3.2 Sản xuất phô mai từ sữa tươi:
3.2.1 Quy
trình:
3.2.1 3.2.2Giải
thích quy trình:
3.2.2.1 Xử lý
nhiệt:
· Mục
đích : chuẩn
bị
Quá trình xử lý nhiệt nhằm
tiêu diệt và ức chế hệ VSV và enzyme trong sữa .
· Thiết bị và các
thông số công nghệ :
- Sử dụng thiết bị
trao đổi nhiệt dạng bản mỏng hoặc dạng ống lồng ống .
- Nhiệt độ và thời
gian xử lý nhiệt ở 64 - 65oC trong thời
gian 15-20
giây
· Các biến đổi nguyên
liệu :
· Sinh học và hóa sinh
: các vi sinh
vật và enzyme trong sữa bị ức chế .
· Hóa lý
: một số protein
bị biến tính nhiệt . Sau biến tính nhiệt độ , độ hòa tan của protein bị giảm
xuống là do sự xuất hiện các nhóm kỵ nước ở bề mặt phân tử làm dễ dàng cho các
phân tử protein bị giãn mạch và tập hợp lại với nhau .
· Hóa học
: Nhiệt độ tăng làm cho các
phản ứng hoá học xảy ra dễ dàng . Quan trọng nhất là phản ứng Maillard giữa nhóm
khử của đường lactose và nhóm acid amin peptide có trong sữa tạo thành
melanoidin . Do phương pháp xử lý ở nhiệt độ thấp nên phản ứng màu chưa thể hiện
rõ .
· Vật lý
:
- Tỉ trọng của sữa sau
xử lý nhiệt giảm .
- Độ nhớt của sữa tăng
.
- Độ tan giảm do làm
lộ các nhóm kỵ nước .
- Khả năng giữ nước
giảm .
- Nhiệt độ quá cao sẽ
ảnh hướng đến khả năng kết tinh .
3.2.2.2 Chuẩn
hóa :
· Mục
đích : hoàn
thiện
Hiệu chỉnh hàm lượng chất
béo trong sữa tươi trước khi đưa vào sản xuất phô mai .
· Thiết bị và thông số
công nghệ :
Trong trường hợp hàm lượng
chất béo trong sữa cao hơn yêu cầu : sử dụng hệ thống chuẩn hóa sữa gồm các
thiết bị truyền nhiệt , thiết bị ly tâm và các dụng cụ đo tỷ trọng và lưu lượng
dòng chảy , các van và hộp điều khiển . Nếu hàm lượng chất béo trong sữa tươi
thấp hơn yêu cầu : ta sử dụng một thiết bị phối trộn hình trụ đứng , có cánh
khuấy và bộ phận gia nhiệt . Có thể bổ sung kem hoặc AMF vào sữa
.
Sữa được chuẩn hóa về hàm
lượng 28g/l . Thỉnh thoảng , người ta hiệu chỉnh cả hàm lượng protein
.
· Các biến đổi của
nguyên liệu :
Trong quá trình chuẩn hóa
các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỷ trọng và hệ số truyền nhiệt
...
3.2.2.3 Lên men sơ
bộ :
· Mục đích
:
Hoàn thiện : một số cấu tử
hương sẽ được vi sinh vật tổng hợp trong quá trình lên men sơ bộ. Chúng sẽ góp
phần hình thành nên tính chất cảm quan đặc trưng của phô mai thành phẩm
.
Chuẩn bị : lên men sơ bộ sẽ
làm giảm nhẹ pH của sữa tươi chuẩn bị cho quá trình đông tụ .
· Các biến đổi của
nguyên liệu :
Sinh học: tăng
cường sự trao đổi chất và sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic. Các vi khuẩn
lactic lên men đồng hình sẽ tạo ra acid lactic .Vi khuẩn lên men lactic dị hình
sẽ góp phần đa dạng hóa các chỉ tiêu về mùi , vị và cấu trúc cho sản phẩm
.
