Đề tài Xây dựng dây chuyền công nghệ sản xuất phô mai năng suất 3 tấn sản phẩm trên ca từ nguyên liệu sữa tươi

in được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa. Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40 ÷ 200mm và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng như keo có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH=4,6). Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có a, b, l cazein .a-cazein chiếm 60% cazein toàn phần, b-cazein chiếm 30% cazein toàn phần, l-cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần. Khi nhiệt độ vượt quá 75-800C có sự biến tính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen phosphocazein và các muối khoáng hoà tan. * Đường: Ðường trong sữa chủ yếu là đường lactoza hàm lượng đường có khoảng 50g/lit sữa tồn tại ở hai dạng a -lactoza và b- lactoza. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì có sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại. Độ ngọt của lactoza kém hơn saccaroza 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kém hơn. Ðộ hoà tan trong nước của lactoza được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.1. Độ hòa tan trong nước của lactoza (g/100gH2O) Nhiệt độ a-lactoza b-lactoza 0 25 39 100 5 8,6 12,6 70 45,1 45,1 45,1 94,7 Ở nhiệt độ nhỏ hơn 1000C thì không làm thay đổi đường lactoza. Nhưng khi lớn hơn 1000C thì đường lactoza rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sự xuất hiện các Melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactoza. Trên 1500C người ta nhận thấy được màu vàng và ở 1700C thì có màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hoá. Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi. Một trong những biến đổi thường gặp và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic đây chính là cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men: C12H22011.H20 ® 4CH3-CHOH-COOH Mặt khác sự tạo thành khí H2 và khí C02 có liên quan đến sự phồng lên tạo lỗ hổng cho các loại phomat: 2CH3-CHOH-COOH CH3-(CH2)2-COOH + CO2 + H2 * Các muối khoáng: Do trong sữa có mặt có các cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+... và các anion của các axit phosphorit, limonic, clohydryt nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau. Nhưng chủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat. Trong tất cả muối trên muối Canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt là trẻ em. Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở dạng cơ thể dễ hấp thụ. Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca2+của các muối hoà tan được phân ly và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa. Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới tác dụng của các men dịch vị. Vì vậy để hạn chế hiện tượng này trong quá trình chế biến sữa cô đặc hoặc chế biến các sản phẩm sữa tiệt trùng ở nhiệt độ cao người ta thường bổ sung các loại muối phức phosphat hoặc xitrat cho phép giữ sự ổn định của sữa. Trong sữa còn có Mg (12 mg %), K (113 – 171 mg%), Na (30 – 77 mg%). Tỷ lệ K/Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường. Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa. Các muối của acid limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành các chất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ. Trong thành phần chủng vi sinh vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm. Các vi khuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limonic để tạo thành các diaxetyl, axetoin, các acid bay hơi... Nhiệt độ cao làm thay đổi các thành phần muối của sữa. Các muối hòa tan của acid phosphoric và acid limonic chuyển thành không hòa tan. * Axit hữu cơ: Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như : acid citric, lactic, axetic ... Trong đó, acid citric là acid cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho các sản phẩm bơ nhờ vào quá trình sau: VK lactic Acid citric diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol . * Các chất xúc tác sinh học: + Vitamin: Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm lượng không lớn lắm. Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo khả năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo. - Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong thành phần của mỡ sữa. - Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B, C, PP. + Các Enzim: Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai nhóm chính. + Nhóm enzym thuỷ phân: gồm lipaza, photphataza, galactaza, proteaza, amylaza. Trong đó, vai trò của các enzym lipaza có tính quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa. Lipaza có tác dụng thuỷ phân chất béo tạo thành acid béo và glyxerin có pH = 9,4. + Nhóm enzym oxy hoá: gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza. Các enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa. * Các vi sinh vật trong sữa: Gồm: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2 ¸ 9mm. Phần đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi. Nấm mốc: Chủ yếu là Muco và Rhizopus. Các loại nấm mốc này gây nên những biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomát dạng nhão. Ngoài ra còn có các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia. Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của môi trường nuôi cấy. Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong sữa tạo acid lactic. Vi khuẩn : Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không vượt quá vài micromet. Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium, Clostridium, Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin... quan trọng nhất là vi khuẩn lactic với các đặc tính chủ yếu sau + Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện. + Không sản sinh ra enzym catalaza và vậy chúng không phân hủy nước oxy già. + Không sản sinh ra các hợp chất nitrat. + Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong phomat các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy thành phần casein. + Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau. Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là: Streptococcus Thermophillus, được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá trình chín của phomát. Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic, là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài của chúng sản sinh ra các kháng sinh. Clostridium tác nhân của sự phồng lên của phomat. Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình, lên men các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo nên hương thơm tự nhiên của bơ. Vi sinh vật gây bệnh: Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng samonella typhi, samonella paratyphi, shigella dysenterial Tác động đến hệ vi sinh vật thông thường : ở 60oC và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật bị tiêu diệt. Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trực khuẩn) vẫn tồn tại. Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử của chúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 100oC rất nhiều. 1.1.2. Sữa bột nguyên cream: 1.1.2.1. Định nghĩa: Sữa bột nguyên cream được sản xuất từ sữa tươi qua quá trình tách nước và không hiệu chỉnh hàm lượng chất béo, có các thành phần dinh dưỡng cao, đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung và cân bằng protein cho sản phẩm. 1.1.2.2. Thành phần của sữa bột nguyên cream: Bảng 1.2 Thành phần của sữa bột nguyên cream Các thành phần Sữa bột nguyên cream (%) Nước 3,5 Protein 25,2 Chất béo 26,2 Lactoza 38,1 Chất khoáng 7,0 1.1.2.3. Một số chỉ tiêu của SMP về sữa bột nguyên cream: Chỉ tiêu cảm quan: + Màu sắc: Màu trắng sữa, đồng nhất. + Mùi : Mùi thơm tự nhiên của sữa bột nguyên cream, không chua, không hôi. + Vị : vị đặc trưng của sữa. + Trạng thái : bột đồng nhất, không có tạp chất lẫn vào. + SMP bảo quản trong kho thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp. Chỉ tiêu hóa lý: + Độ ẩm tối đa: 4%. + Độ béo không nhỏ hơn: 25%. + Khả năng hòa tan của sữa bột: Khả năng hòa tan của sữa bột được xác định qua các chỉ tiêu như: chỉ số hòa tan, độ thấm ướt, độ phân tán * Chỉ số hòa tan: Được tính bằng lượng chất không hòa tan còn lại trong ống sau khi ly tâm. Phụ thuộc vào phương pháp sấy, độ hòa tan của các loại sữa sẽ rất khác nhau: khi sấy màng, lượng chất không tan 15 – 20ml tức là độ hòa tan 80 – 85%, còn khi sấy phun, lượng đó là 0,5 – 2ml tức là độ hòa tan 98 – 99,5%. Gía trị chỉ số hòa tan càng lớn chứng tỏ sữa bột có độ hòa tan càng thấp. * Độ thấm ướt: là thời gian cần thiết (tính bằng giây) để làm ướt 13g sữa bột nguyên cream khi ta đổ sữa vào 100ml nước ở 200C. Khả năng thấm ướt của sữa bột phụ thuộc rất lớn vào kích thước của hạt sữa bột. Khi tăng kích thước của hạt sữa bột lên 130 – 150µm sẽ làm tăng khả năng thấm nước.Sữa bột có khả năng thấm nước nhỏ hơn 30 giây là tốt. * Độ phân tán: Cấu trúc, kích thước, hình thể phân tử protein của hạt sữa bột là những yếu tố rất quan trọng quyết định khả năng phân tán. Loại sữa bột nào có hàm lượng protein biến tính cao sẽ kém phân tán (kém hòa tan) hơn. Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa theo đúng quy định: Các nhà khoa học thường quan tâm đến chỉ tiêu vi sinh của sữa, đặc biệt là nhóm vi khuẩn sinh bào tử (giống Clostridium) và nhóm vi sinh vật ưa lạnh (giống Pseudomonas). Bào tử vi khuẩn Clostridium tyrobutyricum bền nhiệt. Trong giai đoạn ủ chín phomai, vi khuẩn Clostridium lên men chuyển hóa acid lactic thành acid butyric và khí hydro tạo mùi khó chịu và gây hư hỏng cấu trúc sản phẩm. Riêng vi khuẩn Pseudomonas có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ thấp và tiết ra những enzym ngoại bào như lipase, protease các enzyme này sẽ xúc tác quá trình thủy phân lipit và protein trong sữa có thể gây ra mùi ôi và vị đắng. Hàm lượng vi sinh vật trong sữa phải được khống chế ở mức giá trị càng thấp càng tốt. + Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 vi khuẩn lạc trong 1g sữa. + Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa pha lại.Và không được có vi trùng gây bệnh.[3-Trang 105] 1.2. Tổng quan về phomai: 1.2.1. Giới thiệu về phomai: Phomai là loại thực phẩm có nguồn gốc từ sữa, được dùng rất rộng rãi trong các món ăn Tây phương. Người Việt hay gọi phomai (hay phó mát). Phomai (tiếng Anh - cheese, tiếng pháp - fromage) là sản phẩm được lên men hay không đươc lên men (tức là loại phomai chịu tác động ít nhất của quá trình lên men lactic) chủ yếu từ thành phần casein của sữa tạo thành dạng gel mất nước. Phomai giữ lại hoàn toàn lượng chất béo ban đầu gọi là phomai béo. Ngoài ra trong sản phẩm còn chứa một ít lactoza dưới dạng acid lactic và một tỷ lệ khác nhau về chất khoáng. Theo định nghĩa của PAO/WHO, phomai là protein của sữa được đông tụ, tách bớt whey ở dạng tươi hoặc đã qua ủ chín. Phomai là một sản phẩm rất giàu dinh dưỡng được chế biến từ sữa (sữa bò, sữa dê) với sự tham gia của một số nhóm sinh vật. Đây là một thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu. Trong phomai chứa: protein 20% (dưới dạng pepton, amino acid), lipit 30%, các muối khoáng, các vitamin (A, B1, B2, C, ).[1-Trang 235] 1.2.2. Phân loại phomai: - Phân loại theo tác nhân đông tụ casein: Là rennin hay là acid. Có một số loại, vừa là kết quả của sự đông tụ casein bằng acid và bằng cả rennin: cottage. - Phân loại theo hàm lượng nước: Phomai rất cứng (w < 56%), phomai cứng vừa (w = 54 – 63%), phomai cứng như Cheddar, Emmenthat. Phomai mềm như Camember, Brie (w = 78 – 87%), hàm lượng nước thấp. - Phân loại dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phomai. Đa số loại phomai đều “chín” nhờ tác động của vi khuẩn lactic. Bảng 1.3 Phân loại phomai dựa vào vi khuẩn dùng khi ủ chín phomai Loại sản phẩm Đặc điểm Phomai tươi Không qua giai đoạn ủ chín Phomai có qua giai đoạn ủ chín * Hệ vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ chín: - Vi khuẩn. - vi khuẩn và nấm mốc. * Các biến đổi trong giai đoạn ủ chín diễn ra chủ yếu: - trên bề mặt khối phomai. - Trong bề sâu khối phomai. Một số loại như Camember quá trình chín lại do tác động của mốc trắng (white moulds); hoặc Roquefort và Gorgonzola do tác động của mốc xanh (blue moulds). - Phân loại dựa vào cấu trúc của phomai: loại có lỗ hổng hình tròn (round – eyed texture) được tạo thành trong quá trình ủ chín do CO2. Loại có lỗ hổng hình hạt (granular texture) do không khí lọt vào giữa các hạt phomai trong quá trình đổ khuôn hoặc loại có cấu trúc chặt, không có lỗ hổng. Ngoài ra còn có một loại phomai đặc biệt khác được gọi là phomai nấu chảy được sản xuất từ một số loại phomai khác.