Đề tài Công nghệ sản xuất bơ từ sữa

MỤC LỤC Mục lục I/ TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ ...................................... 3 1) Nguyên liệu ........................................................................................................................ 3 1.1. Cream .......................................................................................................................... 3 1.2. Vi sinh vật ................................................................................................................... 4 1.3. Các phụ gia ................................................................................................................. 4 2) Quy trình công nghệ sản xuất bơ ...................................................................................... 5 2.1. Quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men .................................................................. 5 2.2. Quy trình công nghệ sản xuất bơ không lên men ...................................................... 11 3) Bơ thành phẩm ................................................................................................................ 12 3.1. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm ............................................................................. 12 3.2. Bảo quản ................................................................................................................... 12 II/ THIẾT BỊ TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BƠ ......................................................... 13 1) Các thiết bị thanh trùng .................................................................................................. 13 1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng ..................................................................... 13 1.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống ................................................................................ 16 1.3. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học .................. 19 1.4. So sánh giữa các nhóm thiết bị ................................................................................. 22 2) Các thiết bị lên men ......................................................................................................... 23 2.1. Cấu tạo chung ........................................................................................................... 23 2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................................. 24 2.3. Giới thiệu một số thiết bị .......................................................................................... 24 3) Các thiết bị tạo hạt bơ (churning) ................................................................................... 24 3.1. Thiết bị hoạt động gián đoạn .................................................................................... 24 3.2. Thiết bị hoạt động liên tục ........................................................................................ 27 4) Các thiết bị bao gói .......................................................................................................... 30 III/. SẢN PHẨM ..................................................................................................................... 34 Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 1 1) Định nghĩa ....................................................................................................................... 35 2)Phân loại ........................................................................................................................... 35 3) So sánh ............................................................................................................................ 36 3.1. Sản phẩm trong nước và ngồi nước ........................................................................... 36 3.2. Phương pháp chế biến: ............................................................................................... 36 3.3. Hàm lượng muối (%) trong sản phẩm ......................................................................... 36 3.4. Hàm lượng chất béo ................................................................................................... 37 3.5. Trạng thái cấu trúc...................................................................................................... 37 3.6. Thành phần đặc biệt bổ sung thêm .............................................................................. 