trong quá trình lên men sữa chua 24 giờ trộn với ABT
(Lactobacillus acidophilus, bifidobacteria, và Streptococcus thermophilus) nuôi cấy
khởi đầu (Dave, R. I., & Shah, N. P, 1998). ..................................................................... 41
Hình 20. Biểu đồ quan hệ của nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh với glycerol ................. 46
Hình 21. Sơ đồ nguyên lý trình bày sự tương tác giữa protein whey biến tính và casecasein là một hàm của pH, gia nhiệt sữa và toàn bộ quá trình lên men của sự hình
thành gel sữa chua. ............................................................................................................. 49


Hình 22. Sự hình thành gradient pH trong quá trình sinh trưởng các tế bào
Lactococcus và St.thermophilus trên việc mô phỏng môi trường sữa. .......................... 54


ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN DINH DƯỠNG VÀ MÔI TRƯỜNG ĐẾN QUÁ
TRÌNH LÊN MEN SỮA CHUA (YOGURT)
1.

Tổng quan

1.1.

Giới thiệu chung về sữa lên men

Hình 1. Sản phẩm sữa chua
Theo Almentarius, sữa lên men là một “sản phẩm sữa thu được từ quá trình lên men
sữa” (Anon.2009). Các loại sữa lên men được sản xuất rộng rãi trên toàn thế giới, và
khoảng 400 tên chung được áp dụng cho các sản phẩm sữa chua. Chúng rất phổ biến do
đặc tính cảm quan cụ thể, lợi ích sức khỏe và thời hạn sử dụng kéo dài. Sữa chua là sữa lên
men phổ biến nhất trên thế giới (Korbekandi, H., Mortazavian, A. M., Iravani, S.,2011).

1

Sữa lên men đã được nghiên cứu là bổ dưỡng hơn so với sữa nguyên liệu ban đầu
(Ayebo, A. D., and K. M. Shahani. 1980; Deeth, H. C., and A. Y. Tamine. 1981;
Gmnewald, K. K., and L. K. Mitchell. 1983). Giá trị dinh dưỡng của sữa chua cao hơn là
do sự tạo thành hoặc có sẵn một số chất dinh dưỡng và sự thủy phân của các thành phần
sữa chính bởi vi khuẩn lactic. Sự biến tính và thủy phân protein trong quá trình lên men
dẫn đến sự hình thành các sữa đông nhỏ hơn, dễ tiêu hóa hơn. (Aim, L 1982). Các protein
của sữa chua dễ tiêu hóa hơn các loại sữa chưa được lên men (Lee, H., Friend, B. A., &
Shahani, K. M.1988).
Vi khuẩn axit lactic được sử dụng lên men sữa chua sản xuất xuất hệ vi sinh vật
probiotic từ sữa (Heenan và cộng sự, 2002) tạo hương vị đặc trưng. “Probiotics” là các vi
sinh vật sống chủ yếu ở ruột (người/động vật) ruột và bao gồm một số lợi thế về sức khỏe
nhất định cho nó (Bender, A. E., and B. H. Doell. 1957; Breslaw, E. S., and D. I-L Kleyn.
1973). Nghiên cứu về lợi ích của probiotic như giảm cholesterol huyết thanh, cải thiện
đường tiêu hóa chức năng, tăng cường hệ thống miễn dịch, và giảm nguy cơ ung thư đại
tràng (Berner và O Donnell, 1998; Rafter, 2003;Saarela và cộng sự, 2002; McNaught và
MacFie, 2001). Hầu hết các vi sinh vật probiotic là vi khuẩn axit lactic như Lactobacillus
plantarum, Lactobacillus casein, Lactobacillus acidophilus,và Streptococcus lactis (Sindhu
và Khetarpaul, 2001). Lactobacillus và Bifidobacteriumare là các loài probiotic được sử
dụng nhiều nhất trong các loại sữa lên men (McFarland, L. V., Elmer, G. W.2006).
1.2.

Phân loại sữa chua

Thị trường sữa chua rất phức tạp và đa dạng, sự phát triển của thị trường sữa chua
đã được quyết định bởi khả năng đáp ứng của thị trường và nhu cầu của người tiêu dùng.
Các loại sữa chua khác nhau đáp ứng với sở thích của người tiêu dùng, thay đổi lối sống và
điều chỉnh chế độ ăn uống. Sự phân loại lớn đầu tiên trong thị trường sữa chua là “các loại
sữa chua có hương vị” (O'Rell, Kevin, and Ramesh C. Chandan.2013) bao gồm một số loại

sau:

