Sản xuất sữa chua

ỨNG DỤNG LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Khoa Hóa kỹ thuật
SEMINAR


Sinh viên Trần Giang Vũ Vi

Cán bộ hướng dẫn Lê Thị Minh Hạnh
Đề tài


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Khoa Hóa kỹ thuật

GIỚI THIỆU SỮA CHUA
THÀNH PHẦN SỮA CHUA
LỢI ÍCH CỦA SỮA CHUA
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA
KẾT LUẬN
1. GIỚI THIỆU SỮA CHUA
Sữa chua (hay yaourt, yogurt) thực chất là sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được cho lên men với các chủng vi khuẩn có lợi cho đường ruột (Lactobacillus bulgaricus, Streptocoocus thermophilus) giúp chuyển đường sữa thành lactic tạo ra độ chua của một loại thực phẩm hấp dẫn.
Có hai dạng sữa chua: Dạng lỏng như nước gọi là sữa chua uống và dạng sệt do chất casein trong sữa được đông đặc gọi là sữa chua ăn.




Sản phẩm sữa được chế biến từ sữa tươi, sữa đặc hoặc sữa bột và chất béo sữa các loại và được lên men bởi Lactobacillus bulgarius và steptocuccus thermophilus ... có/hoặc không bổ sung các thành phần phụ liệu.
Sản phẩm sữa chua chứa hàm lượng chất béo nhỏ hơn 0,5%.





Sản phẩm sữa chua chứa hàm lượng chất béo từ 0,5% đến 2,0%.

Sản phẩm sữa chua đã xử lý nhiệt sau khi lên men (Heat-Treated after fermentation yoghurt)

Sản phẩm sữa chua được xử lý nhiệt sau khi lên men. Chúng không còn chứa các vi sinh vật sống.




Sản phẩm sữa chua (1, 2 và 3) tương ứng có bổ sung đường.
Sữa chua có đường
(Sweetened yoghurt)




Sản phẩm sữa chua (1, 2 và 3) tương ứng có bổ sung hương liệu thực phẩm.
Sữa chua có bổ
sung hươngliệu
(Flavoured yoghurt)
2. THÀNH PHẦN CỦA SỮA CHUA
Sữa chua có một giá trị dinh dưỡng khá đáng kể: Trong 100g sữa chua chứa khoảng 100Kcal (bằng khoảng 1/2 chén cơm hay 2 trái chuối xanh), cung cấp 260kJ năng lượng, có chất đường (15,4g), chất đạm (3,1g), chất béo (3g), calci và một số loại vitamin. Một số loại sữa chua còn thêm DHA (chất béo không no chuỗi dài) có tác dụng giúp sáng mắt và tăng chỉ số phát triển trí tuệ...
Mặt khác, trong sữa chua có chất kháng sinh gọi là lactocidine, có khả năng chống lại các virut, đề kháng với các bệnh do virut gây ra. Đã có những nghiên cứu cho thấy việc ăn sữa chua 3 lần/tuần thì hệ miễn dịch được tăng cường.
3. LỢI ÍCH CỦA SỮA CHUA
Sữa tươi là một loại thực phẩm quý, giàu chất dinh dưỡng như đạm, đường, khoáng, vitamin và các chất khoáng….
Sự lên men lactic được sử dụng rộng rãi trong việc chế biến sữa thành các loại sản phẩm như sữa chua, yaourt, fomai… vừa tăng giá trị dinh dưỡng, vừa có tính chất chữa bệnh đường ruột giúp ta ăn ngon miệng, dễ tiêu hóa mà còn có tác dụng bảo quản lâu hơn sữa tươi.