Hóa sinh : Đường
lactoza qua quá trình lên men sẽ tạo thành
acid piruvic dưới tác dụng của lactatdehydrogenza của vi khuẩn sẽ tạo thành axit
lactic .
Hóa học : quá
trình lên men lactic giảm pH trong sữa tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
đông tụ к-casein
Hóa lý : có sự
động tụ của sữa nhưng tốc độ động tụ thấp do sự giảm pH của sữa
.
Vật lý : có sự
tỏa nhiệt .
· Thiết bị và thông số
công nghệ :
Sử dụng thiết bị hình trụ
đứng bên ngoài có vỏ áo để điều nhiệt , bên trong có cánh khuấy để đảo trộn khi
cấy giống .
Nhiệt độ quá trình lên
men sơ bộ là 8 – 14 OC , thời gian lên men kéo dài 15
-20 giờ . Khi quá trình lên men kết thúc , pH của sữa sẽ là 6.30 - 6.35
.
3.2.2.2 Thanh
trùng :
· Mục đích công
nghệ : chuẩn
bị
Quá trình này sẽ ức chế vi
sinh vật có trong sữa sau quá trình lên men sơ bộ để chuẩn bị cấy vi sinh vật
mới .
· Các biến đổi của
nguyên liệu :
Sinh học : các vi
sinh vật gây bệnh và hư hỏng sữa bị tiêu diệt .
Hóa lý : Một số
phân tử protein bị biến tính nhiệt . Tùy theo chế độ xử lý nhiệt mà mức độ biến
tính của các protein sẽ khác .
Hóa học : Nhiệt
độ thúc đẩy các phản ứng hóa học xảy ra . Quan trọng nhất là phản ứng tạo tạo
màu cho sữa : Maillard .
Vật lý
: Tỷ trọng và độ
nhớt của sữa sẽ thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt .
· Các thiết bị và
thông số :
Sử dụng thiết bị trao đổi
dạng bản mỏng hoặc dạng ống lồng ống để thanh trùng sữa . Sữa
nguyên liệu được thanh trùng ở 72 –
760C trong thời gian 15-20 giây .
3.2.2.3 Quá
trình cấy và lên men :
· Mục
đích công nghệ :
Chuẩn bị : quá trình lên men tiếp tục
làm giảm nhẹ pH để chuẩn bị cho hoạt động xúc tác của enzyme trong quá trình
động tụ sữa tiếp theo .
Hoàn thiện : quá trình lên men sẽ tiếp
tục sinh ra nhiều cấu tử hương , góp phần tạo nên mùi vị đặc trưng cho sản
phẩm.
· Các
biến đổi của nguyên liệu :
Sinh học hai
đườn: Số lượng vi sinh vật tăng .
Quá trình trao đổi chất được tăng cường . Quá trình lên men lactic diễn ra trong
tế bào của vi khuẩn . Quá trình lên men sẽ sử dụng đường lactose trong sữa để
tạo thành acid lactic theo g khác nhau :
· Lên men đồng hình
như nhóm vi khuẩn lactic đồng hình như Streptococcus
thermophilus , Lactobacillus bulgaricus ,.. thì chu trình đường
phân là quá trình chuyển hóa glucose thành acid lactic .
Phương trình tổng quát của
quá trình lên men đồng hình :
· Lên men dị hình :
như giống Leuconostoc sẽ chuyển hóa glucose theo chu trình pentose - phosphate
tạo thành các acid lactic và ethanol , CO2 , và các chất
hương cho phomai .
Hóa sinh
: Xảy ra vô số các phản ứng
chuyển hóa sử dụng enzyme xúc tác trong chu trình đường phân và chu trình
pentose nhằm tạo ra acid lactic . Trong quá trình lên men dị hình ngoài việc tạo
thành acid lactic còn tạo các chất thơm cho phomai ( diaxetyl , axetoin , axit
bay hơi , .. ) .