2


Sữa chua nguyên chất: sản phẩm yogurt không hương vị, sữa nguyên liệu được xử
lí, cấy giống lên men và rót vào bao bì (Lê Văn Việt Mẫn.2004) Thành phần nguyên liệu
của yogurt không có đường. Sữa chua nguyên chất, chiếm 5% tổng số các loại sữa chua,
được người tiêu dùng sử dụng như sốt không béo hoặc ít béo dùng kèm salad, khoai tây và
rau, dùng chế biến món ăn (O’Rell, K. R., & Chandan, R. C.2006).
Yogurt hương vị trái cây: là loại sữa chua được nuôi cấy lên men trong thùng hoặc
số lượng lớn và sau đó bổ sung hương vị trái cây. Phương pháp thực hiện bao gồm pha
trộn/khuấy và bổ sung xung quanh bề mặt sản phẩm.
Yogurt hương vị vani: sản phẩm sau khi ủ, lên men bổ sung hương vani.
Yogurt hữu cơ: Chỉ chứa các thành phần hữu cơ (O'Rell, Kevin, and Ramesh C.
Chandan.2013).
Tiếp theo là phân loại theo chế độ ăn uống, cấu trúc và mùi vị yogurt luôn được nhà
xản xuất thay đổi đề phụ hợp với thị hiếu người tiêu dung và thói quen khách hàng (Lê Văn
Việt Mẫn.2004) gồm một số loại sau:
Yogurt dạng uống: loại sữa chua có thể uống, có vị ngọt và hương vị trái cây,
thường được bổ sung thêm khoáng chất và vitamin, prebiotics và probiotic. Một số loại có
thể được sản xuất để thay thế bữa ăn (O'Rell, Kevin, and Ramesh C. Chandan.2013).
Yogurt lạnh đông: sản phẩm có dạng tương tự như kem (ice creaming). Quá trình
lên men sữa được thực hiện trong quá trình chuyên dùng, hỗn hợp sau khi được lên men
đem đi xử lý và lạnh đông để tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói (Lê Văn Việt
Mẫn.2004).
Yogurt cô đặc: loại sữa chua có hàm lượng chất béo và hàm lượng chất không
không béo tương đối cao. Có nhiều kem, hương vị nhẹ nhàng và cấu trúc đặc trưng cho sản
phẩm, trong sản xuất có qúa trình ly tâm hoặc cô đặc tách whey (O'Rell, Kevin, and
Ramesh C. Chandan.2013).

3


Ngoài ra còn phân loại dựa theo hàm lượng chất béo trong thực phẩm. Lượng chất
béo trong yogurt dao động từ 0-10% thông thường là 0.5-3.5%. Theo tổ chức y tế thế giới
WHO và Tổ chức Nông lương FAO sản phẩm yogurt có thể chia hành ba nhóm sau:
Yogurt béo (fat yogurt): Hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%
Yogurt “bán gầy” (partially skimmed yogurt): hàm lượng chất béo trong khoảng
0.5-3.5%
Yogurt gầy (skimmed yogurt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0.5% (Lê Văn
Việt Mẫn.2004)
1.3.

Nguyên liệu sản xuất sữa chua

Nguyên liệu cơ bản sản xuất sữa chua là sữa, nguồn sữa phải đạt chất lượng tốt. Sữa
nguyên liệu được lấy từ những con bò khỏe mạnh được cho ăn thức ăn bổ dưỡng và giữ
trong môi trường xung quanh sạch sẽ, không nhiễm bệnh. Nguyên liệu sữa khác nhau để
sản xuất sữa chua bao gồm sữa tươi, sữa gầy, kem, sữa cô đặc và sữa bột không béo. Vấn
đề quan tâm chính trong sữa cho sản xuất sữa chua là chất lượng vi khuẩn thấp, không chứa
coliform (Chandan, R. C., & O’Rell, K. R.2006.pp. 179-193). Sứa chứa thành phần dinh
dưỡng quan trọng protein, chất béo, chất khoáng, vitamin,..đối với cơ thể. Sữa chua có thể
có hàm lượng chất béo từ 0 đến 10%, với giá trị phổ biến nhất bao gồm từ 0,5% đến 3,5%
(Lucey, J.A. and Singh, H. 1998). Hàm lượng chất khô không béo trong sữa nguyên liệu
dùng sản xuất béo ít nhất là 8,25% SNF (Farkye, N. Y., & ur‐Rehman, S.2011). Thành
phần protein trong sữa gồm có casein (2%-4.5%), α-lactose albumin (0.5%-1%), β- lactose
globulin 0.1%, khoảng 0.1% là các protid khác là thành phần quan trọng tạo cấu trúc gel
của yogurt (Lê Văn Việt Mẫn.2004).
Hai loài vi khuẩn axit lactic, Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) và

