CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THƢ̣C PHẨM LÊN MEN TƢ̀ SƢ̃A Sữa bò đƣợc xem nhƣ là loại thực phẩm hoàn chỉnh và lý tƣởng. Sữa của các loài khác cũng đƣợc sử dụng cho mục đích này nhƣ sữa trâu, dê, cừu và lạc đà. Sữa có thành phần dinh dƣỡng cao rất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể, sữa có thể cung cấp Ca, chất béo, chất dinh dƣỡng, chất khoáng và một số vitamin khác. Để bảo quản dài hạn kết hợp với chế biến sữa thành những sản phẩm dùng trong thực phẩm, chúng ta có thể dùng công nghệ lên men tự nhiên mang đến cho ngƣời tiêu dùng hƣơng vị sản phẩm từ sữa thơm ngon.
Sữa lên men (fermented milks hoặc cultured milks) là tên gọi chung cho các sản phẩm chế biến từ sữa nhờ quá trình lên men bởi nhóm vi khuẩn lactic hoặc tổ hợp vi khuẩn lactic và nấm men. Chƣơng này giới thiệu về nguyên liệu sữa và công nghệ sản xuất một số sản phẩm thực phẩm lên men từ sữa nhƣ yoghurt, kefir, phomat, bơ. Một số tí nh chất vật lý của sƣ̃a Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên.
Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lƣợng β- caroten có trong chất béo của sữa. Sữa bò thƣờng có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy thƣờng trong hơn và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trƣng và vị ngọt nhẹ.
Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò đƣợc thể hiện ở bảng 5. Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò Đại lượng Đơn vị đo Giá trị Đại lượng Đơn vị đo Giá trị pH - 6,5÷6,7 Thế oxy hóa V 0,10÷0,20 khử 0 Độ chua D 15÷18 Sức căng bề dynes/cm 50 mặt ở 200C Tỷ trọng g/cm3 1,028÷1,038 Độ dẫn điện 1/ohm.cm 0,004÷0,005 0 Điểm đông C -0,54÷-0,59 Nhiệt dung cal/g.0C 0,933÷0,954 đặc riêng Giá trị pH của sữa Sữa tƣơi có giá trị pH trung bình là 6,6. Sữa non (phần sữa đầu tiên trong một chu kỳ tiết sữa của động vật) có giá trị pH thƣờng thấp hơn và khoảng chừng 6,0. Khi sữa bị nhiễm VSV nhƣ nhóm vi khuẩn lactic chúng sẽ chuyển hóa đƣờng lactose trong sữa thành acid lactic làm giảm pH sữa.
Độ chua của sữa Độ chua của sữa thƣờng đƣợc biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel ( oSH), độ Thorner (oTh), độ Dornic (oD). - Độ Soxhlet Henkel (oSH): là số ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 30 giây. Các nƣớc Trung Âu thƣờng sử dụng đơn vị này. Sữa bò tƣơi có độ chua 149 trung bình 7oSH.
- Độ Thorner (oTh): là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa và 200ml nƣớc cất có bổ sung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây. Thụy Điển, Nga, Ucraina, Belarus sử dụng đơn vị này. Sữa bò tƣơi có độ chua trung bình 17oTh. - Độ Dornic (oD): là số ml dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây.
Các nƣớc Pháp, Hà Lan thƣờng sử dụng đơn vị này để biểu diễn độ chua của sữa. Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa đƣợc trình bày ở bảng 5. Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa o o o SH Th D o SH 1 2,5 2,25 o Th 0,4 1 0,9 o D 4/9 10/9 1 Tỷ trọng của sữa Tỷ trọng của sữa do hàm lƣợng các chất khô trong sữa quyết định. Các chất béo có tỷ trọng nhỏ hơn 1g/cm3.