Ví dụ : vi
khuẩn Streptococcus diaxetylactic .
Các diaxetyl sẽ được tạo
thành từ sự chuyển hóa lactoza .
Các axit
piruvic nhờ có enzyme decacboxylaza nên được chuyển thành axetaldehyt và sau đó
nhờ sự ngưng tụ tạo diaxetyl hoặc axeton .
Phương trình tạo chất thơm
cho phomai ( TS Lâm Xuân Thanh – 2004 - Công nghệ sản xuất các sản phẩm sữa -
NXB KH & KT ) .
Hóa lý
: Trong quá trình lên men sẽ
sinh ra nhiều sản phẩm bay hơi như CO2 và rượu ethanol ,
...
Làm đông tụ sữa do quá trình
lên men đã làm giảm giá trị pI
Vật lý
: Quá trình lên men làm tăng
nhiệt độ và tỏa nhiệt ra bên ngoài .
Cảm quan
: Tạo ra những hợp chất hương
đặc trưng cho sản phẩm .
Do lên men đã làm giảm giá
trị pI nên gây nên sự đông tụ к-casein , hình thành nên cấu trúc cho sản phẩm
phomai .
Hóa học
: Làm giảm pH của sữa , pH
trong canh trường trong khoảng 6.1 - 6.35 .
Xảy ra một số phản ứng trong
các chu trình trao đổi chất của vi sinh vật như : phản ứng thủy phân , phản ứng
tách nước hay nhân nước , ...
· Thiết bị và thông số
:
Sử dụng thiết bị hình trụ
đứng bên ngoài có vỏ áo để điều nhiệt , bên trong có cánh khuấy để đảo trộn khi
cấy giống .
Tiến hành cấy vi sinh vật
với tỉ lệ 1.5 – 2.0 % ( v/v ) . Theo Lequet ( 1986 ) , thời gian lên men chỉ kéo
dài từ 15phút
cho đến 1 giờ 30 phút , nhiệt độ lên men khoảng 33 - 36oC . Sau lên
men pH sữa đạt 6.1 – 6.35 .
· Các chú ý
:
Quá trình thanh trùng đã phá
vỡ cân bằng giữa muối , làm giảm lượng muối canxi mà kết quả làm giảm khả năng
đông tụ của sữa bằng men sữa ( renin ) . Để khắc phục nhược điểm này người ta bổ
sung canxi dưới dạng CaCl2 với hàm lượng 0.025 – 0.075
g/l.
3.2.2.2 Đông
tụ :
· Mục đích công nghệ
:
Chế biến : làm đông tụ các
к-casein trong sữa . Sự đông tụ trong sữa sẽ quyết định đến cấu trúc , chất
lượng của phomai thành phẩm sau này .
· Các biến đổi của
nguyên liệu:
Sinh học : hệ VSV
bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men và nấm Geotricum
candidum vẫn tiếp tục các hoạt động trao đổi chất
.
Hóa sinh : biến
đổi hóa sinh quan trọng nhất là phản ứng thủy phân к-casein do enzyme chymosin
xúc tác . Đầu mono của phân tử к-casein ( đầu ưa béo ) được liên kết với các
phân tử αs và β-casein trong
micelle luôn hướng về tâm micelle , còn đầu carboxyl ( đầu ưa nước ) luôn hướng
ra ngoài vùng biên micelle . Chymosin sẽ xúc tác phản ứng thủy phân liên kết
peptide tại vị trí giữa acid amino số 105 ( phe ) và acid số 106 ( met ) trong
phân tử k-casein làm cho cấu trúc của các micelle trong sữa trở nên ổn định
:
Ngoài ra , các phản ứng hóa
sinh nội bào và ngoại
bào của hệ vi sinh vật trong sữa sẽ tiếp tục làm thay đổi thành phần hóa học của
các canh trường . Theo Grareva ( 1987 ) , trong phân đọan thứ nhất chỉ có phân
tử k- casein bị thủy phân bởi enzyme chymosin tại vị trí liên kết đặc biệt nói
trên . Các phân tử αs và β - casein gần như không thay
đổi . Độ nhớt sữa vào thời điểm đầu của phản ứng thủy phân k – casein bị giảm
nhẹ nhưng sau đó lại tăng lên cho đến khi các khối đông tụ bắt đầu xuất hiện
.