Lactobacillus delbrueckii ssp bulgaricus (L. bulgaricus). Các vi khuẩn thêm trực tiếp vào
sữa trong quá trình cô đặc, đông lạnh (Sodini, I., Remeuf, F., Haddad, S., & Corrieu,
G.2004). Một số quốc gia yêu cầu sữa chua chứa một số lượng nhất định các đơn vị hình

4


thành khuẩn lạc (CFU) của vi khuẩn, số lượng vi khuẩn lactobacillus ít nhất là 1 triệu CFU
trên mỗi mililit (Lee, Yuan Kee et al. 2012).
Trong sản xuất sữa chua để tăng vị ngọt người ta bổ sung đường trong quá trình chế
biến. Sử dụng sucrose hoặc fructose, có thể được thêm tới 5% trong sữa trước khi đồng
nhất hóa và xử lý nhiệt (Tamime, A.Y., Robinson, R. K. 1985). Nếu việc bổ sung đường
cao, thời gian lên men được tăng lên. Bổ sung đường dạng lỏng hoặc dạng hạt, khi sử dụng
đường lỏng cần chú ý bổ sung nước để tránh pha loãng của tổng chất rắn của hỗn hợp.
Tổng số lượng chất rắn của đường trong hỗn hợp sữa chua không được vượt quá 10-11%.
Hầu hết các loại yogurt có hương vị trái cây đều chứa khoảng 10-13% đường. Bổ sung
đường trước khi thanh trùng nhằm tiêu diệt nấm men nấm mốc có đường, tạo sự đồng nhất
của sữa chua (Chandan, R. C., & O’Rell, K. R.2006.pp. 179-193).
Sự phổ biến của sữa chua đã được bổ sung hương vị trái cây (Chandan, 1982,2004;
Chandan và Shahani, 1993; Tamime và Robinson, 1999). Việc bổ sung các chế phẩm trái
cây, hương vị trái cây, tinh khiết trái cây, và chiết xuất hương vị làm tăng tính linh hoạt của
hương vị, màu sắc và kết cấu cho người tiêu dùng. Trái cây thường được người tiêu dùng
ưa chuộng, xem là tốt sức khỏe. Chất xơ hòa tan và không tan trong trái cây, bảo vệ chống
lại bệnh tim mạch và ung thư đại tràng. Ngoài ra, một số loại trái cây, đặc biệt là quả việt
quất, chứa hàm lượng anthocyanin cao, là những chất flavonoid có lợi ích sức khỏe tiềm
năng hoạt động như chất chống oxy hóa (O’Rell, K. R., & Chandan, R. C.2006.pp151166).
Chất ổn định được sử dụng thêm vào để làm sữa chua với mục đích tăng cường và
duy trì các đặc tính mong muốn trong sữa chua, ví dụ kết cấu, độ nhớt, đồng nhất, cảm
quan, tránh hiện tượng tách lớp (Boyle, 1972; Thomas, 1982). Một vài các chất thường
được sử dụng là gelatin, pectin, agar-agar. Hàm lượng, loại chất sử dụng tối ưu cho từng

loại sản phẩm được xác định bằng phương pháp thực nghiệm (Lê Văn Việt Mẫn.2004).
2.

Công nghệ sản xuất sữa chua (yogurt)

2.1. Công nghệ sản xuất chung

5


Sữa nguyên liệu

Sữa gầy, cream

Chuẩn hóa

Đường, sữa cô
đặc

Hiệu chỉnh SNF

Bài khí

Đồng hóa

Thanh trùng

Giống VSV

Hộp nhựa, nắp nhôm

Lên men

Rót vô trùng và hàn
kín

Bảo quản lạnh

Sản phẩm

Hình 2. Quy trình sản xuất sữa chua

6


Sữa chua là một sản phẩm sữa lên men, dạng kem hoặc sữa lỏng được sản xuất từ
sữa hoặc thành phần sữa bằng cách sử dụng vi khuẩn acid lactic nhiệt đới. Để tăng hàm
lượng chất khô, sữa có thể được cô đặc hoặc sữa bột có thể được thêm vào trong quá trình
sản xuất. Mẫu điển hình của sữa chua là dạng gel, sữa chua khuấy và uống sữa chua dưới
dạng lỏng.(Vandeweghe, P., Norquist, P., & Flynn, E. 2002).
Các quy trình sản xuất sữa chua cơ bản thường sử dụng một nguyên liệu bản chất là
sữa hoặc sữa làm nguyên liệu ban đầu. Các phương tiện sữa thường được lựa chọn kĩ
nhưng không giới hạn, sữa tiệt trùng hoặc sữa chưa tiệt trùng, kem, sữa khô không béo
hoặc sữa và nước cô đặc. Các thành phần khác, như các chất làm đặc, chất khác như
hydrocolloids tinh bột hoặc gelatin hoặc whey protein cô đặc có thể được thêm vào để điều
chỉnh cấu trúc gel và tạo độ đồng nhất và sau đó hỗn hợp được làm nóng để cho phép thanh
trùng và làm đặc.( Wilaschin, A. P., Gordon, D. L., Olive, J. M., & Zacho, M. 2009).
Mỗi bước trong quá trình sản xuất sữa chua đều mang lại sự thay đổi về tính chất vật
lí, hóa học của nguyên liệu ban đầu.
Chuẩn hóa

