Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua kefir từ nguyên liệu sữa gầy (năng xuất 18 triệu tấn sản phẩm năm)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa: HĨA
Bộ mơn: Cơng nghệ thực phẩm

NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CNTP

Họ và tên sinh viên:

Đỗ Thị Thương

Lớp:

16H2

Ngành:

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

1.TÊN ĐỀ TÀI
Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua Kefir từ nguyên liệu sữa gầy (năng xuất 18 triệu tấn
sản phẩm/ năm).
2.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
- Sữa gầy có hàm lượng chất khơ 17%, hàm lượng chất béo 0,1%

- Sữa chua có hàm lượng chất khơ 16%, hàm lượng chất béo 0,8%, đường 5%
3.NỘI DUNG CÁC PHẦN CỦA ĐỒ ÁN
- Mục lục
- Mở đầu
- chương 1: Tổng quan nguyên liệu – sản phẩm
- Chương 2: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

1


- Chương 3: Tính cân bằng vật chất
- Chương 4: Tính và chọn thiết bị
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo
4. CÁC BẢN VẼ
- Dây chuyền công nghệ

(A3)

- Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính

(A3)

- Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính

(A3)

5. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
6. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
7. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

MẠC THỊ HÀ THANH

ĐỖ THỊ THƯƠNG

2


Mục lục

Chương 1: TỔNG QUAN Về NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ...................................... 5
1.1. Tổng quan về nguyên liệu ......................................................................................... 5
1.1.1. Sữa gầy ............................................................................................................... 5
1.1.2. Hạt Kefir ........................................................................................................... 12
1.1.3. Đường saccharose............................................................................................. 14
1.1.4. Cream 40% ....................................................................................................... 15
1.1.5. Chất ổn định ..................................................................................................... 16
1.2. Tổng quan về sản phẩm .......................................................................................... 17
1.2.1. Giới thiệu chung về sữa chua ........................................................................... 17
1.2.2. Phân loại ........................................................................................................... 17
1.2.3. Giới thiệu về sữa chua Kefir............................................................................. 18
1.2.4. Các sản phẩm sữa chua Kefir ở Việt Nam và trên thế giới .............................. 18
1.2.5. Dinh dưỡng và lợi ích về sức khỏe của sữa chua Kefir................................... 20
1.2.6. Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm .................................................................... 20
1.2.7. Hình thức bảo quản........................................................................................... 21
1.2.8. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ở Việt Nam và trên thế giới ............. 21

1.2.9. Sự tiêu thụ Kefir ............................................................................................... 23
Chương 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ............................ 24
2.1 Chọn phương án thiết kế .......................................................................................... 24
2.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ ....................................................................................... 24
2.3. Thuyến minh dây chuyền cơng nghệ ....................................................................... 25
2.3.1. Kiểm tra, xử lí sơ bộ nguyên liệu ..................................................................... 25
2.3.2. Lọc .................................................................................................................... 26
2.3.3. Định lượng ........................................................................................................ 27
2.3.4. Gia nhiệt sơ bộ 1 ............................................................................................... 27
2.3.5. Chuẩn hóa ......................................................................................................... 27

3


2.3.6. Gia nhiệt sơ bộ 2 ............................................................................................... 27
2.3.7. Bài khí .............................................................................................................. 27
2.3.8. Đồng hóa .......................................................................................................... 28
2.3.9. Thanh trùng và làm nguội................................................................................. 28
2.3.10. Lên men .......................................................................................................... 29
2.3.11. Phối trộn ......................................................................................................... 30
2.3.12. Làm lạnh ......................................................................................................... 30
2.2.13. Ủ ..................................................................................................................... 30
2.3.14. Làm lạnh ......................................................................................................... 30
2.3.15. Rót sản phẩm và đóng nắp.............................................................................. 31
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 32

4


Chương 1: TỔNG QUAN Về NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

1.1. Tổng quan về nguyên liệu
1.1.1. Sữa gầy
1.1.1.1. Định nghĩa
Sữa gầy hay còn gọi là sữa tách kem (skim milk) hay sữa ít béo hoặc sữa khơng béo
là các sản phẩm sữa tươi được chiết tách thành phần kem sữa ra khỏi thành phẩm, nó chỉ
chứa khoảng 0,1% chất béo, tức có hàm lượng chất béo khơng q 1% hay là sữa đã tách
béo hồn tồn [1].
1.1.1.2. Tính chất vật lí
Sữa là một chất lỏng đục do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa
tạo nên. Màu sắc sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của
sữa. Sữa gầy (sữa đã được tách béo - skimmilk) thường trong hơn sữa tươi và ngả màu
xanh nhạt. Sữa bị có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [1].
Bảng 1. 1 Một số chỉ tiêu của sữa bò [1].
Đại lượng

Đơn vị đo

Giá trị

Đại lượng

Đơn vị đo

Giá trị

Tỷ trọng

g/𝑐𝑚3

1,028 ÷ 1,036

Nhiệt dung

cal/g.℃

0,933 ÷ 0,954

V

0,10 ÷ 0,20

dynes/cm

50

ᵒD

15 ÷ 18

riêng
Điểm đơng

℃

-0,54 ÷ -0,59

đặc

Thế oxy hóa

khử

Độ dẫn điện

1/ohm.cm

0,004 ÷ 0,005

Sức căng bề
mặt ở 20℃

pH

6,5 ÷ 6,7

Độ chua

1.1.1.3. Thành phần hóa học
Sữa là một chất lỏng hỗn hợp giàu dinh dưỡng, tỉ lệ cân đối các chất: protein, lipid,
glucid, khoáng, vitamin…. Thành phần hóa học trong sữa của người và một số loài động
vật được thể hiện ở bảng 1.2
Bảng 1. 2 Thành phần chính của sữa [2].
Các thành phần chính