Kích thích sự đáp ứng miễn dịch và làm giảm cholesterol huyết thanh, nó trở nên nhiều chất bổ dưỡng và dễ hấp thụ vào máu. Có lẽ vì vậy mà có thể hấp thụ sữa chua nhiều hơn gấp 3 lần sữa tươi, dùng cho người bệnh vừa mới khỏi, suy nhược, biếng ăn rất tốt.
3. LỢI ÍCH CỦA SỮA CHUA

Sữa chua vẫn giữ được và làm giàu thêm các chất protein, vitamin và khoáng chất cần thiết, giúp cân bằng hệ vi khuẩn, tăng cường khả năng đề kháng của cơ thể. Protein trong sữa ngăn ngừa ung thư dạ dày, đường lactose làm tăng bifidobacteria trong ruột, calcium và sắt ngăn chặn bệnh thiếu máu hồng cầu, vitamin A, tăng cường thị giác, pepton và peptid có tác dụng kích thích chức năng gan.
3. LỢI ÍCH CỦA SỮA CHUA
Có thể dùng sữa chua cho người bệnh đái đường vì nó có ít chất bột và làm giảm cơn khát
Sữa chua còn rất tốt cho răng miệng bạn.
Sữa chua còn được được xem như một loại thực mỹ phẩm chăm sóc da hiệu quả
4. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA

4. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA CHUA

Quá trình sản xuất ra sữa chua chủ yếu dùng phương pháp lên men lactic. Lên men lactic là quá trình hóa sinh đặc trưng của sữa dưới tác động của vi khuẩn lactic (Lacobacillus, Lacidophillus...) lên men đường lactoza có trong sữa để tạo thành acid lactic. Để tiến trình lên men nhanh và ổn định, người ta cho thêm loại vi khuẩn Leuconostoc hoặc nấm mốc.
LÊN MEN LACTIC
Lên men Lactic đồng hình
Sự lên men tạo sản phẩm chính là axit lactic chiếm 90- 98% tổng sản phẩm lên men, sản phẩm phụ là etanol, axit axetic, CO2, axetoin.
Glucozơ Axit Lactic
LÊN MEN LACTIC
,
Glucozơ Axit Lactic + CO2
+ Etanol + Axit Axetic
Lên men Lactic dị hình
Gọi lên men lactic không điển hình, sản phẩm cuối cùng ngoài axit lactic còn nhiều sản phẩm phụ: axit acetic, rượu ethylic, CO2, dextran…



Biến đổi đường sữa (lactose)



 Giai đoạn đầu của quá trình lên men lactic là sự thủy phân đường lactoza dưới tác dụng của men lactaza, sản phẩm tạo thành là đường glucoza và galactoza. Các loại đường này sẽ bị chuyển hóa tiếp qua nhiều phản ứng trung gian phức tạp cho ra sản phẩm là acid lactic.

LÊN MEN LACTIC

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm acid lactic (lên men đồng hình), acid lactic, ethanol, CO2 (lên men dị hình), quá trình lên men còn tạo nhiều các sản phẩm phụ khác như: acid bay hơi, este thơm, vitamin B1, vitamin C... khiến sản phẩm có mùi thơm đặc trưng. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần hình thành nên mùi, vị đặc trưng cho những sản phẩm lên men lactic. Đáng chú ý nhất là diacetyl và acetaldehyde.


Citrate
Acetate
oxaloacetate
CO2
CO2
CO2
Pyruvat
2,3 Butanediol
Acetaldehyde-TPP
te
Acetolactate
Acetyl - CoA

CoASH+TPP
Acetoin
NAD(P)+
NAD(P)H
NAD(P)H
NAD(P)+
Diacetyl

Qúa trình sinh tổng hợp diacetyl liên quan đến sự chuyển hoá citrate
Glucose 6-phosphate
Fructose 1,6-diphosphate
6-phosphogluconate
Pyruvate
Alanin
Lysine
Serine

Xylose-5-phosphate
Acetate
Acetyl-CoA
Acetaldehyde
Glucose



Sinh tổng hợp acetaldehyde ở một số vi khuẩn lactic ưa nhiệt


LÊN MEN LACTIC

 Việc chuyển sản phẩm từ dạng lỏng sang dạng đông tụ được thực hiện bằng cách làm giảm pH môi trường dẫn đến đông tụ casein và tủa Ca++ .
Mixen
KHẢ NĂNG ĐÔNG TỤ CASEIN

Trong sữa các casein có mặt dưới dạng các hạt hình cầu- đó là các mixen có đường kính 20- 300nm. Các mixen là một tập hợp các đưới đơn vị có đường kính 15- 20nm.
A: a submicelle; B: protruding chain; C: Calcium phosphate; D: κ-casein; E: phosphate groups
KHẢ NĂNG ĐÔNG TỤ CASEIN

 Sữa tươi luôn có độ pH xấp xỉ 6.6- 6.7 và các mixen casein mang điện tích âm. Vì tất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau nên các mixen tồn tại dưới dạng keo.
 Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein và góp phần duy trì các mixen trong dung dịch.
 Khi giảm độ pH, các ion H+ của axit sẽ liên kết với các mixen casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của mixen casein. Khi đến giới hạn, các mixen casein sẽ đông tụ ở pH 4.5- 4.7
Axit Cazeinic tự do không hòa tan, do đó gây đông tụ sữa
KHẢ NĂNG ĐÔNG TỤ CASEIN

 Bên cạnh khả năng đông tụ bởi axit, casein còn bị đông tụ bởi renin
 Là quá trình thủy phân hạn chế casein x làm cho chúng tạo gel.
 Sự đông tụ tạo ra do loại bỏ một phần casein- glycopeptit, làm giảm sự tích điện bề mặt của mixen tức là làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các mixen. Bề mặt của các mixen trở nên ưa béo và do đó mà các mixen liên hợp một cách dễ dàng
VI KHUẨN LACTIC SẢN XUẤT SỮA CHUA
Lactobacillus bulgaricus (L. bulgaricus):
Là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45-500C trong môi trường có độ acid cao. Loài này có thể tạo ra trong khối sữa đến 2,7% acid lactic từ đường lactose.

VI KHUẨN LACTIC SẢN XUẤT SỮA CHUA
Streptococcus thermophilus(S. thermophilus)
Phát triển tốt ở nhiệt độ 500C và sinh sản tốt ở nhiệt độ 37-400C. Đây cũng là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, có thể chịu được nhiệt độ đun nóng đến 650C trong 30 phút nhưng chỉ phát triển được trong môi trường acid thấp hơn L.bulgaricus.

                                                                        
VI KHUẨN LACTIC
 Hai loài vi khuẩn nêu trên thuộc loại vi khuẩn hiếu khí và chịu được môi trường có độ acid thấp (pH = 4-4,5).
 Trong sản xuất sữa chua bằng nuôi cấy hỗn hợp hai loài trên cho thấy: ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH của sữa thích hợp cho loài Streptococcus hoạt động chiếm ưu thế và đảm bảo cho quá trình lên men lactic được bắt đầu.
 Hoạt độ của các enzyme phân huỷ casein của Lactobacillus kích thích sự phát triển của Streptococcus, độ acid tăng lên. pH của sữa thay đổi làm cho Streptococcus khó phát triển. Lúc này Lactobacillus sẽ thay thế chỗ và sự vón cục của sữa bắt đầu.
VI KHUẨN LACTIC
 Sau khi thanh trùng ở nhiệt độ 950C, sữa được làm lạnh đến nhiệt độ 42-460C và cấy hai loại vi khuẩn trên để thực hiện quá trình lên men ở nhiệt độ 40-500C trong thời gian 2-3h.