[2- Trang236] - Dựa vào hàm lượng chất béo có trong phomai(FDB): Lượng chất béo trong phomai (g) × 100% FDB = Tổng khối lượng phomai (g) – Lượng chất béo trong sản phẩm (g) Bảng 1.4 Phân loại phomai theo giá trị FDB Loại sản phẩm Gía trị FDB (%) Phomai có hàm lượng béo rất cao > 60 Phomai có hàm lượng béo cao 45 – 60 Phomai có hàm lượng béo trung bình 25 – 45 Phomai có hàm lượng béo thấp 10 – 25 Phomai gầy < 10 1.2.3. Các giai đoạn trong quá trình sản xuất phomai: Quy trình sản xuất phomai được tiến hành qua 4 giai đoạn, trong đó các vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chế biến. [3], [14], [5 – Trang 98] Giai đoạn làm đông sữa: Về mặt hóa lí học, hiện tượng đông tụ sữa được thể hiện bằng sự kết tụ giữa các mixen casein để tạo ra gen đặc. Để thực hiện quá trình kết tụ trong sản xuất phomai, cần thiết phải có một lượng acid lactic và men dịch vị được lấy từ múi khế của dạ dày bê để làm đông tụ sữa khi chế biến phomai. Quá trình được tiến hành như sau: Sữa sau khi được khử trùng theo phương pháp pasteur ở 85 – 900C trong 15 – 20 phút, được đem đi xử lí bằng renin – là enzym do niêm mạc dạ dày tiết ra. Dạ dày này là của động vật nhai lại còn non (bê, cừu non) được nuôi bằng sữa. Khi cho renin với một lượng nhỏ vào sữa, sau một thời gian nhất định sữa sẽ đông lại thành một khối nhầy phủ gelatin, mềm dẻo, không thấm nước. Để làm đông tụ sữa, ngoài vai trò của enzyme (renin) người ta còn sử dụng vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic được tạo điều kiện hoạt động ở 300C. Khi tiến hành làm đông tụ sữa, người ta cấy vi khuẩn lactic vào môi trường sữa.Quá trình lên men lactic được tiến hành, chuyển đường lactose của sữa thành acid lactic. Kết quả là quá trình này cũng gây ra sự đông tụ sữa như đã trình bày ở trên (các sợi mixen của casein sữa lại kết thành cục rắn chứa huyết thanh sữa ở bên trong). Các khảo sát bằng thực nghiệm cho thấy: 3/4 số vi khuẩn lactic sẽ nằm trong cục rắn, 1/3 số vi khuẩn lactic còn lại sẽ nằm trong dịch huyết thanh ở bên ngoài cục rắn của sữa. Đồng thời khi có quá trình lên men lactic xảy ra, pH của môi trường sẽ giảm về môi trường acid là pH thích hợp cho hoạt động của enzym đông tụ sữa, điều này đưa đến sự đông tụ sữa càng xảy ra nhanh hơn. Ở giai đoạn này, dưới tác dụng của enzym renin, casein và paracasein của sữa sẽ bị phân giải tạo pepton và amino acid (tyrosine, tryptophan ) tập trung lại trong cục đông. Huyết thanh sữa ở bên ngoài cục đông tồn tại ở dạng dung dịch. Giai đoạn nén ép cục đông sữa để tách huyết thanh sữa (giai đoạn khử nước): Tiếp theo giai đoạn trên là giai đoạn tiến hành ép cục sữa để tách huyết thanh ra khỏi cục đông sữa.Quá trình này tiến hành trong 20 –24 giờ, ở 30 – 350C. Trong thời gian này, quá trình lên men lactic vẫn tiếp tục. Sau khi ép huyết thanh ra khỏi cục đông sữa, số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong 1g phomai đạt đến hàng tỉ. Phomai lúc này có thành phần chủ yếu là casein và lipit. Khi ép phần huyết thanh bị loại ra ngoài cục đông sữa có thành phần gồm đường lactose, lactalbumin, lactoglobulin Giai đoạn muối phomai: Ngay sau khi ép cục đông để tách huyết thanh, phomai được ngâm vào bể nước muối NaCl với nồng độ 24% trong vài ngày để tăng vị mặn cho phomai, tạo sự đồng nhất về thành phần cho khối phomai và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột. Kết quả của quá trình ngâm muối nói trên là các chất ở bề mặt của khối phomai như đường, muối khoáng sẽ khuếch tán ra ngoài, ngược lại muối NaCl từ ngoài dung dịch ngâm sẽ thấm vào bên trong khối phomai. Muối ăn thấm vào lớp bề mặt của phomai, tạo lớp bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vi sinh vật có hại. Giai đoạn ủ chín phomai: Ở giai đoạn cuối cùng này phomai được đưa vào hầm làm chín ở 50 – 570C, có độ ẩm là 80 – 90%. Quá trình làm chín phomai kéo dài khá lâu, từ vài tháng đến hàng năm, bao gồm nhiều khâu chuyển hóa hóa sinh rất phức tạp, có nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau tham gia cùng với men đông tụ sữa. Quá trình lên men chậm dần do đường lactoza đã bị tách hầu hết trong giai đoạn ép nén. Trong khối phomai, vi khuẩn propionic hoạt động mạnh, lên men lactic thành acid propionic, acid axetic và CO2. Cả hai acid này làm cho phomai có vị chua, hăng đặc biệt. Sự lên men propionic sẽ kết thúc sau 2 ÷ 2,5 tháng. Giai đoạn này gọi là quá trình ủ chín. Tuy vậy, quá trình ủ chín phomai vẫn được tiếp tục một thời gian nữa cho phomai hoàn toàn chín. Trong thời gian này casein tiếp tục được phân giải thành đạm dưới tác dụng của enzym renin và vi khuẩn lactic. Khi phomai chín thì 2/3 casein được phân giải thành pepton, acid amin và một ít NH3. Sau khi chế biến xong, trước khi được cắt ra và đóng gói, phomai được khử trùng bằng cách chiếu tia tử ngoại. Việc đóng gói thường sử dụng những bao bì đặc biệt như dùng oliofilm (cao su xử lí bằng HCl), rilsan (protein của dầu thầu dầu), giấy kim loại (giấy thiếc) Việc đóng gói được tiến hành trong điều kiện vô trùng. Cuối cùng ta được thành phẩm. 1.2.4. Một số nguyên liệu sử dụng trong chế biến phomai từ sữa bột nguyên cream: 1.2.4.1. Giống vi sinh vật: Trong sản xuất phomai sử dụng nguyên liệu chính là sữa bột nguyên kem nhà sản xuất sử dụng tổ hợp nhiều loài vi sinh vật khác nhau. Phổ biến nhất trong sản xuất phomai là vi khuẩn lactic. Chúng thường có dạng hình cầu (hoặc hình ovan) và hình que. Vi khuẩn lactic lên men được mono và disacarit, nhưng không phải tất cả các vi sinh vật này đều sử dụng được bất kỳ loại disacarit nào. Các vi khuẩn lactic không lên men được tinh bột và các polysacarit khác (chỉ có loài L. delbrueckii là đồng hóa được tinh bột). Một số khác sử dụng được pentoza và acid xitric mà chủ yếu là các vi khuẩn lên men lactic dị hình. Người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm (Topt = 25 - 350C) và ưa nhiệt (Topt = 37 - 450C) với cơ chế lên men lactic đồng hình hoặc dị hình. * Lên men lactic đồng hình. C6H12O6 + 2CH3 – CHOH – COOH + 94 Kcal Glucoza acid lactic * Lên men lactic dị hình. 2C6H12O6 + CH3 – CHOH – COOH + HOOC – CH2 – CH2 – COOH Glucoza acid lactic acid xucsinic + CH3 – COOH + CH3 – CH2OH + CO2 + H2 acid axetic rượu êtylic Các vi khuẩn lactic ngoài việc tạo thành acid còn có một số loài tạo chất thơm (diaxetyl, axetoin, acid bay hơi) như Streptococcus diaxetylactic. Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteaza: phân hủy được protein của sữa thành các peptit và acid amin. Hoạt tính này ở các loài là khác nhau, thường trực khuẩn là cao hơn. [15], [1 – Trang 238] 1.2.4.2. Chất tạo đông: Tác nhân đông tụ sữa phổ biến nhất là rennet (chymosin). Ngày nay, người ta có thể sử dụng rennet kết hợp với các tác nhân đông tụ khác như một số chế phẩm protease có nguồn gốc từ vi sinh vật và thực vật. Khả năng gây đông tụ sữa của rennet được đánh giá thông qua hoạt tính đông tụ sữa. Các chế phẩm rennet thương mại có dạng bột mịn hoặc dạng lỏng. hoạt tính đông tụ sữa của chúng thường giao động 1:10.000 ÷ 1:15.000. Chế phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4 – 60C). 1.2.4.3. Chất béo: Để sản xuất phomai có hàm lượng béo cao, người ta sử dụng thêm cream hoặc bơ. Các chất béo này cần phải đạt các yêu cầu nghiêm ngặt về vi sinh vật. [1 – Trang 238] 1.2.5. Tình hình sản xuất phomai: Phomai có mùi vị thơm ngon, kích thích quá trình tiết dịch tiêu hóa, làm tăng khả năng đồng hóa thức ăn cho cơ thể. Phomai tuy chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam, nhưng là một thực phẩm rất phổ biến và hợp khẩu vị của người Châu Âu, Châu Mĩ. Ở Pháp, trung bình hàng năm mỗi người sử dụng 26 ÷ 28 kg phomai các loại. Sản phẩm phomai đã được nhập khẩu vào Việt Nam từ vài chục năm trước đây. Đến nay, một số công ty chế biến sữa trong nước đã bắt đầu sản suất vài loại phomai đơn giản. 1.2.5.1. Tình hình trên thế giới: Tập đoàn Bel của Pháp vừa giới thiệu đến thị trường Việt Nam sản phẩm mới: phomai Belcube. Bel cho ra đời dòng sản phẩm phomai với nhiều hình thức độc đáo và đa dạng về hương vị cho khách hàng dễ lựa chọn. “Phomai Belcube. Vuông mới vui” với 15 miếng phomai xinh xắn trong mỗi hộp chứa đựng những hương vị khác nhau, bao gồm: Hộp xanh dương: Vị phomai nguyên chất; hộp xanh lá cây: gồm có vị cà chua, vị phomai nguyên chất và thịt giăm bông; Hộp vàng: gồm có vị phomai xanh, phomai nguyên chất và phomai Cheddar và hộp đỏ: gồm có vị pizza, phomai nguyên chất và thịt hun khói. Phomai có ở Việt Nam từ những năm 1940 và đã được cải tiến phù hợp với khẩu vị của người Việt Nam. Hiện nay, thị phần phomai của Bel đang đứng đầu tại Việt Nam (54% thị phần năm 2007), và đang tăng trưởng rất nhanh. Bel là tập đoàn đa quốc gia của Pháp, chuyên về sản xuất những loại phomai chất lượng chính hãng phù hợp với khẩu vị của mỗi người. Tập đoàn có 11,000 nhân viên làm việc trên toàn cầu và mạng lưới phân phối tại 120 quốc gia khắp thế giới với các thương hiệu như: Con Bò Cười (La Vache qui rit), Mini Babybel, Kiri, Leerdammer, và giờ đây là Belcubes Với doanh thu hằng năm đạt 1,7 tỉ Euro (2005), Bel đã duy trì được mức tăng trưởng ổn định dựa trên sự phối hợp của chiến lược tập trung lợi nhuận và đẩy mạnh vị trí dẫn đầu tại các thị trường. [13] 1.2.5.2. Tình hình trong nước: Theo TS. Phương, trong số các sản phẩm truyền thống từ đậu nành có chao là sản phẩm duy nhất được coi là xuất phát điểm để chế biến phomai đậu nành. Để sản xuất phomai đậu nành, nhóm nghiên cứu đã mua các đậu hũ ngoài chợ. Sau đó, nhóm đã dùng một số chủng vi khuẩn có sẵn trong sưu tập giống của Viện Sinh học Nhiệt đới, đặc biệt là vi khuẩn lactic (Lactobacillus sp.) phân lập từ sữa đậu nành lên men tự nhiên. Sau thời gian bảo quản và ủ chín ở các điều kiện khác nhau, nhóm đã sản xuất được 3 loại phomai khác nhau. Sản phẩm phomai 1 có màu vàng ngà, mịn, mùi thơm nồng, vị béo và không đắng. Sản phẩm thứ 2 có màu trắng bông của một loại mốc trắng dai, mềm, mịn và nhuyễn. Mùi thơm của sản phẩm thứ 2 có mùi thơm đặc trưng của loại mốc tạo ra nó, còn vị thì béo và không đắng. Sản phẩm thứ 3 lại có màu trắng ngà, lốm đốm xanh. Cấu trúc của phomai này mềm và nhuyễn. Mùi vị thơm, béo và mặn. Ngày 24/10. TS. Sinh học Lê Chiến Phương - Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM, cho biết: Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM vừa sản xuất thành công phomai và mì ăn liền từ đậu nành. Các sản phẩm này đã được đem sản xuất thử ở quy mô pilot từ tháng 8/2006 - 8/2007. [10] CHƯƠNG 2: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Bao gói Ép định hình Ướp muối W=72% Phô mai D2 NaCl 28% Ủ hoàn nguyên 2 – 60C Sữa bột nguyên cream Hoàn nguyên 42 – 450C Nước 40 – 500C Cân định lượng Thanh trùng (750C) và làm lạnh (2 – 60C) Kiểm tra và làm sạch Sữa sau hoàn nguyên Hoạt hoá giống Thanh trùng (720C) và làm nguội (22-240C) Enzym chymosin Tiêu chuẩn hóa Đồng hóa Chất ổn định Cắt quện sữa Lên men (30-350C) Đông tụ (18-220C) W= 85% W= 75% Cream Gia nhiệt 600C Huyết thanh Giống 2.1. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ: 2.2. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ: 2.2.1. Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu: Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của phomai thành phẩm nên trước khi đưa vào sử dụng sản xuất cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lí và vi sinh. 2.1.2. Định lượng: * Mục đích: Định lượng sữa bột nguyên cream cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên. * Tiến hành: sữa bột nguyên crem được kiểm tra rồi được xe nâng vận chuyển tới cân định lượng rồi đưa vào phễu trộn để khuấy trộn và được bơm qua thùng hoàn nguyên. 2.1.3. Hoàn nguyên sữa bột: * Mục đích: Chuyển sữa bột từ dạng bột sang dạng lỏng giống như sữa tươi ban đầu. * Tiến hành: + Quá trình hoàn nguyên sữa bột nguyên crem bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh khuấy đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45-500C. Trong quá trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước, tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục, đồng thời chất ổn định cũng được bổ sung vào nhằm ổn định trạng thái của sữa, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này. Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt. + Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêu cầu. 2.1.4. Thanh trùng và làm lạnh: * Mục đích Tiêu diệt một phần vi sinh vật và vô hoạt một phần enzim có sẵn trong sữa nhằm tránh những bất lợi cho công đoạn tiếp theo, nhất là công đoạn ủ hoàn nguyên trong thời gian khá dài. * Tiến hành : Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng, nhiệt độ thanh trùng là 750C, thời gian thanh trùng là 40 giây. Sau đó sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ 2 ¸ 60C. 2.1.5. Ủ hoàn nguyên: * Mục đích: Sữa được ủ trong thời gian dài ở nhiệt độ thấp nhằm để nó dần dần trở lại trạng thái của sữa tươi nhưng vẫn đảm bảo hạn chế về sự phát triển của một số vi sinh vật. Các muối khoáng có trong sữa đặc biệt là ion canxi sẽ liên kết với casein là một loại protein chiếm phần lớn trong sữa để tạo thành caseinat canxi ở trạng thái hòa tan nên giúp cho sữa có trạng thái đồng nhất tốt. Đây là một trong những công đoạn quan trọng quyết định đến chất lượng phomai. * Tiến hành: + Sữa sau khi thanh trùng và làm lạnh từ thùng chứa sẽ được bơm qua bồn ủ hoàn nguyên có bảo ôn nhiệt độ. Nhiệt độ ủ 2-6 0C trong thời gian 4-8 giờ. + Mỗi bồn hoàn nguyên đựợc gắn một cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy và được bật chạy liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên. Kết thúc quá trình ủ, dịch sữa đạt trạng thái đồng nhất như sữa tươi, sữa này đưa đi qua thiết bị chứa đựng để chuẩn bị chuyển sang thiết bị tiêu chuẩn hóa. 2.1.6. Tiêu chuẩn hoá: * Mục đích: Điều chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô của dịch sữa đạt yêu cầu công nghệ. Nguyên liệu sản xuất chính của dây chuyền này là sữa bột nguyên crem nên tiêu chuẩn hóa thực chất là bổ sung thêm mỡ sữa để đạt hàm lượng chất béo theo yêu cầu của sản phẩm, vì vậy cần bổ sung một lượng cream hoặc bơ xác định vào để dịch sữa đạt 3,5% béo. * Tiến hành: Sữa từ thùng chứa sữa sau hoàn nguyên được bơm vào thùng tiêu chuẩn hoá, cream hoặc bơ được hâm nóng trở thành dạng lỏng rồi được bơm vào thùng tiêu chuẩn hoá đã chứa sẵn dịch sữa với tỷ lệ đã tính trước, cánh khuấy của thùng hoạt động liên tục làm tăng khả năng phân tán mỡ sữa trong khối sữa, ngăn chặn quá trình tách pha, tăng hiệu quả của quá trình đồng hoá. 2.1.7. Gia nhiệt: Nhằm nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình đồng hóa, giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật mà chủ yếu là tạp trùng. Sử dụng thiết bị gia nhiệt dạng hình trụ đứng nâng nhiệt độ dịch sữa lên 600C. 2.1.8. Đồng hoá: * Mục đích: + Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phân lớp. Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn định trạng thái của sữa trong quá trình sản xuất. Vì vậy đồng hóa nhằm làm giảm kích thước của các cầu béo, làm chúng phân bố đều trong sữa, ta tiến hành đồng hóa hỗn hợp dưới tác dụng của áp lực cao khoảng 200-250 bar, ở nhiệt độ 65-700C. + Đồng hóa là công đoạn rất quan trọng trong công nghệ chế biến phomai làm tăng chất lượng về phương diện trạng thái, tránh hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản và tạo điều kiện cho công đoạn tiếp theo. * Tiến hành: + Sữa sau khi gia nhiệt được bơm qua máy đồng hóa nhờ bơm li tâm. Các tiểu cầu béo bị phá vỡ và giảm kích thước khi đi qua khe hẹp với tốc độ cao ở áp suất 200 ¸ 250 bar. Do khe hẹp có cấu tạo với tiết diện giảm dần, tốc độ chuyển động của sữa sẽ tiếp tục tăng cao khi chảy qua khe. Ngoài ra khi thoát ra khỏi khe hẹp các cầu béo tiếp tục bị va đập vào bề mặt cứng làm chúng bị vỡ ra và làm giảm kích thước hạt. + Dịch sữa sau đồng hóa được chứa trong thùng tạm chứa. 2.1.9. Thanh trùng và làm nguội: * Mục đích: Quá trình thanh trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật và enzym có trong sữa, làm biến tính một phần các protein trong sữa để thuận lợi cho công đoạn lên men. * Tiến hành + Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng ở chế độ: 720C trong thời gian 15 giây, tiếp theo sẽ được làm nguội về 22 - 240C. Quá trình thực hiện trong một công đoạn khép kín, hoàn toàn tự động hóa. 2.1.10. Lên men: Đầu tiên, ta cấy giống, sử dụng vi khuẩn lactic và tiến hành nhân giống trong môi trường sữa có hàm lượng chất khô: 10-11% (môi trường được thanh trùng ở nhiệt độ: 110-1150C, trong thời gian 10 phút), thực hiện ở 220C. Thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm để sản xuất phomai tươi: Lactococcus cremoris, Leuconotoc lactis, Leuconótoc cremoris Sau khi nhân giống, ta cấy vi khuẩn lactic này vào sữa theo tỉ lệ: 1-3% (v/v) và bắt đầu khuấy trộn canh trường đạt đến mức độ đồng nhất để thực hiện quá trình lên men. Tiến hành lên men ở: 20-220C, sau 1-2h khi pH của sữa giảm xuống còn 5,8 ta bơm hỗn hợp qua bồn đông tụ và cho enzym chymosin vào để tiến hành đông tụ. 2.1.11. Đông tụ và tách huyết thanh: * Mục đích: Sử dụng enzym chymosin để chuyển casein trong sữa từ dạng keo sang khối đông với cấu trúc gel. * Tiến hành: Với hoạt tính đông tụ: 1/10000 thì lượng chế phẩm enzym cần sử dụng trung bình 5-10g/100kg sữa. Để thực hiện, trước tiên ta hòa tan lượng rennet với nước theo tỉ lệ 1/10 rồi cho vào bồn đông tụ, và duy trì ở nhiệt độ: 18-220C. Trong quá trình đông tụ: vi khuẩn lactic vẫn tiếp tục lên men tạo axit lactic làm giảm pH của sữa đồng thời cũng tổng hợp nhiều sản phẩm phụ khác nhau tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm phô mai. Thời gian quá trình đông tụ tính từ lúc cho enzyme vào sữa và kéo dài khoảng 4 - 6 giờ. Sản phẩm phô mai blanc nếu được sản xuất theo phương pháp thủ công có thời gian đông tụ dài hơn tối đa 18 giờ. Tại thời điểm kết thúc quá trình đông tụ, giá trị pH giảm xuống 4,50 – 4,55. Người ta thường sử dụng bể đông tụ truyền thống trong sản xuất phô mai blanc. Tuy nhiên cần sử dụng nắp đậy ở phía trên để hạn chế nhiễm vi sinh vật từ môi trường sản xuất sữa.Sau quá trình đông tụ, ta tiến hành tách sơ bộ huyết thanh sữa ra khỏi bồn đông tụ thông qua lưới lọc và lỗ thoát ở gần đáy thiết bị. 2.1.12. Cắt quện sữa: * Mục đích: Tăng nhanh quá trình tách huyết thanh sữa. * Tiến hành: Sau khi sữa đã đông tụ, người ta tiến