Công nghệ

sản xuất

bơ

Độ chua: sữa tươi pH = 6.5-6.7 ở 25°C

Độ nhớt: Phụ thuộc vào hàm lượng chất béo, kích

thước hạt béo, mức độ phân tán, tuổi con vật.

Điểm đóng băng: -0.55°C

Điểm sôi: 100.2°C

Tính chất vật lí

Thành phần của một số sản phẩm sữa

CÔNG

NGHỆ

SẢN

XUẤT

BƠ

Thiết bị tạo bơ

Thiết bị tạo bơ

Các yếu tố ảnh hưởng

đến bơ thành phẩm

Các yếu tố ảnh hưởng đến bơ

thành phẩm

Thiết bị ly tâm

Các yếu tố ảnh hưởng đến

phân ly chất béo

Đường kính giọt béo

Sự chênh lệch tỷ trọng giữa hai pha

Độ nhớt pha liên tục

Nhiệt độ

Các chất kêt dính trong sữa ( agglutinin )

Chế độ xử lí nhiệt

Tốc độ quay ly tâm

Hiệu suất phân ly = tổng hàm lượng béo plasma tổng lượng béo trong sữa

1-

Quá trình tách kem

Kem sẽ bị chua ở 21°C trong 12 giờ. Sau khi kem chín sẽ được làm lạnh đến 4,5 -7°C trong vài giờ để các chất béo cứng lại. Kem sau đó được làm ấm đến 10°C đến 18°C, 10°C trong thời tiết ấm và 18°C trong thời tiết lạnh sau đó được đem qua đánh kem. Và khi kem được làm lạnh, một tỷ lệ lớn chất béo sẽ kết tinh. Nếu làm lạnh nhanh, chất béo càng kết tinh nhanh, các tinh thể sẽ “hỗn hợp” nhiều và nhỏ; nếu làm lạnh chậm, lượng béo sẽ ít hơn nhưng các tinh thể lớn hơn và ít chất béo lỏng có thể được vắng ra khỏi các giọt chất béo trong quá trình đánh kem.

Các tinh thể béo liên kết với các chất béo lỏng trên bề mặt bằng cách hấp phụ. Tổng diện tích bề mặt tăng nếu các tinh thể rất nhiều và nhỏ, chất béo lỏng sẽ được hấp thụ nhiều nếu các tinh thể lớn hơn và ít. Đánh kem nhằm ép một lượng nhỏ các chất béo lỏng trong hạt béo ra ngoài. Pha phân tán béo bị tách ra và bơ sẽ đông tụ.

Vì vậy, bằng cách thay đổi chương trình làm mát cho kem có thể điều chỉnh kích thước của các tinh thể trong các giọt béo và bằng cách này ảnh hưởng đến cả mức độ và tính chất của pha phân tán béo trong giai đoạn đánh kem.

Làm lạnh

Làm lạnh Sau khi giảm nhiệt độ, kem sẽ kết tinh. Để thu được tinh thể bơ hoàn

chỉnh, người ta nâng dần nhiệt độ lên để các triglycerid “lạ” mơi hình

thành có điểm nóng chảy thấp sẽ hóa lỏng trỡ lại pha phân tán. Sau

đó tiến hành hạ thấp nhiệt độ để tái tạo tinh thể béo. Khi đó một số

glycerid sẽ tiêp tục kêt tinh, sô tinh thể kem “lạ” sẽ giảm

Lên men Mục đích Tạo acid lactic và các hợp chất mùi Hóa rắn chất béo, giảm tổn thất chất béo Giup bảo quản tốt hơn Tỷ lệ giống phụ thuộc nhiệt độ ủ (2% giống ở nhiệt độ 16oC – 18oC,

8% giống ở nhiệt độ 13oC – 15oC ). Độ acid 65oD – 80oD Vi khuẩn Lactobacillales (Lactococcus và Leuconostoc)

Giống Lactococcus lactis subsp. lactis Giống Lactococcus lactis subsp. cremoris Giống Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis Giống Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris (Leuc.

citrovorum) Kem lên men ở pH 5.5 (21°C) và ở pH 4.6 (13°C). Hầu hết mùi

hình thành trong khoảng pH 5.5 - 4.6. Nhiệt độ giảm, quá trình lên men ảnh hưởng tới mùi và hàm lượng acid.