Khối lượng trong 247g sữa gầy

5


Nước

224,28 g

Năng lượng

86 Kcal

+ Carbohydrate

11.98 g

+ Protein tổng

8.4 g

+ Casein

2,8 g

+ Chất béo

0,44 g

+ Khoáng

1,9 g

Hàm lượng các thành phần trong sữa có thể dao động trong một phạm vi rộng, phụ
thuộc vào sự khác biệt của giống, điều kiện tự nhiên và điều kiện chăn ni. Sữa của các
lồi động vật khác nhau là rất khác nhau.

Sữa bao gồm 2 thành phần chính là nước và chất khơ [1].
• Nước
Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước. Nước liên kết chiếm một tỷ lệ nhỏ, khoảng
3 – 4%. Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo:
protein, các phosphatit, polysacarit.
• Chất khô
+ Chất béo
Đối với các sản phẩm sữa lên men thì chất béo ảnh hưởng đến trạng thái và mùi vị của
sản phẩm. Chất béo của sữa có hai loại:
− Chất béo đơn giản (glycerit và sterit):gồm acid béo no và không no (acid oleic, acid
palmitic, acid stearic).
− Chất béo phức tạp: thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử. Tên gọi chung là
phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin.
+ Protein
* Protein: Protein trong sữa là chất đạm hồn thiện vì nó chứa hầu hết các acid amin đặc
biệt là acid amin khơng thay thế (có đến 19 loại).
- Trong sữa có các protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 75 – 85% , protein hoà tan
chiếm 15 – 25%. Trong các thành phần trên casein là thành phần quan trọng nhất, chúng
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.

6


Hình 1.1 Cấu trúc micelle của casein [1]
Mỗi micelle có khoảng 400 – 500 tiểu micelle có dạng hình cầu, đường kính dao động từ
10 – 15nm. Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ liên kết giữa muối calci phosphate
Ca3(PO4)2 và tương tác giữa các gốc kỵ nước. Nó bao gồm nhiều loại casein khác nhau :
 casein,  casein,  casein,  casein.
Protein hồ tan gồm có  - lactoglobulin, α – lactalbumin, peptone – protease,

immunoglobulin.
+ Đường Lactose
Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa với hàm lượng khoảng 50g/l, tồn tại chủ
yếu 2 dạng  (ngậm một nước) và β luôn ở trạng thái cân bằng theo tỉ lệ nhất định trong
điều kiện nhiệt độ nhất định.Lactose khi bị thủy phân tạo ra các phân tử glucose và một
phân tử galactose.
C12 H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
(lactose)
(glucose) (galactose)
Đường lactose ít hịa tan hơn đường saccharose ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn. Độ hòa tan
của đường lactose tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thủy phân rất chậm theo nhiệt độ (bền
dưới 100oC). Sự có mặt của đường lactose góp phần biến màu của sữa trong cơng nghệ
nếu q trình chế biến ở nhiệt độ cao.
Đường lactose dễ bị lên men dưới tác dụng của vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm khác
nhau. Quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong sản xuất sữa lên men.
+ Hàm lượng muối khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10g/l. Các muối trong sữa dạng hoà tan
hoặc dung dịch keo dễ bị phá vỡ bởi nhiệt độ và pH, các muối khoáng trong sữa hầu hết ở
dạng dễ đồng hố.
+ Các Vitamin
Vitamin trong sữa được chia thành 2 nhóm:

7


− Vitamin tan trong nước: B1 , B2, B3, B5, B6, B12, C, PP…Trong đó hàm lượng
vitamin nhóm B thường ổn định
− Vitamin tan trong chất béo: A, D, E… chịu ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức
ăn và điều kiện thời tiết.
Bảng 1.3. Hàm lượng một số vitamin trong sữa bị [3]

Vitamin
A
D
E
K
B1
B2
B3

Hàm lượng
0,2 ÷ 2,0 mg/l
0,375 ÷ 0,500 µg/l
0,75 ÷ 1,00 mg/l
80 µg/l
0,44 mg/l
1,75 mg/l
0,94 ml/l

Vitamin
B5
B6
B12
C
Biotine
Acid folic

Hàm lượng
3,46 mg/l
0,5 mg/l
4,3 µg/l

20 µg/l
30 µg/l
2,8 µg/l

+ Enzyme
Enzyme do tuyến vú tiết ra hoặc do vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên. Có hơn 60 enzym
trong sữa.
Nhóm enzyme thủy phân: lysozyme, phosphatase, galactase, protease, lipase, amylase.
Trong đó, vai trị của các enzyme lipase có tính quyết định đến q trình chế biến và bảo
quản sữa. Lipase có tác dụng thủy phân liên kết este trong triglyceride tạo thành các acid
béo tự do.
Nhóm enzyme oxy hóa: reductase, lactoperoxidase, catalase. Các enzyme này có vai trị
quan trọng trong q trình làm biến tính sữa [3].
+ Acid hữu cơ
Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như: acid citric, lactic, acetic,..Trong đó, acid citric là
acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ sự tạo thành
acetoin, diacetyl và 2,3- butylen glycol [3].
+ Hormone
Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng
của động vật. Trong sữa bị có nhiều loại hormone được chia làm ba nhóm:
proteohormone, hormone peptide, hormone steoride.
1.1.1.4. Vi sinh vật trong sữa
Gồm : Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc.

8


Nấm men: hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m. Một số nấm men có
thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây
ra những biến đổi về thành phần hóa học trong q trình bảo quản sữa.

Nấm mốc: Chủ yếu là Mucor và Rhizopus. Chúng gây nên những biến động xấu đến
quá trình sản xuất phomat dạng nhão. Ngồi ra cịn có: Penicilium, Aspergillus.
Vi khuẩn: là các tế bào đồng nhất. Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium,...
quan trọng là vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên. Người ta sử dụng các loài vi
khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển hóa cần thiết trong công nghệ lên men các sản
phẩm từ sữa như yaourt, kefir, phô mai, bơ [3].
1.1.1.5 Tiêu chuẩn chất lượng
Sữa gầy đưa vào sản xuất cần phải đạt các chỉ tiêu dưới bảng 1.4
Bảng 1.4 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa gầy [4]
Chỉ tiêu hóa lý
pH

6,5 ÷ 6,7

Độ chua (oT)

16 ÷ 18

Tỷ trọng (kg/l)

1,028 ÷1,036

Thế oxy hóa khử (V)

0,10 ÷ 0,20

Sức căng bề mặt ở 20C

50

(dynes/cm)
Độ dẫn điện (1/ohm.cm)

0,004 ÷ 0,005

Nhiệt dung riêng (Cal/g.C)

0,933 ÷ 0,954
Chỉ tiêu cảm quan

Màu

Từ trắng đục đến xanh nhạt

Mùi

Mùi đặc trưng, khơng có mùi lạ

Vị

Vị ngọt nhẹ, khơng có vị lạ

Trạng thái

Đồng nhất, khơng phân lớp

Tạp chất nhìn bằng mắt
thường

Khơng có

Chỉ tiêu vi sinh vật

Tên chỉ tiêu

Giới hạn tối đa cho phép
N

C

m

M

Phân loại
chỉ tiêu

9


Số lượng vi khuẩn tổng số
đến được tại 30oC tối đa
Số lượng vi khuẩn tổng số
đến được tại 30oC tối đa

5

2

Vi sinh vật gây bệnh

<3,0 x 105 CFU/ml

A

500

A

2000

Khơng có

Enterobacteriaceae

5

L.monocytogenes

5

2

CFU/ml

A
CFU/ml

100 CFU/ml

A

A

Kim loại nặng
Chì (Pb)

0.02 mg/kg

A

Thiếc (Sn)

250 mg/kg

A

Độc tố vi nấm
Aflatoxin M1

0,5 μg/kg

A

Ghi chú:
− N: Số đơn vị mẫu lấy từ lô hàng kiểm tra.
− C: Số đơn vị mẫu tối đa có kết quả nằm giũa m và M.
− m: mức giới hạn mà các kết quả không vượt qua mức này là đạt.
− M: mức giới hạn tối đa mà không mẫu nào được phép vượt qua.
− Chỉ tiêu loại A: bắt buộc phải thử nghiệm để đánh giá hợp quy.
1.1.1.6. Cách bảo quản
Sữa được lưu trữ trong thiết bị bảo quản sữa hình trụ đứng, bên trong có cánh khuấy

dạng chân vịt được đặt nghiêng, có hệ thống làm lạnh để giữ nhiệt độ sữa không lớn hơn
4ᵒC [1].
1.1.1.7. Biến đổi của nguyên liệu trong quá trình bảo quản
Trong quá trình bảo quản sữa, các biến đổi xảy ra với tốc độ phụ thuộc vào thành
phần hóa học và hệ vi sinh vật trong sữa cũng như phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản
(nhiệt độ, sự có mặt của oxy…).
* Các biến đổi sinh học
Sự trao đổi chất của vi sinh vật được xem là biến đổi sinh học quan trọng nhất , tập
hợp tất cả các phản ứng hóa sinh diễn ra ở tế bào của hệ vi sinh vật gồm 2 q trình đồng
hóa và dị hóa, sản phẩm phục vụ cho sự tồn tại cũng như sinh trưởng và phát triển của vi
sinh vật. Trong quá trình bảo quản, hệ vi sinh vật sẽ sử dụng và phân giải một số chất
dinh dưỡng trong sữa. Theo thời gian, các tế bào vi sinh vật sẽ tăng kích thước, khối

10


lượng và sinh sản tạo ra nhiều tế bào mới. Yếu tố ảnh hưởng quan trọng nhất là nhiệt độ
bảo quản sữa [1].
Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật sẽ làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa
học và các tính chất cảm quan của sữa (màu sắc, mùi, vị…). Để hạn chế những biến đổi
sinh học trong quá trình bảo quản sữa, ta cần sửa dụng ba biện pháp kết hợp dưới đây:
- Đảm bảo các điều kiện vệ sinh trong giai đoạn vận chuyển sữa về nhà máy chế
biến, nhằm giảm đến mức tối đa hàm lượng vi sinh vật ban đầu có trong sữa.
- Tại nhà máy, nếu sữa chưa đưa vào chế biến ngay thì có thể tiến hành thanh trùng
sữa ở 63ᵒC, 15 giây.
- Q trình bảo quản phải có điều kiện nghiêm ngặt: nhiệt độ sữa không lớn hơn
4ᵒC, tránh sự khuấy trộn và sự có mặt của oxy trong sữa.
* Các biến đổi hóa học và hóa sinh
Gồm những phản ứng giữa các chất trong thành phần của sữa tạo ra nhiều hợp chất
mới dưới xúc tác enzyme:

- Thủy phân protein: xúc tác là enzyme protease, san phẩm thu được phụ thuộc vào
mức độ thủy phân, có thể là các polypeptid với phân tử lượng khác nhau, peptid hoặc acid
amin. Một số peptid làm cho sữa có vị đắng. Các axit amin chứa lưu huỳnh, dưới tác dụng
enzyme của vi khuẩn có thể bị chuyển hóa thành dimetylsunfat, metylmercaptan…
Chính các protease do vi sinh vật nhiễm vào sữa tiết ra là nguyên nhân chính gây
nên những biến đổi sâu sắc về thành phần protein lẫn mùi vị của sữa. Ví dụ vi khuẩn
Pseudomonas fluorescens có thể sinh tổng hợp protease ở nhiệt độ rất thấp (3ᵒC), các
enzyme này có pH tối ưu = 7 ÷ 8, nhiệt độ tối ưu trong khoảng 40 ÷ 50ᵒC. Tuy nhiên,
chúng vẫn hoạt động ở các giá trị pH và nhiệt độ thấp. Ở 150ᵒC, phải cần đến 10 giây mới
có thể vơ hoạt được chúng.
- Phân hủy các acid amin: thường gặp là desamin hóa, decarboxyl hóa… Sản phẩm
thu được là cetoacid, acid khơng bão hịa, acid béo bão hịa, khí NH 3, CO2... làm thay đỏi
sâu sắc thành phần hóa học và mùi vị của sữa. Những yếu tố thúc đẩy bao gồm sự tiếp
xúc của sữa với ánh sáng mặt trời, có mặt oxy trong sữa, bảo quản sữa ở nhiệt độ cao…
Cần khống chế các yếu tố trên khi bảo quản sữa nguyên liệu [1].
* Các biến đổi vật lý
Một số chỉ tiêu vật lí thay đổi khơng đáng kể [1].
* Các biến đổi hóa lý

11


Sự thay đổi cấu trúc micelle: Khi giảm nhiệt độ sữa, hàm lượng β-casein trong
micelle cũng sẽ bị giảm. Đó là do một số phân tử β-casein đã thoát ra khỏi cấu trúc
micelle và hòa tan trong dung dịch sữa. Tương tự đối với canxi và phospho trong cấu trúc
micelle, khi làm lạnh sữa từ 20ᵒC xuống 3ᵒC, hàm lượng canxi trong micelle sẽ giảm từ 7
÷ 10% và hàm lượng phospho giảm từ 3 ÷ 4% so với các giá trị ban đầu trước khi làm
lạnh, điều này sẽ gây khó khăn trong q trình đơng tụ casein trong sản xuất phơ mai. Do
đó, sẽ làm giảm kích thước micelle trong sữa. Song song đó, mức độ hydrate hóa của các
micelle sẽ tăng, trạng thái keo của micelle sẽ trở nên bên hơn [1].

1.1.2. Hạt Kefir
1.1.2.1. Nguồn gốc hạt Kefir
Cách đây hàng năm, Kefir được biết đến như một thứ nấm dùng chữa bệnh, nó xuất
xứ từ cách ni riêng của các tu sĩ Ấn Tạng . Đây là loại nấm vi khuẩn có thể làm biến
sữa nhờ một hệ vi sinh vật phức tạp gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men được chứng
minh là rất có lợi cho sức khoẻ. Dân miền núi Caucasus thuộc nước Xô Viết cũ - nguyên
quán của Kefir - đă bào chế nó từ sữa của các sinh vật khác nhau và Kefir được lên men
tự nhiên trong những túi da thú, theo các bộ tộc người ở đây họ xem Kefir như là quà tặng
của đấng Allah, như nguồn tài sản của gia và của bộ tộc, họ tiêu thụ Kefir bệnh ung thư,
bệnh lao, bệnh dạ dày.. và họ thọ đến trung binh là 110 tuổi. Núi Caucasus là vùng duy
nhất trên địa cầu mà người ta đạt sức khoẻ hoàn toàn ở lứa tuổi này. Từ rất sớm các bác sĩ
Nga rất tin tưởng rằng Kefir có lợi cho sức khoẻ và có khả năng chữa bệnh [5].
1.1.2.2 Đặc điểm hạt Kefir
Các hạt Kefir có màu vàng và kích thước của một bơng hoa súp lơ, đường kính
khoảng 15 đến 20 mm. Hình dạng của các hạt là khơng đều. Chúng khơng hịa tan trong
nước và trong hầu hết các dung môi. Khi ngâm trong sữa, các hạt sẽ phồng lên và trở nên
trắng. Trong quá trình lên men, vi khuẩn axit lactic tạo ra axit lactic, trong khi các tế bào
nấm men lên men đường sữa tạo ra rượu và carbon dioxide. Một số sự phân hủy protein
cũng diễn ra trong q trình chuyển hóa nấm men, từ đó Kefir có được mùi thơm men đặc
biệt. Các nội dung của axit lactic, rượu và carbon dioxide được kiểm sốt bởi nhiệt độ ủ
trong q trình sản xuất [6].

