ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
TRẦN PHÚ CƯỜNG Tên đề tài:

“NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT
SỮA CHUA THẠCH”
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm
Khoa : CNSH - CNTP
Khoá học : 2010 - 1014

Thái Nguyên, n
ăm 2014

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường Đại Học
Nông Lâm Thái Nguyên, các phòng ban liên quan, Ban chủ nhiệm khoa CNSH &
CNTP, cùng toàn thể các thầy cô giáo khoa CNSH & CNTP đã giảng dạy, hướng
dẫn tôi để tôi có những kiến thức như ngày hôm nay.
Trong suốt thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm khoa CNSH & CNTP, bên
cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ
môn để có thể hoàn thành tốt khóa luận này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và
chân thành tới Ths. Đinh Thị Kim Hoa – giảng viên khoa CNSH & CNTP – Trường
Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, người đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tôi rất
nhiều trong quá trình thực hiện bài khóa luận của mình.
Ngoài ra, trong quá trình thực hiện khóa luận tôi còn nhận được rất nhiều sự
động viên và giúp đỡ từ phía gia đình, người thân và tập thể các bạn trong lớp.
Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014
Sinh viên
Trần Phú Cường

Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến chất lượng sản phẩm 41
Bảng 4.7. Bảng chỉ tiêu chất lượng sản phẩm sữa chua thạch 44
Bảng 4.8. phần trăm tiêu hao tổng cộng của từng nguyên liệu phụ khi sản xuất 46

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang
Hình 2.1. Quy trình sản xuất sữa chua ăn tại công ty sữa quốc tế idp 18
Hình 2.2. Quy trình sản xuất sữa chua uống kefir 19
Hình 2.3. Quy trình sản xuất sữa chua bổ sung thạch dừa 20
Hình 3.1. Quy trình sản xuất sữa chua thạch dự kiến 31
Hình 4.1. Quy trình sản xuất sữa chua thạch 43

MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề

1

1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài

2

1.2.1. Mục đích

2


2.2.2.2. Đường lactose 6
2.2.2.3. Chất béo 7
2.2.2.4. Các hợp chất có chứa nitơ 8
2.2.2.5. Các vitamin và khoáng chất .11
2.2.2.6. Các hợp chất khác 12
2.2.3. Những biến đổi thành phần của sữa trong quá trình bảo quản

13

2.2.3.1. Các biến đổi vật lý 13
2.2.3.2. Các biến đổi sinh học 13
2.2.3.3. Các biến đổi hóa học và hóa sinh 13
2.2.4. Các phương pháp bảo quản sữa

13

2.2.5. Các sản phẩm chế biến từ sữa

14

2.2.5.1. Sữa tươi 14
2.2.5.2. Sữa bột 14
2.2.5.3. Sữa đặc 14
2.2.5.4. Phomat 14
2.3. Tổng quan về sữa chua

15

2.3.1. Khái niệm về sữa chua


21

2.4.2. Lịch sử quá trình lên men lactic

21

2.4.3. Bản chất và cơ chế quá trình lên men lactic

22

2.4.3.1. Bản chất quá trình lên men 22
2.4.3.2. Cơ chế quá trình lên men 23
2.4.4. Vi khuẩn sử dụng trong quá trình lên men sữa chua

23

2.4.4.1. Chủng Streptococcus Thermophilus 23
2.4.4.2. Chủng lactobacillus Bulgaricus và L.acidophillus 24
2.4.4.3. Chủng Bifidobacterium.ssp 24
2.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men lactic

25

2.4.5.1. Giống vi sinh vật 25
2.4.5.2. Môi trường lên men 25
2.4.5.3. Điều kiện lên men 25
2.5. Tổng quan về bột rau câu

26


3.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu

29

3.2.1. Hóa chất nghiên cứu

29

3.2.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

29

3.3. Nội dung nghiên cứu

30

3.4. Phương pháp nghiên cứu

31

3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

31

3.4.2. Phương pháp phân tích

33

3.4.2.1. Xác định hàm lượng protein theo phương pháp kjendahl 33
3.4.2.2. Xác định hàm lượng lipit theo phương pháp Shocklessh 34