Mục đích: điều chỉnh hàm lượng chất béo, hàm lượng chất béo cao rất dễ gây ra
hiện tượng tách pha ở sản phẩm sữa chua.
Thông số hàm lượng chất béo trong sữa chua thành phẩm thường dao động trong
khoảng từ 0,5 - 3,5%.
Nguyên tắc thực hiện: Nếu hàm lượng chất béo thấp sẽ tiến hành tính toán bổ sung
thêm cream. Nếu hàm lượng chất béo cao, ta tách bớt cream ra.
Các biến đổi chính: chủ yếu là biến đổi vật lí: khối lượng riêng tăng, độ nhớt giảm,
nhiệt độ tăng…
Hiệu chỉnh SNF:
Mục đích: Xác định hàm lượng chất khô có trong sữa. Thông thường sữa tươi có
hàm lượng chất khô khoảng 11,5 - 12,7%. Yếu tố này rất quan trọng, nó quyết định đến độ
7


cứng của sản phẩm sữa chua tạo thành. Theo Bourgeois và Larpent ( 1989), tổng hàm
lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất Yogurt là từ 14-16%. Thực tế,
mỗi nhà sản xuất sẽ chọn một giá trị thích hợp cho sản phẩm của mình.
Nếu hàm lượng chất khô quá thấp thì khả năng đông tụ của sản phẩm sữa chua sẽ
thấp. Nếu hàm lượng chất khô quá cao thì sản phẩm sữa chua tạo thành sẽ có độ cứng cao.
Giải pháp kỹ thuật
Cô đặc chân không: để làm bay hơi một lượng nhất định, các nhà sản xuất có thể sử
dụng thiết bị thải khí, kết hợp cô đặc sữa trong điều kiện chân không hoặc thiết bị cô đặc
sữa dạng màng rơi.
Thể tích sữa trong quá trình cô đặc thường giảm từ 10- 20%. Khi đó, tổng hàm
lượng chất khô trong sữa sẽ tăng từ 1,5- 3,0%.
Bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi: hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không
cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi.
Bổ sung sữa cô đặc vào sữa tươi
Siêu lọc xử lý giữa sữa gầy bằng phương pháp siêu lọc (ultra-filtration) trên thiết bị
membrane. Dùng sản phẩm không qua màng( retentate) thoát ra từ thiết bị siêu lọc có hàm

lượng chất khô cao sẽ được bổ sung vào sữa tươi.
Bài khí
Mục đích: trong sữa có nhiều khí lạ cần được loại trừ nếu không sẽ phá vỡ mùi
hương đặc trưng của sữa chua. Khi trong sữa chua có nhiều khí nó sẽ làm giảm khả năng
truyền nhiệt nghĩa là làm tăng chi phí trong quá trình sản xuất như bước thanh trùng, đồng
hóa. Trong trường hợp thanh trùng sau khi đóng hộp, tại đây nhiệt độ thanh trùng có thể
của bài khí có thể tác động lên làm vỡ hộp. Nếu bổ sung bột sữa gầy vào sữa tươi để hiệu
chỉnh làm tăng hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn hỗn hợp sẽ làm gia tăng lượng khí hòa
tan trong sữa. Khi đó trong quá trình sản xuất bắt buộc phải có bước bài khí.

8


Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt.
+ Nguyên tắc thực hiện: kết hợp giữa nhiệt với áp lực chân không
+ Thông số kỹ thuật: T=70ºC, áp suất tương ứng
+ Thiết bị gia nhiệt: ống lồng bản mỏng, tác nhân gia nhiệt là hơi nước
Đồng hóa
Mục đích: ổn định hệ nhũ tương, hạn chế tách pha chất béo trong quá trình lên men
sữa chua và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm.
Quy tắc thực hiện: sử dụng áp lực cao
Thông số kỹ thuật: T=55-70ºC, P=100-250bar
Phương pháp thực hiện: Đồng hóa toàn phần:1 cấp 2 cấp, đồng hóa một phần: dòng
cream(10% max), dòng sữa gầy
Thiết bị: Rất đơn giản chỉ cần có sự thay đổi tiết diện đột ngột tạo nên sự va đập,
hiện trường chảy rối, hiện tượng xâm thực. Thường là thiết bị đồng hóa 2 cấp.
Các biến đổi chính:
+ Vật lí: Giảm kích thước của pha phân tán, nhiệt độ tăng, thể tích thay đổi
+ Hóa lí: Ổn định hệ nhũ tương
Thanh trùng