12


Hình 1.2 Hạt Kefir [6]
1.1.2.3. Hệ vi sinh vật trong hạt Kefir
Bảng 1.5 Các vi sinh vật có trong hạt Kefir [1]
Lactobacilli

Coccl

Nấm men

L. brevis

L. lactis ssp lactis

Kluyveromyces lactis

L. cellobiosus

L. lactis ssp lactis var
diacetylactis

K. marxianus ssp. bulgaricus

L. acidepphilus

S. thermophilus

K. marxianus ssp. marxianus

L. Kefir ssplactis

S. filant

S. florentinus

Lb. casei ssp. alactosus

S. durans

S. globosus

Lb. casei ssp. rhamnosus

Leuc. mesenteroides ssp
dextranicum

Candida kefiir

Lb. helveticus.

Leuc. mesenteroides ssp
cremoris

C. pseudotroppicalis

Lb. delbruevii. ssp. lactic

Toulaspora delbrueckll

Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật trong
hạt Kefir. Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt thực hiện quá lên men lactic theo cơ
chế lên men đồng lẫn dị hinh. Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế
bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%.
Riêng nấm men chiếm 5-10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men
được lẫn khơng lên men được đường lactose. Các lồi nấm nen lên men được đường
lactose thường được tim thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir. Ngược lại, các lồi nấm

men khơng lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt.[1]

13


Hình 1.3 Nấm men và axit lactic ở bề mặt của hạt Kefir, được nhìn qua kính hiển vi quang
điện tử [6]
1.1.3. Đường saccharose
Mục đích
Tăng áp lực thẩm thấu trong sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản.
Chỉ tiêu chất lượng
Các chỉ tiêu của đường saccharose thể hiện ở bảng 1.6
Bảng 1.6 Chỉ tiêu của đường saccharose [ TCVN 6958:2001]
Chỉ tiêu cảm quan
Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

Màu sắc

Tinh thể màu trắng óng ánh. Khi pha vào nước cất cho dung dịch
trong suốt.

Mùi vị

Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt,
khơng có mùi vị lạ.

Trạng thái

Tinh thể trắng, tương đối đồng đều, tơi khơ khơng vón cục.
Chỉ tiêu hóa lí
Tên chỉ tiêu

Mức

Độ Pol, (oZ), khơng nhỏ hơn

99,80

Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn

0,03

Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn

0,03

Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3h, % khối lượng 0,05
(m/m), không lớn hơn
Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn

30

Hàm lượng kim loại
Hàm lượng chì (Pb)

0,5 mg/kg

14

Hàm lượng Asen (As)

1 mg/kg

Hàm lượng đồng (Cu)

2 mg/kg

1.1.4. Cream 40%
Để sản xuất phơ mai có hàm lượng béo cao, sẽ sử dụng thêm cream hoặc sữa bơ đạt
yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật [1]. Sử dụng cream có hàm lượng chất béo là 40%.
* Giới thiệu chung
Là nguyên liệu thu nhận từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp li tâm.
Chỉ tiêu chất lượng
Các chỉ tiêu của Cream 40% được thể hiện ở bảng 1.7
Bảng 1.7 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cream [3]
Chỉ tiêu cảm quan
Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

Màu sắc

Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung

Mùi vị

Đặc trưng cho từng loại sản phẩm, khơng có mùi, vị lạ.

Trạng thái

Đơng lạnh, khơng chảy rữa.

Chỉ tiêu

Tiêu chuẩn

Thành phần điển hình
Protein

24,5 – 27,0%

Lactose

36,0 – 38,5%

Chất béo

26,0 – 40,0%

Chất khoáng

5,5 – 6,5%

Độ ẩm

2,0 – 4,5%

Đặc tính hóa lý
Tổng số vi sinh vật hiếu < 10.000 CFU/g
khí
Coloform

≤ 10/g

E.Coli

Âm tính

Samlmonella

Âm tính

Listeria

Âm tính

Staphhylococci

Âm tính

15


1.1.5. Chất ổn định
Chất ổn định được sử dụng để sữa chua có được cấu trúc, độ nhớt... theo yêu cầu. Các
chất ổn định thường sử dụng là gelatin, pectin, agar-agar... Chúng là những chất ưa nước
và có thể liên kết với nước [1].

Chất ổn định phải đảm bảo không độc hại với người sử dụng, khơng mang tính chất dinh
dưỡng và đảm bảo các tiêu chuẩn thực phẩm. Chất ổn định được sử dụng trong sản xuất
sữa chua kefir chủ yếu là gelatin.
Gelatin được sử dụng phải đảm bảo các chỉ tiêu theo TCVN 12099:2017 Phụ gia thực
phẩm-Gelatin.
Bảng 1.8 Các chỉ tiêu của gelatin
Chỉ tiêu lý – hóa
Tên chỉ tiêu

Mức

1. Hoa hụt khối lượng sau khi sấy, % khối
lượng, không lớn hơn

18

2. Mùi và các chất không tan trong nước

Đạt yêu cầu của phép thử trong 5.6

3. Hàm lượng lưu huỳnh dioxit, mg/kg,

40

không lớn hơn
4. Hàm lượng tro tổng số, % khối lượng,
không lớn hơn

2

5. Hàm lượng tro asen , mg/kg , khơng lớn
hơn

1

6. Hàm lượng chì , mg/kg , không lớn hơn

1,5

7. Hàm lượng thủy ngân , mg/kg , không
lớn hơn

0,15

8. Hàm lượng cadimi , mg/kg , không lớn
hơn

0,5

Chỉ tiêu vi sinh vật
Tên chỉ tiêu

Mức

1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFUg, nhỏ
hơn

104

2. Enterobacteriaceae hoặc nhóm vi khuẩn

nhóm coli-aerogens, CFUg, nhỏ hơn

10

16


3. Streptococci

102

1.2. Tổng quan về sản phẩm
1.2.1. Giới thiệu chung về sữa chua
Sữa chua (hay yaourt, yogurt) là sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được cho lên
men với các chủng vi khuẩn có lợi cho đường ruột (ví dụ: Lactobacillus bulgaricus,
Streptocoocus thermophilus) giúp chuyển đường sữa thành axit lactic tạo ra độ chua của
một loại thực phẩm hấp dẫn, đây là một sản phẩm rất thông dụng và phổ biến, cung cấp
không những hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết mà cịn mang đến những lợi ích về y
học cho nhân loại.( Lương Đức Phẩm, Giáo trình cơng nghệ lên men, NXB Giáo dục Việt
Nam, 2012)
1.2.2. Phân loại
Sữa chua là một sản phẩm rất phổ biến ở nước ta và trên thế giới. Trên thị trường
hiện nay, sản phẩm này rất đa dạng về chủng loại. Cấu trúc và mùi vị sữa chua luôn được
các nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng. Sản phẩm có thể
phân loại như sau:
- Sữa chua truyền thống
Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau khi
được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì. Q trình lên men được diễn ra trong bao
bì làm xuất hiện khối đông.
- Sữa chua dạng khuấy

Khối đông trong sản phẩm sau quá trình lên men được phá huỷ một phần do sự
khuấy trộn cơ học. Sữa được lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là làm lạnh rồi
rót vào bao bì.
- Sữa chua uống
Khối đơng xuất hiện sau q trình lên men bị phá huỷ hồn tồn bằng phương pháp
khuấy trộn hoặc đồng hoá, làm giảm độ nhớt, tạo ra sản phẩm sạng lỏng.
- Sữa chua dạng lạnh đơng
Sản phẩm tương tự như kem. Q trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị
chuyên dùng. Hỗn hợp sau khi lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ
cứng cho sản phẩm rồi đóng gói.
- Sữa chua dạng cơ đặc

17


Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn như lên men sữa, cơ đặc, làm lạnh và
bao gói sản phẩm. Trong q trình cơ đặc người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản
phẩm.
Ngoài ra cách phân loại theo cấu trúc còn cách phân loại theo hàm lượng chất béo:
- Sữa chua béo: hàm lượng chất béo trong sản phẩm không thấp hơn 3%.
- Sữa chua “bán gầy”: hàm lượng chất béo nằm trong khoảng 0,5% - 3,0%.
- Sữa chua gầy: hàm lượng chất béo không lớn hơn 0,5% [1].
1.2.3. Giới thiệu về sữa chua Kefir
Sữa chua Kefir là một sản phẩm đã có từ rất lâu. Nguyên liệu để sản xuất Kefir có
thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò. Theo Oberman H và Libudzisz. Z (1998), đầu tiên
người ta lên men sữa thành Kefir trong các túi làm bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi. Đến
cuối thế kỷ 19, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của người dân các nước Đông Âu và
các nước vùng Scandinavia. Từ đầu thế kỷ 20, Kefir đã được sản xuất ở quy mô công
nghiệp [1].
1.2.4. Các sản phẩm sữa chua Kefir ở Việt Nam và trên thế giới

1.2.4.1. Sản phẩm Kefir ở Việt Nam
Nhận biết được công dụng tuyệt vời của loại nấm sữa Kefir này, sau một thời gian
nghiên cứu Công ty Cổ phần Sữa Việt Nam Vinamilk đã cho ra sản phẩm “Sữa chua
không đường Kefir Vinamilk” [5].

Hình 1.4 Sản phẩm sữa chua kefir không đường của Vinamilk [5]
1.2.4.2. Sản phẩm sữa chua kefir trên thế giới
• Sản phẩm sữa chua kefir xanh hữu cơ
Với sự gia tăng của PhytoboostTM. Đó là sự phối trộn sản phẩm với các loại thực
vật nhằm tăng cường sức khỏe cho người tiêu dùng. Các loại thực vật được sử dụng gồm
10 loại rau xanh và trà xanh. Sữa chua xanh hữu cơ có chứa 80mg polyphenol có nguồn
gốc từ thực vật, là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ và có vai trị trong việc trung hịa các
gốc tự do bảo vệ cở thể và hỗ trợ hệ thống miễn dịch.[5]

18


Hình 1.5 Sản phẩm sữa chua kefir xanh hữu cơ của Lifeway [7]
• Sữa chua ít béo kefir
Sữa chua ít béo hữu cơ đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật của Bộ Nông Nghiệp Mỹ,
được làm từ các nguyên liệu tốt nhất và cung cấp cho khách hàng. Sữa chua hữu cơ được
chứng nhận toàn bộ các nguồn gốc tự nhiên đạt tiêu chuẩn cao và hương vị tuyệt vời [6].

Hình 1.6 Sản phẩm sữa chua kefir ít béo của lifeway [7]
• Sữa chua kefir hỗ trợ tiêu hóa
Sữa chua được bổ sung hơn 20 tỷ đơn vị probiotic trong mỗi chai, biokefir chứa gấp
đôi lượng probiotic thường thấy trong sữa chua. Sẽ cung cấp thức uống dinh dưỡng và
thơm ngon cho mọi người [5].

Hình 1.7 Sữa chua kefir hỗ trợ tiêu hóa của lifeway [7]

• Sữa chua khơng có chất béo
Sữa chua được sản xuất không chứa chất béo nhằm hướng đến người tiêu dùng đang
trong chế độ giảm cân, 99% không chứa đường, không chứa gluten và được làm bằng tất
cả các thành phần tự nhiên, không biến đổi gen [6].

19


Hình 1.8 Sữa chua khơng có chất béo của lifeway [7]
1.2.5. Dinh dưỡng và lợi ích về sức khỏe của sữa chua Kefir
Sữa chua lên men Kefir được coi là một thức uống phù hợp với chế độ ăn kiêng đặc
biệt là một trong những liệu pháp điều trị rối loạn tiêu hóa (Edward, 2003). Bởi vì, hệ vi
sinh vật trong Kefir không giống hệ vi sinh vật trong sữa chua thông thường, mà là sự kết
hợp giữa nấm men và nhiều loại vi khuẩn lactic. Các vi sinh vật này có một số ảnh hưởng
tích cực đối với cơ thể, đó là làm tăng khả năng sử dụng đường lactose, kiểm sốt hiệu
quả nguồn bệnh hay nói cách khác là kiểm soát những vi khuẩn gây hại trong ruột
(Thoreux and Schmucker, 2001). Ngồi ra Kefir cịn giúp làm giảm lượng cholesterol
trong máu, giảm các chất có khả năng gấy ung thư trong ruột kết và kích thích hệ thống
miễn dịch trong cơ thể chống lại sự lấy nhiễm(Tạp chí Khoa học và Phát triển 2008: Tập
VI, Số 4: 353-358)
1.2.6. Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm
Theo Quy chuẩn quốc gia QCVN 05-5:2010/BYT đối với các sản phẩm sữa lên men
Bảng 1.9 Giới hạn các chất nhiễm bẩn đối với các sản phẩm sữa lên men
Tên chỉ tiêu

Giới hạn tối đa

I. Kim loại nặng
1. Chì, mg/kg

0,02

2. Thiếc (đối với sản phẩm đựng trong bao bì tráng 250
thiếc), mg/kg
3. Stibi, mg/kg

1,0

4. Arsen, mg/kg

0,5

5. Cadmi, mg/kg

1,0

20


Tên chỉ tiêu
6. Thuỷ ngân, mg/kg

Giới hạn tối đa
0,05

II. Độc tố vi nấm
1. Aflatoxin M1, mg/kg

0,5

III. Melamin
1. Melamin, mg/kg

2,5

Bảng 1.10 Thành phần các chất trong sữa chua kefir
Thành phần các chất

Sữa chua kefir

Protein sữa (% khối lượng)

Tối thiểu 2,7%

Chất béo sữa (% khối lượng)

Nhỏ hơn 10%

Độ axit chuẩn độ, tính theo % axit lactic (% khối lượng)

Tối thiểu 0,6%

Etanol (% thể tích/khối lượng)
Tổng số vi sinh vật tạo thành chủng khởi động xác định
được (tổng số cfu/g)

Tối thiểu 107

Các vi sinh vật được công bố trên nhãn(tổng số cfu/g)
Nấm men (cfu/g)

Tối thiểu 104

1.2.7. Hình thức bảo quản
Bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ 4-6°C và thời gian bảo quản tối đa 1-2 tuần tính từ
ngày sản xuất [1].
1.2.8. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ở Việt Nam và trên thế giới
1.2.8.1. Trên Thế giới
Ngày nay, sữa chua hiện diện trên bàn ăn ở khắp nơi trên thế giới, như món ăn chính, món
phụ, như là ngun liệu chế biến hay món tráng miệng với vơ vàn các hương vị và thành
phần khác nhau

21


Thị trường sữa chua vài năm gần đây có sự biến động lớn. Sự tiêu thụ sữa chua
ngày càng gia tăng ở các nước phát triển và đang phát triển ngành cơng nghiệp này. Có
đến 40% các sản phẩm mới từ sữa được ra mắt khắp trên thế giới là sữa chua. Sữa chua đã
đóng góp cho ngành cơng nghiệp sữa mới doanh thu khổng lồ.

Hình 1. 10 Sản phẩm mới từ sữa trên thế giới được công bố năm 2014
Điều này chứng tỏ thị trường sữa đang diễn ra hết sức sơi động. Tín hiệu tốt cho thị
trường sữa chua là tỉ lệ tăng trưởng hằng năm cho các thị trường chủ chốt trong khu vực
Châu Á, Thái Bình Dương là sự tăng trưởng trung bình 25% trong 5 năm (2014 ÷ 2019)
hoặc 27% trong vịng 5 năm với các thị trường lớn [8].
1.2.8.2. Việt Nam
Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với người dân, nếu trước những năm 90
chỉ có một đến hai nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột (nhập
ngoại). Hiện nay, thị trường sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất nhiều doanh
nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trường tiềm năng với hơn 80 triệu dân. Tổng

lượng tiêu thụ sữa Việt Nam liên tục tăng mạnh với mức từ 15÷20% trên một năm.
Thị trường sữa chua tăng trưởng với tốc độ gộp bình quân hàng năm là 13,1% trong
5 năm (2011 ÷ 2016) và tăng 16% trong năm 2017. Với sản phẩm sữa chua uống, phân
khúc này tăng trưởng 17% trong năm 2017 với quy mô khoảng 4,850 tỷ đồng, nhỏ hơn so
với phân khúc sữa chua ăn với quy mô 7,765 tỷ đồng.
Theo công ty nghiên cứu thị trường Kantar World Panel, trong quý 1/2018, doanh
thu ngành sữa Việt Nam giảm 4,4% ở khu vực thành thị và tăng 4% ở khu vực nông thôn.
Những năm gần đây, có nhiều nhãn hàng sữa chua của nhiều doanh nghiệp như Ba
Vì, TH True Milk, Kinh Đơ, IDP,… cũng gia nhập thị trường, làm tăng tính cạnh tranh của
mặt hàng sữa chua trên thị trường.
Một số sản phẩm sữa chua uống có mặt trên thị trường hiện nay là:

22


Hãng Vinamilk: sữa chua uống Probi, sữa chua uống Vinamilk, sữa chua uống
Susu…
Hãng TH True Milk: sữa chua uống tiệt trùng, sữa chua uống men sống [9].
1.2.9. Sự tiêu thụ Kefir
Kefir đã được tiêu thụ hàng ngàn năm và có nguồn gốc từ miền núi
Caucasus. Mặc dù, Kefir vừa mới được khám phá ở một vài khu vực trên thế giới, nhưng
nó đã phổ biến ở Liên Xơ, Hungary và Phần Lan được nhiều năm (Komai và Nanno,
1992). Sau đó, nó được biết đến ở Thụy Điển, Na Uy, Phần Lan và Đức (Kroger,
1993) và Hy Lạp, Áo, Brazil, Israel (Hllé, 1994). Sau đó thì phổ biến ở cả Mỹ và Nhật. Ở
nhiều nước, những sản phẩm liên quan đến Kefir được sản xuất rất nhiều như Kefir đông
lạnh và khô được cô đặc từ sữa (360 g/kg tổng thể tích) và được lên men bởi những giống
truyền thống, bơ sữa Kefir là một sản phẩm truyền thống được chế biến từ sữa được lắng
hết kem, sữa Kefir nuôi cấy được sản xuất đặc biệt từ việc pha trong nấm men bánh mì
với kem hoặc yaourt ban đầu, những sản phẩm giống Kefir được sản xuất bằng hỗn hợp vi
sinh vật và nó cho kết quả cảm quan khác nhau, nhưng nó thiếu những đặc điểm điển hình

của Kefir truyền thống, ví dụ như Omaere (ở Tây Nam Châu Phi), Rob hay Roba (ở một
vài nước Ả Rập), KjaKlder MjoKlk (ở Na Uy), Kellermilch (ở Đức), Tarag (ở Mông Cổ),
kefir (ở Thổ Nhĩ Kỳ), Osobyi (ở Nga). Mặc dù, sữa bò, sữa dê, sữa cừu được sử dụng một
cách rộng rãi cho nhiều loại sản phẩm sữa lên men khác nhau, nhưng những thông tin về
chất lượng cảm quan của kefir trong việc sử dụng nhiều loại sữa từ động vật có vú khác
nhau thì rất ít. (Semih Ot.es, Oz.em Cagindi, 2003)

23


Chương 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ

2.1 Chọn phương án thiết kế
Hiện nay các dạng sữa chua kefir phổ biến ở Việt Nam là
❖ Yaourt truyền thống (set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. Trong quy
trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy
giống rồi được rót vào bao bí. Q trình lên men diễn ra trong bao bì làm
xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.
❖ Yaourt dạng khuấy (stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau
quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. Trong quy
trình sản xuất yaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu được xử lí cấy giống rồi
lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản
phẩm vào bao bì. Yourt dạng khuấy sẽ khơng có cấu trúc gel mịn và đồng
nhất như yaourt truyền thống
Quá trình lên men sữa chua Kefir bị ảnh hưởng rất lớn bởi đường.
Cấy giống: để giảm chi nhân công, nhà xưởng và nguyên liệu cho quá trình giữ
giống và nhân giống tại nhà máy, sử dụng gói chế phẩm thương mại. Trước khi lên
men, tiến hành hoạt hóa giống trong sữa nguyên liệu nhằm giảm thời gian lên men
và tiết kiệm chế phẩm vi khuẩn cần dùng.
Từ 3 ý trên ta xây dựng được sơ đồ quy trình sản xuất như bên dưới

2.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ

Sữa gầy
Kiểm tra, xử lí sơ bộ
Lọc
Định lượng
Gia nhiệt sơ bộ 1 (40-45°C)

24


Chuẩn hóa (40-450C)
Gia nhiệt sơ bộ 2 (65-680C)
Bài khí (60-650C)
Giống khơ

Hoạt
Giống đã hoạt hóa
hóa

Đồng hóa ( 65-700C, 175-200 bar)
Thanh trùng (90-950C, 3-5phút) và làm nguội (22-250C)
Lên men (2-3% nấm kefir/12h)
Phối trộn

Chất ổn định

Đường

Làm lạnh (14-160C)

Ủ chín (14-160C/12-14h)
Làm lạnh (5-80C)
Rót sản phẩm và đóng nắp

Bao bì vơ trùng

Kefir (bảo quản lạnh 4-6°C)

Hình 2.1 Quy trình sản xuất sữa chua kefir [1]
2.3. Thuyến minh dây chuyền cơng nghệ
2.3.1. Kiểm tra, xử lí sơ bộ nguyên liệu
Sữa được vận chuyển về nhà máy bằng xe bồn. Đầu tiên sữa sẽ được kiểm tra các
chỉ tiêu trước khi tiếp nhận. Sau đó được đưa vào khu xử lí sơ bộ lần lượt qua các cơng
đoạn bài khí, lọc, đo thể tích trước khi trữ lạnh chờ bảo quản. Và các công đoạn này được

25