hành cắt quện sữa thành những miếng nhỏ với kích thước khác nhau tùy loại phomai. Các hạt phomai tạo thành được đảo trộn nhẹ nhàng để ngăn chặn sự kết dính giữa các hạt. Kích thước của các hạt phomai sau khi cắt và sau khi tách huyết thanh là rất khác nhau. Ngoài yếu tố cơ học (cắt quện, khuấy) người ta còn dùng yếu tố nhiệt để đẩy nhanh tốc độ tách nước. Sử dụng nhiệt độ là 38 - 420C, tốc độ gia nhiệt khoảng 0,3 – 0,60C/phút. Khi đạt được nhiệt độ đun nóng như trên rồi tiếp tục khuấy 20 – 60 phút. Kích thước các hạt phomai thay đổi đáng kể trước và sau khi đun nóng. 2.1.13. Ép định hình: * Mục đích: Sau khi cắt quện sữa, để tạo cấu trúc đặc trưng cho phomai, cũng như có các hình dạng khác nhau theo nhu cầu thị trường, ta tiến hành ép định hình khối đông và ở công đoạn này thì lượng huyết thanh được tách ra kiệt hơn. * Tiến hành Khối đông được cho vào phễu và nhờ các mũi khoan định hình, sau đó băng chuyền sẽ vận chuyển sản phẩm ra ngoài. 2.1.14. Ướp muối: * Mục đích: Khối đông thu được có cấu trúc xốp và chứa nhiều mao quản, các mao quản có đường kính khác nhau và không ổn định. Khi ta ngâm khối đông vào nước muối, các phân tử muối sẽ khuếch tán vào sâu bên trong khối đông nhờ hệ thống mao quản nói trên đồng thời nước và một số chất tan từ trong khối đông sẽ khuếch tán ra dung dịch muối. Như vậy, sẽ xảy ra sự trao đổi iôn giữa Na+ của nước muối và Ca2+ đang liên kết với casein của khối đông, kết quả hàm lượng Ca2+ trong khối đông bị giảm làm cho phomai thành phẩm đạt được độ dẻo nhất định. * Tiến hành: Khối phomai sau khi ép định hình sẽ đựợc ngâm trong dung dịch nước muối, sử dụng nước muối có nồng độ 18 – 23%(w/w) đã được bổ sung CaCl2 và hiệu chỉnh pH. Chất chỉnh pH thích hợp là acid lactic hoặc acid clohydric. Yêu cầu acid clohydric không chứa các kim loại nặng như Pb, Cu,Hàm lượng Calci trong nước muối trung bình 0,1 – 0,2%. Nhiệt độ dung dịch muối trong quá trình ngâm khối đông là 10 – 140C. ph được điều chỉnh trong khoảng 5,2 – 5,4. 2.1.15. Bao gói: Quá trình bao gói được thực hiện thủ công trong khu vực đảm bảo điều kiện vệ sinh vô trùng để tránh nhiễm vi sinh vật từ môi trường vào sản phẩm và bảo quản ở kho lạnh có nhiệt độ thấp. Hệ vi sinh vật trong phomai sẽ tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất trong suốt thời gian bảo quản sản phẩm. Do đó yêu cầu bao bì phải có độ thấm khí nhất định. Thông thường sử dụng bao bì có nguồn gốc cellulose.[1 – Trang 240] CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT PHOMAI 3.1. Bảng liệt kê các thiết bị chính dùng trong dây chuyền sản xuất phomai: Bảng 3.1. Bảng liệt kê thiết bị chính dùng trong dây chuyền sản xuất phomai: STT Tên thiết bị 1 Cân định lượng 2 Thiết bị hoàn nguyên 3 Thiết bị thanh trùng và làm lạnh 4 Thiết bị ủ hoàn nguyên 5 Thiết bị gia nhiệt 6 Thiết bị đồng hóa 7 Thiết bị nhân giống 8 Thiết bị lên men 9 Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh 10 Thiết bị ép định hình 11 Thiết bị ướp muối 3.2. Các thiết bị chính sử dụng trong dây chuyền sản xuất phomai từ sữa bột nguyên cream: Hình 3.4 Cân định lượng WS150R-221 3.2.1. Cân định lượng: Chọn cân định lượng WS150R-221. [11] Sàn cân bằng sắt và mặt cân làm bằng thép không gỉ Giới hạn cân: 150kg Độ phân giải cao: 1/3,000 ~ 1/7,500 Kích thước của cân 400 x 500 x 105mm * Phụ kiện: Máy in ( dùng cổng RS-232 để kết nối) Kết nối theo chuỗi thứ tự ( qua cổng RS-232) Cột hiển thị xoay chuyển ( màn hình và body cân có thể tách rời) Bảng 3.2. Đặc điểm kỹ thuật của cân 3.2.2. Thiết bị hoàn nguyên: * Cấu tạo: Chọn thiết bị Tetra Almix 10. [16] + Loại có năng suất: <12 000 l/h. + Công suất động cơ: 18,5 kw. + Tổng khối lượng thiết bị: 375 kg. + Thể tích: 2,8 m3. + Cửa sản phẩm vào: 51 mm. + Cửa sản phẩm ra: 63,5 mm. + Áp suất vào: 0,5 bar. + Áp suất ra: 1,5 bar. + Kích thước thiết bị: 1250 x 910 x 1065 Thùng hoàn nguyên có hình trụ đứng, đáy chỏm cầu và có cánh khuấy, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ. Thùng gồm hai lớp thép, ở giữa có phần không gian để chứa tác nhân trao đổi nhiệt, gần với lớp ngoài cùng có lớp vật liệu cách nhiệt. Hình 3.5 Thiết bị hoàn nguyên sữa * Nguyên tắc hoạt động: Quá trình hoàn nguyên sữa bột nguyên crem bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh khuấy đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45-500C. Trong quá trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước, tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục, đồng thời chất ổn định cũng được bổ sung vào nhằm ổn định trạng thái của sữa, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này. Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt. Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêu cầu. 3.2.3. Thiết bị thanh trùng và làm lạnh: Các thiết bị trao đổi nhiệt như: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học. Trong dây truyền này sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng loại Tetra plex C6.[16] + Năng suất 15 000 l/h. + Lượng nước sử dụng là 30 000 l/h. + Số tấm truyền nhiệt là 85 tấm. + Chiều dày mỗi tấm là 0,6 mm. + Kích thước mỗi tấm: 1 000 x 250 mm + Kích thước thiết bị: 1 200 x 500 x 1 500 mm Hình 3.6 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng * Cấu tạo: Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thép không rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ 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. Hình 3.7 Một số hình dạng bản mỏng trong thiết bị trao đổi nhiệt Khi ghép các bản mỏng lại với nhau, trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành nên những hệ thống đường vào và ra cho mẫu khảo sát và chất tải nhiệt. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể, các nhà sản xuất sẽ bố trí hệ thống những đường dẫn thích hợp. * Nguyên tắc hoạt động: Sữa sẽ lần lượt đi qua hai vùng, mỗi vùng gồm bốn khoang được ký hiệu là 4x2. Chất tải nhiệt sẽ lần lượt đi qua bốn vùng, mỗi vùng gồm hai khoang và được ký hiệu là 2x4. Sữa sau khi được gia nhiệt sẽ có nhiệt độ là 600C. Sữa Chất tải nhiệt Hình 3.8 Ví dụ về sơ đồ dòng chảy của sữa và chất tải nhiệt trong thiết bị truyền nhiệt bản mỏng (4x2/2x4).