45

4.6.2. Tiêu hao nguyên liệu phụ

45

4.6.3. Chi phí nguyên liệu để sản xuất 1000 hộp sữa chua thạch

46

PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47
5.1. Kết luận

47

5.2. Kiến nghị

47

TÀI LIỆU THAMKHẢO 48

1

PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Sữa là một nguồn thực phẩm giàu chất dinh dưỡng được biết đến từ rất lâu
trong lịch sử loài người. Trong sữa có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng, các
vitamin và khoáng chất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể
động vật, đặc biệt là cơ thể con người. Do vậy sữa được coi là một loại thực

1.2.2. Yêu cầu của đề tài
- Nghiên cứu được ảnh hưởng của các thông số công nghệ (tỷ lệ bột rau câu bổ
sung, tỷ lệ giống bổ sung, nhiệt độ lên men) đến chất lượng sản phẩm sữa chua
thạch.
- Xây dựng được quy trình sản xuất sữa chua thạch.
- Phân tích được các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa chua thạch.
- Tính toán được sơ bộ giá thành sản phẩm trên quy mô phòng thí nghiệm.
3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

4
Bảng 2.2. Công suất của một số nhà máy chế biến sữa năm 2005 [11]
STT Nhà máy Công suất
1 Công ty sữa Thảo Nguyên Sơn La 12 triệu lít/năm
2 Công ty sữa Elovi Thái Nguyên 30 triệu lít/năm
3 Công ty sữa Hanoimilk 80 triệu lít/năm
4 Công ty sữa Việt Mỹ Hưng Yên 20 triệu lít/năm
5 Công ty sữa Milas Thanh Hóa 30 triệu lít/năm
6 Công ty sữa Nghệ An 20 triệu lít/năm
7 Các công ty sữa của Vinamilk 1,2 tỷ lít/năm
8 Công ty sữa Dutch Lady 540 triệu lít/năm
2.2. Tổng quan về sữa nguyên liệu
Sữa là một chất lỏng màu trắng đục được tạo ra bởi con cái của động vật có vú
(gồm cả động vật đơn huyệt). Khả năng tạo ra sữa là một trong những đặc điểm để
phân định động vật có vú với các loài dộng vật khác. Sữa được tạo ra là nguồn dinh
dưỡng ban đầu cho động vật lúc mới sinh, để chúng ăn trước khi chúng có thể tiêu
hóa được các loại thực phẩm khác. Sữa được tiết ra ban đầu gọi là sữa non. Sữa non
có chứa các kháng thể từ mẹ để cung cấp cho con non do đó sữa non giúp con non
giảm được nguy cơ nhiễm một số bệnh. Ngoài ra sữa là một loại chất giúp cải thiện
dinh dưỡng, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Tỉ lệ các chất dinh dưỡng có
trong sữa của các loài động vật là khác nhau nhưng chúng đều bao gồm các thành
phần chính như: nước, chất béo, protein, đường lactose, vitamin và khoáng chất.
Những con vật cho nhiều sữa nhất là: trâu, bò, cừu và dê. Sữa được chế biến và sử
dụng rộng khắp ở nhiều quốc gia và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong bữa ăn
của mỗi gia đình. Ở Việt Nam, sữa bò vừa là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho con
người, vừa là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm, do đó
sữa đóng vai trò vô cùng quan trọng. [3]
2.2.1. Một số tính chất vật lý của sữa bò
Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn 2 lần so với nước, có
vị đường nhẹ và có mùi không rõ nét. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm

protein, và đường. Ngoài ra còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ bao
gồm các vitamin và khoáng chất Hàm lượng này có thể thay đổi tùy thuộc vào
giống, điều kiện chăn nuôi, tình trạng sức khỏe, chế độ ăn uống, thời tiết, chăm
sóc
Bảng 2.4. Thành phần hóa học trong 1 lít sữa [3]
Thành phần Đặc điểm
Khối
lượng