37 3.7. Tính năng sử dụng ...................................................................................................... 38 3.8. Cách xử lý nguyên liệu cream .................................................................................... 38 3.9. Sản phẩm mang tính văn hố truyền thống ................................................................. 38 3.10. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng- huy chương ..................................................... 38 3.11. Nguồn gốc ................................................................................................................ 39 4) Sản phẩm: ........................................................................................................................ 39 4.1. Sản phẩm của các nước Châu Âu .............................................................................. 39 4.2. Sản phẩm của nước Pháp ............................................................................................ 42 4.3. Nước Ai-len ............................................................................................................... 44 4.4. Ucrina ........................................................................................................................ 50 4.5. Mỹ ............................................................................................................................. 52 4.6. Nước Anh .................................................................................................................. 54 4.7 Nước Ấn Độ ............................................................................................................... 55 4.8 Bơ ở Nga .................................................................................................................... 56 4.9 Butter in Japan ............................................................................................................ 56 5.Hướng phát triển sản phẩm .............................................................................................. 56 5.1. Làm đa dạng hĩa sản phẩm bằng cách tạo ra hình dạng bơ khác nhau, hoặc bổ sung những gia vị tao hương vị thơm ngon. ............................................................................... 56 5.2. Sử dụng quy trình sản xuất bơ liên tục ........................................................................ 58 5.3. Tạo ra dịng sản phẩm ít béo. ...................................................................................... 58 5.4. Điều chỉnh thức ăn cho bị để tao ra dịng sản phẩm bơ phết ....................................... 60 5.5. Những hướng phát triển sản phẩm tạo ra dịng sản phẩm đặc trưng phù hợp với yêu cầu chuyên biệt của việc sản xuất những loại sản phẩm khác ................................................... 60 Tài liệu tham khảo Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 2 I/ TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ: 1) Nguyên liệu: 1.1. Cream: Nguyên liệu chính trong sản xuất bơ là cream. Các nhà máy sản xuất bơ có thể thu nhận cream từ nguyên liệu sữa tươi bằng phương pháp ly tâm hoặc thu mua cream từ những nhà máy chế biến sữa khác. 1.1.1 Các chỉ tiêu chất lượng của cream: ¾ Để đánh giá chất lượng cream, người ta dựa vào ba nhóm chỉ tiêu: cảm quan, hóa lý, vi sinh. ™ Chỉ tiêu cảm quan: hai chỉ tiêu quan trọng nhất là: • Mùi. • Vị. => Không được có mùi vị lạ, đặc biệt là mùi ôi do chất béo bị oxy hóa. ™ Chỉ tiêu hóa lý: • Hàm lượng chất béo: thường dao động trong khoảng 35 – 40%, min 12%. • Chỉ số iod: - Nếu chỉ số iod quá cao (lớn hơn 42), bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc rất mềm. - Nếu chỉ số iod quá thấp (nhỏ hơn 28), bơ sẽ trở nên cứng và khó phết lên bánh khi sử dụng. => Dựa vào giá trị chỉ số iod của nguyên liệu, nhà sản xuất sẽ thay đổi các thông số công nghệ thích hợp để chất lượng bơ thành phẩm luôn ổn định và đạt yêu cầu. • Dư lượng kháng sinh, các chất tẩy rửa công nghiệp: không được chứa các chất này. => Do những chất này sẽ ức chế hoạt động của các vi khuẩn lactic và kéo dài thời gian lên men. Hơn nữa, hàm lượng các sản phẩm trao đổi chất do vi khuẩn giống tạo ra sẽ không cân đối và ảnh hưởng không tốt đến hương vị sản phẩm. ™ Chỉ tiêu vi sinh: hàm lượng vi sinh vật (VSV) trong cream càng thấp càng tốt. • Nhóm vi khuẩn ưa lạnh: người ta thường chú ý đến nhóm vi khuẩn này vì chúng có khả năng sinh tổng hợp enzym lipase chịu nhiệt. Trong quá trình thanh trùng cream, hầu hết các VSV bị tiệu diệt. Tuy nhiên, lipase từ vi khuẩn ưa lạnh có thể giữ được hoạt