Mục đích là tiêu điểm vi sinh vật gây bệnh và ức chế đến mức tối đa hệ sinh vật và
các enzyme có trong sữa. Ngoài ra, quy trình này còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa,
đặc biệt là các whey protein. Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình
thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản
yogurt. Theo Bylund Gosta (1995), là do β-lactoglobulin-thành phần chính trong whey
protein đã tương tác với k-casein trong cấu trúc mecille làm cải thiện cấu trúc đông của
yogurt.
9


Phương pháp thực hiện:chế độ xử lý 90-95ºC trong 3-5 phút
Thiết bị thanh trùng: Ống lồng, bản mỏng

Hình 3. Thiết bị thanh trùng bản mỏng
Lên men, rót vô trùng hàn kín và bảo quản lạnh:
Trong những năm gần đây, nhu cầu ngày càng tăng của hàng loạt sản phẩm sữa mới,
bao gồm sữa chua, tương tự như các sản phẩm truyền thống nhưng có hàm lượng chất
béo thấp (Begona et al., 2000). Sữa chua là một trong những sản phẩm sữa lên men phổ
biến được tiêu thụ rộng rãi tất cả trên toàn thế giới. Nó thu được bằng quá trình lên men
axit lactic sữa bằng tác động của một loạt các vi khuẩn khởi động gồm có Streptococcus
thermophilus và Lactobacillus delbrueckiissp. bulgaricus. Vai trò của hai chi này trong
sữa chua sản xuất có thể được tóm tắt như axit hóa sữa và tổng hợp các hợp chất thơm
(Sera et al., 2009), (Sahan và cộng sự, 2008).

10


Hình 4. Lactobacillus delbrueckii và Streptococcus thermophilus
Trong thực tế, chúng có thể sống cộng sinh với nhau (symbiosis). Thông thường tỉ lệ
giữa cầu khuẩn và trực khuẩn trong canh trường giống là 1:1 hoặc 2:1. Tuy nhiên, tỷ lệ này

có thể thay đổi tùy thuộc vào hoạt tính của chủng sử dụng và những yêu cầu về chỉ tiêu
chất lượng của sản phẩm.
Hiện nay các nhà máy sản xuất yogurt với năng suất lớn thường mua chế phẩm vi
khuẩn lactic để sử dụng. Như vậy họ không cần đầu tư chi phí nhân công, nhà xưởng và
nguyên liệu cho quá trình giữ giống và nhân giống tại nhà máy. Để rút ngắn thời gian lên
men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hóa vi
khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy. Hàm lượng chất khô trong môi
trường hoạt hóa dao động từ 9-12%. Trước khi hoạt hóa giống môi trường cần phải được
thanh trùng ở 90-90ºC trong thời gian 30-45 phút. Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong
thiếc bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ.
Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở 43ºC. Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh
trường đạt 85-90ºD.
Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hóa được cấy vào bồn chứa sữa nguyên liệu
(trường hợp sản xuất yogurt truyền thống) hoặc bồn lên men (trường hợp sản xuất yogurt
dạng khuấy hoặc yogurt uống) với tỷ lệ tối thiểu -0,5% và tối đa là -7% (v/v). Sau quá trình
nhân giống hoặc hoạt hóa giống, nếu như chưa sử dụng ngay ta cần làm lạnh giống để hạn
chế sự gia tăng nhanh độ chua của canh trường. Việc tăng nhanh độ chua của canh trường

11


giống sẽ ức chế hoạt tính lên men của vi khuẩn lactic. Trường hợp giống được sử dụng
trong 6 giờ tiếp theo ta chỉ cần làm lạnh canh trường về nhiệt độ 10-12ºC. Nếu thời gian
bảo quản giống dài hơn 6 giờ nhiệt độ canh trường nên được duy trì ở 5ºC.
Đối với nhóm sản phẩm không qua xử lý nhiệt sau quá trình lên men, hệ vi khuẩn
lactic trong sản phẩm có thể gây ra những biến đổi làm ảnh hưởng đến chất lượng sản
phẩm trong quá trình bảo quản.
Quá trình lên men lactic: đường lactose sẽ được vi khuẩn chuyển hóa thành acit
lactic. Đây là quá trình sinh tổng hợp ATP của vi khuẩn. Tuy nhiên tốc độ chuyển hóa
chậm do nhiệt độ thấp. Sự lên men lactic trong quá trình bảo quản làm thay đổi dần các giá