[1 – Trang 107] 3.2.4. Thiết bị ủ hoàn nguyên: * Cấu tao. Chọn bồn ủ lạnh hai vỏ nằm ngang, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ (Pladot) [8]. Hình 3.9 Bồn ủ hoàn nguyên Bồn ủ hoàn nguyên đựợc gắn một cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy và được bật chạy liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên. Thể tích bồn: 3 000 Lít Điện áp 3 pha: 380V Công suất: 30 kW Kích thước: 2350×1576×2 300 (mm) * Nguyên tắc hoạt động: Sữa sau khi làm nguội được cho vào cửa phía trên. Nhờ lớp áo bảo ôn của bồn ủ và cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy được bật chạy liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên, sữa được giữ ổn định ở nhiệt độ 2-60C, trong thời gian 4-8 giờ dịch sữa đạt trạng thái đồng nhất như sữa tươi. Sữa Hơi 3.2.5. Thiết bị gia nhiệt: * Cấu tạo: Hình 3.10 Thiết bị gia nhiệt Thiết bị dạng hình trụ đứng, nắp bằng, đáy hình nón. Thiết bị được làm bằng thép không gỉ. * Nguyên tắc hoạt động: Thực phẩm (dạng lỏng) được bơm vào theo ống dẫn từ phía trên và được phun xuống Hình 3.10 Thiết bị gia nhiệt đáy thiết bị dưới dạng hạt mịn. Hơi sẽ được nén vào tại vị trí gần đáy côn. Khi đó, hỗn hợp thực phẩm – hơi được trộn đều và sẽ thoát ra khỏi thiết bị từ phía đáy để đi vào thiết bị giữ nhiệt. * Ưu điểm: Thiết bị gia nhiệt dạng hình trụ đứng rút ngắn được thời gian nâng nhiệt độ của sữa trong quá trình thanh trùng và tiệt trùng. * Nhược điểm: Thiết bị đòi hỏi tác nhân gia nhiệt (hơi) đòi hỏi có độ tinh sạch cao. Nước sử dụng cho nồi hơi phải đảm bảo các chỉ tiêu như nước uống.[1] 3.2.6. Thiết bị đồng hoá: Có nhiều loại thiết bị đồng hoá như: thiết bị đồng hoá sử dụng cánh khuấy, thiết bị đồng hoá sử dụng áp lực cao, thiết bị đồng hoá sử dụng sóng siêu âm.. Chọn thiết bị Tetra Alex 2 [16] + Năng suất 3 000 l/h. + Áp suất làm việc: 200 bar. + Kích thước thiết bị: 1435 x 1 280 x 1 390 mm. + Công suất động cơ: 2 kW. + Số lượng piston: 3 cái. + Đường kính piston: 36 mm. + Đường kính cửa vào: 51 mm. + Đường kính cửa ra: 38 mm. + Khối lượng thiết bị: 1 250 k Hình 3.12 Thiết bị đồng hóa áp suất cao Nguồn: TetraPak Hình 3.11 Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao * Cấu tạo: Thiết bị này có 2 bộ phận chính là bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp. Bơm piston cao áp vận hành nhờ môtor chính là động cơ điện (1) thông qua trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston. Bơm piston cao áp có các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp xuất cao. Ngoài ra trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước nhằm làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc. * Nguyên tắc hoạt động: Sữa được đưa vào thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston, bơm này sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 Bar lên đến 100 Bar hoặc 200 Bar ở khe hẹp (5). Lúc này nngười ta tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách điều chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3). Đối áp này được duy trì bởi bơm thuỷ lực sử dụng dầu. Lúc này áp suất đồng hoá cân bằng với áp suất dầu tác động nên piston thuỷ lực. Vòng đập (2) gắn với khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối ra của hệ nhũ tương. Tức là các hệ phân tán va vào vòng đập bị giảm kích thước. Hệ nhũ tương vào khe hẹp theo hướng nghiêng 50 của bộ phận tạo khe hẹp (3) nhằm tránh sự ăn mòn các chi tiết của thiết bị. Năng lượng do bơm cung cấp chuyển hoá thành động năng, một phần năng lượng giúp đẩy hệ nhũ tương đi tiếp sau khi rời khe hẹp (5), phần còn lại toả ra bên ngoài dưới dạng nhiệt năng. Trong thực tế chỉ có 1% năng lượng sử dụng cho mục đích đồng hoá: làm giảm kích thước của các hạt ở pha phân tán. Hệ nhũ tương qua khe hẹp với tốc độ 100 - 400 m/s, quá trình đồng hoá xảy ra trong thời gian 10 - 15s.[1 – Trang 69] 3.2.7. Thiết bị nhân giống: Trước khi đưa vào sản xuất giống phải được hoạt hóa và được nhân lên trong phòng thí nghiệm.Khi nhân giống giai đoạn phòng thí nghiệm, người ta sử dụng các thiết bị với dung tích khác nhau theo chiều tăng dần: 250ml, 500ml... Sau đó mới chuyển sang giai đoạn phân xưởng và cũng sử dụng thiết bị với dung tích khác nhau: 100l,500l Tùy theo dung tích của thiết bị lên men sử dụng tại nhà máy. Giai đoạn nhân giống cấp 1 Giai đoạn nhân giống cấp 2 Giai đoạn nhân giống cấp 3 Giai đoạn nhân giống trung gian Hình 3.13 Các giai đoạn nhân giống Sữa/ canh trường giống Không khí Hơi Hình 3.14 Thiết bị nhân giống vi khuẩn lactic * Cấu tạo: 1- Hệ thống điều hòa 2- Bình nhân giống trung gian 3- Thiết bị nhân giống 4- Hệ thống lọc tách bụi và vi sinh vật 5- Valve 6- Bộ phận lọc hơi 7- Bộ phận đo pH Thiết bị nhân giống vi sinh vật trên môi trường lỏng thường có dạng hình trụ đứng và được chế tạo bằng thép không rỉ. Bên trong thiết bị có hệ thống cánh khuấy. Trong thiết bị nhân giống có hệ thống sục khí được bố trí dưới đáy thiết bị. Xung quanh thiết bị là lớp vỏ áo cho tác nhân điều nhiệt để ổn định nhiệt độ canh trường trong quá trình nhân giống. Phần trên nắp thiết bị có các cửa với nhiều chức năng khác nhau: cửa thông cánh khuấy gắn với motor, cửa nạp giống, cửa vào và ra cho không khí, cửa nạp chất phá bọt, cửa nạp chất điều chỉnh pH Cửa nạp môi trường và tháo canh trường ra khỏi thiết bị thường được bố trí ở phần đáy. Trong thực tế sản xuất, thiết bị nhân giống thường được thiết kế dạng vô trùng. Đó là những thiết bị kín và có thể chịu được áp lực cao. * Nguyên tắc hoạt động: Giống từ bình nhân giống trung gian(2) được chuyển vào thiết bị nhân giống(3), môi trường dinh dưỡng được bơm vào thiết bị nhân giống (3) từ phía đáy thiết bị. Bên trong thiết bị nhân giống có hệ thống cánh khuấy khuấy đảo liên tục giúp cho lượng giống đi vào thiết bị được phân chia đều trong môi trường. Phần trên nắp thiết bị có hệ thống lọc không khí trước khi cấp khí vào thiết bị nhân giống, chú ý chỉ cung cấp oxy với một lượng nhỏ đủ để vi khuẩn lactic sinh tổng hợp sionh khối, nếu nhiều quá sẽ gây độc cho tế bào. Giống vi sinh vật sẽ sử dụng nguồn dinh dưỡng có trong môi trường để sinh trưởng và phát triển đạt số lượng theo yêu cầu.