Quy trình sản xuất và các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa

Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 Luận văn tốt nghiệp đính kèm tên đề tài “Tìm hiểu quy trình sản xuất và các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa Cần Thơ” do VÕ THỊ ANH MINH thực hiện và báo cáo đã được hội đồng báo cáo luận văn thơng qua. Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện DƯƠNG THỊ PHƯỢNG LIÊN Cần Thơ, ngày tháng năm 2008 CHỦ TỊCH HỘI ðỒNG Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 3 LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cơ trong bộ mơn Cơng Nghệ Thực Phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng – Trường ðại học Cần Thơ đã chỉ dạy tơi tận tình trong suốt thời gian học tại trường. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo nhà máy sữa Cần Thơ, đặc biệt chân thành cảm ơn chị Nguyễn Thị Bích Ngọc, anh Phạm Vĩnh Cường và anh Văn Chí Thiện cùng tồn thể các anh chị em trong nhà máy đã tạo điều kiện rất thuận lợi cho tơi về mọi mặt trong thời gian thực tập. Chân thành cảm ơn cơ Dương Thị Phượng Liên đã hết lịng chỉ dạy và hướng dẫn tơi trong suốt quá trình làm luận văn và giúp tơi hồn thành tốt bài luận văn này. Chân thành cảm ơn tất cả các bạn sinh viên lớp Cơng Nghệ Thực Phẩm khĩa 29 đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tơi trong thời gian học tập vừa qua. Xin nhớ mãi cơng ơn của cha mẹ đã nuơi dạy và lo lắng tơi trong suốt những năm tháng qua để tơi cĩ được ngày hơm nay. Xin chân thành cảm ơn! Cần thơ, ngày 14 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực hiện Võ Thị Anh Minh Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 4 MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ.......................................................................................................... i1 MỤC LỤC............................................................................................................... i4 DANH SÁCH BẢNG..............................................................................................vi DANH SÁCH HÌNH................................................................................................ 7 CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU........................................................................................... 1 1.1 ðặt vấn đề ....................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................... 1 CHƯƠNG 2 VÀI NÉT VỀ NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ....................................... 2 2.1 Lịch sử hình thành và phát triển ................................................................... 2 2.2 Cơ cấu tổ chức ................................................................................................ 3 CHƯƠNG 3 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 4 3.1 Tính chất vật lý của sữa tươi ......................................................................... 4 3.2 Thành phần hĩa học và giá trị dinh dưỡng trong sữa .................................. 4 3.2.1 Nước .......................................................................................................... 5 3.2.2 Chất béo .................................................................................................... 6 3.2.3 Các hợp chất chứa Nitơ ............................................................................. 7 3.2.4 Glucid ........................................................................................................ 9 3.2.5 Enzyme .................................................................................................... 10 3.2.6 Vitamin .................................................................................................... 12 3.2.7 Khống .................................................................................................... 13 3.2.8 Các hợp chất khác ................................................................................... 13 3.3 Hệ vi sinh vật trong sữa............................................................................... 13 3.3.1 Vi khuẩn................................................................................................... 14 3.3.2 Nấm men.................................................................................................. 15 3.3.3 Nấm mốc.................................................................................................. 16 3.4 Giới thiệu quá trình đồng hĩa...................................................................... 16 3.4.1 Giới thiệu chung về quá trình đồng hố ................................................... 16 3.4.2 Cơ sở khoa học của quá trình đồng hố ................................................... 17 3.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả đồng hĩa.......................................... 18 3.5 Quá trình thanh trùng và tiệt trùng ............................................................ 19 3.5.1 Giới thiệu chung ...................................................................................... 19 3.5.2 Cơ sở khoa học của quá trình thanh trùng và tiệt trùng ........................... 20 3.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình thanh trùng và tiệt trùng ... 21 CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA TIỆT TRÙNG ................................................... 22 4.1 Giới thiệu quy trình sản xuất sữa tiệt trùng VINAMILK.......................... 22 4.1.1 Quy trình sản xuất.................................................................................... 22 4.1.2 Giải thích quy trình.................................................................................. 24 4.1.3 Hệ thống tiệt trùng UHT (hệ thống Taflex)............................................... 