Tác động của acid đến bơ

Chế độ thanh trùng

Mục đích:

Tiêu diệt VSV, ức chế hoạt động của enzyme

Tạo ra các hợp chất sulphyryl từ sự phân hủy nhiệt các acd amin chứa

lưu huỳnh

Tốt nhất nên thanh trùng kem ở 850C trong 20 phút

Xử lý mỡ “cứng” (chỉ số iod <28)

Làm lạnh nhanh chóng xuống 8oC , giữ trong 2 giờ

Nâng nhiệt chậm đến 20oC -21oC , giữ trong 2 giờ (nhiệt độ nước nóng <27oC )

Làm nguội đến 16oC và chần ở nhiệt độ này

Ngoài hàm lượng chất béo, còn quan tâm đến chỉ số iod của cream. Nếu chỉ số iod quá cao (lớn hơn 42) bơ thành phẩm sẽ có cấu trúc rất mềm. Ngược lại nếu chỉ số iod quá thấp (nhỏ hơn 28) bơ sẽ cứng .

Lưu ý Nguyên liệu:Chất lượng vi sinh tốt, không có mùi lạ, chất kháng sinh,… Chỉ số iod: >28, <42 Bơ chua: S. diacetylactis. Leuc. citrovorum Lượng vi khuẩn: 109/ml, cấy 1-7% tùy thuộc nhiệt độ ủ Điềukhiển quá trình lên men Tốc độ acid hóa kem và chế độ xử lí nhiệt sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bơ thành

phẩm Yêu cầu kĩ thuật: Sau qua trình len men Độ chua phần không béo trong kem cần đạt quanh giá trị 360SH Hàm lượng diacetyl trong kem khoảng 1.0 – 1.5ppm

1. The temperature, which has a very strong effect

2. The fat composition has a considerable effect, and

the milk to be used for butter making

3. The method of manufacture has a clear effect,

especially the temperature treatment of the

cream (and, if need be, the butter grains)

The temperature treatment of the cream is

constrained by certain conditions:

a. The souring should be adequate (sufficiently high

temperature for enough time).

b. The cooling of acidified high-fat cream proceeds

very slowly because of the low heat-transfer

coefficient.

c. The churning must proceed satisfactory, and this

can only be achieved within a relatively narrow

temperature range.

d. The fat content of the buttermilk should not

become too high, implying that the liquid fat

content should not be too high during

churning.

4. The storage conditions

5. Working of the butter causes a strong reduction of

its firmness because solid structures are broken

Cho sữa béo vào nồi đánh kem Loại nước sữa, béo còn lại sau khi đánh

Công đoạn nhồi bơ Kết thúc công đoạn nhồi bơ

Kem béo 30% thanh trùng ở 90°C khử khí trong chân không làm lạnh đến 45°C - 70°C và phân ly đến 82% chất béo. Hỗn hợp vẫn là một nhũ

tương dầu / nước, được làm lạnh đến 8°C -13°C, tinh thể chất béo hình

thành trong giọt béo lớn dần xuyên thủng màng, gây ra rò rỉ chất béo lỏng.

Particle

Interactions

Mục đích: tạo nhũ tương dầu / nước

Tiến hành: dùng lực pha vỡ màng hạt béo kêt hợp với bọt khí để nối các hạt béo lại vơi nhau tạo thành hạt bơ có kích thước lớn, tách ra khỏi plasma

Đánh kem

Các biến đổi trong quá trình đánh kem

Hình thành bọt khí khi đánh kem

Sự di chuyển nhanh các giọt béo tương tác với các hạt khác , tạo nên sự va chạm giữa các bề mặt hạt với tốc độ chảy rối cao

Tác động lực làm phá hủy màng béo, làm mất ổn định hệ nhũ tương

Khi hạt béo vỡ ra

Màng và chât béo rắn bám lên bề mặt bọt khí

Chât béo dạng lỏng sẽ tách khỏi hạt béo, một phần bám lên bề mặt bọt khí kết dính các chất béo khác tạo khối lớn hơn, một phần theo nước sữa

Khi giảm vận tốc, bọt khí bị phá vỡ, giúp các hạt béo dễ kết dính, tổn thất béo

Nhũ tương nước / dầu thành nhũ tương dầu / nước

Chất béo nhập liệu: 40% - 50%

Nhiệt độ đánh kem: 60C – 80C

Thời gian đánh: 30 – 45 phút

Kích thước bắt đầu giảm vận tốc đánh: 1mm

Kích thước hạt bơ kêt thúc quá trình đánh: 3 – 5mm

Nhiệt độ trong quá trình

đánh kem

Các biến đổi xảy ra trong quá

trình tạo hạt bơ

Rửa kem

Kem (F = 40%)

Rửa bằng nước nóng

(F=10%)

Phân ly

Nước sạch

400C

Nước sữa Kem sau rửa

(F =40%)

Rửa kem Mục đích

Làm giảm cường độ mùi xấu trong nguyên liệu (sau một lần rửa kem, mùi xấu còn 20% - 30%)

Giảm hàm lượng chất khô không béo yêu cầu tiêu chuẩn thành phẩm

Nhược điểm:

Tốn công lao động, tốn năng lượng

Tổn thất chất béo trong sữa sau phân ly

Số lần rửa nên từ 1 đên 2 lần

Nhồi bơ Kết hợp các hạt bơ riêng lẻ lại với nhau tạo thành khối đồng

nhất

Loại bỏ nước sữa và nước rửa để bơ đạt hàm lượng ẩm theo

yêu cầu

Phân bố ẩm trong bơ thành các hạt nhỏ

Các hạt bơ bị nén lại với nhau, một phần nước bị tách ra, phần

nước nhỏ còn lại bị phân tán trong bơ

Bổ sung muối, màu, chất bảo quản trong giai đoạn này

Hiệu suất thu hồi bơ

H% = fm x (100 – T )

fb

fm : hàm lượng chất béo của sữa

fm : hàm lượng chất béo của sữa

T: Tổng tổn thất trong quá trình làm bơ

Chất lượng bơ Bơ bao gồm các tinh thể béo, béo lỏng, màng chất béo, ít bọt

khí và ẩm phân tán

Các yếu tố ảnh hưởng:

Sự liên kết các hạt béo trong quá trình đánh kem

Thành phần chất béo rắn trong kem và bơ

Biện pháp xử lí kem

Yêu cầu về độ đặc của bơ

Đồng nhất về cấu trúc và màu sắc

Độ phếch thích hợp

Các biến đổi

Lipid thủy phân tạo các acid béo tự do mạch ngắn

Oxy hóa lipid

Hình thành mùi xấu do VSV

Để giữ chât lượng bơ

Giảm thiểu VSV trong nguyên liệu vào

Phân tán đều ẩm và muối trong bơ

Bảo quản ở nhiệt độ thấp

Bơ thành phẩm

Nguyên liệu Mỡ: 10-15%, động vật hay thực vật

MSNF (protein, lactose, muối khóang), sữa bột hay sữa gạn kem cô đặc, 11-11.5%

Đường: tạo vị ngọt, 10-18%, sucrose, lactose, glucose…có thể sd sữa cô đặc có đường. Thêm đường ở dạng syrup 50-55%

Chất tạo nhũ (lòng đỏ trứng, glycerin esters, sorbitol esters, sugar esters, esters khác), 0.3-0.5%

Chất ổn định (gelatin, casein, globulin, albumin), 0.2-0.4%

Chất màu

Công thức

MSNF (%)={100– (F + S + E/S)}* 0.15

VD: F=10%, S=15%, E/S=0.5% >>

MSNF = 11.5%

DM=MSNF+F+S+E/S = 37%

Moisture = 100-37=63%

Lượng thể tích tăng thêm (overun) = 2,5-2,7 lần DM

Nhũ tương hóa Thêm mỡ vào khi quá trình hấp thụ nước đã hoàn tất

Khuấy đảo mạnh khi thêm mỡ vào

Khi sx cream tái tổ hợp, có thể thêm chất ổn định hay chất nhũ hóa

Hàm lượng không khí

Lượng không khí của sữa bột gạn kem có thể chứa đến 40% VSV từ không khí. Bổ sung không khí có thể:

Tạo quá nhiều bọt

Thanh trùng, đồng hóa có thể sai lệch

Tạo nhũ thanh khi sx sữa chua

Sự oxy hóa mỡ tăng

Sản xuất kem (cream) Kem có hàm lượng béo thấp (half cream hay coffee

cream): 10-18%

Kem có hàm lượng béo cao (whipping cream: kem đánh): 35-40%

Phương pháp đánh kem

Sau khi đánh (whipping), phải đạt được mội hỗn hợp mịn, gia tăng thể tích, ổn định (đặc biệt với nhiệt độ đông lạnh.