trị cảm quan như mùi, vị… của sản phẩm.
Quá trình thủy phân protein: một số chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng
hợp enzyme protease chúng sẽ xúc tác thủy phân protein tạo ra các sản phẩm như
polypeptide, peptide…Điều này có thể ảnh hưởng đến cấu trúc gel của sản phẩm. Một số
peptide gây ra vị đắng cho sản phẩm. Tuy nhiên tốc độ quá trình thủy phân protein cũng rất
chậm do nhiệt độ thấp.
Cần chú ý là khi tiến hành cấy giống ta nên cho cánh khuấy của thiết bị hoạt động
trong một khoảng thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn lactic trong môi
trường sữa. Nhờ đó quá trình lên men sẽ diễn ra nhanh và đồng đều hơn.
Sản phẩm yogurt truyền thống: Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa sẽ được
đảo trộn đều và gia nhiệt lên đến 43-45ºC rồi đưa qua thiết bị rót vào bao bì, đóng nắp. Các
thiết bị đều làm việc trong điều kiện vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường bên
ngoài vào sữa. Hiện nay, người ta thường sử dụng loại bao bì nhựa với khối lượng sản
phẩm 200 gam trên một bao bì cho loại yogurt truyền thống.
Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào
phòng lên men. Nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42-43ºC. Mặc dù sữa được đựng trong
các bao bì kín nhưng phòng lên men phải luôn được vệ sinh sạch sẽ. Người ta sử dụng
không khí vô trùng có qua hệ thống vi lọc membrane để thông khí trong phòng lên men.
12


Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của
giống và yêu cầu về độ chua của yogurt thành phẩm. Trên môi trường sữa, thời gian thế hệ
của Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus khoảng 20-30 phút. Thông
thường, quá trình lên men kết thúc sau 2,5-3 giờ. Độ chua đạt 70-80ºD.
Tiếp theo ta cần làm lạnh môi trường lên men ổn định cấu trúc gel của sản phẩm,
đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp axit lactic của vi khuẩn. Các bao bì chứa yogurt
sẽ được đưa vào phòng làm lạnh để đưa yogurt về nhiệt độ 18-20ºC trong vòng 30-40 phút.
Cuối cùng ta hạ nhiệt độ xuống 4ºC để bảo quản sản phẩm trong kho lạnh ở nhiệt độ 2-4ºC.
Các biến đổi hóa sinh và sinh học diễn ra trong quá trình lên men lactic đã được

trình bày ở phần biến đổi. Cần lưu ý là quá trình làm lạnh sau lên men và bảo quản sản
phẩm ở nhiệt độ 2-4ºC giữ vai trò quan trọng trong việc ổn định cấu trúc gel của yogurt,
tránh hiện tượng tách huyết thanh sữa trong sản phẩm.
Các nhà máy sản xuất sản phẩm truyền thống với năng suất lớn, người ta sử dụng
dây chuyền thiết bị hoạt động liên tục. Sữa tươi đã cấy giống vi khuẩn được bơm vào máy
rót. Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa giống vi khuẩn được đi qua máy đóng nắp rồi
lên hệ thống băng tải đi vào phòng lên men. Thời gian lưu của chúng trong phòng lên men
là 2,5-3,5 giờ. Sau đó các băng tải sẽ tiếp tục đưa chúng vào phòng làm lạnh để hạ nhiệt độ
đạt giá trị yêu cầu rồi đi đến kho bảo quản lạnh.
Đối với sản phẩm truyền thống có bổ sung hương liệu, trên hệ thống đường ống vận
chuyển sữa từ bồn cấy giống đến máy rót vào bao bì và đóng nắp, người ta sẽ bổ sung phụ
gia vào. Lượng phụ gia bổ sung được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.
Sản phẩm yogurt dạng khuấy: Điểm khác biệt cơ bản giữa yogurt dạng khuấy so với
yogurt truyền thống là quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị hình trụ dung tích
lớn và có cánh khuấy. Chính vì vậy mà yogurt dạng khuấy không giữ lại được hoàn toàn
cấu trúc gel của khối đông tụ được hình thành trong quá trình lên men lactic như sản phẩm
truyền thống. Cần chú ý là sản phẩm yogurt dạng khuấy luôn được bổ sung thêm purée trái
cây và một số phụ gia khác.

13


Khi quá trình lên men kết thúc (pH canh trường giảm xuống còn 4,2-4,6 tùy thuộc
vào từng loại sản phẩm), người ta bơm yogurt vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ từ 43ºC
xuống 15-22ºC. Tổng thời gian hạ nhiệt độ cho toàn bộ khối sản phẩm trong bồn lên men là
20-30 phút. Tiếp theo, yogurt được đưa vào bồn chứa tạm chuẩn bị cho giai đoạn rót sản
phẩm. Việc bổ sung purée và các phụ gia khác như hương liệu, chất màu, chất ổn định… sẽ
được bơm trực tiếp vào đường ống vận chuyển yogurt từ bồn chứa tạm đến thiết bị rót sản
phẩm vào bao bì. Để purée và các phụ gia được phân bố đều trong toàn bộ khối sản phẩm
người ta phải tính tốc độ thích hợp cho hai bơm hoạt động: một bơm cho yogurt và một bên

cho hỗn hợp purée và phụ gia. Ngoài ra, người ta còn đặt một thiết bị phối trộn dạng ống
trên đường vận chuyển hỗn hợp yogurt, purée và phụ gia trước khi vào máy rót để cải thiện
độ đồng nhất của sản phẩm.
Cần chú ý là hỗn hợp purée và các chất ổn định phải ở trạng thái đồng nhất thì quá
trình phối trộn chúng với yogurt mới được thực hiện dễ dàng. Hơn nữa, chúng phải qua
thanh trùng nhiệt nhằm tiêu diệt các tế bào sinh dưỡng có thể nhiễm vào thành phẩm.
Người ta thường sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt hình trụ, bên ngoài có vỏ áo gia nhiệt, bên
trong có cánh khuấy và các thanh chắn để thanh trùng hỗn hợp purée và phụ gia. Nhiệt độ
và thời gian thanh trùng được xác định bằng phương pháp thực nghiệm. Nếu nhiệt độ cao
hơn và thời gian thanh trùng kéo dài thì sự tổn thất hương sẽ càng lớn và có sự thay đổi về
cấu trúc của purée trái cây Sản phẩm yogurt uống: quá trình lên men sản phẩm yogurt uống
cũng được thực hiện trong thiết bị lên men tương tự đối với sản phẩm dạng khuấy. Khi kết
thúc lên men người ta tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gel của khối đông rồi làm
lạnh yogurt 18-20ºC, sau đó bơm vào bồn chứa tạm. Tiếp theo, ta bổ sung thêm đường, các
phụ gia như hương liệu, chất màu vào yogurt rồi tiếp tục khuấy trộn hỗn hợp.
Sản phẩm yogurt uống có thể bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 2-4ºC hoặc ở nhiệt độ
phòng. Đối với nhóm sản phẩm bảo quản ở nhiệt độ thấp, ta có hai quy trình xử lý tiếp như
sau.
Quy trình 1: hỗn hợp yogurt và các phụ gia được đưa vào thiết bị đồng hóa. Mục
đích của việc đồng hóa là làm giảm kích thước hạt béo, phân bố đều chúng trong sản phẩm,
14


phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm. Áp
lực đồng hóa có thể thay đổi từ 50-200 bar. Tiếp theo sản phẩm được làm lạnh về 20ºC rồi
đưa vào thiết bị rót và đóng nắp. Thời gian bảo quản sản phẩm từ 2-3 tuần ở nhiệt độ 24ºC.
Quy trình 2: hỗn hợp yogurt và các phụ gia được đưa vào thiết bị thanh trùng dạng
bảng mỏng hoặc ống lồng rồi đi vào thiết bị đồng hóa vô trùng. Sau khi được làm nguội,
sản phẩm được đưa vào thiết bị rót và đóng nắp trong điều kiện vô trùng. Do quá trình
thanh trùng không thể tiêu diệt được toàn bộ hệ vi khuẩn lactic nên sản phẩm phải được

bảo quản ở nhiệt độ thấp từ 2-4ºC. Thời gian bảo quản có thể kéo dài 1-2 tháng.
Đối với sản phẩm bảo quản ở nhiệt độ phòng, người ta sử dụng phương pháp tiệt
trùng UHT để tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật có trong sản phẩm quy trình xử lý như sau:
Hỗn hợp yogurt và các phụ gia được bơm vào thiết bị đồng hóa rồi vào thiết bị tiệt
trùng UHT. Thông thường, người ta sử dụng phương pháp gia nhiệt gián tiếp trên thiết bị
trao đổi nhiệt bản mỏng hoặc ống lồng. Trong điều kiện vệ sinh sản xuất tốt và sữa nguyên
liệu đã đạt các chỉ tiêu về vi sinh, sản phẩm chỉ chứa vi khuẩn lactic và không bị nhiễm các
vi sinh vật khác. Ta có thể sử dụng chế độ tiệt trùng ở nhiệt độ thấp 110-115ºC trong thời
gian 5-7 giây. Tiếp theo, yogurt được làm nguội rồi đi vào thiết bị rót, đóng nắp sản phẩm.
Khi đó, người ta có thể bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ phòn, nơi thoáng mát. Thời gian bảo
quản từ 3-6 tháng.
Hiện nay các sản phẩm yogurt uống trên thị trường thường được đựng trong các bao
bì giấy. (TS Lâm Xuân Thanh, 2003).
2.2. Yogurt truyền thống (set type)
2.2.1. Quy trình sản xuất yogurt truyền thống

15


Hình 5. Quy trình sản xuất yogurt truyền thống

16


2.2.2. Giải thích quy trình sản xuất yogurt truyền thống
Yogurt truyền thống là hình thức sản xuất sữa chua lâu đời nhất, và đề cập đến một
phương pháp yogurt được lên men trong bao bì và được vận chuyển trong cùng một
container đến điểm tiêu thụ.
Yogurt truyền thống (set type) là sản phẩm có bề mặt phẳng, có cấu trúc đặc sệt,
dạng gel mịn, có hương vị sữa tươi truyền thông hoặc hương vị trái cây tùy vào mục đích

của nhà sản xuất. Trong quy trình sản xuất sữa chua truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi
được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì. Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm
xuất hiện khối đông (coagulum) và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.

Hình 6. Yogurt truyền thống
Sau khi cấy giống vi khuẩn, môi trường sữa sẽ được đảo trộn đều và gia nhiệt đến
43-45oC rồi đưa qua thiết bị rót vào bao bì, đóng nắp. Các thiết bị đều làm việc trong điều
kiện vô trùng để tránh nhiễm VSV từ môi trường bên ngoài vào sữa.
Tiếp theo, các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào
phòng lên men. Nhiệt độ lên men tối ưu thường là 42-43oC. Mặc dù sữa được đựng trong
các bao bì kín nhưng trong phòng lên men phải luôn được giữ vệ sinh sạch sẽ. Người ta sử

17


dụng không khí vô trùng có qua hệ thống vi lọc membrane để thông khí cho phòng lên
men.
Thời gian lên men phụ thuộc vào chủng vi khuẩn sử dụng, trạng thái sinh lý của
giống và yêu cầu về độ chua của yogurt thành phẩm. Thông thường, quá trình lên men kết
thúc sau 2.5-3 giờ, đến khi độ chua yogurt đạt 70-80oD.
Tiếp theo là quá trình làm lạnh môi trường lên men để ổn định cấu trúc gel sản
phẩm đồng thời làm chậm tốc độ acid lactic của vi khuẩn. Các bao bì chứa yogurt sẽ được
đưa vào phòng làm lạnh và đưa yogurt về nhiệt độ 18-20oC trong vòng 30-40 phút. Sau đó
ta hạ nhiệt độ yogurt về 4oC và bảo quản lạnh ở 2-4oC (Lê Văn Việt Mẫn, 2004).
2.3. Yogurt dạng khuấy (stirred type)
2.3.1. Quy trình sản xuất yogurt dạng khuấy

18

Hình 7. Quy trình sản xuất yogurt dạng khuấy

19


2.3.2. Giải thích quy trình sản xuất yogurt dạng khuấy.
Quá trình sản xuất yogurt khuấy liên quan đến việc lên men sữa và các thành phần
khác như sữa bột và sau đó khuấy sữa chua đông lạnh để làm nguội nó trước khi đổ vào
thùng chứa. Hành động khuấy hoặc bơm này làm mịn sữa chua và cũng cho phép bổ sung
các chế phẩm trái cây và tinh khiết được thêm vào trước khi đóng gói. Phần lớn các yogurt
được bán ngày nay được thực hiện bằng phương pháp này.

Hình 8. Yogurt dạng khuấy
Các loại sữa chua dạng khuấy có hàm lượng protein cao hoặc bổ sung chất ổn định
như gelatin, có thể tái tạo cấu trúc thể keo trong quá trình bảo quản. Một sự lựa chọn
khác là sản xuất các loại sữa chua với mục đích giữ gìn kết cấu dày, mịn có được ngay sau
khi các thể keo đầu tiên bị vỡ.Trường hợp khuấy hoặc bơm quá mức sẽ làm giảm độ sệt sản
phẩm. Các chất ổn định làm gia tăng độ sệt của sản phẩm khuấy/pha trộn. Các chất ổn định
thích hợp bao gồm methoxyl pectin, thể gelatin, tinh bột và whey protein cô đặc hoặc kết
hợp các chất này.

20