25 4.1.4 Các thiết bị chính trong quy trình sản xuất sữa tiệt trùng......................... 27 4.2 Quá trình vệ sinh .......................................................................................... 35 Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 5 4.3 Một số hiện tượng trong quá trình chế biến và bảo quản sữa tiệt trùng ... 37 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN ...................................................................................... 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 39 Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 6 DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bị................................................................ 4 Bảng 2 Thành phần hố học sữa của một số động vật và người (% khối lượng) .......... 5 Bảng 3 Thành phần chất béo trong sữa bị ..................................................................... 6 Bảng 4 Tỷ lệ thành phần β-lactose anhydrous và α-lactose monohydrate (theo khối lượng) tại các giá trị nhiệt độ khác nhau..........................................................10 Bảng 5 ðặc điểm của một số enzyme trong sữa.............................................................11 Bảng 6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bị ...........................................................12 Bảng 7 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bị .......................................13 Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 7 DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1 Sơ đồ cơ cấu tổ chức của nhà máy Sữa Cần Thơ ............................................... 3 Hình 2 Thành phần hĩa học của sữa............................................................................... 4 Hình 3 Thành phần chất khơ khơng béo trong sữa........................................................ 5 Hình 4 Thành phần các hợp chất chứa Nitơ trong sữa .................................................. 7 Hình 5 Cấu trúc micelle của casein................................................................................. 8 Hình 6 Cơng thức cấu tạo của đường lactose ................................................................10 Hình 7 Bơm ly tâm..........................................................................................................27 Hình 8 Bồn trữ lạnh........................................................................................................28 Hình 9 Máy đồng hĩa .....................................................................................................29 Hình 10 Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hĩa sử dụng áp lực cao......................30 Hình 11 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng vỉ..........................................................................31 Hình 12 Một phần của thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống .................................32 Hình 13 Valve..................................................................................................................32 Hình 14 Máy rĩt và đĩng gĩi vơ trùng...........................................................................33 Hình 15 Một số sản phẩm chế biến từ sữa của Vinamilk.......................................... 37 Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 8 CHƯƠNG 1 MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn đề Sữa là một chất lỏng sinh lý tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuơi sống động vật non. Sữa là thực phẩm cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể sống như protein, canxi, vitamin, khống,…Nguồn cung cấp sữa rất nhiều, ngồi sữa mẹ - thức ăn tốt nhất cho trẻ - sữa bị được xem là thực phẩm cĩ dinh dưỡng đầy đủ, cân đối và phổ biến trên thế giới. Tuy nhiên, sữa tươi nguyên liệu là mơi trường dinh dưỡng tốt cho vi sinh vật sinh sản và phát triển nên khơng thể bảo quản trong thời gian dài. Do đĩ, các sản phẩm sữa rất đa dạng để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và nhằm tăng thời gian bảo quản. Các sản phẩm được chế biến từ sữa như sữa tiệt trùng, sữa chua, sữa đặc cĩ đường, pho mai, sữa bột,… Hiện nay, nhu cầu về chất lượng cũng như sự đa dạng về sản phẩm được người tiêu dùng rất quan tâm. VINAMILK – Cơng ty cổ phần sữa Việt Nam – là một thương hiệu được người tiêu dùng Việt Nam tin tưởng và chiếm thị phần tiêu thụ sữa cao ở Việt Nam. Việc khảo sát quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại nhà máy sữa Cần Thơ giúp tơi tiếp cận thực tế trong sản xuất, trang bị thêm vốn kiến thức về cơng nghệ chế biến thực phẩm nĩi chung và cơng nghệ chế biến sữa tiệt trùng nĩi riêng. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu quy trình cơng nghệ sản xuất sữa tiệt trùng bao gồm các thơng số kỹ thuật, điều kiện kỹ thuật, máy mĩc thiết bị. Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 9 CHƯƠNG 2 VÀI NÉT VỀ NHÀ MÁY SỮA CẦN THƠ 2.1 Lịch sử hình thành và phát triển Nhà máy Sữa Cần Thơ được xây dựng năm 1999 và chính thức hoạt động vào ngày 22/05/2001. Nhà máy sữa Cần Thơ là một trong những nhà máy trực thuộc Cơng Ty Cổ Phần Sữa Việt Nam (gọi tắt là VINAMILK). Trụ sở chính của cơng ty đặt tại số 184 – 186 – 188, Nguyễn ðình Chiểu, Phường 6, Quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam. Tiền thân là Cơng Ty Sữa Cafe Miền Nam, được thành lập ngày 20/06/1976. Nhiều sản phẩm của cơng ty đã cĩ mặt ở các nước Trung ðơng, Châu Á, Mỹ, Úc,… Nhà máy sữa Cần Thơ cĩ diện tích 2,29 ha, tọa lạc tại lơ 46 khu Cơng Nghiệp Trà Nĩc, Quận Bình Thủy, Thành phố Cần Thơ. Cổng chính nhà máy tiếp giáp quốc lộ 91, bên cạnh là nhà máy Bia Nước Giải Khát Sài Gịn – Tây ðơ, mặt bên và mặt sau là đường nội bộ khu cơng nghiệp Trà Nĩc. Tổng nhân viên nhà máy hiện nay cĩ khoảng hơn 200 người. Các sản phẩm của nhà máy bao gồm:
Sữa tiệt trùng Vinamilk các loại.