Hàm lƣơng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa sẽ càng thấp, tỷ trọng của sữa bò thƣờng từ 1,028÷1,038g/cm3. Khi biết đƣợc thành phần khối lƣợng các chất béo và các chất không béo có trong sữa, ta có thể tính đƣợc tỷ trọng của sữa (ở 15,5oC) theo công thức (5.1) F SNF W 0,93 1,608 Trong đó: - F (fat) là hàm lƣợng chất béo trong sữa (% khối lƣợng) - SNF (solids non fat) là hàm lƣợng chất khô không béo trong sữa (% khối lƣợng) - W (water) là hàm lƣợng nƣớc trong sữa (% khối lƣợng), tính theo công thức (5.2) Ví dụ: Sữa bò tƣơi có hàm lƣợng chất béo là 3,2% và hàm lƣợng các chất khô không béo là 8,5%. Tỷ trọng của sữa ở 15,5oC sẽ bằng: 100 d 15,5 C 1,0306 g/cm 3 o 3,2 8,5 (100 3,2 8,5) 0,93 1,608 Điểm đông đặc của sữa Điểm đông đặc của sữa thƣờng dao động trong khoảng từ -0,54÷-0,590C. Ngƣời ta thƣờng sử dụng chỉ tiêu này để kiểm tra xem sữa tƣơi có bị pha loãng với nƣớc hay không.
Tuy nhiên, khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ gia tăng do sự kết tủa của một số muối phosphate có trong sữa. Thành phần hóa học của sữa Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nƣớc, lactose, protein, chất béo và chất khoáng. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lƣợng nhỏ nhƣ: chất màu, enzyme, vitamin, phospholipid và khí. Thành phần hóa học của sữa bò, sữa một số động vật và sữa ngƣời đƣợc trình bày ở bảng 5.
Thành phần hóa học của một số loại sữa (% khối lượng) Loại sữa Protein Casein Whey Chất Carbonhydrate Tro protein béo Sữa mẹ 1,2 0,5 0,7 3,8 7,0 0,2 (ngƣời) Sữa ngựa 2,2 1,3 0,9 1,7 6,2 0,5 Sữa bò 3,5 2,8 0,7 3,7 4,8 0,7 Sữa trâu 4,0 3,5 0,5 7,5 4,8 0,7 Sữa dê 3,6 2,7 0,9 4,1 4,7 0,8 Sữa cừu 5,8 4,9 0,9 7,9 4,5 0,8 Trong sản xuất nguồn nguyên liệu phổ biến là sữa bò. Hàm lƣợng các chất trong sữa bò có thể dao động trong khoảng rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuôi (bảng 5. Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình Nƣớc 85,5÷89,5 87,5 Tổng các chất khô 10,5÷14,5 13,0 - Lactose 3,6÷5,5 4,8 - Protein 2,9÷5,0 3,4 - Chất béo 2,5÷6,0 3,9 - Khoáng 0,6÷0,9 0,8 Tổng chất khô (Total solids-TS hoặc Dry matter-DM) đƣợc hiểu là hàm lƣợng các chất còn lại trong sữa sau quá trình bài khí và làm bốc hơi toàn bộ lƣợng nƣớc (dạng không liên kết) có trong sữa. Đại lƣợng này thƣờng đƣợc biểu diễn dƣới dạng phần trăm (%) khối lƣợng.
Chất khô không béo (Solids non fat – SNF): là hiệu số giữa tổng các chất khô (TS) và hàm lƣợng chất béo trong sữa. Thành phần chính của 1 lít sữa bò đƣợc trình bày trong bảng 5. Các thành phần chính của 1 lít sữa bò Khối Phần Thành phần lượng,g trăm,% Nƣớc Pha lỏng 902 87,4 Glucid - Dạng tự do: lactose ở trạng thái phân tử 49 4,75 (40÷60g/l) - Dạng kết hợp: galactose, galactosamin, acid silic 151 Khối Phần Thành phần lượng,g trăm,% ở trạng thái keo, đƣợc liên kết với protein < 1g/l Chất béo - Ở dạng cầu béo: là những giọt chất béo có (25÷45g/l) đƣờng kính từ 1÷10µm, đƣợc bao bằng một màng lipoprotein, ở dạng nhũ tƣơng 39 3,78 - Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo: các sắc tố (β caroten), sterol (cholesterol), các vitamin Hợp chất nitơ - Ở dạng micelle 28g: ở dạng huyền phù, là phức (25÷40g/l) của calcium phosphate liên kết với một liên hợp của các casein 33 3,2 - Ở dạng hòa tan 4,7g: là những cao phân tử của albumin và imunoglobulin - Nitơ phi protein 0,3g: ure, acid uric, creatin,. Chất khoáng Ở trạng thái keo và hòa tan: (25÷45g/l) - Ở dạng phân tử và ion: acid citric, K, Ca, P, Na, Cl, Mg 9 0,87 - Ở dạng các nguyên tố trung lƣợng: Zn, Al, Fe, Cu, I,.
Chất khô tổng Sữa đã đƣợc làm bốc hơi nƣớc 130 12,6 số Các chất khác - Các chất xúc tác sinh học: các vitamin (A, D, E, K, B, B2, PP, B6, B12, C,.) và các enzyme Vết - Các khí hòa tan: CO2, O2, N2, 4÷5% thể tích của sữa 1. Nước Tỷ lệ nƣớc trong sữa dao động từ 85,5÷ 9,5%, bao gồm nƣớc tự do và nƣớc liên kết: - Nƣớc tự do chiếm 96÷97% tổng lƣợng nƣớc. Nó có thể tách ra đƣợc trong quá trình cô đặc và sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. Trong một số sản phẩm nhƣ bơ, phomat tƣơi, nƣớc tự do ở dạng các hạt có kích thƣớc khác nhau, phân bổ một cách tƣơng đối đồng đều trong sản phẩm.
Nƣớc tự do có thể bốc hơi trong quá trình bảo quản phomat hoặc cũng có thể ngƣng tụ ngay trên bề mặt. - Nƣớc liên kết chiếm khoảng 3÷4% tổng lƣợng nƣớc. Hàm lƣợng nƣớc liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatide, polysaccharide. Hàm lƣợng nƣớc liên kết trong các sản phẩm sữa rất khác nhau, chẳng hạn nhƣ: trong sữa gầy có 2,13÷ 2,59% nƣớc liên kết, trong sữa đầu có 4,15% nƣớc liên kết, nƣớc tách ra trong quá trình sản xuất bơ chỉ có 1,75% nƣớc liên kết.
Nƣớc liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 00C, không hòa tan muối, đƣờng. Dạng đặc biệt của nƣớc liên kết là nƣớc kết tinh với lactose dƣới dạng C12H22O11. Lipid Lipid của sữa bao gồm chất béo sữa, các phosphatid, glicolipid, steroid 152 a) Chất béo sữa: là thành phần quan trọng. Về dinh dƣỡng chất béo có độ sinh năng lƣợng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E).
Đối với sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hƣởng tới mùi vị, trạng thái của sản phẩm. Có tới 98÷99% chất béo của sữa là các triglyceride, 1÷2% còn lại là các phospholipid, cholesterol, caroten, vitamin A, D, E và K. Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream) sẽ đƣợc tạo thành trên bề mặt. Dƣới kính hiển vi ngƣời ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích thƣớc khác nhau, nổi tự do trong sữa.
Mỗi thể cầu mỡ đƣợc bao bọc bằng một màng mỏng (hình 5. Sự phân bố các cầu béo trong sữa Các thể hình cầu đó là các cầu mỡ và màng bao của chúng đƣợc tạo thành chủ yếu từ protein và các phosphatid. Màng của các cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho chúng không bị phá hủy bởi các enzyme có trong sữa. Các cầu mỡ có đƣờng kính từ 0,1÷20µm (trung bình từ 3÷4µm).
Trong 1 ml sữa có khoảng 3000÷4000 triệu cầu mỡ. Các cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925g/cm3) và chúng có xu hƣớng nổi lên trên bề mặt sữa. Kích thƣớc các cầu mỡ có ảnh hƣởng đến hiệu suất tách chất béo bằng li tâm.