%
Nước (g/l) Pha lỏng 902 87,4
Gluxit
(40-60g/l)
Dạng tự do: ở trạng thái phân tử
Dạng kết hợp: galactoza, galactosamin, axit
sianic ở trạng thái keo, được liên kết với protein
<1g/l
49 4,75
Chất béo
(25-45g/l)
Ở dạng cầu béo : là những giọt chất béo có
đường kính từ 1-10µ, được bao bọc bằng một
màng lipoprotein, ở dạng nhũ tương
Ở dạng các hợp chất hòa tan trong chất béo :
các sắc tố (β-caroten), sterol (cholesterol), các
vitamin
39 3,78
6
Hợp chất chứa
nitơ

2.2.2.1. Nước
Nước tự do: nước tự do chiếm 96-97% tổng lượng nước. Nó có thể được tách
ra trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô. Nước tự do
ở dạng hạt có kích thước khác nhau, phân bố một cách tương đối đồng đều trong
sản phẩm.
Nước liên kết: nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ khoảng 3-4%, hàm lượng
nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, phosphattit,
polysacarit. Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như – NH
2
, -COOH, OH,
=NH,-CO-NH Hàm lượng nước liên kết này trong các sản phẩm sữa rất khác
nhau (sữa gầy 2,13-2,59%, sữa non 4,15% ). Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ
nhỏ hơn 0
o
C, không hòa tan muối, đường. Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước
tinh khiết với lactoza dưới dạng C
12
H
22
O
11
. H
2
O. [3]
2.2.2.2. Đường lactose
Đường trong sữa được gọi là lactose và chỉ tìm thấy duy nhất trong sữa động
vật. Lactose tạo vị hơi ngọt cho sữa. Trong sữa đường lactose tồn tại dưới 2 dạng:
dạng α- lactose monohydrate C
12
H

dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất
béo (A, D, E). Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị,
trạng thái của sản phẩm. Có tới 98-99% chất béo của sữa là các triglyxerit, 1-2%
còn lại là các phospholipit, cholesterrol, caroten, vitamin A, D, E và K.
Trong sữa có 18 axit béo. Mỗi glixerol có thể kết hợp với ba phân tử axit béo.
Axit béo này có thể cùng loại hoặc khác loại. Vì vậy số glixerit khác nhau là vô
cùng lớn.
Chất béo sữa bao gồm các triglixerit, diglixerit, axit béo, sterol, carotenoit,
vitamin A, D, E, K và một số chất khác.
Khi để yên sữa, một lớp váng sữa (cream) sẽ được tạo thành trên bề mặt. Dưới
kính hiển vi người ta nhận thấy trong váng sữa có rất nhiều thể hình cầu với kích
thước khác nhau, nổi tự do trong sữa. Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bằng một màng
mỏng. Các thể hình cầu đó là các mỡ và màng bao của chúng được tạo thành chủ
yếu từ protein và các phosphatit. Màng bao của các cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo
vệ, giữ chúng không bị phá hủy bởi các enzym có trong sữa.
Các chất béo trong sữa thường có dạng hình cầu có đường kính từ 0,1-20µm
(đường kính trung bình từ 3 đến 4µm). Trong 1ml sữa có khoảng 3000-4000 triệu
cầu mỡ, các cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925 g/cm
3
) và
chúng có xu hướng nổi lên trên bề mặt sữa. Thành phần của màng cầu mỡ gồm
photpholipit, lipoprotein, protein, axit nucleic, enzym, các nguyên tố vi lượng và
nước.
Chất béo của sữa khác với mỡ động vật khác là chứa nhiều axit béo no, có
khối lượng phân tử thấp.[3]
8
Bảng 2.5. Các axit béo chủ yếu trong sữa [3]
Các axit béo
Số nguyên tử
cacbon

16
18
44
54
63
70
2,0÷5,0
7,0÷11,0
25,0÷29,0
7,0÷13,0
Các axit béo không no
Oleic
Linoleic
Linoleic
18:1
18:2
18:3
+14
-11
-5
30,0÷40,0
-
0,3÷3,0
2.2.2.4. Các hợp chất có chứa nitơ
a. Casein
Casein là một phosphoprotein, là thành phần protein chủ yếu trong sữa, trong
thành phần của nó có chứa gốc axit phosphoric. Hợp chất này cấu thành khoảng
80% protein trong sữa động vật và chứa tất cả các axit amin thông thường. Trong
sữa casein tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micell chứa khoảng 65% nước, phần còn
lại là các loại casein và khoáng (bao gồm canxi, magie, phosphate, và citrate).