Sữa đặc cĩ đường Ngơi Sao Phương Nam và sữa đặc cĩ đường Ơng Thọ.
Sữa chua ăn Vinamilk.
Kem Vinamilk. Chính sách chất lượng của Cơng ty cổ phần Sữa Việt Nam: “Luơn thỏa mãn và cĩ trách nhiệm với khách hàng bằng cách đa dạng hố sản phẩm và dịch vụ, đảm bảo chất lượng an tồn vệ sinh thực phẩm với giá cả cạnh tranh tơn trọng đạo đức kinh doanh và tuân theo luật định ”. Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 10 2.2 Cơ cấu tổ chức Hình 1 Sơ đồ cơ cấu tổ chức của nhà máy Sữa Cần Thơ Ban HACCP GIÁM ðỐC Ban hành chánh-nhân sự Kế tốn GIÁM ðỐC SẢN XUẤT Ban cơ điện Phịng QA Kho nguyên vật liệu Ban kỹ thuật PX sản xuất Tổ chế biến sữa tươi Tổ UHT A Tổ UHT B Tổ sữa chua Tổ HC Tổ bảo vệ Tổ nhà ăn Tổ sữa đặc Cơ điện ðộng lực Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 11 CHƯƠNG 3 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3.1 Tính chất vật lý của sữa tươi Sữa là một chất lỏng đục, do các chất béo, protein và một số chất khống trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten cĩ trong chất béo của sữa, thường cĩ màu từ trắng đến vàng nhạt. Bảng 1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bị ðại lượng ðơn vị đo Giá trị pH - 6,5 ÷ 6,7 ðộ chua oD 15 ÷ 18 Tỷ trọng g/cm3 1,028 ÷ 1,036 ðiểm đơng đặc oC -0,54 ÷ -0,59 Nguồn: Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 3.2 Thành phần hĩa học và giá trị dinh dưỡng trong sữa Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo. Ngồi ra, sữa cịn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, các chất màu và khí. Hình 2 Thành phần hĩa học của sữa Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 12 Hình 3 Thành phần chất khơ khơng béo trong sữa Hàm lượng các chất trong sữa cĩ thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuơi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện chăn nuơi (thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết, v.v...). Bảng 2 Thành phần hố học sữa của một số động vật và người (% khối lượng) ðộng vật Protein tổng Casein Chất béo Carbonhydrate Khống Bị 3,4 2,8 3,9 4,8 0,8 Dê 3,6 2,7 4,1 4,7 0,8 Cừu 5,8 4,9 7,9 4,5 0,8 Ngựa 2,2 1,3 1,7 6,2 0,5 Người 1,2 0,5 3,8 7,0 0,2 Nguồn: Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) 3.2.1 Nước Nước giữ vai trị rất quan trọng trong đời sống. Nước trong thực phẩm cĩ những tính chất đặc biệt quan trọng liên quan mật thiết đến các tính chất ổn định cũng như sự biến đổi về cấu trúc, cảm quan,... Nước chiếm tỷ lệ rất cao trong sữa (80 – 90%), bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: chế độ nuơi dưỡng, sức khỏe con vật cho sữa, mơi trường,... Nước là mơi trường Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 13 phân tán cho các chất phân tán (casein, béo). Là dung mơi cho các chất tan (lactose, khống, acid hữu cơ,...). - Nước tự do Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước, nước cĩ thể tách được trong quá trình cơ đặc, sấy vì khơng cĩ liên kết hĩa học với chất khơ. Nước tự do cĩ thể bị bốc hơi trong quá trình bảo quản pho mát hoặc cũng cĩ thể bị ngưng tụ ngay trên bề mặt. Khi bảo quản sữa bột, nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bị vĩn cục. - Nước liên kết Nước liên kết chiếm tỷ lệ nhỏ khoảng 3 – 4%. Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatide, polysaccharide. Nước liên kết thường được gắn liên kết với nhĩm như: -NH2, -COOH, -OH, =NH, -O-NH-,... 