tính ở nhiệt độ 100°C (Luquet, 1986). Enzym này xúc tác quá trình thủy phân chất béo, làm thay đổi thành phần chất béo trong nguyên liệu. => Giải pháp: tiến hành thanh trùng ngay sữa tươi khi mới nhập về nhà máy rồi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp ( 2 – 4°C) trước khi đem vào chế biến. Chế độ thanh trùng là 63 – 65°C trong 15 giây. Khi đó nhóm VSV ưa lạnh – nguồn sinh tổng hợp lipase chịu nhiệt – sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn. Nếu các nhà máy không có điều kiện thanh trùng ngay sữa tươi mới thu mua thì phải tiến hành làm lạnh và bảo quản sữa ở 2 Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 3 – 4°C. Trong thời gian tối đa 24 giờ tiếp theo, ta phải thực hiện quá trình thnah trùng sữa. 1.1.2 Xử lý cream có độ chua cao: ¾ Trong trường hợp nhà máy mua cream nguyên liệu có chất lượng không tốt, độ chua cao (15 – 20°D) thì cần tiến hành xử lý cream trước khi đưa vào sản xuất bơ. ™ Các phương pháp: • Rửa cream bằng nước sạch với tỉ lệ cream/nước là 1/2 (v/v), sau đó tiến hành ly tâm để tách nước. • Trung hòa để làm giảm độ chua của nguyên liệu cream, hóa chất thường dùng là CaO, Ca(OH)2... 1.2. Vi sinh vật: Trong sản xuất bơ lên men, người ta sử dụng vi khuẩn lactic dạng LD. Thường gặp nhất là Streptococcus diacetylactis và Leuconostos citrovorum. Trong quá trình lên men, ngoài acid lactic, chúng sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi như aldehyde acetic, diacetyl, acetoin… Các hợp chất này sẽ tạo cho sản phẩm bơ hương vị đặc trưng. 1.3. Các phụ gia: ™ Chất màu: Màu sắc của bơ do các hợp chất carotenoides quyết định. Thông thường, vào mùa đông hàm lượng các hợp chất trên trong sữa thấp hơn mùa hè nên bơ thành phẩm có màu nhạt hơn. Người ta cho phép sử dụng một số chất màu thực phẩm trong sản xuất bơ. Ví dụ như ở Pháp, các chất màu có nguồn gốc thiên nhiên sau đây được phép sử dụng: • Curcumine (E100) • Lactoflavin (E101) • Cochenille (E120) • Indigotine (E132) • Chlorophylle(E140) • Caramel (E150) • Carbomedicinalis vegetalis (E153) • Carotenoides (E160) • Anthocyane (E160) ™ Muối NaCl: yêu cầu độ tinh sạch không thấp hơn 99,7%. ™ Chất chống oxy hóa: phổ biến nhất làgallat propyle, gallate octyl, gallate dodecyl, butyl hydroxy anisol (BHA) hoặc butyl hydroxy toluen (BHT). Hàm lượng sử dụng thường không quá 0,01%. ™ Các gia vị khác: Để đa dạng hóa các sản phẩm bơ trên thị trường, nhà sản xuất có thể sử dụng một số gia vị khác. Việc lựa chọn gia vị phụ thuộc vào thị hiếu người tiêu dùng và quy định của mỗi nước. Ví dụ như ở Pháp, người ta cho phép sử dụng những gia vị như tiêu, tỏi, mùi tây, củ đinh hương… trong sản xuất bơ. Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 4 2) Quy trình công nghệ sản xuất bơ: 2.1. Quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men: 2.1.1. Thanh trùng: ™ Mục đích: tiêu diệt hệ VSV và ức chế hoạt tính các enzym trong cream. ™ Phương pháp thực hiện: • Nhiệt độ thanh trùng thường sử dụng là 90 – 95°C trong thời gian tối đa 15 – 20 giây. Nếu cream có chất lượng tốt, người ta thường gia nhiệt nhanh nguyên liệu đến 95°C rồi làm nguội ngay. Nếu tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng thì hiệu quả của quá trình sẽ tăng. Tuy nhiên, cream sẽ có mùi nấu và ảnh hưởng xấu đến chất lượng bơ thành phẩm. • Trường hợp cream có mùi lạ: - Sử dụng phương pháp bài khí trong điều kiện chân không để tách các cấu tử dễ bay hơi ra khỏi cream. Quá trình bài khí sẽ được kết hợp thực hiện cùng với quá trình thanh trùng cream. - Quy trình thực hiện: ƒ Đầu tiên, cream sẽ được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng để gia nhiệt lên đến 78°C. ƒ Tiếp theo, cream được đưa vào bồn chân không để thực hiện quá trình bài khí. Áp lực chân không cần được hiệu chỉnh sao cho nhiệt độ sôi của cream trong bồn dao động quanh giá trị 62°C. Khi đó các cấu tử dễ bay hơi sẽ được tách ra khỏi cream. ƒ Cuối cùng, cream được đưa trở lại hệ thống trao đổi nhiệt bản mỏng để gia nhiệt tiếp lên đên 95°C rồi làm nguội. Ở châu Âu, vào mùa hè sữa tươi thường có mùi hành do nhóm cây họ hành mọc phổ biến trên các đồng cỏ. Khi đó quá trình bài khí cream trong sản xuất bơ là cần thiết. Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 5 Cream Vi khuẩn lactic Thanh trùng Nhân giống Cấy giống Lên men và xử lý nhiệt – lạnh Tạo hạt bơ (churning) Sữa bơ Muối và xử lý (buttermilk) Bao bì Bao gói Bơ lên men Hình 1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 6 2.1.2. Cấy giống vi sinh vật: Các nhà máy sản xuất bơ có thể sử dụng sinh khối vi khuẩn lactic dưới dạng sấy thăng hoa do các hãng chuyên sản xuất giống VSV cung cấp. Nếu không, họ có thể tự nhân giống để phục vụ sản xuất. ™ Cấy giống VSV: • Môi trường nhân giống: phổ biến nhất là sữa gầy. Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90 – 95°C trong thời gian 15 – 30 phút. • Nhân giống: - Ta sử dụng phương pháp nhân giống theo nhiều cấp để có đủ số tế bào vi khuẩn cấy vào cream. - Các thông số kỹ thuật: ƒ Nhiệt độ: 20°C. ƒ Thời gian nhân giống cho mỗi cấp: 7 – 10 giờ. - Canh trường VSV thu được có độ chua 18 – 20°SH, số tế bào vi khuẩn có thể lên đến 109 tế bào/ml. Những sản phẩm trao đổi chất quan trọng nhất của vi khuẩn trong canh trường là acid lactic, diacetyl và acid acetic. Chúng sẽ ảnh hưởng đến hương vị của bơ thành phẩm. ™ Tỉ lệ giống cấy: phụ thuộc chỉ số iod của nguyên liệu và nhiệt độ lên men, tỉ lệ giống cấy thường khoảng 1 – 7% (v/v). 2.1.3. Lên men và xử lý nhiệt lạnh: Quá trình lên men và xử lý nhiệt – lạnh sẽ diễn ra song song. 2.1.3.1. Lên men: ™ Mục đích: Sử sụng vi khuẩn lactic để sinh tổng hợp acid lactic và các sản phẩm trao đổi chất tạo độ chua và hương vị đặc trưng cho cream. ™ Điều khiển quá trình lên men: • Tốc độ acid hóa cream và chế độ xử lý nhiệt sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành phẩm. • Yêu cầu kỹ thuật: Sau quá trình lên men - Độ chua phần không béo trong cream cần đạt quanh giá trị 36°SH. - Hàm lượng diacetyl trong cream khoảng 1,0 – 1,5ppm. ™ Thiết bị: thiết bị hình trụ có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ. 2.1.3.2. Xử lý nhiệt lạnh: ™ Mục đích: kết tinh một lượng chất béo có trong cream. ™ Nguyên tắc thực hiện: Do cream chứa hỗn hợp các chất béo có điểm nóng chảy khác nhau nên nhiệt độ kết tinh của chúng cũng khác nhau. Tốc độ kết tinh và độ tinh khiết của các tinh thể sẽ phụ thuộc vào chế độ xử lý nhiệt. Thông thường, người ta dựa vào chỉ số iod của cream để chọn chế độ xử lý nhiệt – lạnh tối ưu. Khi đó bơ thành phẩm sẽ không có cấu trúc quá cứng hoặc quá mềm. Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 7 Bảng 1: Chế độ xử lý nhiệt lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men cream tương ứng với các chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu (Bylund Gosta, 1995) Chỉ số iod Chế độ xử lý nhiệt – lạnh (°C) Lượng giống cấy (%v/v) < 28 8 – 21- 20 1 28 – 29 8 – 21 – 16 2 – 3 30 – 31 8 – 20 – 13 5 32 – 34 6 – 19 – 12 5 35 – 37 6 – 17 – 11 6 38 – 39 6 – 15 – 10 7 > 40 20 – 8 – 11 5 Bảng 2: Aûnh hưởng tỷ lệ chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ cứng của bơ thành phẩm (Luquet, 1985) Lượng chất béo lỏng Lượng chất béo rắn Cấu trúc bơ thành phẩm (% TF) (% TF) 85 15 Bơ mềm 55 45 Bơ cứng Bơ có độ cứng vừa phải, dễ 65 – 78 22 - 35 phết lên bánh ™ Phương pháp thực hiện: • Các hiện tượng: - Làm nguội chậm: Trong quá trình thanh trùng cream ở 90 – 95°C, tất cả các hạt cầu béo đều ở trạng thái lỏng. Khi làm nguội cream xuống 40°C, một số phân tử chất béo bắt đầu kết tinh. Nếu ta làm nguội cream xuống nhiệt độ thấp hơn với tốc độ chậm, quá trình kết tinh sẽ kéo dài nhưng các tinh thể béo sẽ lần lượt xuất hiện với độ tinh khiết cao. Tuy nhiên do thời gian dài nên hàm lượng các sản phẩm tạo vị chua và hương cho bơ được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn lactic trong cream sẽ không đạt được tỷ lệ cân đối như mong muốn. Trong thực tế sản xuất , ta cần phải rút ngắn thời gian kết tinh chất béo bằng phương pháp làm nguội nhanh. - Làm nguội nhanh: Khi làm nguội nhanh, quá trình kết tinh chất béo trong cream sẽ diễn ra nhanh. Tuy nhiên, trong trườn hợp này, một số tinh thể chất béo thu được không đạt độ tinh khiết cao và được gọi là “tinh thể hỗn hợp” (mixed crystals). Đó là các phân tử triglycerid có điểm nóng chảy thấp bị nhốt Cơng nghệ sản xuất bơ từ sữa 8 trong các tinh thể triglycerid có điểm nóng chảy cao. Khi đó tỷ lệ giữa khối lượng chất béo ở thể lỏng so với tổng khối lượng chất béo (TF) trong cream sẽ giảm và bơ thành phẩm có cấu trúc cứng, khó phết lên bánh khi sử dụng. => Giải pháp kỹ thuật: Để khắc phục hiện tượng trên, sau khi giảm nhiệt độ cream để kết tinh một phần chất béo, người ta nâng dần nhiệt độ lên để các triglycerid có điểm nóng chảy thấp sẽ hóa lỏng và tách ra khỏi các “tinh thể hỗn hợp”. Cuối cùng, tiến hàn hạ nhiệt độ cream nhưng không quá thấp như ở lần hạ nhiệt độ đầu tiên để tái kết tinh chất béo. Khi đó một số triglycerid sẽ tiếp tục kết tinh, tuy nhiên độ tinh khiết của các tinh thể trong cream sẽ tăng, số “tinh thể hỗn hợp” giảm. Ta có thể đạt được tỷ lệ phần trăm giữa lượng chất béo lỏng so với tổng khối lượng