Cream có hàm lượng béo cao sẽ dễ đánh, khi hàm lượng béo giảm (25-30%) có thể phải thêm bột chứa nhiều lecithin.

Nhiệt độ <6oC

Thời gian đánh kem 40 % béo: 2 phút.

Thể tích gia tăng 100-130%

Tiến trình tinh thể hóa cream 40% béo ở 80C

Cân, đo, trộn đều ở 50-60C

Đồng hóa: 14-20MPa, thanh trùng: 73-75C

Ủ ở 2-5C ít nhất 4 giờ: ổn định, béo tinh thể hóa

Đông lạnh liên tục: nhằm trộn một lượng không khí vào hỗn hợp, đông lạnh nước với tạo thành tinh thể nhỏ, nhiệt độ -3 -> -6C

Làm cứng: -20C, bảo quản: -25C

The structure of whipped cream as determined by scanning electron microscopy.

A. Overview showing the relative size and prevalence of air bubbles (a) and fat globules (f); bar = 30 um.

B. Internal structure of the air bubble, showing the layer of partially coalesced fat which has stabilized the bubble; bar = 5 um.

C. Details of the partially coalesced fat layer, showing the interaction of the individual fat globules. Bar = 3 um.

Đánh kem Thời gian đánh quá dài: màng béo bị vỡ, mỡ tụ lại thành từng đám

Không khí lẫn quá nhiều: cream không ổn định cấu trúc

Nhiệt độ cao: béo ở trạng thái lỏng, làm cho việc đánh kem không thể thực hiện được, vì một tỷ lệ nhất định béo lỏng và béo tinh thể sẽ giúp kem ổn định

Thời gian ủ chín (ripening time): thời gian trữ cream ở 40C - 60C nhằm đạt được sự tinh thể hóa (đông đặc) của chất béo

Tránh khuấy động béo trong giai đọan tinh thể hóa. Tiến trình tinh thể hóa diễn ra ngay khi nhiệt độ bắt đầu giảm xuống. Quá trình diễn ra chậm (có thể kéo dài đến 4-5 giờ)

Tiến trình tinh thể hóa sinh nhiệt làm nhiệt tăng 20C-30C do đó cần làm lạnh xuống <60C

Sau khi tinh thể hóa, cream được bơm vào nơi đóng gói

Dây chuyền sản xuất cream đánh 35-40% béo (whipping cream)

Phương pháp truyền thống

Tiêu chuẩn hóa chất béo: 0.5-6%

Đồng hóa: 65oC-70oC/17.5-20 MPa

Xử lý nhiệt: 90oC-95oC/5 phút

Ủ: 23C, 2-3%. 2 giai đọan:

Giai đọan acid hóa: pH 4.5, thời gian 12 giờ, làm nguội + khuấy đến 14-16C

Giai đọan làm chín: kéo dài 12-14 giờ, mùi nấm men xuất hiện, pH 4.4.

Làm nguội nhanh đến 5-8oC

Kem lên men (cultured cream)

Lượng béo: 10-12 hay 20-30% VSV: Lc. lactis ssp. lactis, Lc. lactis ssp. Cremoris, S.

diacetylactis, Leuc. citrovorum. Màu sáng, nhớt tương đối, vị hơi acid Đồng hóa: kem 10-12% béo: 60-70C/15-20 MPa. Kem

20-30% béo: áp lực: 10-12 MPa do không đủ protein tạo màng hạt chất béo

Xử lý nhiệt: 90C, 5 phút Ủ 1-2%, 18-21C, 18-20 h Sản phẩm thường xử dụng trong nấu nướng

Sữa chứa bơ lên men

(fermented buttermilk)

Sữa bơ là phụ phẩm của quá trình SX kem lên men hay không lên men. Sản phẩm khỏang 0.5% béo, chứa nhiều lecithin…

Sản phẩm sữa bơ lên men được SX tương tự như sản phẩm kem lên men sử dụng vi khuẩn lactis

Đánh giá chất lượng của kem

0-1 ml: rất tốt

1-4 ml: tốt

>4 không tốt

Lưu ý:

lượng ban đầu: 200 ml

Kem đã đánh đặt trên tấm lưới trước khi đặt trên cái phểu

SX Kem đá (ice cream)