Hóa lý
: Đông tụ casein . Ở giai đoạn
này , các micelle sau khi bị mất phân đoạn caseinomacropeptide trong phân tử к -
casein bắt đầu liên kết với nhau . Đó là do hiện tượng giảm sự tích điện bề mặt
của micelle , từ đó lực đẩy tỉnh điện của micelle cũng bị giảm . Bề mặt micelle
trở nên ưa béo hơn do chỉ chứa các phân đoạn paracasein к và chúng có thể liên
hợp với nhau một cách dễ dàng hơn . Ngoài ra , phần tích điện dương của phân
đoạn paracasein к có thể tương tác với phần tích điện âm của phân
tử αs và β – casein . Cầu calci
phosphate sẽ xuất hiện giữa các micelle và góp phần làm tăng kích thước khối
đông tụ . Trong quá trình đông tụ , chất béo và các thành phần khác trong sữa sẽ
tham gia vào thành phần cấu trúc của khối đông . Cuối cùng sẽ xuất hiện hai pha
rắn lỏng trong sữa .
· Thíết bị và thông số
:
Sử dụng bể đông hình chữ
nhật , họat động theo phương bán cơ giới .
Lượng chế phẩm chymosin sử
dụng là 190 - 230ml/1000L sữa tươi . Nhiệt độ sữa đông tụ là 36 -
39oC thời gian đông tụ kéo dài 30 - 45phút . Sự đông tụ chỉ xảy ra
khi có hơn 85% к - casein trong micelle bị thủy phân bởi enzyme . Khi chúng ta
sử dụng chymosin để đông tụ , tổng lượng casein thu được trong khối đông có thể
lên đến 95% tổng lượng casein ban đầu có trong sữa . Ngược lại , khi sử
dụng cacprotease
từ nấm sợi để đông tụ , hiệu suất thu hồi khối casein trong khối đông tụ sẽ là 40 -
45% .
· Các yếu tố ảnh hưởng
đến quá trình đông tụ :
Hàm lượng enzyme sử dụng
:
Hàm lượng chymosin ảnh hưởng
đến tốc độ phản ứng thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử k - casein
. Còn quá trình đông tụ sữa lại phụ thuộc vào tần số va chạm của các micelle đã
giải phóng được trong phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt của chúng . Như
vậy , hàm lượng chymosin chỉ ảnh hưởng gián tiếp đến tốc độ đông tụ sữa và cấu
trúc của khối đông .
Hàm lượng chymosin càng cao
thì tốc độ phản ứng thủy phân к - casein sẽ càng lớn, số
micelle giải phóng được phân đoạn caseinomacropeptide trên bề mặt chúng sẽ càng
nhiều , tốc độ quá trình đông tụ sẽ nhanh hơn .
pH:
Giá trị pH tối ưu cho
chymosin là 6 . Khi giảm pH sữa từ giá trị 6.6 – 6.7 về pH = 6 thì tốc độ đông
tụ sữa được cải thiện đáng kể .
Ngoài ra , pH ảnh hưởng đến
cấu trúc của micelle trong sữa . Khi ta giảm pH phosphate calci bị tách ra khỏi
cấu trúc micelle , làm giảm điện tích micelle , nhờ đó thời gian đông sữa rút
ngắn .