+ IgG
1
153-
163000
+ IgG
2
146-
154000
+ IgA 385-
417000
+IgM 960-
100000
+ 0,3-0,6g/l sữa đã tách bơ

+ 0,05-0,1g/l sữa đã tách bơ
+ 0,05-0,1g/l sữa đã tách bơ
Serum albumin 0,7- 1,3 66267
+ Gồm 582 axit amin
+ 35 Cys :17(-S-S)và 1(-SH)
- β-lactoglobulin: có cấu trúc bậc hai, dạng hình cầu. Các gốc phân cực, không phân
cực và các gốc ion hóa được phân bố đều trong phân tử, riêng các gốc ưa béo tập
10
trung chủ yếu ở phần bên trong của cấu trúc hình cầu nên β-lactoglobulin ít tương
tác hoặc kết hợp với phân tử khác.
- α-lactalbumin: là protein dạng hình cầu. Cấu trúc của nó gần giống với lysozyme,
α-lactalbumin là một metalloprotein. Trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử
canxi. α-lactalbumin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao. Thành phần các axit

Tyrosin 6,3 3,55 5,4
Prolin 11,3 5,13 1,5
Serin 6,3 3,51 4,8
Treonin 4,9 5,24 5,5
Triptophan 1,7 1,94 7,0
Cystein và Cystin 0,34 3,40 6,4
2.2.2.5. Các vitamin và khoáng chất
Các vitamin: hàm lượng các vitamin trong sữa tương đối thấp và nó bao gồm
cả vitamin tan trong nước và vitamin tan trong dầu. Hàm lượng các vitamin này bị
ảnh hưởng bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết.
Bảng 2.8. Hàm lượng các vitamin trong sữa (mg/l)
Vitamin mg/l Vitamin mg/l Vitamin mg/l
A 0,3 B
1
0,4 Nicotinamat

1
B 0,001 B
2
1,7 Axit pantothenic 3
C 20 B
6
0,5 Biotin 0,04
E 1,4 B
12
0,005

Axit folic 0,05
Các khoáng chất: các chất khoáng trong sữa bao gồm các chất tro, hàm lượng
này dao động động từ 8-10g/l. Nó bao gồm các nguyên tố: Ca, Mg, Na, K, Fe, Cu,

a. Enzym
Trong sữa có nhiều nhóm enzym hiện diện:
- Lipase: có thể làm cho sữa và các sản phẩm của sữa bị trở mùi xấu đi do chúng
thủy phân glycerid và giải phóng axit béo tự do.
- Protease: được hình thành tự nhiên trong sữa và chúng không bị phân hủy hoàn
toàn ở nhiệt độ thanh trùng, có thể tạo vị đắng cho sữa.
- Phosphatase: thủy phân liên kết ester với gốc phosphate.
b. Các chất màu
Màu sắc của sữa và mỡ sữa là do sự có mặt của nhóm carotenoit (đại diện là
carotin). Hàm lượng carotin này trong sữa vào mùa hè khoảng 0,3-0,6 mg/kg, mùa
đông khoảng 0,05-0,2 mg/kg. Trong sữa còn có sắc tố xanh của clorofin, màu vàng
của lactoflavin, màu trắng của sữa do sự khuếch tán ánh sáng bởi mixen protein.
Cường độ màu sắc của sữa phụ thuộc vào các yếu tố sau: hàm lượng chất béo trong
sữa, thức ăn, loài động vật cho sữa, chất bẩn tồn tại trong sữa.[3]
c. Các chất khí
Các chất khí chủ yếu trong sữa là CO
2
, O
2
, N
2
ở dạng hòa tan, chiếm tỉ lệ
trung bình khoảng 70ml/lit sữa. Trong đó 50-70% là khí CO
2
, 5-10% là khí O
2
, 20-
30% là khí N
2
. Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5-6% thể tích sữa. Chúng