 Để sản phẩm có độ chua nhẹ và thơm, người ta có thể sử dụng tế bào của vi khuẩn Streptococcus ở giai đoạn non và khi môi trường lên men có độ acid thấp. Ngược lại, muốn sữa chua có độ acid cao thì cần sử dụng tế bào Streptococcus già hơn hoặc sử dụng Lactobacillus
Ageing
Thanh trùng
Bồn rót
Đóng gói,dán nhãn
Làm lạnh

Hạ nhiệt
Ủ
Cấy men
Đồng hoá 1
Gia nhiệt
Phối trộn
Nguyên liệu
Làm lạnh
Đồng hoá 1
Gia nhiệt
Phối trộn
Nguyên liệu
Nâng nhiệt độ lên 600C cho thích hợp quá trình đồng hoá
Nếu nguyên liệu là sữa bột không đường thì thêm đường để đạt nồng độ 8 - 10 %
Bột sữa, đường, bơ, chất ổn định phối ở nhiệt độ 450C để quá trình hoà tan đồng đều
Được thực hiện trong máy đồng hoá tạo áp suất cao khoảng 200 bar bằng hệ thống bơm pitton để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu và phân tán các chất khác nhau tạo thành hỗn hợp đồng nhất.
Hạ nhiệt
Đồng hoá 2
Ageing

Làm lạnh
Ở  95oC, 200 bar
Dòng sữa được cho qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng vĩ có nước lạnh bên ngoài để nhiệt độ còn 5oC. Dẫn tới bồn ageing.
Sữa để yên trong bồn 1-2 giờ, ở 5oC
Tới nhiệt độ thích hợp quá trình lên men của vi khuẩn lactic (43oC)
Thanh trùng
Nâng nhiệt lên 95oC trong 1 phút
Ủ

Làm lạnh


Cấy men
15oC để hạn chế quá trình lên men. 
Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus (hình que) và Streptococus thermophilus (hình cầu) thuộc chủng Streptococea, họ Lactobacteriaceas. Sữa sau khi được hạ nhiệt xuống còn 43oC (pH lúc này phải đạt khoảng 4,4 – 4,5) cùng lúc men từ bồn men được bơm vào bồn cấy men. Lượng men bơm vào chiếm 5% tổng khối lượng sản phẩm.
43oC; 4 -5 giờ, pH sau ủ khoảng 4,7 - 4,8. Ủ nhằm mục đích tạo đủ thời gian, tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men chuyển hoá đường lactose thành acid lactic
Bồn rót
Sau làm lạnh, sữa được chuyển sang bồn rót để chuẩn bị đóng gói
Đóng gói,dán nhãn

Cuộn nhựa được tiệt trùng ở 115oC, đem dập khuôn và chuyển đến bồn rót. Sữa chua được rót vào và dán nhãn (nhãn được tiệt trùng bằng tia hồng ngoại). Bảo quản trong kho lạnh nhiệt độ 0 ÷ 5oC trước khi xuất xưởng.
THIẾT BỊ SẢN XUẤT SỮA CHUA


THIẾT BỊ SẢN XUẤT SỮA CHUA


CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN


Để sản xuất được thực phẩm lên men với chất lượng mong muốn, chúng ta cần phải :
 Chọn được giống vi sinh vật thích hợp.
 Xác định được môi trường lên men với thành phần cơ chất đầy đủ theo tỷ lệ tối ưu.
 Xác định được các điều kiện lên men thích hợp như lượng giống cấy, nhiệt độ và thời gian lên men. Ngoài ra, ta còn phải quan tâm đến những vấn đề khác như việc cung cấp oxy, sự khuấy trộn.


KẾT LUẬN
Sữa chua là một thức ăn bổ dưỡng, có thể dùng như một thức uống giải khác. Lợi ích do sữa chua mang lại là rất lớn, vừa cung cấp năng lượng, vitamin, khoáng chất cần thiết vừa tăng sức đề kháng cho cơ thể. Hàng ngày rất nhiều người thích ăn sữa chua. Sữa chua cũng thường là một khẩu phần sữa thường xuyên của các em nhỏ.
Cải tạo giống VSV
Huấn luyện thích nghi từ từ với môi trường
Gây đột biến
- Tác nhân vật lý: tia tử ngoại, tia phóng xạ
- Tác nhân hóa học
Dùng kỷ thuật di truyền hiện đại