Đề tài Công nghệ sản xuất cream

nhiều yếu tố như thời gian có thai, giống gia súc, bệnh tật. Khi pha thêm nước, độ dẫn điện giảm. Khi độ acid tăng, độ dẫn điện tăng. 2.2.6. Nhiệt dung ( tỷ nhiệt) Nhiệt dung riêng được xác định bằng lượng nhiệt cần để đun nóng 1 đơn vị khối lượng 1 kg lên 1oC. Đơn vị: kcal/kg.oC Đơn vị quốc tế: J/kg.K Khi hàm lượng chất béo tăng, nhiệt dung của sữa phải giảm vì nhiệt dung của chất béo thấp hơn nhiệt dung của nước. Tuy nhiên, trong khoảng 10 – 20oC thì nhiệt dung tăng khi hàm lượng chất béo tăng. Điều đó có thể giải thích như sau: trong khoảng nhiệt độ này, một phần mỡ sữa ở dạng rắn nên một phần nhiệt phải chi phí cho việc chuyển trạng thái lỏng, nhiệt dung sẽ giảm khi hàm lương chất béo tăng. n CKC C B C 1 B , kcal/kg.oC Cn – nhiệt dung của nước, kcal/kg.oC B – hàm lượng nước, % CCK – nhiệt dung của chất khô, kcal/kg. oC Thường CCK = 0.25 – 0.35 kcal/kg. oC. Bảng 2.2 là bảng phụ thuộc nhiệt dung của sữa và một số sản phẩm sữa vào hảm lượng chất béo và nhiệt độ ở các nhiệt độ xác định. CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 22 - Bảng 2.2. Nhiệt dung riêng của sữa và sản phẩm sữa (kcal/kg.oC) Sản phẩm Nhiệt độ khi xác định ở các nhiệt độ khác nhau, oC 0 10 20 30 40 Sữa gầy Sữa nguyên Cream 20% 40% 60% Sữa đặc có đường Bơ Sữa bột 0.97 0.92 0.90 0.85 0.60 - 0.51 - 0.97 0.92 0.92 0.98 0.96 - - - 0.98 0.95 1.02 1.06 1.14 0.54 0.44 0.48 0.98 0.94 0.90 0.84 0.82 - - - 0.98 0.94 0.89 0.77 0.70 - - - 2.2.7. Độ dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt là lượng nhiệt đi qua một đơn vị mặt phẳng trong một đơn vị thời gian khi chênh lệch nhiệt độ của các mặt phẳng vật chất đó là 1oC. Độ dẫn nhiệt của sữa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc sản phẩm và nhiệt độ. Sữa có hàm lượng chất béo cao hơn thường dẫn nhiệt chậm hơn. Bảng 2.3. Độ dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm sữa ( kcal/m.h.oC) Sản phẩm Hàm lượng chất béo, % Xác định ở nhiệt độ 0 – 2oC 18 – 20oC Sữa gầy Sữa nguyên Cream Bơ được sản xuất theo: - Phương pháp dây chuyền - Phương pháp đảo trộn Mỡ sữa Sữa đặc có đường Sữa bột 0.1 3.5 40.0 85.0 84.0 100.0 8.5 26 – 28 0.360 0.345 0.242 0.136 - 0.113 - - 0.470 0.426 0.273 0.201 0.173 0.145 0.22 – 0.24 0.16 – 0.18 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 23 - 2.2.8. Hệ số dẫn nhiệt Hệ số dẫn nhiệt (a) là tỷ số giữa độ dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng: a = λ/C Đơn vị của hệ số dẫn nhiệt theo đơn vị quốc tế là m2/s, còn có thể dùng m2/h. 1 m2/h = 2.778x10-4 m2/s Hệ số dẫn nhiệt càng cao thì quá trình đun nóng hoặc làm lạnh sản phẩm càng nhanh. Bảng 2.4. Hệ số dẫn nhiệt của sữa và một số sản phẩm Sản phẩm Nhiệt độ, oC a.106 m2/h m2/s Sữa nguyên Sữa gầy Sữa đặc có đường Bơ sữa sản xuất theo phương pháp đảo trộn Mỡ sữa Whey 15 15 - 18 – 20 15 15 440 410 333 221 336 460 0.122 0.14 0.092 0.0614 0.0933 0.128 2.3 . Tính chất hóa học 2.3.1. Độ acid chung Người ta biểu thị độ acid chung bằng độ Thorner ( oT). Nó cho ta biết lượng ml NaOH 0.1N đã dùng để trung hòa acid tự do có trong 100ml sữa. Độ acid chung phụ thuộc vào các thành phần của sữa mà chũ yếu là các muối acid của acid phosphoric và limonic, các protein ( casein, albumin, globumin) và CO2 tồn tại dưới dạng hòa tan trong sữa. Giá trị trung bình độ acid của sữa bò là 16 – 18oT. Đối với sữa bò đầu, độ acid có thể rất cao do có hàm lượng protein và muối cao. Theo kết quá nghiên cứu của Inikhov: Ngày thứ 1 sau khi đẻ, sữa có độ acid 49.5oT 2 40.5oT 3 29.8oT 4 28.7oT CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 24 - 5 26.7oT 6 25.6oT 11 21.8oT Còn có thể biểu thị độ acid chung theo độ Soxhlet – Henkel (oSH), ( dùng dung dịch NaOH 0.25N), độ Dornic ( oD) ( với dung dịch NaOH 0.125N) hoặc theo phần trăm acid lactic. Cơ sở của nó dựa vào phản ứng sau: 3 6 3 3 5 3 2NaOH C H O C H O Na H O 1 phân tử + 1 phân tử 1 phân tử + 1 phân tử Đương lượng phân tử của acid là 90 1ml NaOH 1oT 1ml NaOH tương đương với 0.009% acid lactic Bàng 2.5. Mối tương quan giữa các đơn vị đo độ acid của sữa oSH oT oD % acid lactic 1 0.4 4/9 2.5 1 10/9 2.25 0.9 1 0.0225 0.009 0.01 2.3.2. Độ acid hoạt động Độ acid hoạt động biểu thị tính hoạt động của các ion H+. Giá trị pH = 6.5 – 6.8. Trung bình là 6.6. Độ pH của sữa không đặc trưng cho độ tươi của sữa. Nó biến đổi rất chậm so với độ acid chung. 2.3.3. Tính chất oxy hóa - khử của sữa Sữa là một chất lỏng phức tạp mà trong đó ngoài các thành phần chính: protein, lipit và lactocza còn chứa hàng loạt các hợp chất khác rất dễ bị oxy hóa, bị khử [ vitamin C ( acid ascorbic), vitamin E, B2, enzyme, chất màu…]. Khả năng oxy hóa - khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxy hóa - khử, ký hiệu Eh, tính bằng mVolt hoặc Volt. Đối với sữa bình thường Eh = 0.2 – 0.3 V (200 – 300mV). Khả năng oxy hóa - khử phụ thuộc vào nồng độ ion H do đó còn có thể biểu thị bằng rH2 : CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 25 - oh 2 E rH 2pH ,t 18 C 0.029 Như vậy, thế oxy hóa - khử Eh hoặc rH2 cho phép đánh giá các quá trình năng lượng xảy ra trong sữa. Xanh metylen có thể bị mất màu khi cho vào sữa ( trong một số trường hợp). Điều đó chứng tỏ trong sữa có chất dễ oxy hóa. Nếu cho fomaldehyt vào sữa bị oxy hoá chứng tỏ trong sữa có chất khử. III- Tính chất hóa lý và cấu trúc sữa 3.1. Tính chất keo của sữa Sữa là một dung dịch keo có ba pha tồn tại đồng thời: - Dung dịch thực - Dung dịch huyền phù - Dung dịch nhũ tương 3.1.1. Dung dịch thực Thành phần gồm nước và các chất hòa tan như lactose, muối khoáng và vitamin hòa tan trong nước. Lactose hòa tan trong nước của sữa và tạo thành dung dịch phân tử ( kích thước phân tử 1.0 – 1.5nm). Muối vô cơ và hữu cơ ở dạng phân tử ion với kích thước nhỏ hơn 1nm hoặc ở dạng các phân tử keo, kích thước 10 – 20 nm. Ở dạng ion gồm các muối hòa tan của natri và kali: clorua, mono và diphosphat và citrate. Các muối này đều phân li thành ion: Các muối hòa tan này của sữa mang tính chất là những dung dịch đệm. Nhờ đó mà sữa tươi luôn luôn có pH = 6.7 Các muối kém hòa tan: calcium phosphate, tribasic tồn tại ở dạng keo. 3.1.2. Hệ huyền phù Chủ yếu là protein và các chất liên kết khác