C dù có tuân thủ chặt chẽ các điều kiện vắt sữa đến đâu thì sữa vẫn luôn luôn
có một lượng vi khuẩn nhất định. Các vi khuẩn này phát triển và nhân lên nhanh
chóng làm cho sữa bị chua, bị hỏng và không còn sử dụng được nữa. Vì vậy, trong
một giờ sau khi vắt sữa cần được đưa vào chế biến hoặc bảo quản ngay để tránh bị
hư hỏng do ảnh hưởng của các yếu tố. Người ta thường tiến hành bảo quản sữa
bằng nhiều phương pháp khác nhau như:
- Phương pháp vật lý: bảo quản lạnh hoặc đun nóng.
- Phương pháp hóa học: dùng một số hóa chất để ức chế sự phát triển của vi sinh
vật (phức chất LPS ).
14
- Phương pháp sinh học: nhờ quá trình lên men lactic để ức chế sự phát triển của vi
sinh vật. [10]
2.2.5. Các sản phẩm chế biến từ sữa
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của công nghệ hiện đại cùng với nhu
cầu ngày càng tăng lên của người dân thì sữa và các sản phẩm chế biến từ sữa đã
được sản xuất ra với nhiều chủng loại ngày càng đa dạng để đáp ứng được nhu cầu
của mọi lứa tuổi. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều sản phẩm sữa đa dạng về
mẫu mã cũng như chủng loại: Sữa tươi, sữa bột, sữa đặc, phomat, yaourt [1]
2.2.5.1. Sữa tươi
Là các loại sữa động vật (bò, dê, cừu ) ở dạng nguyên liệu thô, dạng nước,
chưa qua chế biến hoặc mới qua sơ chế được sử dụng rộng dãi cho công nghệ chế
biến đơn giản, phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng. Tùy thuộc vào thời
gian bảo quản người ta có thể chế biến thanh trùng hoặc tiệt trùng.
2.2.5.2. Sữa bột
Sữa bột là một sản phẩm sản xuất từ sữa ở dạng bột khô, được thực hiện
bằng cách làm bốc hơi sữa để khô sau đó nghiền nhỏ, tán nhỏ thành bột. Sữa
bột có thời hạn sử dụng lâu hơn so với sữa nước và không cần phải làm lạnh,
do bản thân nó có độ ẩm thấp. Sữa bột được sủ dụng rất ưa chuộng trên thị
trường với nhiều mục đích khác nhau như: sản xuất sữa pha lại, làm bánh [1]
2.2.5.3. Sữa đặc

2.3.3. Phân loại sữa chua
Thông thường tên sữa chua thường được gọi theo tên chủng vi khuẩn lên men
chúng [3],[7]
2.3.3.1. Sữa chua thường
Lên men nhờ chủng vi khuẩn Streptococcus lactic (nhiệt độ phát triển thích
hợp 30-35
o
C), Streptococcus cremeris (nhiệt độ phát triển thích hợp 25
o
C),
Streptococcus diacetylactic (nhiệt độ phát triển thích hợp 25-30
o
C), Streptococcus
citrorocus (nhiệt độ phát triển thích hợp 25-30
o
C).
2.3.3.2. Sữa chua acidophilus
Lên men nhờ chủng vi khuẩn Lactobacilus acidophilus, nhiệt độ phát triển
thích hợp 42-45
o
C.
2.3.3.3. Sữa chua yaourt
Là sản phẩm sữa chua được biết đến và phổ biến nhất trên thế giới, bắt nguồn
từ Bulgari.
Người ta chia sữa chua yaourt thành 3 loại phụ thuộc vào thời điểm lên men:
16
Sữa chua yaourt dạng tĩnh: ngay sau khi bổ sung chủng lên men tiến hành rót
hộp ngay và quá trình lên men được diễn ra ngay trong hộp.
Sữa chua yaourt dạng động: bổ sung vi khuẩn và tiến hành lên men trong các
xitec lớn, sau đó làm lạnh và rót hộp.

Ngoài những tác dụng trên, sữa chua còn có nhưng tác dụng như:
- Làm đẹp da
- Làm tăng interferron gama trong cơ thể. Đây là một chỉ số giúp tăng khả năng
miễn dịch giúp cơ thể chống lại bệnh tật.