[1 – Trang165] 3.2.8. Thiết bị lên men: * Cấu tạo: Thiết bị lên men có hình dáng và cấu tạo tương tự như thiết bị nhân giống vi sinh vật, thường có dạng hình trụ đứng và được chế tạo bằng thép không rỉ. Bên trong thiết bị có hệ thống cánh khuấy và các đầu dò nhiệt độ, pH Để có thể theo dõi trực tiếp các thông số công nghệ trong quá trình lên men. Motor cho cánh Hình 3.15 Thiết bị lên men khuấy thường được đặt phía trên nắp thiết bị. Còn cửa nạp và tháo môi trường được bố trí phía đáy. Ngoài ra thiết bị còn có cửa quan sát, van lấy mẫu * Nguyên tắc hoạt động: Sau khi nhân giống, ta cấy vi khuẩn lactic này vào sữa theo tỉ lệ: 1-3% (v/v) và bắt đầu khuấy trộn canh trường đạt đến mức độ đồng nhất để thực hiện quá trình lên men. Tiến hành lên men ở: 20-220C, sau 1-2h khi pH của sữa giảm xuống còn 5,8 ta bơm hỗn hợp qua bồn đông tụ và cho enzym vào để đông tụ casein.[1 – Trang179] 3.2.9. Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh: Chọn thiết bị Tetra Tebel O-Vat [7 - Trang 301] + Năng suất 1 000 kg/h + Số dao cắt 4 + Kích thước dao cắt 200 x 100 mm + Tốc độ cắt 10 vòng /phút + Lượng hơi sử dụng 60 kg/h + Công suất động cơ điện 6,8 kW + Kích thước thiết bị Hình 3.16 Thiết bị đông tụ sữa thế hệ mới D= 1 500 mm,H= 2 500 mm * Cấu tạo: Ở đây sử dụng thiết bị đông tụ sữa thế hệ mới: Là thiết bị có dạng hình trụ, nằm ngang và được đặt trên bốn chân đỡ. Xung quanh thiết bị là lớp vỏ áo chứa tác nhân điều nhiệt, trên trục chính của thiết bị bố trí cánh khuấy và dao cắt, hệ thống được xoay nhờ motor trong quá trình sử dụng. Bộ phận tách huyết thanh sữa là một ống hình trụ có đục lỗ nhỏ, nhờ đó các khối đông được giữ lại còn huyết thanh sữa sẽ được bơm đưa ra ngoài. Ngoài ra thiết bị còn có đầu phun giúp đưa chất tẩy rửa vào vệ sinh thiết bị theo chế độ tự động và nắp đậy có thể tháo rời để quan sát và phục vụ cho việc vệ sinh thiết bị khi cần. 1. Dụng cụ khuấy và cắt 2. Lọc nước sữa 3. Mô tơ quay 4. Lớp vỏ trong khi xử lý nhiệt 5. Nắp đậy 6. Đầu phun vệ sinh thiết bị * Nguyên tắc: Môtor(3) sẽ Làm xoay trục trong quá trình sử dụng. Các bộ phận tách huyết thanh sữa là một ống hình trụ có đục lỗ nhỏ, nhờ đó các khối đông sẽ được giữ lại trong thiết bị, còn huyết thanh sữa sẽ đi vào ống(2) nhờ bơm thoát ra ngoài. Đầu phun(6) sẽ đưa chất tẩy rửa vào vệ sinh thiết bị theo chế độ tự động. Nắp đậy(5) có thể tháo rời để quan sát và phục vụ cho việc vệ sinh thiết bị khi cần.[1 – Trang147] 3.2.10. Thiết bị ép định hình: Chọn thiết bị Fasta Filato[7 - Trang 309] + Năng suất: 1 200kg/h + Công suất động cơ: 1,3 kW + Chiều dài bể ổn định nhiệt: 900 mm + Thể tích bể ổn định: 1,5 m3 + Vận tốc vít tải: 1,2m/s + Khối lượng: 530 kg + Kích thước thiết bị: Hình 3.17 Thiết bị ép định hình 1 500 x 900 x 1 200mm * Cấu tạo 1. Phễu nạp liệu 2. Bể ổn định nhiệt 3. Vít tải 4. Bộ phận ép tạo thành * Nguyên tắc hoạt động Khối đông sau khi đã được tách huyết thanh cho vào phểu nạp liệu(1) sau đó được vít tải(3) vừa tách bớt một phần huyết thanh vừa vận chuyển đến bộ phận ép(4). Tại đây khối đông được định hình thành những bánh phomai thành phẩm. 3.2.11. Thiết bị ướp muối: Chọn thiết bị hoạt động tự động của hãng Tetrapak [16] + Năng suất 500 kg/h + Chiều dài thiết bị 600 mm + Chiều rộng thiết bị 500 mm + Chiều cao thiết bị 1 800 mm + Áp lực bơm 0,2-0,3 bar * Cấu tạo: 1. Thùng chứa dung dịch muối Hình 3.18 Thiết bị ướp muối 2. Thùng chứa 3. Thiết bị lọc 4. Phân hủy của nước muối 5. Bơm để phân phối nước muối * Nguyên tắc hoạt động: Có nhiều phương pháp ướp muối như: phương pháp ngâm khối đông trong dung dịch nước muối, phương pháp rắc muối khô trực tiếp lên bề mặt khối đông. Trong dây chuyền sản xuất này em chọn phương pháp ngâm khối đông trong dung dịch nước muối. Các khối phomai sau khi được định hình, được đưa vào các thùng chứa của thiết bị ướp muối, nối liền thùng chứa(2) là bộ phận: phân hủy, hiệu chỉnh nồng độ muối và có thiết bị lọc(3) để loại bỏ các tạp chất thô rồi được bơm qua thùng chứa(2) để ngâm khối phomai. KẾT LUẬN Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao, thêm vào đó là những nhu cầu về dinh dưỡng thực phẩm càng trở nên quan trọng trong đời sống mỗi con người. Để đáp ứng nhu cầu đó, trên thị trường đã có đa dạng các sản phẩm thực phẩm khác nhau nhưng trong đó các sản phẩm được chế biến từ sữa vẫn là mặt hàng có giá trị dinh dưỡng cao, chứa đầy đủ các chất với một tỉ lệ thích hợp cần thiết cho con người: protid, gluxid, lipid, chất khoáng, vitamin, ... Tiêu biểu là phomai. Phomai là sản phẩm chế biến từ sữa sử dụng quá trình lên men lactic có giá trị dinh dưỡng cao, bảo quản được lâu, và đang được người tiêu dùng ngày càng quan tâm. Không những thế phomai còn có ý nghĩa lớn trong việc mang lại hiệu quả kinh tế cho đất nước. Qua đồ án đã giúp em hiểu biết hơn về các công đoạn sản xuất, thành phần dinh dưỡng cũng như các giá trị ứng dụng của phomai trong đời sống hàng ngày. Với trang thiết bị hiện đại và công nghệ tiên tiến “dây chuyền công nghệ sản xuất phomai” như trên chắc chắn sẽ tạo ra được sản phẩm phomai có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của thị trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tài liệu tiếng việt 1. Lê Văn Việt Mẫn (2004), Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa, (Tập I), Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. 2. Nguyễn Đức Lượng(2003), Công nghệ vi sinh vật tập 3 – Thực phẩm lên men truyền thống, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. 3. TS. Lâm Xuân Thanh (2003), Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 4. Lê Thị Liên Thanh, Lê Văn Hoàng (2002), Công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. 5. Trần Thị Thanh(2003), Công nghệ vi sinh, Nhà xuất bản giáo dục. 6. PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất (Tập I), NXB Khoa học và Kỹ thuật. B. Tài liệu tiếng anh 7. Bylund G (1995), Dairy processing handbooks, Tetrapak processing systems AB publisher, Lund. 8. Danh mục thiết bị Invensys. 9. Saravacos G. E, Kostraroalos A. M (2003), Mandbook of milk processing equipment, Kluwer New York. C. Internet 10. /2009). 11. www.Cannhapkhau.com(12/5/2009) 12. 13. www.Sanphammoi.com.vn (25/3/2009). 14. WWW.Thucphamvadoisong.vn(21/3/2009) 15. 16. Http: www.Tetrapakprocessing.com. . 17. 18. (6/5/2009)