như liporotein. Các protein trong sữa ở dạng phân tử lớn có kích thước từ 15 – 200 nm ( albumin 15 – 50 nm, globulin 25 – 50 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 26 - nm, casein 40 – 200 nm). Do kích thước phân tử protein lớn tạo thành các dung dịch keo. Trên bề mặt các phân tử protein có chứa các nhóm háo nước –NH2, –COOH, –CO, – NH… nên rất dễ dàng hút nước. Khi các nhóm này phân li sẽ tạo thành các điện tích (+) và (–) với số lượng xác định. Hai yếu tố này ( háo nước và có điện tích) thường quyết định sự bền vững của protein ở dạng keo. Khi hai yếu tố này bị phá huỷ sẽ dẫn tới sự đông tụ của protein và do đó của sữa. Thường yếu tố háo nước có ý nghĩa quan trọng hơn đối với độ bên của protein sữa. Điều này giải thích vì sao albumin và globulin trong môi trường acid bền hơn casein. Đó có độ háo nước cao nên chúng không bị đông tụ ngày cả ở điểm đẳng điện. 3.1.3. Hệ nhũ tƣơng -Sữa là 1 hệ nhũ tương:nước – dầu: Hình 4:Cấu tạo hạt cầu béo của sữa 1 ml sữa có 10-15 tỉ hạt cầu béo(d=0,1-20 m) Màng bao quanh cầu béo :lipoprotein(tích điện âm) Thành phần cầu béo :glyceride,phospholipid và protein. Phospholipid là cầu nối giữa glyceride và protein Chính nhờ những tính chất giống như 1 hệ nhũ tương của sữa mà người ta có thể sản xuất cream Chủ yếu là chất béo ở dạng các cầu mỡ. Kích thước và số lượng các cầu mỡ không ổn định và phụ thuộc nhiều yếu tố mà chủ yếu là khẩu phần thức ăn, giống, điều kiện sống, thời kỳ có thai. Kích thước các cầu mỡ có ý nghĩa quan trọng, nó xác định sự biến đổi chất béo vào sản phẩm trong hàng loạt các quá trình công nghệ ( li tâm, đồng hóa, quá trình sản xuất bơ, phomat). Số lượng trung bình trong 1ml sữa có khoảng 3000 – 4000 triệu cầu mỡ với đường kính trung bình 3µm ( giới hạn dao động 0.3 – 10µm ) . Nhũ tương chất béo của sữa khá bền vững. Đun sữa đến nhiệt độ cao (thanh trùng, tiệt trùng), làm lạnh tới nhiệt độ thấp, tác động cơ học của bơm, cánh khuấy… vẫn không CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 27 - làm phá vỡ được màng bao cầu mỡ. Vỏ này chỉ có thể bị phá huỷ khi có tác dụng cơ học đặc biệt ( khi sản xuất bơ) hoặc do ảnh hưởng của hóa chất ( acid, kiềm). Theo ý kiến của nhiều nhà nghiên cứu thì trên bề mặt của các cầu mỡ được bao bằng một lớp lipoprotein do đó các cầu mỡ không bị phá hủy khi có tác động cơ học mạnh. 3.1.4. Sữa là 1 hệ dung dịch keo Hình 5 : Cấu tạo một micelle casein. Chú thích : A: tiểu micelle; B : chuỗi bề mặt; C: Phosphate calcium; D: κ -casein; E: nhóm phosphate CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 28 - Phosphate calcium và tương tác kỵ nước giữa các dưới-micelle đảm bảo cho tính bền vững của cấu trúc micelle casein. Phần ưa nước của κ -casein có chứa nhóm carbohydrate, nhóm này đính ở bên ngoài của các micelle phức hợp (B trong hình 1), tạo nên một “lớp tóc”, nhưng quan trọng hơn là chúng giúp các micelle bền vững, chống lại sự kết tụ. -Sữa là 1 hệ keo: Micelle sữa có kích thước 0,2-0,4 m Chứa 400-500 tiểu micelle liên kết với nhau bởi muối phosphat calci. Tiểu micelle có hình cầu (d=10-15nm),chứa trung bình 10 phân tử casein, vùng tâm là α- casein và β- casein kị nước,vùng biên là κ – casein với đầu kị nước hướng về tâm cầu Thành phần :nước(65%), casein và khoáng (35%):Ca,Mg/phosphate,citrate Tách κ- casein ra khỏi micelle,cấu trúc micelle trở nên không ổn định. IV- Chỉ tiêu chất lƣợng: 4.1 .Chỉ tiêu hóa học: Sự kiểm tra định tính và định lượng về các chất kháng sịnh thường rất khó và đòi hỏi các điều kiện phân tích nghiêm ngặt và sự nỗ lực lớn. Tuy nhiên, việc phát hiện chất kháng sinh rất quan trọng, vì loại sữa chứa các chất ức chế chỉ có thể dùng để sản xuất trong những trường hợp chắc chắn. IDF khuyến cáo các phương pháp phân tích sau để kiểm tra các chất ức chế: a) Kiểm tra chất ức chế của vi khuẩn Bacillus stearothermophilus Plate test ( IDF tiêu chuẩn 57:170, plate test với chất chỉ thị hoặc thiết bị vi phẫu) b) Kiểm tra chất ức chế của Streptococcus salivaruis subs. Thermophilus Accusphere test, kiểm tra sự acid hóa, kiểm tra ATP c) Kiểm tra chất ức chế của Bacilus subtilis Arla microtest Kiểm tra Bacillus substilis (AOAC) d) Kiểm tra ức chế của Sarcina lutea CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 29 - 4.2. Chỉ tiêu cảm quan : Màu sắc và trạng thái sữa đồng nhất,không tách pha,không lợn cợn Mùi vị đặc trưng,không có mùi lạ Dụng cụ chứa sữa nguyên liệu phải sạch,nếu sữa bám cặn lại nhiều là dụng cụ chứa dơ Hàm lượng cặn được xác dịnh bằng cách dùng pipet to đầu hút phần dưới đáy xe bồn hoặc bình chứa sau khi đã tháo sữa ra .đổ sữa hút được qua giấy lọc và quan sát dươi ánh sáng,nếu thấy có cặn bám trên giấy lọc là sữa không đạt yêu cầu. 4.3. Chỉ tiêu hóa lí: Xác định điểm đông đặc của sữa pI =4,2-4,7 ,nếu khác là sữa đã bị pha loãng Xác định tổng hàm lượng chất khô (13%),protein(3,4%),chất béo (3,9%) Xác định độ chua của sữa :15-18ºD,pH= 6,5-6,7 4.4 .Chỉ tiêu sinh học : Số tế bào soma không quá 500.000 tế bào /ml Bảng 2./5 Các yếu tố ngoại có thể nhiễm vào sữa nguyên liệu CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 30 - ( Nguồn:” Milk and Dairy Product Technology”, Edgar Spreer) 4.5 . Các ảnh hƣởng chính tạo nên cream tự nhiên trong sữa nguyên liệu 4.5.1. Nhiệt độ: không có sự tạo cream ở 37oC. Sữa càng lạnh thì sự tạo cream càng nhanh. 4.5.2. Nồng độ agglutinin: khác nhau giữa các con bò và trong giai đoạn của thời kì tiết sữa,… Nồng độ cao hơn trong sữa non, nồng độ không đáng kể ở cuối thời kì tiết sữa. Agglutinin có chức năng quan trọng trong việc liên kết ( hay kết cụm ) các hạt cầu béo lại với nhau trong quá trình hình thành dòng cream. Agglutinin rất dễ bị hấp phụ lên trên màng hạt cầu béo. Tuy nhiên, nó chỉ được hấp phụ mạnh mẽ khi các giọt cầu béo ở thể CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 31 - rắn ( nhiệt độ thấp 5-10oC). Ở nhiệt độ cao hơn ( vài chục độ ), agglutinin chủ yếu được tìm thấy trong huyết thanh sữa. Khi li tâm sữa ở nhiệt độ thấp, các hạt cầu béo ở dạng rắn, agglutinin sẽ hấp phụ lên trên hạt cầu béo, dẫn đến dòng cream hình thành càng nhanh. Cream sau khi ly tâm sẽ được nâng nhiệt độ từ từ, khi đó, các giọt cầu béo trở về dạng lỏng, agglutin sẽ được giải phóng khỏi các hạt cầu béo và nằm trong phần huyết thanh của dung dịch cream thu được. 4.5.3 Kích thước của các hạt cầu béo: các hạt cầu béo nhỏ hơn có một diện tích bề mặt tương đối lớn và vì vậy có nhiều agglutinin hơn ( tức là agglutinin hấp phụ lên bề mặt hạt cầu béo nhiều hơn). 4.5.4. Hàm lượng chất béo: hàm lượng chất béo của sữa càng cao, sự tạo cream càng nhanh vì sự hình thành các cụm chất béo ( floccule ) càng nhanh. 4.5.5. Khuấy trộn sữa trong 1 khoảng thời gian tại nhiệt độ thấp làm suy yếu một cách trầm trọng sự tạo cream. Có thể giải thích là vì khối tập hợp của agglutinin được hình thành gây ra sự giảm số lượng các phần tử hoạt động. Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian tạo cream, nhiệt độ tạo cream, nhiệt độ xử lý thanh trùng sữa và kích thước hạt cầu béo lên phần chất béo tạo cream. Sự hình thành cream trong sữa nguyên liệu. Ảnh hưởng của thời gian tạo cream (t), nhiệt độ tạo cream (T), nhiệt độ của sự xử lý nhiệt trước ( T’, trong thời gian 30 phút) và kích thước các hạt cầu béo (d) trong chất béo sữa được tách thành cream (Q) p = sữa thanh trùng pasteurVí dụ tương tự từ P.Walstra and R.Jenness, Dairy Chemistry and Physics ( New York: Wiley 1984) CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 32 - PHẦN 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I-SƠ ĐỒ KHỐI: QUY TRÌNH 1 Sữa bò tươi Thanh trùng chỉ thị phosphatase âm tính Li tâm ở 40-50 ºC kết hợp chuẩn hóa Sữa gầy Gia nhiệt lên 70-75 ºC Đồng hóa ở 11+3MPa Rót sản phẩm Tiệt trùng cream Chai thủy tinh Cream CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 33 - QUY TRÌNH 2 II-QUY TRÌNH THEO THIẾT BỊ Sữa bò tươi Thanh trùng Li tâm ở 40-50ºC kết hợp chuẩn hóa Tiệt trùng UHT 10s,140 ºC Đồng hóa (10 MPa) ở điều kiện vô trùng Đóng gói vô trùng Làm nguội xuống 10 ºC cream Sữa gầy Bao bì giấy Cream CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 34 - PHẦN 3 GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ A-QUY TRÌNH 1: I-Thanh trùng: 1)Mục đích công nghệ: - Chuẩn bị:đun nóng sữa để giảm độ nhớt,tăng hiệu quả cho quá trình li tâm - Bảo quản:tiêu diệt 1 số vi sinh vật ưa lạnh có thể tạo lipase chịu nhiệt trước khi chúng sinh tổng hợp lipase,vô hoạt lipase của sữa để ngăn cream bị ôi hóa trong thời gian bảo quản Sau khi thanh trùng cần kiểm tra hoạt tính của phosphatase bằng cách cho este của acid photphoric và một chất chỉ thị đặc hiệu vào sữa. Nếu có enzyme này, este sẽ bị phân hủy và giải phóng ra rượu tự do làm chất chỉ thị đổi màu.Thanh trùng đạt yêu cầu khi không thấy hai enzyme phosphatase thể hiện hoạt tính. 2)Các biến đổi của nguyên liệu: Các biến đổi của sữa do gia nhiệt gây ra có thể là thuận nghịch hoặc bất thuận nghịch. -Biến đổi vật lí: Thể tích tăng Khối lượng giảm( do nước bay hơi ) Tỷ trọng thay đổi Độ nhớt sữa giảm. - Biến đổi hóa học : Tốc độ các phản ứng hóa học tăng :thủy phân ,oxy hóa – khử ,phân hủy ,tạo phức . + Lactose đồng phân hóa + Các ester phosphoric, đặc biệt là casein, bị thủy phân. Phospholipid và một số ester không hòa tan cũng phá vỡ. Kết quả là lượng phosphate vô cơ gia tăng. + pH của sữa giảm và độ acid tăng lên + Một vài vitamin có thể bị phá hủy - Biến đổi hóa lí : + Sự bay hơi nước. + Sự đông tụ protein :hầu hết các serum protein bị biến tính và kết tủa. - Biển đổi hóa sinh : Vô hoạt một số enzyme : lipase,phosphatase kiềm CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 35 - - Biển đổi sinh học : Số lượng vi sinh vật giảm. - Cảm quan : Màu sắc ,mùi vị thay đổi không đáng kể so với sữa nguyên liệu 3)Ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình: -Mẫu ban đầu: nếu lúc đầu sữa không có nhiều enzyme lipase và vi sinh vật sinh lipase thì thời gian thanh trùng ngắn và ngược lại -Thành phần hóa học của thực phẩm: sữa tươi có pH cao(6,6) nên có nhiều vi sinh vật,cần một khoảng thời gian cần thiết để xử lí.Ngoài ra lipid có hệ số dẫn nhiệt thấp nên tùy hàm lượng lipid trong sữa mà thay đổi thời gian thanh trùng.Nếu hàm lượng lipid cao phải kéo dài thời gian thanh trùng -Các tính chất vật lí của nguyên liệu: sữa lỏng nên trong quá trình thanh trùng xuất hiện các dòng đối lưu nhiệt,từ đó nhiệt truyền nhanh hơn và hiệu quả hơn -Phương pháp thanh trùng:thanh trùng ngoài bao bì +Thiết bị truyền nhiệt bảng mỏng,bề mặt nhám có các gợn sóng nhỏ làm tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt đồng thời tạo ra dòng chảy rối làm tăng hệ số truyền nhiệt -Chế độ thanh trùng: nhiệt độ và thời gian :72 ºC trong 15 giây, thử bằng chỉ thị phosphatase 4) Thiết bị và thông số công nghệ: Thiết bị sử dụng trong phương pháp gia nhiệt gián tiếp : Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng (plate heat exchanger) Hình 5 :mô hình trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng Sữa Nöôùc noùng Hôi nöôùc CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 36 - Hình 6 :Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống đường vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt. Sữa lần lượt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để sữa đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở vùng gia nhiệt. Ưu điểm : diện tích bề mặt truyền nhiệt rất lớn so với thiết bị dạng ống hay vỏ áo ,nhờ đó mà quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng.Kích thước thiết bị nhỏ gọn .Có thể thay đổi khả năng truyền nhiệt dễ dàng bằng cách thay đổi số bảng trong khung. Nhược điểm :không thể đảm bảo độ kín tuyệt đối giữa các khoang nhờ vào các tấm đệm do đó chỉ thích hợp với những dòng lưu chất có tốc dộ tương đối nhỏ và áp suất thấp. Thoâng soá kyõ thuaät: Nhieät ñoä sữa tröôùc thanh truøng 25oC(nhieät ñoä moâi tröôøng) Nhieät ñoä thanh truøng 70-75 o C Thôøi gian thanh truøng 15 giaây CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 37 - Hình 8 :Thiết bị truyền nhiệt dạng Hình 9 Thiết bị truyền nhiệt dạng bảng mỏng của hãngPolaris bảng mỏng Tetra Plex II-Li tâm kết hợp chuẩn hóa : 1)Mục đích: Khai thác:phân riêng chất béo ra khỏi sữa nguyên để thu được cream với hàm lượng béo cao hơn trong sữa nguyên 2)Các biến đổi của nguyên liệu: Sữa bị phân riêng thành 2 phần .Phần cream có khối lượng riêng thấp và hàm lượng béo cao Phần sữa gầy có khối lượng riêng cao hơn và hàm lượng béo thấp hơn. 3)Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ tới quá trình : a)Đường kính hạt phân tán : Hạt càng nhỏ thì thời gian li tâm càng dài Đường kính hạt cầu béo trong sữa trung bình là d= 0,3μm .Cream ở dưới dạng các cầu mỡ có kích thước 0.3 – 10 µm. Phần lớn có kích thước 1 – 5 µm. Khi li tâm sữa có thể tách được các cầu mỡ d ≥ 1 µm. Các cầu mỡ bé hơn nằm lại trong sữa gầy. Có thể giải thích đó là sự thay đổi tỷ trọng của các cầu mỡ, phụ thuộc vào kích thước của chúng. CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 38 - Trong cream, các cầu mỡ có kích thước lớn chiếm lượng lớn. Tỷ trọng của các cầu mỡ này nhỏ hơn tỷ trọng của plasma. Trong các cầu mỡ nhỏ, chủ yếu là màng lipoprotein, do đó tỷ trọng của các cầu mỡ nhỏ gần bằng tỷ trọng plasma. Sự khác nhau giữa tỷ trọng plasma và các cầu mỡ nhỏ rất ít do vậy mà khi li tâm không tách được chúng. b)Sự chênh lệch khối lượng riêng giữa pha liên tục và pha phân tán: Càng nhiều thì khả năng phân riêng càng cao. c) Độ nhớt của pha liên tục : Càng cao thì càng khó li tâm nên trước khi li tâm thường gia nhiệt để giảm độ nhớt. Sữa nguyên có độ nhớt μ=2,12.10-3 Ns/m2 ở 20 ºC (tài liệu [12]) d) Bán kính quay r : Khoảng cách giữa hạt phân tán và trục quay.Bán kính quay càng lớn ,tốc độ chuyển động của hạt phân tán càng lớn ,tách ra dễ hơn e) Tốc độ vòng quay của thiết bị li tâm : Càng lớn thì càng hiệu quả f) Tốc độ cho sữa vào: Máy li tâm có công suất nhất định. Nếu tăng hoặc giảm đều làm ảnh hưởng đến hiệu suất li tâm. Nếu tăng tốc độ cho sữa vào, có nghĩa là sữa phải đi qua thùng quay nhanh hơn thì lực li tâm tác dụng lên sữa sẽ ít hơn, một phần các cầu mỡ không kịp tách khỏi sữa dẫn tới hàm lượng chất béo trong sữa gầy cao. Khi giảm tốc độ cho sữa vào, lực li tâm tác dụng lên sữa sẽ lâu hơn, chất béo tách được triệt để hơn. Tuy nhiên, giảm tốc độ này là giảm công suất của máy. g) Nhiệt độ của sữa Sữa lạnh có độ nhớt cao làm giảm hiệu suất li tâm, đặc biệt đối với các cầu mỡ có kích thước nhỏ. Sữa được đun tới 40 – 45oC có độ nhớt nhỏ hơn 2 lần so với độ nhớt cũng của sữa đó ở 10oC. -Đối với 1 hệ nhũ tương xác định thì tốc độ quay và bán kính quay là hai yếu tố quyết định .Hai thông số này lớn thì ta có thể rút ngắn thời gian li tâm hoặc nâng cao mức độ phân riêng các cấu tử Gia tốc li tâm : a=r. 2 không phải là hằng số mà phụ thuộc bán kính quay r.Nếu r càng lớn nghĩa là hạt phân tán càng ở xa trục quay thì lực li tâm càng lớn và tốc độ chuyển động của hạt phân tán về trục càng lớn 4)Thiết bị và thông số công nghệ: a)Nguyên tắc của li tâm : CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 39 - Sữa được đưa vào qua ống trục giữa, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0.4mm. Sữa trong thùng quay chuyển động với tốc độ 2 – 3 m/s. Dưới tác dụng của lực li tâm sẽ phân chia sữa: các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của gia tốc hướng tâm sẽ chuyển động về phía trục quay và tập trung xung quanh trục giữa. Các cầu mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm, càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần. Sữa gầy có khối lượng riêng lớn hơn nên có xu hướng tiến về phía thành thùng quay.. Sữa nguyên được tiếp tục đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên. Cream theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài. Sữa gầy đi qua một đường khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy. Khi li tâm, chỉ có các cầu mỡ có kích thước nhỏ mới bị lẫn vào dòng sữa gầy. Hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0.05% Ngoài việc phân chia sữa nguyên và sữa gầy thành cream, trong quá trình li tâm còn loại trừ được tạp chất cơ học. b). Điều chỉnh hàm lƣợng chất béo của cream Người ta có thể điều chỉnh hàm lượng chất béo của cream. Đặt van điều chỉnh ở đường ra của cream. Muốn thu được cream có hàm lượng chất béo cao thì điều chỉnh khe van cho gần với trục thùng quay. Như ta đã biết, càng gần với trục giữa càng tập trung nhiều cream. Như vậy, khe van càng nhỏ thì cream cho ra càng ít nhưng hàm lượng chất béo cao. Khi điều chỉnh khe van lớn hơn thì cream ra nhiều hơn nhưng lại có hàm lượng chất béo thấp. Lượng cream thu được khi li tâm: s s 0 c c 0 G M M G M M Gc – lượng cream thu được khi li tâm, kg Gs – lượng sữa đem đi li tâm, kg Ms – hàm lượng chất béo của sữa, % M0 – hàm lượng chất béo của sữa gầy, % Mc – hàm lượng chất béo của cream, % Hiệu suất tách cream là lượng cream tính bằng phần trăm (%) so với lượng sữa đem li tâm, tính theo công thức sau: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 40 - s 0 c 0 100 M M H M M c)Thiết bị ly tâm tách béo Hình 10: Nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm dạng dĩa Để tách béo ra khỏi sữa, người ta dùng thiết bị ly tâm dạng dĩa (H.3.2). Thiết bị gồm thân máy, bên trong là thùng quay được nối với motor truyền động. Các đĩa quay hình nón cụt, có đường kính dao động từ 20 – 102cm và được xếp chồng lên nhau. Khoảng cách giữa các đĩa ly tâm liên tiếp từ 0,5 – 1,3mm. Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục. Đầu tiên, sữa nguyên liệu được nạp vào máy ly tâm theo cửa vào (ở đỉnh hoặc đáy thiết bị), tiếp theo sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn vào các khoảng không gian hẹp giữa các dĩa ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa được phân chia thành hai phần: phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động hướng về phía trục của thùng quay; phần sữa gầy có khối lượng riêng cao sẽ chuyển động về phía thành thùng quay. Cả hai dòng sản phẩm sẽ theo những kênh riêng để thoát ra ngoài. Thiết bị ly tâm kín Quá trình chuẩn hóa áp dụng cho cả cream và sữa gầy. Nhiệt độ trong thiết bị: 50 – 60oC. Hàm lượng béo trong cream dao động trong khoảng rộng từ 20 – 70%. 4 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 41 - 1-bồn chứa sữa nguyên liệu; 2–bơm; 3-bồn cân bằng; 5-thiết bị đo lưu lượng; 4-thiết bị truyền nhiệt bảng mỏng; 7- thiết bị ly tâm Hình 11: Sơ đồ ly tâm tách béo ở nhiệt độ cao  Ưu điểm:  Độ nhớt của dung dịch không cao.  Điều chỉnh hàm lượng béo trong cream dao động trong khoảng rộng.  Chất béo ở trạng thái lỏng nên quá trình ly tâm đạt hiệu quả cao.  Nhược điểm:  Tốn chi phí năng lượng và thiết bị truyền nhiêt.  Có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sữa. Thông số cống nghệ : Đường kính đĩa : 0.2-1.2 m Khe hở giữa các đĩa :0.5-1.27mm Tốc độ vòng quay :2000-7000 vòng /phút  Thiết bị ly tâm hãng Tetrapak Thiết bị ly tâm của hãng Alfa Laval Hình 12: Thiết bị Tetra Alfast Hình 13;Thiết bị ly tâm Alfa Laval III-Chuẩn hóa 1)Mục đích: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 42 - Hoàn thiện :hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong cream.Nếu ít béo thêm cream có hàm lượng béo cao vào.Nếu nhiều béo thêm sữa gầy hoặc li tâm để tách bớt béo. 2)Các biến đổi của nguyên liệu: Hàm lượng béo trong cream thay đổi phù hợp với tiêu chuẩn của sản phẩm 3)Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ đến quá trình: Gọi M1 là khối lượng cream với hàm lượng béo A%,M2 là khối lượng sữa với hàm lượng chất béo B%.để thu đươc M kg cream với hàm lượng béo C%(A>C>B) ,ta có : M=M1+ M2 M1=M(C-B)/(A-B) M2=M(A-C)/(A-B) Vậy quá trình chuẩn hóa phụ thuộc vào hàm lượng béo trong cream và sữa gầy dùng để phối trộn,thiết bị phối trộn ,nhiệt độ phối trộn. Muối ổn định :0,15% Na3C6H5O7.5H2O bảo vệ hệ nhũ tương dầu trong nước ,tránh hiện tượng hạt béo kết tụ 4)Thiết bị và thông số công nghệ: Thiết bị phối trộn hình trụ đứng bằng thép không gỉ ,có cánh khuấy,kín.Bên trong thùng khuấy có gắn các tấm chặn sát thành để tránh tạo xoáy phễu làm trào hỗn hợp Vận tốc cánh khuấy:10000-15000 vòng /phút Nhiệt độ:50ºC CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 43 - IV-Đồng hóa: 1)Mục đích : - Chuẩn bị cho quá trình tiệt trùng,làm giảm kích thước hạt cầu béo giúp tăng hệ số truyền nhiệt - Bảo quản:ngăn chặn sự tách pha của cream - Hoàn thiện:làm đồng nhất sản phẩm 2)Các biến đổi của nguyên liệu: - Vật lí : nhiệt độ tăng ,độ nhớt có thể tăng 1 chút - Hóa học :có thể xảy ra phản ứng Maillard hoặc phản ứng caramel hóa do nhiệt độ tăng - Hóa lí : hệ nhũ tương trở nên đồng nhất ,kích thước các hạt cầu béo giảm - Hóa sinh:nhiệt độ tăng có thể làm 1 số en zyme bị vô hoạt 3)Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ tới quá trình: - Tỷ lệ thể tích 2 pha phân tán và liên tục:pha phân tán có hàm lượng càng cao thì càng khó thực hiện - Nhiệt độ:nhiệt độ thấp các phân tử chuyển động chậm ,độ nhớt cao,hạt béo ở pha rắn nên khó đồng hóa.Nhiệt độ cao thì chi phí năng lượng cao, protein biến tính, phản ứng Hình 14: Thiết bị phối trộn CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 44 - oxy hóa ,mất chất đinh dưỡng ,quá trình đồng hóa cũng không hiệu quả .Do đó trước khi đồng hóa thường gia nhiệt cho dòng lưu chất tăng lên 70-75ºC trong vòng 15 giây để hỗ trợ cho quá trình đồng hóa. - Áp lực :áp lực thấp ít chảy rối và xâm thực khí,hiệu quả không cao.Áp lực cao:thiết bị đắt tiền và tốn năng lượng ,màng membrane của hạt cầu béo biến tính - Thành phần hóa học của 2 pha (độ nhớt...) 4)Thiết bị và thông số công nghệ: -Chọn thiết bị đồng hóa áp lực cao 2 cấp -Nguyên tắc hoạt động của thiết bị đồng hóa áp lực cao : Dùng bơm piston bơm mẫu nguyên liệu vào thiết bị đồng hóa .Bơm sẽ tăng áp lực cho cream tại đầu vào của khe hẹp .Người ta sẽ tạo một đối áp lên dòng cream để tăng độ bền của trụ sinh lực 1.Đối áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu.Khi đó áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với áp suất dầu tác động lên piston đối áp. Vòng đập được gắn với bộ phận tạo khe hẹp sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối thoát ra của cream khi rời khe hẹp. Như vậy ,một số hạt của pha phân tán sẽ va vào vòng đập ,vỡ ra ,giảm kích thước . Phương pháp đồng hóa áp lực cao là phương pháp phổ biến nhất .Kích thước hạt phân tán giảm nhờ vào ba cơ chế :thuyết xâm thực khí ,thuyết vi xoáy và tác động cơ học. 1-Bộ phận sinh lực thuộc hệ thống tạo đối áp 2-Vòng đập 3-Bộ phận tạo khe hẹp 4-Hệ thống thủy lực tạo đối áp 5-Khe hẹp Hình 15 :Thiết bị đồng hóa một cấp CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 45 - Hình 16 :Thiết bị đồng hóa 2 cấp Thông số công nghệ: Cream 20 % có độ nhớt 0,0062 Ns/m2 Kích thước khe hẹp :0,1 mm Áp suất khi vào khe hẹp thứ nhất 14 MPa Áp suất khi vào khe hẹp thứ hai 2,8 MPa Nhiệt độ cream trước khi vào khe hẹp thứ nhất :70-75 ºC Một số thiết bị đồng hóa áp lực cao:  Thiết bị của hãng Niro * Nanovalve® Thiết bị đồng hóa 2 cấp. Áp suất cấp thứ nhất có thể đạt tới 1500 bar. 16: 1-Đồng hóa giai đoạn 1 2-Đồng hóa giai đoạn 2 CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 46 - * Homogenizer Thông số : Áp suất max: 1500bar/21750 psi Tốc độ dòng chảy: 30 l/h Độ nhớt mẫu có thể lên tới 7,500cp Nhiệt độ làm việc có thể lên tới 90oc/194of. Có 2 loại 1 hoăc 2 cấp 17:  Thiết bị của hãng Tetra Pak Tetra Alex S15: phạm vi ứng dụng cho các nhóm sản phẩm từ sữa như sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng UHT, yaourt, cream, sữa cô đặc…và nhóm các sản phẩm đồ uống như nước cam ép, puree, sản phẩm từ cà chua… 18: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 47 - V- Đóng chai: 1)Mục đích: - Chuẩn bị cho quá trình tiệt trùng gián tiếp - Hoàn thiện 2) Các biến đổi của nguyên liệu: Không có biến đổi nếu chai sạch 3) Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ tới quá trình: 4) Thiết bị và các thông số công nghệ Hình 19:thiết bị rót chai Thiết bị gồm một bồn chứa dịch rót bên trong có phao nổi giúp duy trì mức dịch rót trong bồn không đổi. Dịch rót thông qua bộ phận van điều khiển sẽ chảy vào ống phân phối dịch rót . Trên ống phân phối dịch rót có gắn đầu rót có đinh vít điều chỉnh và cần khóa tự động. Hũ thủy tinh sẽ được đẩy theo hệ thống băng chuyền vòng quanh thiết bị rót dịch. Thiết bị hoạt động nhờ hệ thống truyền động gồm motor, vành đai, bánh răng, đĩa quay. VI-Tiệt trùng : 1)Mục đích: Bảo quản :tiêu diệt hầu hết vi sinh vật,vô hoạt không thuận nghịch các enzyme lipase chịu nhiệt 2) Các biến đổi của nguyên liệu: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 48 - - Hóa lí : protein có thể bị đông tụ tạo khối đông ,lợn cợn - Hóa sinh:vi sinh vật bị tiêu diệt gần như toàn bộ.Trong giai đoạn đầu,khi gia nhiệt từ từ,các enzyme nếu có sẽ được hoạt hóa nhưng sau 15 phút các enzyme bị vô hoạt không thuận nghịch - Cảm quan: có khối đông hoặc lợn cợn do protein bị biến tính Sản phẩm có thể thoảng mùi caramel hay mùi nấu Màu của sản phẩm có thể sậm hơn 1 chút so với cream trước khi tiệt trùng do có phản ứng Maillard 3) Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ tới quá trình: Tương tự như phần thanh trùng 4) Thiết bị và các thông số công nghệ Chọn thiết bị tiệt trùng hydrostatic Cấu tạo : Gồm 5 bánh xe,3 bánh ở trên ,2 bánh ở dưới .Các bánh xe này có nhiệm vụ làm băng tải chuyển động ,đưa chai qua các vùng gia nhiệt ,tiệt trùng và làm nguội.Băng tải là những ống trụ đục lỗ ,ghép với nhau ,mỗi ống có thể chứa từ 3-5 chai sản phẩm.2 tấm thép không rỉ uốn cong bọc phía trên và dưới các bánh xe,tạo thành 3 cột chứa nước..Một bồn chứa nước để làm nguội sản phẩm sau tiệt trùng Nguyên tắc hoạt động : Cho hơi vào cột giữa.Áp suất tăng ,cột nước giữa bị ép xuống,2 cột nước 2 bên dâng cao bằng nhau và cao hơn cột giữa.Các vùng liên thông có giá trị nhiệt độ chênh lêch nhau.Chênh lệch này được hiệu chỉnh bằng lượng hơi nạp vào.Chiều cao cột thủy lực càng lớn chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng cằng nhiều (82-121 ºC).Chai được đưa vào băng tải dẫn lần lượt qua các vùng gia nhiệt lên 82 ºC ,tiệt trùng ở 115 ºC.Thời gian chai di chuyển trong vùng tiệt trùng là 20 phút.Sau đó ,chai được đưa qua vùng làm nguội xuống 90 ºCđể làm nguội sơ bộ lần 1, được phun nước lạnh để làm nguội lần 2 và dẫn qua bể nước lạnh để làm nguội lần cuối.Nhiệt độ đầu ra của sản phẩm là 25-30 ºC Ƣu điểm : Không kén bao bì (trừ bao bì giấy),không kén hình dạng bao bì Không bị sốc nhiệt,sốc lạnh do chế độ gia nhiệt ,làm nguội được thực hiện từ từ qua nhiều giai đoạn,hạn chế được sự thay đổi đột ngột về áp suất Năng suất lớn liên tục,mức độ tự động hóa cao Không chiếm nhiều diện tích mặt bằng Nhƣợc điểm : Thiết bị cao 20 m ,đắt tiền -->chỉ dùng cho phân xưởng lớn Thông số công nghệ : Nhiệt độ :115ºC CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 49 - Thời gian : 20 phút Công suất :60-1000 chai /phút Hình 20 :thiết bị tiệt trùng hydrostatic B-QUY TRÌNH 2: I-Thanh trùng:tương tự quy trình 1 II-Li tâm kết hợp chuẩn hóa: tương tự quy trình 1 III-Tiệt trùng UHT: 1)Mục đích: Bảo quản :tiêu diệt vi sinh vật (phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì) 2) Các biến đổi của nguyên liệu: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 50 - - Vật lí :nhiệt độ tăng cao ,độ nhớt của sữa giảm ,một số khí trong sữa thoát ra làm thể tích ,khối lượng có thay đổi nhưng không đáng kể - Hóa học :một số phản ứng thủy phân phân hủy có thể xảy ra làm tổn thất chất dinh dưỡng ,phân hủy một số vitamin nhưng mức độ không đáng kể và nhỏ hơn nhiều so với tiệt trùng trong bao bì thời gian 15 phút - Sinh học :vi sinh vật bị tiêu diệt hoàn toàn,cả tế bào sinh dưỡng và bào tử - Hóa lí :xảy ra sự bốc hơi nước và các chất dễ bay hơi khác, 1 số protein có thể bị đông tụ nhưng không đáng kể - Hóa sinh :các enzyme bị vô hoạt bất thuận nghịch 3) Ảnh hƣởng của các yêu tố công nghệ tới quá trình: Giống quá trình thanh trùng 4) Thiết bị và các thông số công nghệ Nguyên tắc hoạt động : Đầu tiên ,cream sẽ được gia nhiệt sơ bộ lên 95 0 C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng.Tiếp theo ,để phối trộn cream và hơi người ta sử dụng thiết bị dạng ống nằm ngang với đầu phun hơi .Nhiệt độ hỗn hợp sau phối trộn khoảng 140-150ºC.Thời gian tiệt trùng chỉ kéo dài vài giây .Sau đó hỗn hợp cream ,hơi nước sẽ được làm nguội và tách bớt một phần nước trong thiết bị chân không.Rời thiết bị này ,nhiệt độ cream giảm xuống còn khoảng 80 ºC .Cream sẽ tiếp tục được qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống để làm nguội xuống 50 ºC(để tránh hiện tượng các hạt cầu béo liên kết lại với nhau),rồi qua thiết bị đồng hóa vô trùng.Cuối cùng ,sản phẩm được đóng bao bì vô trùng (bao bì giấy nhiều lớp hoặc hộp nhựa nguyên sinh vô trùng ) Thiết bị : Bơm :vận chuyển nguyên liệu vào thiết bị gia nhiệt chuẩn bị cho giai đoạn tiệt trùng Hệ thống gia nhiệt bảng mỏng :gia nhiệt sơ bộ Hình 21 :Gia nhiệt sơ bộ bằng thiết bị bảng mỏng cream Nước nóng Hơi nước CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 51 - Buồng gia nhiệt trực tiếp bằng hơi nước :phun hơi nước trực tiếp vào cream . Thiết bị dạng ống ,nằm ngang,phía dưới thân trụ là cửa vào cho thực phẩm dạng lỏng ,còn phía trên thân trụ là cửa vào cho hơi .Cream sẽ được bơm từ dưới lên và hơi được nén vào thiết bị từ trên xuống thông qua ống phun để phối trộn với cream. Hình 22:Thiết bị phối trộn dạng ống với đầu phun hơi Thiết bị bốc hơi chân không :bốc hơi phần hơi nước lẫn vào cream trong giai đoạn phối trộn hơi Thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống :làm nguội cream,gồm một ống trong và một ống ngoài ,cream đi trong ống trong ,tác nhân làm nguội (thường là nước lạnh) đi trọng ống ngoài.Chiều dài ống được diều chỉnh sao cho khi cream ra khỏi ống thì hạ xuống nhiệt độ yêu cầu (50 ºC) Thông số công nghệ : Nhiệt độ tiệt trùng 140 ºC Thời gian giữ nhiệt :10 giây Áp suất hơi phun :965 kPa IV-Đồng hóa ở điều kiện vô trùng 1)Mục đích: Bảo quản:ngăn chặn sự tách pha của cream Hoàn thiện:làm đồng nhất sản phẩm 2) Các biến đổi của nguyên liệu: Tương tự quá trình đồng hóa của quy trình 1 nhưng trong điều kiện vô trùng 3)Ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình: Dòng hơi Dòng sản phẩm CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 52 - Tương tự quá trình đồng hóa của quy trình 1 nhưng trong điều kiện vô trùng 4) Thiết bị và các thông số công nghệ: Thiết bị : Tương tự quá trình đồng hóa của quy trình 1 Thông số công nghệ :10 MPa, điều kiện vô trùng VI-Đóng bao bì vô trùng: 1)Mục đích: Bảo quản Hoàn thiện 2) Các biến đổi của nguyên liệu: Không có biến đổi 4) Thiết bị và các thông số công nghệ: Thiết bị : Tủ rót vô trùng Phòng rót vô trùng Hình 23: Tủ rót vô trùng VI_ Làm lạnh xuống 10 ºC: 1)Mục đích: - Bảo quản :ngăn quá trình phát triển của vi sinh vật,làm chậm tốc độ các phản ứng hóa học (oxy hóa chất béo) - Hoàn thiện CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 53 - 2) Các biến đổi của nguyên liệu: Không đáng kể 3)Ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ đến quá trình: -Hình dạng và kích thước bao bì:thể tích bao bì càng nhỏ thì quá trình truyền nhiệt vào sản phẩm càng nhanh, khối cream bên trong sẽ nhanh chóng hạ nhiệt độ xuống 10 ºC và nhiệt độ đồng nhất trong khối sản phẩm.nếu bao bì thiết kế với hình dạng cân đối sẽ tạo ra các dòng đối lưu trong cream lỏng ,từ đó quá trình truyền nhiệt sẽ diễn ra nhanh và hiệu quả hơn. -Vật liệu làm bao bì :bao bì giấy với nhiều lớp ghép có hệ số truyền nhiệt thấp -Cách bố trí ,sắp xếp sản phẩm trong kho lạnh :cần có khoảng trống để không khí lạnh lưu thông ,truyền nhiệt đều cho khối sản phẩm. 4) Thiết bị và các thông số công nghệ: - Sử dụng không khí lạnh để hạ nhiệt sản phẩm trong phòng lạnh.không dùng nước làm tác nhân hạ nhiệt được vì bao bì giấy có thể thấm nước mặc dù có lớp plastic bên ngoài - Nhiệt độ cuối cùng 10 ºC PHẦN 4 SO SÁNH 2 QUY TRÌNH 2 quy trình trên giống nhau các quá trình ban đầu và khác biệt ở quá trình tiệt trùng.Coffee cream dùng phương pháp tiệt trùng trong bao bì còn dessert cream dùng phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì .Do đó dù sản phẩm trước khi tiệt trùng đều là cream 20% béo nhưng sau tiệt trùng đã có khác biệt Quy trình 1(Trong bao bì) Quy trình 2 (Ngoài bao bì ) Năng lượng Tốn nhiều năng lượng hơn vì phải tốn nhiệt để gia nhiệt cho bao bì Tốn ít năng lượng hơn Biến đổi sản phẩm Thành phần hóa học của sản phẩm biến đổi nhiều hơn do tiếp xúc với nhiệt lâu hơn Thành phần hóa học của sản phẩm biến đổi ít hơn vì tuy nhiệt độ cao nhưng thới gian rất ngắn ,chỉ vài giây ,chưa kịp để các phản ứng hóa học xảy ra nhiều Sự thất thoát nước Không làm mất nước của Có thể làm mất nước của CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 54 - sản phẩm sản phẩm Xác suất tái nhiễm Xác suất tái nhiễm thấp hơn Xác suất tái nhiễm cao hơn do đó yêu cầu về điều kiện vô trùng khi đóng bao bì cũng khắc nghiệt hơn Loại bao bì Chai thủy tinh Hộp giấy 6-7 lớp,vô trùng Giá trị dinh dưỡng và cảm quan Kém hơn do sản phẩm tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài Tốt hơn vì thới gian tiếp xúc rất ngắn,chỉ vài giây,giá trị dinh dưỡng và cảm quan gần như giữ nguyên ứng dụng của sản phẩm Cho vào cà phê vì mùi nấu nếu có sẽ bị mùi cà phê át đi,màu sậm hơn cũng sẽ được che bởi màu của caàphê Phủ lên trái cây tráng miệng hoặc bánh pudding vì mùi vị và màu sắc hoàn hảo Thiết bị hỗ trợ Thiết bị đơn giản hơn Thiết bị phức tạp hơn,tốn kém hơn vì sau khi rót cream nóngcòn phải làm lạnh ngay xuống 10 ºC để bảo quản,tránh các hạt cầu béo liên kết trở lại Nhiệt độ Bảo quản khuyến cáo ở 25 ºC ở 10 ºC Vệ sinh thiết bị sau mỗi ca sản xuất Đơn giản Phức tạp Tính ổn định chất lượng sản phẩm giữa các mẻ sản xuất Không cao Cao PHẦN 5 SẢN PHẨM VÀ CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA SẢN PHẨM A-SẢN PHẨM CREAM: I-PHÂN LOẠI THEO KIỂU ANH: Tên Hàm lƣợng béo trong sữa thấp nhất Ghi chú Cách sử dụng chính CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 55 - Clotted cream 55% Có thể gia nhiệt rồi sử dụng Để nguyên dạng rồi phủ lên bánh nướng cùng với mứt trong tiệc trà Double cream 48% Đánh dày và dặc dùng cho bánh pudding và tráng miệng Whipping cream 35% Đánh nhẹ hơn,có thể phun hay xịt Whipped cream 35% Được đánh Trang trí bánh bông lan hay gateaux Sterilized cream 23% Được tiệt trùng Cream or single cream 18% Không tiệt trùng Phủ lên bề mặt bánh pudding hay cho vào cà phê Sterilized half cream 12% Được tiệt trùng Half cream 12% Không tiệt trùng Chỉ được dùng cho vào cà phê Hình 25 :Clotted cream Hình 26 :Double cream CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 56 - Hình 27 :Whipping cream Hình 28 :Single cream Hình 29 :Haft and haft cream CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 57 - II-PHÂN LOẠI THEO KIỂU MỸ: Half and half (10.5–18% béo) Light, coffee, or table cream (18–30% béo) Medium cream (25% béo) Whipping or light whipping cream (30–36% béo) Heavy whipping cream (36% béo hoặc hơn) Extra-heavy, double, or manufacturer's cream (38–40% béo hoặc hơn), thường không được bán lẻ rộng rãi mà chỉ có ở một số cửa hàng đặc biệt Hình 30:Table cream (coffee cream) III-CÁCH SỬ DỤNG CREAM: Cream được sử dụng như 1 thành phần trong chế biến nhiều loại thực phẩm. Ví dụ : Phủ lên hay trang trí bánh pudding,bánh sữa trứng(custard),bánh bông lan CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 58 - Cho vào các loại đồ uống như cà phê(những loại cream ít béo),whiskey Cho vào cà ri (món masala) Dùng để nấu ăn mặc dù có thể bị tách lớp bởi nhiệt hay nếu thực phẩm có độ chua cao :sốt, súp, món hầm B-CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA CREAM : 1-Về mùi: Sản phẩm được sử dụng bởi mùi đặc trưng nên mùi của sản phẩm phải thật hoàn hảo.Mùi ôi hay mùi béo của sữa tươi cần tránh tuyệt đối. Yêu cầu về mùi khắt khe hơn dối với coffe cream.Người tiêu dùng không đánh giá cao sản phẩm có mùi của quá trình tiệt trùng hay thậm chí là mùi nấu .Do đó cream thường được thanh trùng 2-Về bảo quản : Rất nhiều dạng hư hỏng có thể xảy ra.Để bảo quản lâu thì sữa nguyên liệu không được chứa quá nhiều vi khuẩn chịu nhiệt ,đặc biệt là bacillus cereus.Chúng làm chất béo không ổn định và tạo ra enzyme lipase bền nhiệt thủy phân chất béo tạo mùi khó chịu.Cream thanh trùng cần được đóng gói trong điều kiện vệ sinh nghiêm ngặt hoặc vô khuẩn.Trong quá trình bảo quản các hạt cầu béo có thể sẽ kết tụ lại,cream bị vón cục và bám vào thành bình , không thể lấy ra được 3-Cấu trúc : Cần cứng đủ để giữ hình dạng,đồng nhất,ổn định.Không được để thấy lỗ khí quá to.lượng chất lỏng chảy ra không đáng kể 4-Thành phần hóa học: Mỗi loại cream cần đạt hàm lượng béo tối thiểu theo đúng tiêu chuẩn về phân loại COFFEE CREAM: Hóa lí :không vón cục,không tách ra những hạt dầu béo,độ nhớt ở 3 ºC là 0,0062Ns/m2 Hóa sinh:không có lipase (thử bằng phosphatase),không có vi sinh vật sinh bào tử và sinh lipase chịu nhiệt như Bacillus subtilis , Bacillus cereus,Streptococcus,Micrococcus Cảm quan:không quá sẫm màu,mùi nấu nếu có không quá gắt,khi cho vào cà phê phải tan,không tự thành cục trắng trong lòng cà phê,cũng không được nổi váng dầu lên trên bề mặt cà phê DESSERT CREAM Hóa lí :khối nhũ tương đồng đều Hóa sinh:không có lipase (thử bằng phosphatase),không có vi sinh vật sinh bào tử và sinh lipase chịu nhiệt như Bacillus subtilis , Bacillus cereus,Streptococcus,Micrococcus Cảm quan :mùi cream thuần khiết,tuyết đối không lẫn mùi khác Màu trắng đục Sệt hoặc có thể hơi đặc nếu có quá trình cô đặc sau khi đồng hóa CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 59 - MỘT VÍ DỤ VỀ THÀNH PHẦN DINH DƯỠNG CỦA HAFT AND HAFT CREAM TÍNH CHO 30 ML: Tổng béo 3g 5% Chất béo bão hòa 2 g 10% Chất béo dạng trans 0g Cholesterol 15mg 4 % sodium 25 mg 1% Tổng lượng carbonhydrate 1g Đường 1g Xơ 0g Protein 1g Vitamin A 2% Vitamin C 0% Ca 4% Fe 0% PHẦN 6 THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ I-Tăng hiệu quả quá trình đồng hóa bằng nano valve High Efficency NanoValveTM Send link Print this page Quá trình đồng hóa áp lực cao các sản phẩm từ sữa được sử dụng từ cuối thế kỉ 19 để tạo nên những sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng.Quá trình này được áp dụng rộng rãi CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 60 - cho các sản phẩm từ sữa và kết hợp với kỹ thuật xử lí nhiệt.tuy nhiên ,quá trình đồng hóa phụ thuộc vào tỷ lệ giữa pha phân tán và pha liên tục trong hệ nhũ tương nước dầu của các sản phẩm từ sữa.Nếu hàm lượng pha béo lớn hơn 12% ,các hạt béo có xu hướng kết tụ với nhau thành giọt lớn và quá trình đồng hóa áp lực cao sẽ không hiệu quả.Mục đích của quá trình đồng hóa là làm giảm kích thước các hạt cầu béo ban đầu,làm bến hệ nhũ tương và ngăn các hạt cầu béo liên kết lại và tách lớp bởi trọng lực.Ngoài ra thiết bị đồng hóa còn được đòi hỏi làm việc trong diều kiện vô trùng.Thiết bị dồng hóa GEA Niro Soavi có thể đáp ứng được các yêu cầu này nhờ vào 1 loại valve đồng hóa hiệu quả cao NanoValve™ đã được cấp bằng sáng chế có thể bảo đảm quá trình đồng hóa hiệu quả ở áp suất thấp nhất, không chỉ cho sữa mà cho cả các sản phẩm giàu béo ,độ nhớt cao,nồng độ chất khô cao. NanoValve™ là 1 loại valve đồng hóa hiệu quả được định nghĩa bởi các phương tiện phân tích động học lưu chất và mô hình CFD,cho phép giảm kích thước hạt phân tán dưới cùng điều kiện vận hành nhứ 1 valve đồng hoóa tiêu chuẩn NanoValve™ làm giảm chi phí năng lượng tạo áp suất và tăng cường khả năng làm nhỏ kích thước hạt đặc biệt trong điều kiện áp suất thấp và vận tốc dòng chảy cao từ đó làm tăng độ bền của sản phẩm NanoValve™ có đặc điểm được cấu tạo từ hợp chất tungsten carbide ,kéo dài tuổi thọ của valve ngay cả trong trường hợp sản phẩm có tính ăn mòn cao, và mức độ linh động của quá trình lớn nhất So sánh hiệu quả đồng hóa khi sử dũng valve nano và valve thông thường: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 61 - II- Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm: Sóng siêu âm không trực tiếp tác động để phá vỡ các hạt cầu béo nhưng tạo nhiều khoảng trống làm tăng cường sự xuất hiện các bọt khí nhỏ. Các bọt khí này khi biến mất sẽ gây áp suất cục bộ, từ đó làm giảm kích thước các hạt cầu béo. Ngoài ra còn có thể giải thích cơ chế của phương pháp này dựa trên nguyên lý nén và kéo. Trong mỗi chu kì của sóng siêu âm sẽ có hai sự tác động trái ngược nhau lên các hạt cầu béo như là sự nén và kéo. Điều này cũng sẽ làm cho hạt cầu béo bị phá vỡ tạo thành những hạt nhỏ hơn và do đó hệ bền hơn. Theo nghiên cứu của Hongyu Wu, Greg J. Hulbert_, John R. Mount thuộc Food Science and Technology & Agricultural Engineering Department, The Uni_ersity of Tennessee, Knox_ille, TN 37901-1071, USA sử dụng máy phát sóng siêu âm tần số 20 kHz, thiết bị dò đường kính 13 mm Model CP502 Cole-Parmer Instrument Company, USA đồng hóa 150ml sữa cho mỗi lân thử. Kết quả thu được như sau: CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 62 - CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 63 - (A): Phương pháp đồng hóa truyền thống dưới áp suất 1800 psi và nhiệt độ là 600C (B): Mẫu chưa qua đồng hóa (C): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 90W trong 1 phút (D): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 90W trong 6 phút (E): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 90W trong 10 phút (F): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 225W trong 1 phút (G): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 225W trong 6 phút (H): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 225W trong 10 phút (I): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 450W trong 1 phút (J): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 450W trong 6 phút (K): Đồng hóa sử dụng sóng siêu âm ở 450W trong 10 phút PHẦN 7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Văn Việt Mẫn,”công nghệ sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa”nhà xuất bản đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh,2004. 2. Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam “ Các quá trình và thiết bị cơ học”- tập 2, NXB ĐHQG TP.HCM 3. P.Walstra , T.J. Geurts, A.Noomen , A.Jelleme, M.A.J.S. van Boekel “ Dairy Technology”- Principle of milk properties and processes , 1999. 4. Alan H. Varnam and Jame P.Sutherland “ Milk and Milk Products”- Technology, Chemistry and Microbiology, vol.1 food products series. 5. J. Dairy Sci 86:3395 – 3404 ,American Dairy Science Association , 2003, “ Physical Properties of Cream Reformulated with Fractionated Milk Fat and Milk- derived Components”. 6. Eva M. Kausinen and R.L.Bradley, JR. “ Acceptance of Cream Liqueur Made with Whey Protein Concentrate”, Department of Food Science, University of Wisconsin, 1987. 7. J.R.Butters and A.E.V. Lilley, “Food Engineering Operations”, third edition. 8. 9. CREAM GVHD : THẦY LÊ VĂN VIỆT MẪN - 64 - 10. =PR3&dq=+cream%2Bmilk%2Bmanufacture&ots=Pv3j- OwZjy&sig=vTo7XKqesDW5X0vL5aotLaj_EOA#PPA405,M1 11. =PR3&dq=+cream%2Bmilk%2Bmanufacture&ots=Pv3j- OwZjy&sig=vTo7XKqesDW5X0vL5aotLaj_EOA#PPA405,M1 Edgar Spreer, “ Milk and Dairy Product Technology” 12. Fellows P.J.,”Food processing technology:principles and practice 2nd edition”,CRC Press,Boca Raton ,2000 .