3.2.2 Chất béo Bảng 3 Thành phần chất béo trong sữa bị Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối lượng chất béo) Ghi chú Chất béo đơn giản - Glyceride: triglyceride diglyceride monoglyceride - Cholesteride - Ceride 98,5 95 - 96 2 - 3 0,1 0,03 0,02 Ester của acid béo và cholesterol. Ester của acid béo và rượu cao phân tử. Chất béo phức tạp 1,0 Các hợp chất tan trong chất béo - Cholesterol - Acid béo tự do - Hydrocarbon - Vitamin A, D, E, K -Rượu: phytol, palmitic,... 0,5 0,3 0,1 0,1 vết vết Nguồn: Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) Chất béo là thành phần quan trọng nhất trong sữa, chiếm khoảng 4% trong sữa. Chúng hiện diện trong sữa dưới dạng các hạt rất nhỏ và phân tán trong sữa tạo thành hệ nhũ tương D/N. Các hạt cầu béo đều được bao bọc bởi một lớp màng cĩ chiều dày 8 – 10nm, cĩ vai trị làm bền hệ nhũ tương trong sữa và bảo vệ khơng cho các Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 14 hạt béo kết hợp lại với nhau. Thành phần của lớp màng này gồm cĩ protein, phospholipid và enzyme phosphatase. Các hạt cầu béo cĩ thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid, các acid béo tự do, cholesterol, và một số vitamin tan trong dầu: A, D, E, K. Chất béo sữa được phân làm hai loại - Chất béo đơn giản: Trong cơng thức phân tử chỉ cĩ C, H, O. - Chất béo phức tạp: Ngồi C, H, O cịn cĩ N, P, S,... 3.2.3 Các hợp chất chứa Nitơ Thành phần các hợp chất cĩ chứa nitơ trong sữa được trình bày ở hình sau: Hình 4 Thành phần các hợp chất chứa Nitơ trong sữa Protein được chú ý nhiều nhất vì nĩ chiếm đến 95% các hợp chất chứa nitơ trong sữa bị. Bên cạnh đĩ, thành phần cũng như tính chất của protein sữa rất phức tạp và ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sữa. Protein trong sữa bao gồm: casein, whey và phần trên màng hạt béo. - Casein Casein là thành phần protein chủ yếu cĩ trong sữa. Chúng hiện diện trong sữa dưới dạng keo huyền phù và tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần cịn lại là các loại casein và khống (gồm calci, magie, phosphate và citrate). Các cấu tử casein quan trọng gồm alpha(α) (s1)-casein, alpha (s2)-casein, và Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bị (100%) Protein (95%) Các hợp chất chứa nitơ phi protein Acid amin tự do Casein (75 - 85%) Whey (15 - 25%) Nucleotide αs-casein β-lactoglobulin Ure β-casein α-lactalbumin Acid uric κ-casein Proteose-peptone γ-casein Serum-albumin Immunoglobulin Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 15 kappa (κ) casein. Hầu hết casein hiện diện trong một thể hạt keo do sự kết hợp với một số thành phần khác được gọi là micell casein. Hình 5 Cấu trúc micelle của casein Mỗi micelle do khoảng 400 – 500 tiểu micelle hợp thành. Tiểu micelle cĩ dạng hình cầu, đường kính dao động trong khoảng từ 10 – 15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Thành phần các casein αs, β và κ trong tiểu micelle cĩ thể thay đổi theo những tỉ lệ khác nhau. Các phân tử αs và β-casein tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, cịn phân tử κ-casein nằm ở vùng biên tiểu micelle cĩ vai trị ổn định hệ keo casein. Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ các muối phosphate calci và sự tương tác giữa các gốc kị nước. Kích thước micelle tùy thuộc vào hàm lượng ion Ca2+ cĩ trong sữa và thường dao động trong khoảng 0,2 – 0,4µm. Phân tử κ-casein cĩ hai đầu: đầu ưa béo sẽ tương tác với αs và β-casein, đầu ưa nước sẽ hướng ra ngồi vùng biên micelle. Nhờ vậy các phân tử κ-casein làm cho micelle hịa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa. Nếu vì một lý do nào đĩ mà κ-casein tách ra khỏi micelle hoặc bị lấy đi phần ưa nước của nĩ thì các ion Ca2+ sẽ liên kết các micelle lại với nhau và tạo nên hiện tượng đơng tụ casein. - Whey Whey (protein nước sữa) ở trạng thái hịa tan trong nước, nên cịn được gọi là protein hịa tan. Whey bao gồm rất nhiều protein phức tạp như: albumin, globulin, Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 16 globulin miễn dịch,...cĩ giá trị dinh dưỡng cao. Khi gia nhiệt lớn hơn 63oC trong thời gian dài thì whey cĩ thể phản ứng và kết hợp với casein. Khi bị biến tính bằng acid hay enzyme whey sẽ duy trì trong serum sữa khơng đi vào khối đơng khi sữa bị đơng tụ.  β-lactoglobulin: cĩ dạng hình cầu, chiếm khoảng 7 – 12% tổng khối lượng protein trong sữa. Các gốc phân cực, khơng phân cực và các gốc ion hĩa được phân bố đều trong phân tử, cịn các gốc ưa béo tập trung ở bên trong cấu trúc hình cầu của phân tử nên β-lactoglobulin ít tương tác hay kết hợp với các phân tử khác.  α-lactalbumin: cũng là protein cĩ dạng hình cầu, α-lactalbumin chiếm khoảng 2 – 5% tổng khối lượng protein trong sữa. Trong phân tử cĩ chứa nguyên tử calci và α-lactalbumin là một protein cĩ giá trị dinh dưỡng cao vì thành phần các acid amin trong phân tử của nĩ rất cân đối.  Proteose-peptone: là sản phẩm thủy phân phân tử β-casein bởi plasmine. Proteose-peptone chiếm khoảng 2 – 4% tổng khối lượng protein trong sữa.  Serum-albumin: là một protein cĩ nguồn gốc từ máu, khơng là đặc trưng cho sữa. Thành phần của nĩ rất phức tạp, bao gồm 542 gốc acid amin. Serum-albumin rất nhạy cảm với nhiệt độ. Serum-albumin chiếm khoảng 0,7 – 1,3% tổng khối lượng protein trong sữa.  Immunoglobulin (globulin miễn dịch): được tổng hợp từ bạch cầu Lymphocyte B. Cĩ thể bị kết tủa bởi magie sunfat hoặc amon sunfat. Hàm lượng Immunoglobulin trong sữa thường rất thấp, chỉ chiếm khoảng 1,9 – 3,3% tổng khối lượng protein trong sữa. Ngồi ra, trong sữa cịn cĩ các protein màng với hàm lượng rất thấp. Protein màng tạo nên một lớp màng mỏng bao xung quanh các hạt béo, gĩp phần ổn định hệ nhũ tương sữa. 3.2.4 Glucid Thành phần glucid trong sữa chủ yếu là đường lactose, chiếm khoảng 5% trong sữa tươi. Lactose cĩ độ ngọt thấp hơn nhiều so với các loại đường khác. Nếu như độ ngọt của saccharose được đánh giá với chỉ số là 100 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16. ðường sữa khơng thể tìm thấy trong sản phẩm tự nhiên nào khác ngồi sữa. Ngồi lactose, trong sữa bị cịn chứa glucose (70 mg/l), galactose (20 mg/l) và một số hợp chất glucid chứa nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosesamine,... với hàm lượng rất thấp (chỉ ở dạng vết). Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 17 Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết với nhau tạo thành. Hình 6 Cơng thức cấu tạo của đường lactose Lactose cĩ thể bị thủy phân tạo thành glucose và galatose bởi enzyme β- galatosidase (lactase), các đường đơn này tiếp tục chuyển hĩa trong quá trình lên men. Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới hai dạng: - Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử α-lactose ngậm một phân tử nước). - Dạng β-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β-lactose khan). Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Bảng 4 Tỷ lệ thành phần β-lactose anhydrous và α-lactose monohydrate (theo khối lượng) tại các giá trị nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ dung dịch (oC) 15 20 50 70 90 Tỷ lệ thành phần α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous 1:1,63 1:1,59 1:1,51 1:1,45 1:1,40 3.2.5 Enzyme Enzyme đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase và hiện nay đã cĩ hơn 60 enzyme khác nhau được tìm thấy trong sữa. Chúng cĩ thể là do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật hiện diện trong sữa tổng hợp nên. Sự cĩ mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hĩa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đĩ làm giảm chất lượng hay làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên, cĩ một số enzyme như lactoperoxydase hay lysozyme lại cĩ vai trị kháng khuẩn, chúng tham Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 18 gia vào việc ổn định chất lượng sữa nguyên liệu. Sự đa dạng và hoạt tính cao của enzyme tỉ lệ thuận với hàm lượng vi sinh vật cĩ trong sữa. Bảng 5 ðặc điểm của một số enzyme trong sữa Enzyme Xúc tác phản ứng ðặc điểm Lipase Triglyceride + H2O → Acid béo + glycerol Gây mùi xấu, cịn hoạt tính ở nhiệt độ thấp (4 – 5oC), mất hoạt tính ở chế độ HTST. Protease Thủy phân liên kết peptid Phá hủy protein, cĩ thể tạo vị đắng, khơng phá hủy hồn tồn ở chế độ HTST. Catalase H2O2 → H2O + O2 Chỉ thị sữa từ động vật viêm nhiễm. Chất tiền oxy hĩa. Lactoperoxydase H2O2 + AH → H2O + A Chỉ thị thanh trùng. Chỉ thị sữa từ động vật viêm nhiễm. Phosphatase Thủy phân liên kết ester với gốc phosphate. Phá hủy hồn tồn bởi quá trình thanh trùng HTST. HTST: High Temperature Short Time (chế độ 72 – 76oC, 15 – 40 giây). Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật chế biến sữa & các sản phẩm sữa (Dương Thị Phượng Liên, 2006) - Lactoperoxydase: Enzyme này do tuyến vú tiết ra nên nĩ luơn tồn tại trong sữa. Tuy vậy, lactoperoxydase cũng cĩ thể do Leucocyte tổng hợp thành. Lactoperoxydase xúc tác phản ứng chuyển hĩa hydrogen peroxide (H2O2) thành các chất oxy hĩa khác. Nĩ cĩ pH tối thích 6,8 và hàm lượng trung bình trong sữa nguyên liệu khoảng 30 mg/l. Lactoperoxydase bị vơ hoạt ở 80oC trong vài giây. - Lipase: Enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân triglyceride thành các acid béo tự do và glycerol. Quá trình phân giải tiếp các acid béo này làm cho sữa cĩ mùi ơi. Lipase cĩ pH tối thích 8,9 và cịn hoạt tính ở 4 – 5oC. Tuy nhiên, lipase sẽ bị vơ hoạt ở chế độ HTST. - Catalase: ðược tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các cầu béo. Enzyme này xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 thành nước và oxy. Catalase cĩ pH tối thích ở khoảng pH trung tính. Catalase bị vơ hoạt ở 75oC trong 1 phút hoặc ở 65 – 68oC trong 30 phút. Sữa từ các động vật khỏe mạnh chứa rất ít catalase, cịn động vật bị bệnh thì hoạt tính catalase rất cao, nên catalase cịn được xem là chất chỉ thị sữa từ động vật bị viêm nhiễm. - Protease: Cĩ hai loại protease là protease acid và protease kiềm được tiết ra từ tuyến vú. Chúng thường ở dạng liên kết với casein và cũng kết tủa ở pH = 4,6. Các enzyme protease xúc tác phản ứng thủy phân protein tạo thành proteose-peptone, Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 19 peptide và các acid amin tự do. pH tối thích của protease kiềm khoảng 7,5 – 8,0; cịn của protease acid là 4,0. Protease bị vơ hoạt hồn tồn ở 80oC sau 10 phút. - Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc nhĩm phosphomonoesterase. Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin. Cĩ hai dạng phosphatase trong sữa là phosphatase acid và phosphatase kiềm cĩ pH tối thích tương ứng là 4,7 và 9,6. Thường trong sữa chỉ tồn tại dạng phosphatase kiềm và phosphatase sẽ bị phá hủy hồn tồn bởi chế độ HTST. - Lysozyme: Là một glucosaminidase (cịn được gọi là muramidase) cũng là một trong số các enzyme bền nhiệt. Nĩ xúc tác phản ứng thủy phân mucopolysaccharide cĩ trong màng tế bào vi khuẩn, từ đĩ gây phân hủy tế bào nên enzyme này đĩng vai trị như một chất kháng khuẩn. Lysozyme trong sữa bị hoạt động ở pH tối thích là 7,9 và cĩ hàm lượng trung bình 130µg/l, thấp hơn trong sữa người khoảng 3000 lần (400mg/l). 3.2.6 Vitamin Sữa chứa hầu hết các vitamin trong tự nhiên bao gồm các vitamin hịa tan trong nước (các vitamin nhĩm B,…) và các vitamin hịa tan trong chất béo (A, D, K, E). Vitamin hiện diện trong sữa với hàm lượng tương đối thấp, đặc biệt là vitamin D. Với chế độ gia nhiệt trong quá trình chế biến thì các loại vitamin hồ tan trong chất béo A, D và cùng các vitamin hồ tan trong nước B2, B3, B5, H tương đối bền. Cịn các vitamin C, B1, B6, B12, acid folic đều bị ảnh hưởng bởi chế độ gia nhiệt ở những mức độ khác nhau. Vì vậy để thành phần các vitamin cân đối và hồn hảo hơn, người ta thường bổ sung thêm một số loại vitamin cần thiết trong quá trình chế biến các sản phẩm từ sữa. Bảng 6 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bị Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng (mg/l) Vitamin Hàm lượng (µg/l) A D E K 0,2 ÷ 2,0 mg/l 0,375 ÷ 0,500 µg/l 0,75 ÷ 1,00 mg/l 80 µg/l B1 B2 B3 B5 B6 0,44 1,75 0,94 3,46 0,5 B12 C Biotin Acid folic 4,3 20 30 2,8 Nguồn: Cơng nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa (Lê Văn Việt Mẫn, 2004) Luận văn tốt nghiệp K29 – 2008 Trường ðại học Cần Thơ Chuyên ngành Cơng nghệ thực phẩm – Khoa Nơng nghiệp và Sinh học ứng dụng 20 3.2.7 Khống Hàm lượng chất khống trong sữa dao động trong khoảng từ 8 – 10 g/l và tồn tại trong sữa dưới dạng hịa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Trong sữa chứa gần 25 nguyên tố đa lượng và 10 nguyên tố vi lượng. Nĩ bao gồm các nguyên tố Ca, Mg, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As,…Trong đĩ chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P và Mg. Một phần do chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần cịn lại tồn tại dưới dạng muối hịa tan trong sữa. Các nguyên tố khác như K, Na,... đĩng vai trị là chất điện ly. Các nguyên tố vi lượng đĩng vai trị quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như chất lượng các sản phẩm. Việc sử dụng các nguyên tố vi lượng trong khẩu phần ăn của bị cĩ khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa. Một số nguyên tố độc hại như Pb, As,.. đơi khi cũng được tìm thấy trong sữa bị ở dạng vết. Bảng 7 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa bị Ngu._.