Nhiệt độ :
Nhiệt độ nhỏ hơn 15ºC quá trình đông tụ sữa
bởi chymosin gần như không diễn ra được . Thực tế , ở nhiệt độ nhỏ hơn
15oC vẫn xúc tác thủy phân liên kết peptide đặc hiệu trong phân tử к
- casein để giải phóng ra caseinomacropeptide . Tuy nhiên , theo Walstra vavliet
( 1986 ) các phân tử β - casein từ vùng trung tâm nhô ra bề mặt ngoài micelle và
làm cho các micelle không tập hợp lại với nhau được , trạng thái keo của micelle
trong sữa được ổn định và bền
vững .
Khi tăng nhiệt độ , tốc độ phản ứng hóa sinh
sẽ tăng theo . Mặt khác , việc gia tăng nhiệt độ cũng làm gia tăng tần số va
chạm giữa các micelle đã giải phóng được caseinomacropeptide trên bề mặt của
chúng . Kết quả tốc độ đông tụ của sữa sẽ gia tăng . Thực chất cho thấy nhiệt độ
tối đa cho quá trình đông tụ casein trong sữa khỏang 42.5 –
45.0 oC .
Calci :
Theo Lam B.A ( 1999 ) , ion calci sẽ làm giảm
điện tích của các casein do chúng tạo liên kết với các điện tích trong phân tử
casein , do đó nó sẽ làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle với nhau và
giúp cho quá trình động tụ
được diễn ra dễ dàng hơn.
Việc bổ sung còn làm giảm đi pH của sữa từ 0.1
– 0.3 đơn vị . Khi đó thời gian đông tụ sẽ được rút ngắn .
3.2.2.2 Quá trình tách sơ bộ huyết
thanh:
· Mục đích công
nghệ:
Chuẩn bị : tách các chất lỏng có trong khối
đông sữa , làm ổn định cấu trúc cho khối đông để chuẩn
bị cho quá trình đổ khuôn hình thành nên hình dạng của phomai .
Khai thác : Quá trình đông tụ sẽ phân riêng
hai bán thành phẩm là khối đông và huyết thanh sữa . Khối đông sẽ được tách ra
để chế biến tiếp thành phô mai . Huyết thanh sữa được xem như là một phụ phẩm
trong quá trình chế
biến . Huyết thanh sữa giàu glucose , whey , protein ,
calcium và một ít thành phần dinh dưỡng khác .
Bảo quản : trong huyết thanh của sữa có nhiều
chất dinh dưỡng sẽ thuận lợi cho quá trình phát triển của vi sinh vật nên việc
tách huyết thanh sữa sẽ làm giảm khả năng nhiễm sinh vật trong sữa
.
Hoàn thiện : quá trình tách huyết thanh làm
tách đi pha lỏng trong hỗn hợp lỏng rắn, làm ổn định cấu trúc khối đông
.
· Các biến đổi trong nguyên
liệu:
Vật lý : huyết thanh được tách ra khỏi khối đông . Khối
đông ổn định về cấu trúc .
Hóa học: hàm lượng axit trong sữa cao làm
chua huyết thanh . Độ chua huyết thanh là 14 -
16 oD . Hàm lượng nitơ amin trong sữa gần như không đổi
.
Hóa sinh : Giai đoạn này , nhìn chung sự
xúc tác của enzyme chymosin không làm thay đổi đáng kể cấu trúc khối đông
.
Hóa lý : làm bền cấu trúc của khối đông
vì huyết thanh đã được tách ra khối
đông làm cho cấu trúc trở nên rắn hơn .
· Thiết bị và thông số công nghệ
:
Quá trình tách được thực hiện thông qua cửa
lưới trên đáy bể đông tụ . Trong quá trình tách khối đông phải kết hợp với việc khuấy đảo
định kỳ sẽ giúp cho quá trình tách huyết thanh được dễ dàng hơn
.
Có khoảng 30 - 40% huyết thanh được tách ra
trong giai đoạn này.các khối đông có kích thước khoảng 2 - 2.5 cm . Tổng thời
gian cho quá trình xử lý và tách sơ bộ huyết thanh là 30 - 40 phút
.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét