Khóa luận Đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa tươi tiệt trùng tại nhà máy sữa TH True milk

65 trang thiennha21 13/04/2022 3290

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa tươi tiệt trùng tại nhà máy sữa TH True milk", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_danh_gia_hieu_qua_cua_tong_hop_qua_trinh_san_xuat.pdf

Nội dung text: Khóa luận Đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa tươi tiệt trùng tại nhà máy sữa TH True milk

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI THỊ YẾN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TỔNG HỢP QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT LÊN HỆ VI SINH VẬT CÓ HẠI TRONG SỮA TƯƠI TIỆT TRÙNG TẠI NHÀ MÁY SỮA TH TRUE MILK KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ sinh học Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2015 - 2019 Thái Nguyên - 2019
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI THỊ YẾN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA TỔNG HỢP QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT LÊN HỆ VI SINH VẬT CÓ HẠI TRONG SỮA TƯƠI TIỆT TRÙNG TẠI NHÀ MÁY SỮA TH TRUE MILK KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ sinh học Lớp : K47 CNSH Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2015 - 2019 Người hướng dẫn 1 : TS. Bùi Tri Thức Người hướng dẫn 2 : KS. Phạm Xuân Tùng Thái Nguyên - 2019
i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học và công nghệ Thực phẩm, cùng toàn thể quý thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Sinh học và công nghệ Thực phẩm đã giảng dạy, hướng dẫn để em có được kiến thức như ngày hôm nay. Em cũng xin chân thành cảm ơn KS. Phạm Xuân Tùng đã trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực tập, giúp em hoàn thành khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn TS. Bùi Tri Thức đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng em xin được cảm ơn quý cô, chú, anh chị làm việc tại nhà máy sữa TH True Milk, các bạn học cùng lớp K47 - CNSH và toàn thể gia đình đã giúp đỡ động viên và tạo điều kiện về mặt tinh thần cho em để hoàn thành luận văn tại trường. Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện tốt nhất luận văn tốt nghiệp, song trong quá trình thực hiện không thể tránh được những thiếu sót nhất định. Vì vậy, em rất mong được sự góp ý của quý thầy, cô giáo và các bạn để khóa luận của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 02 tháng 6 năm 2019 Sinh viên Thái Thị Yến
ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thành phần sữa tươi nguyên liệu 14 Bảng 2.2. Độ hòa tan trong nước của lactoza (g/ml) 15 Bảng 2.3: Thành phần các vitamin trong sữa 17 Bảng 2.4: Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa 18 Bảng 2.5: Thành phần môi trường VRB-Agar 31 Bảng 2.6: Thành phần môi trường PCA 32 Bảng 3.2: Đánh giá cảm quan sữa tươi tiệt trùng 36 Bảng 4.1: Chỉ tiêu sữa tươi nguyên liệu 39 Bảng 4.2: Hệ số pha loãng mẫu khi cấy 43 Bảng 4.3: Tiêu chuẩn số lượng Coliform và E. coli cho phép trong sữa 45 Bảng 4.4: Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli có trong mẫu sữa tươi nguyên liệu 45 Bảng 4.5: Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli có trong mẫu sữa bán thành phẩm 46 Bảng 4.6: Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli có trong mẫu sữa thành phẩm 47 Bảng 4.7: Tiêu chuẩn số lượng TPC cho phép trong sữa 48 Bảng 4.8: Kết quả kiểm tra TPC có trong mẫu sữa tươi nguyên liệu 48 Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra TPC có trong mẫu sữa bán thành phẩm 49 Bảng 4.10: Kết quả kiểm tra TPC có trong mẫu sữa thành phẩm 50 Bảng 4.11: Kết quả đánh giá cảm quan sữa tươi tiệt trùng 51
iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Trang trại bò sữa TH True Milk 5 Hình 2.2 Các loại sản phẩm sữa tươi thanh trùng 6 Hình 2.3: Các loại sản phẩm sữa tươi tiệt trùng 7 Hình 2.4: Các loại sản phẩm sữa tươi công thức 8 Hình 2.5: Thiết bị gia nhiệt 9 Hình 2.6: Thiết bị ly tâm 10 Hình 2.7: Cấu tạo thiết bị đồng hóa 11 Hình 2.8: Thiết bị tiệt trùng dạng ống lồng ống 11 Hình 2.9: Máy rót tetra pak Error! Bookmark not defined. Hình 2.10: Vi khuẩn Coliform 26 Hình 2.11: Vi khuẩn E. coli 27 Hình 2.12: Môi trường VRB-Agar 31 Hình 2.13: Môi trường PCA 32 Hình 2.14: Đĩa Petrifilm kiểm tra vi sinh vật 32 Hình 4.1:Lưu đồ sản xuất sữa tươi tiệt trùng nguyên chất 37 Hình 4.2: Nhân viên lấy mẫu sữa từ xe bồn để kiểm tra hóa lý 38 Hình 4.3: Hệ thống thanh trùng sữa 40 Hình 4.4: Hệ thống tiệt trùng sữa UHT 41 Hình 4.5: Các mẫu sữa tươi nguyên liệu được cấy trên đĩa petrifilm ABC và nuôi cấy trong điều kiện 35oC trong 48 giờ. 45 Hình 4.6: Các mẫu sữa thành phẩm được cấy trên môi trường thạch, đĩa petrifilm ABC và nuôi cấy trong điều kiện 35oC trong 48 giờ. 47 Hình 4.7: Các mẫu sữa tươi nguyên liệu được cấy trên đĩa petrifilm ABC và nuôi cấy trong điều kiện 35oC trong 72 giờ. 48 Hình 4.8: Các mẫu sữa bán thành phẩm được cấy trên đĩa petrifilm ABC và nuôi cấy trong điều kiện 35oC trong 72 giờ. 49 Hình 4.9: Các mẫu sữa thành phẩm được cấy trên môi trường thạch, đĩa petrifilm ABC và nuôi cấy trong điều kiện 35oC trong 72 giờ. 50
iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AOAC Association of Official Analytical Chemists HACCP Hazard Analysis and Critical Contro Points ISO International Organisation for Standardisation MRD Maximum Recovery Diluent PCA Plate Count Agar PSS Physiological Saline QA Quality Assurance QC Quality Control TPC Total Plate Count UHT Ultra Hight Temperature VRB-Agar Violet Red Bile Agar ml mililit Giờ h atm Atmosphere mg% Milligram trên 100 cc
v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v Phần 1 MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 2 1.2.1. Mục tiêu tổng quát 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 2 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Giới thiệu chung về công ty 4 2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển 4 2.1.2. Tổng quan về vùng nguyên liệu sản xuất sữa tươi tiệt trùng 4 2.1.3. Các dòng sản phẩm sữa tươi của công ty cổ phần TH True Milk 5 2.1.4. Dây chuyền công nghệ trong sản xuất sữa tiệt trùng 8 2.2. Sữa bò 13 2.2.1. Tính chất vật lý của sữa bò tươi 13 2.2.2. Tính chất hóa học của sữa bò tươi 13 2.2.3. Hệ vi sinh vật trong sữa 20 2.2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa bò: 24 2.3. Vi sinh vật gây hại: 25
vi 2.3.1. Vi khuẩn: 25 2.3.2. Nấm 27 2.4. Phương pháp xử lý và bảo quản sữa 28 2.4.1. Phương pháp thanh trùng 28 2.4.2. Phương pháp khử trùng 29 2.4.3. Phương pháp tiệt trùng 30 2.5. Phương pháp kiểm nghiệm vi sinh vật 31 Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 3.1. Đối tượng và phạm vi 34 3.1.1.Đối tượng 34 3.1.2. Địa điểm và thời gian 34 3.2. Nội dung 34 3.3. Phương pháp nghiên cứu: 34 3.3.1 Phương pháp khảo sát quy trình: 34 3.3.2. Phương pháp đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình lên hệ vi sinh vật. 35 3.3. Phương pháp đánh giá cảm quan 36 Phần 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 4.1. Kết quả khảo sát quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng 37 4.2. Kết quả khảo sát quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật trong sữa 42 4.3. Kết quả đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa 44 4.3.1. Kết quả đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên vi sinh vật gây hại Coliform, E. coli 44 4.3.2. Kết quả đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên tổng số vi sinh vật hiếu khí trong sữa 48 4.3.3. Kết quả ảnh hưởng của tổng hợp các phương pháp lên chất lượng cảm quan của sữa 51 Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52
vii 5.1. Kết luận 52 5.2. Kiến nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
1 Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Sữa được sử dụng rất rộng rãi không những ở Việt Nam mà trên toàn thế giới và nó được sử dụng như một thực phẩm không thể thiếu hàng ngày ở các nước phát triển. Sữa không những được sử dụng thường xuyên như một thức uống hàng ngày, mà còn dùng dưới nhiều hình thức khác nhau từ pha chế, trộn với trái cây, làm bánh và thêm vào các món ăn. Ở Việt Nam cũng vậy, từ lâu sữa đã được biết đến là nguồn cung cấp dinh dưỡng tốt cho người bệnh. Đến nay xã hội phát triển nhu cầu sử dụng sữa ngày càng tăng. Sữa có thể được sử dụng cho các lứa tuổi từ trẻ nhỏ đến người già. Sữa có rất nhiều dinh dưỡng ngoài ra còn cung cấp các axit amin thiết yếu, các axit béo không no, vitamin và chất khoáng nó còn cung cấp một lượng canxi thiết yếu cho người dùng. Tuy nhiên do sữa có hàm lượng dinh dưỡng cao, nó cũng là môi trường thích hợp cho sự phát triển của rất nhiều loại vi sinh vật trong đó có những vi sinh vật gây hại cho con người ví dụ như: Coliform, E. coli, nấm men, nấm mốc, TPC Do vậy, việc bảo quản sữa thường gặp nhiều khó khăn đặc biệt là trong thời gian dài và trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam. Để đảm bảo sữa có thể bảo quản được lâu và đưa đến tay người tiêu dùng trên khắp mọi miền thì việc loại bỏ toàn bộ vi sinh vật có hại trong sữa đồng thời cách ly sữa với môi trường bên ngoài là điều cần thiết. Có nhiều phương pháp bảo quản sữa khác nhau: phương pháp truyền thống như đun sôi hay phương pháp hiện đại như thanh trùng, tiệt trùng Hiện nay, phương pháp tiệt trùng được sử dụng rất phổ biến. Tiệt trùng là quá trình xử lý ở nhiệt độ cao từ 138-141ºC trong 2-4 giây, làm mất hại khuẩn và lợi khuẩn trong sữa sau đó được làm lạnh nhanh và đóng gói trong bao bì tiệt trùng đặc biệt. Phương pháp có thể loại bỏ tất cả các loại vi sinh vật gây hại có trong sữa, kéo dài thời gian bảo quản lâu hơn so với các phương pháp như đun sôi hay thanh trùng. TH true milk là một trong những công ty đi đầu về chế biến sữa tươi tiệt trùng. Dây chuyền
2 chế biến sữa của công ty sử dụng phối hợp nhiều phương pháp để giảm đáng kể và loại bỏ vi sinh vật gây hại, đồng thời đánh giá sự nhiễm vi sinh vật ở nhiều giai đoạn khác nhau đảm bảo mọi sản phẩm đạt tiêu chuẩn đầu ra trước khi đến tay người tiêu dùng. Với mục tiêu tìm hiểu hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật và tham gia vào đánh giá vi sinh vật có hại trong sữa tươi tiệt trùng việc thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa tươi tiệt trùng tại nhà máy sữa TH True milk” là cần thiết. 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại (Coliform, E. coli,nấm men, nấm mốc, TPC ) trong sữa tươi tiệt trùng tại nhà máy sữa TH True milk. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Xác định được quy trình tiệt trùng sữa tươi: + Giai đoạn tiếp nhận + Giai đoạn thanh trùng + Giai đoạn tiệt trùng qua hệ thống UHT + Giai đoạn chiết rót và đưa ra thành phẩm. - Xác định được quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật gây hại trong sữa. - Đánh giá được hiệu quả của tổ hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại (Coliform, E. coli, nấm men, nấm mốc, TPC ). 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Giúp hiểu rõ hơn về cơ sở khoa học, cách thức sản xuất sữa tươi tiệt trùng. Giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học trong nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất.
3 Đề xuất được phương án tối ưu quy trình sản xuất sữa từ sữa nguyên liệu đến sữa thành phẩm. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Biết được ảnh hưởng của biện pháp tổng hợp đến hệ vi sinh vật gây hại trong sữa như Coliform, E. coli, nấm men, nấm mốc, TPC Lựa chọn được nguồn nguyên liệu phù hợp và các phương pháp cần thiết trong tiệt trùng sữa đạt hiệu quả cao.
4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu chung về công ty Công ty Cổ phần sữa TH True Milk có tên đầy đủ là Công ty Cổ phần sữa TH True Milk, tên viết tắt là TH True Milk và tên giao dịch là TH Joint Stock Company. Địa chỉ công ty tại xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An [4]. 2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển Công ty Cổ Phần sữa TH thuộc Tập đoàn TH được thành lập ngày 24/02/2009 với sự tư vấn tài chính của Ngân hàng Thương mại Cổ phần Bắc Á, là công ty đầu tiên của Tập đoàn TH với dự án đầu tư vào trang trại bò sữa công nghiệp, công nghệ chế biến sữa hiện đại và hệ thống phân phối bài bản [4]. Công ty được xây dựng tại xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An. Công ty cổ phần sữa TH True Milk đã đầu tư một hệ thống quản lý cao cấp và quy trình sản xuất khép kín, đồng bộ theo tiêu chuẩn quốc tế từ khâu trồng cỏ, xây dựng chuồng trại, chế biến thức ăn cho bò, quản lý thú y, chế biến và đóng gói, cho đến khâu phân phối sản phẩm đến tay người tiêu dùng [4]. Nhà máy của TH True Milk được xây dựng trên tổng diện tích 22 ha, nằm trên đường mòn Hồ Chí Minh, một địa điểm thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu đến cũng như xuất sản phẩm đi các miền của đất nước [4]. 2.1.2. Tổng quan về vùng nguyên liệu sản xuất sữa tươi tiệt trùng Trang trại bò sữa TH tại Nghĩa Đàn, Nghệ An hiện có quy mô với 45.000 con bò được nhập khẩu từ những nước chăn nuôi bò sữa nổi tiếng thế giới như New Zealand, Úc có phả hệ rõ ràng, đảm bảo cho ra loại sữa đồng đều về chất lượng. Trang trại bò sữa trải dài đến 37.000 ha đất đỏ Bazan màu mỡ, sử dụng nguồn nước trong lành không nhiễm hóa chất công nghiệp và được xử lý đạt chuẩn, đây được xem là trang trại chăn nuôi kiểu mẫu, ứng dụng các công nghệ hiện đại, tiên tiến nhất hiện nay trong lĩnh vực chăn nuôi bò sữa (hình 2.1). Năng suất sữa bình quân: 40 lít/con/ngày. Mỗi ngày nhà máy sản xuất tiếp nhận 300-400 tấn sữa
5 sạch từ trang trại bò sữa nói trên để sản xuất ra sữa cung ứng cho thị trường [3]. Một thành tố quan trọng làm nên hương vị sữa TH True Milk thơm ngon là nguồn thức ăn dành cho bò rất đa dạng với thực đơn lên đến 16 món như: ngô, cao lương, cỏ Mombasa, cỏ Mulato, vỏ đậu nành Đặc biệt là cánh đồng hoa hướng dương rộng đến 50 ha có thể cung cấp đến hàng trăm tấn thức ăn tươi cho bò sữa. Bò được gắn chip theo dõi chu kỳ động dục và sức khỏe. Hệ thống chip thông minh có thể cảnh báo bệnh viêm vú trước 4 ngày, bò sẽ được ngừng vắt sữa để điều trị. Các con chip truyền dữ liệu liên tục về trung tâm quản lý, hệ thống quản lý điện tử tự động sẽ cập nhật, tổng hợp, phân tích và giúp các chuyên gia đưa ra phương pháp, kế hoạch chăm sóc phù hợp [4]. Hình 2.1: Trang trại bò sữa TH True Milk [4] 2.1.3. Các dòng sản phẩm sữa tươi của công ty cổ phần TH True Milk Danh mục các sản phẩm sữa tươi của Công ty Cổ phần sữa TH True Milk hiện nay bao gồm: Sữa tươi thanh trùng, sữa tươi tiệt trùng, sữa tươi công thức [2]. 2.1.3.1. Sữa tươi thanh trùng
6 Sữa thanh trùng là sữa tươi được xử lý ở nhiệt độ thấp 75ᵒC trong khoảng 15-30 giây, giữ lại những lợi khuẩn trong sữa. Sau đó được làm lạnh đột ngột xuống 4ᵒC và được đóng gói vào bao bì. Có 2 loại sản phẩm sữa tươi thanh trùng đang được công ty sản xuất đó là loại nguyên chất và loại ít đường với các thể tích 110 và 180 ml (hình 2.2) [2]. A B Hình 2.2 Các loại sản phẩm sữa tươi thanh trùng A. Sữa tươi thanh trùng nguyên chất B. Sữa tươi thanh trùng có đường 2.1.3.2. Sữa tươi tiệt trùng Sữa tươi tiệt trùng là sữa tươi được xử lý ở nhiệt độ cao từ 138-141ᵒC trong 2- 4 giây, làm mất hại khuẩn và lợi khuẩn trong sữa sau đó được làm lạnh nhanh và đóng gói trong bao bì tiệt trùng đặc biệt [2]. Công ty cổ phần sữa TH True Milk hiện đang sản xuất 8 loại sản phẩm sữa tươi tiệt trùng là sữa nguyên chất; sữa 2,8% đường; sữa 3,8% đường; sữa bổ sung socola, dâu, phytosterol, canxi và collagen. Cách đóng gói sữa tươi tiệt trùng cũng khá đa dạng, hiện công ty có 3 loại bao bì khác nhau là 1 lít, 0,11 lít, và 0,18 lít (hình 2.3) [2].
7 A B C D E F G H Hình 2.3: Các loại sản phẩm sữa tươi tiệt trùng A. Sữa 2.8 % đường E. Sữa bổ sung dâu B. Sữa 3.8% đường F. Sữa bổ sung Phytosterol C. Sữa nguyên chất G. Sữa bổ sung canxi D. Sữa bổ sung scola H. Sữa bổ sung collagen 2.1.3.3. Sữa tươi công thức Sữa tươi công thức là sản phẩm sữa được xử lí thông qua dây chuyền sản xuất chứa các loại dưỡng chất thiết yếu cho cơ thể và có thể bảo quản được lâu dài và tiện trong việc vận chuyển. Hiện tại công ty đang sản xuất 3 loại sản phẩm sữa tươi
8 công thức là loại TOP KID vị vanilla, vị kem dâu và vị kem socola. Các sản phẩm sữa tươi công thức được đóng gói với thể tích 180 ml (hình 2.4) [2]. B C A Hình 2.4: Các loại sản phẩm sữa tươi công thức A. TOP KID vị vanilla B. TOP KID vị kem dâu C. TOP KID vị kem socola 2.1.4. Dây chuyền công nghệ trong sản xuất sữa tiệt trùng Nhà máy sữa được đầu tư với quy mô lớn và hiện đại. Dây chuyền thiết bị đồng bộ và công nghệ tiên tiến được nhập khẩu từ các nước tiên tiến như Thụy Điển, Đan Mạch, Đức, Ý, Thụy Sỹ. có công nghệ và thiết bị ngành sữa hiện đại với dây chuyền sản xuất khép kín tự động và bán tự động. Công ty sữa TH True Milk đã đầu tư chương trình điều khiển tự động vào dây chuyền công nghệ nhằm kiểm soát chặt chẽ các thông số công nghệ để sản phẩm sản xuất ra có chất lượng ổn định và đạt tiêu chuẩn của các thị trường sữa khó tính nhất như Mỹ, Trung Quốc, Singapore, khu vực ASEAN [2] Dây chuyền thiết bị của TH true milk được cung cấp và lắp đặt bời tập đoàn Tetra Pak Thụy Điển. Một trong những tập toàn đi đầu trong cung cấp và lắp đặt dây chuyền sản xuất sữa [2]. Quá trình sản xuất sữa sử dụng các thiết bị chính như: thiết bị gia nhiệt, thiết bị ly tâm, thiết bị đồng hóa, thiết bị tiệt trùng sữa và thiết bị rót vô trùng. - Thiết bị gia nhiệt: là thiết bị dùng để trao đổi nhiệt với mục đích nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình đồng hóa, giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật. Sữa được bơm theo đường ống theo chiều từ dưới
9 lên trong khi nước nóng được bơm theo đường ống khác theo chiều ngược lại (hình 2.5). Điều này giúp sữa nhanh chóng đạt đến nhiệt độ 53-58oC để thuận lợi cho quá tình ly tâm sữa. Ly tâm là quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng hoặc lỏng-lỏng thành các cấu tử riêng biệt. Sau khi ly tâm, sữa tiếp tục được đưa vào khoang 3, đây là khoang nâng nhiệt. Tại khoang này sữa được nâng nhiệt độ lên 60-68oC để loại bỏ chân không và đồng hóa. Sau khi đồng hóa, sữa được nâng nhiệt độ lên 75oC và giữ ở nhiệt độ này trong 15 giây trước khi làm lạnh. Ở giai đoạn làm lạnh, nhiệt độ của sữa được hạ xuống 2-5oC. Nếu nhiệt độ không đạt thì sữa sẽ về lại bồn cân bằng thực hiện lại quá trình thanh trùng [2]. A B Hình 2.5: Thiết bị gia nhiệt A. Sơ đồ cấu tạo B. Hình ảnh thiết bị - Thiết bị ly tâm: là thiết bị dùng để thực hiện quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn-lỏng hoặc lỏng-lỏng thành các cấu tử riêng biệt (hình 2.6). Mục đích là để tách một phần chất béo ra khỏi sữa, làm sạch nhằm loại bỏ các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng cho sữa, loại bỏ các cặn có trong sữa nguyên liệu. Thiết bị ly tâm có nhiệt độ từ 53-58ºC, tốc độ được cài đặt 6620-6626 vòng/phút và tiến hành xả cặn 25 phút/lần. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị ly tâm dựa vào sự chênh lệch về khối lượng riêng của các cấu tử trong sữa. Sữa được đưa vào qua ống trục giữa, chảy theo các rãnh khe của các đĩa rồi
10 phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khi trục quay tạo ra một lực ly tâm làm cho các cấu tử có trọng lượng riêng lớn hơn sẽ có xu hướng tách ra xa trục ly tâm, các cấu tử có trọng lượng riêng bé nhất dưới tác dụng của gia tốc hướng tâm sẽ chuyển động về phía trục quay và tập trung xung quanh trục giữa. Các tạp chất trong sữa có khối lượng riêng lớn được tách ra khỏi sữa và bám vào thành của trục ly tâm. Sau đó cặn bám vào thành theo chu kỳ được xả ra ngoài qua lỗ tháo cặn. Sữa gầy có khối lượng riêng trung bình nằm khoảng giữa của trục quay qua các lỗ trên đĩa và đi lên phía trên rồi ra ngoài, các chất béo có khối lượng riêng bé nhất sẽ tập trung gần trục của thiết bị ly tâm (càng gần trục thì hàm lượng chất béo càng cao). Sữa gầy và kem được tháo ra ngoài ở trên đỉnh của trục ly tâm nhờ vào lực hướng tâm trong quá trình hoạt động và áp lực bơm đẩy sữa nguyên liệu liên tục [2]. Hình 2.6: Thiết bị ly tâm - Thiết bị đồng hóa: là thiết bị có chức năng phá vỡ sự liên kết của các phân tử trong hỗn hợp sản phẩm, giúp các thành phần nguyên liệu trong sản phẩm hòa quyện với nhau thành một thể thống nhất (hình 2.7). Sản phẩm sau khi được đồng hóa mềm và mịn hơn, dễ tiêu hóa, trong quá trình lưu trữ bảo quản không bị tách lớp, phân tầng. Thiết bị đồng hóa hoạt động với thông số kỹ thuật về nhiệt độ là từ 60-80ºC, áp suất tổng 200 bar, áp suất cấp 1: 150-160 bar, áp suất cấp 2: 50-40 bar. Nguyên tắc hoạt động: Sữa từ bồn bài khí được chuyển đến thiết bị đồng hóa để tiến hành đồng hóa sữa. Tại đây sữa được đồng hóa ở 2 cấp. Sữa vào đồng hóa cấp 1 với
11 áp suất 150-160 bar, ở áp suất cao đẩy sữa qua khe hẹp với vận tốc lớn, tại đây các hạt cầu béo có kích thước lớn được xé thành những cầu béo nhỏ. Những cầu béo này chưa tách ra mà có xu hướng gắn lấy nhau. Sau đó sữa được đẩy qua khe hẹp đồng hóa cấp 2 với áp suất 50-40 bar đẩy sữa. Ở áp suất đồng hóa cấp 2 các cầu béo đã được xé nhỏ sẽ tách ra và phân tán đều trong sữa, giúp cho các cầu béo không bị xích lại gần nhau [2]. Hình 2.7: Cấu tạo thiết bị đồng hóa 1.Mô tơ chính ; 2. Bộ truyền đai; 3. Đồng hồ đo áp suất;4. Trục qua; 5. Piston; 6. Hộp piston; 7. Bơm ; 8. Van ; 9. Bộ phận đồng hoá; 10. Hệ thống tạo áp suất. - Thiết bị tiệt trùng sữa: là thiết bị dạng ống lồng ống dùng để tiệt trùng sữa. Mục đích để tiêu diệt vi sinh vật, tăng thời gian bảo quản sữa [2]. A B Hình 2.8: Thiết bị tiệt trùng dạng ống lồng ống A. Cấu tạo thiết bị B. Hình ảnh thiết bị
12 - Thiết bị rót vô trùng: Tiệt trùng bao bì: Là quá trình máy rót sử dụng khí H2O2 để tiêu diệt tất cả các loại vi sinh vật có trên bao bì để đảm bảo chất lượng sữa sau khi được rót vào hộp. Tiệt trùng thiết bị: Được thực hiện bằng hơi nóng, khí nóng, hơi H2O2 kết hợp với khí nóng đối với các chi tiết máy có tiếp xúc với bao bì, sản phẩm [2]. Duy trì điều kiện tiệt trùng - rót vô trùng: Là quá trình ngăn vi sinh xâm nhập vào môi trường vô trùng mà máy rót đã tạo ra, đảm bảo sản phẩm được rót trong môi trường vô trùng [2]. Hàn kín bao bì: là quá trình gắn giấy rót đã vô trùng lại thành hộp kín để đảm bảo sản phẩm được bảo quản trong bao bì kín nhằm ngăn vi sinh từ bên ngoài xâm nhập vào [2]. Hình 2.9: Máy rót tetra pak Nguyên tắc hoạt động: Giấy trước khi tạo hộp chứa sản phẩm được tiến hành hàn Strip để tạo mối hàn dọc, sau đó được đi qua bể chứa Peroxide, tiếp đó nó được làm khô và loại bỏ Peroxide bằng hệ thống con lăn ép và dao gió, đi qua đèn UV, sau đó giấy được đi vào hệ thống đóng hộp, ở đây giấy sẽ được tạo vòm dần theo hình ống. Sữa sau khi tiệt trùng có nhiệt độ 18-24ºC được đẩy qua máy rót. Tại máy rót, sữa được chia đều ra những hộp giấy đã khử trùng với lượng nhất định. Sau đó hộp được hàn kín và kiểm tra khối lượng, độ kín, ngoại quan bao bì. Toàn bộ quá trình rót và hàn được tiến hành trong môi trường vô trùng. Hộp ra khỏi máy rót được chạy qua máy gắn ống hút, in ngày, bao màng co và xếp vào hộp carton[2].
13 2.2. Sữa bò 2.2.1. Tính chất vật lý của sữa bò tươi Sữa bò là sản phẩm dinh dưỡng được tạo ra bởi bò mẹ, thường được dùng để nuôi dưỡng bò con trong giai đoạn còn nhỏ. Thành phần của sữa có rất nhiều loại chất dinh dưỡng và thường có màu trắng 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 lượng β-caroten có trong chất béo của sữa. Sữa bò có mùi vị rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [5]. Độ nhớt: Giá trị trung bình 1,8 centipoazo. Theo đơn vị quốc tế, độ nhớt đo bằng cP, nó phụ thuộc vào thành phần hóa học của sữa như protein, chất béo và nhiệt độ. Nếu hàm lượng chất béo cao thì độ nhớt cao, khi nâng nhiệt độ đến 60˚C, độ nhớt giảm rõ rệt do tăng tốc độ chuyển động của các phân tử. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao hơn độ nhớt lại tăng do sự thay đổi hóa lý của protein khiến cho các phân tử của chúng lớn lên [6]. Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng: Đối với sữa áp suất thẩm thấu tương đối ổn định và trung bình 6,6 atm ở 0˚C. Áp suất thẩm thấu phụ thuộc vào hàm lượng lactose và muối phân bố ở dạng phân tử và ion. Nhiệt độ đóng băng của sữa là -0,5ºC (-0,51ºC đến -0,58ºC) [6]. Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng sẽ thay đổi khi sữa bị thêm nước hoặc khi sữa lấy ra từ gia súc bị ốm Thành phần hóa học của sữa cũng phần nào ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấp và nhiệt độ đóng băng của sữa [6]. 2.2.2. Tính chất hóa học của sữa bò tươi Thành phần hóa học của sữa khá phức tạp. Tuy nhiên, như đã nói ở trên, sữa được tạo ra để nuôi dưỡng bò con nên thành phần của nó đáp ứng khá đầy đủ, cân đối nhu cầu dinh dưỡng cho con người. Thành phần dinh dưỡng của sữa được liệt kê trong bảng 2.1.
14 Bảng 2.1: Thành phần sữa tươi nguyên liệu [6] Các thành phần chính Hàm lượng (%) Chất khô tổng số 12,6 Glucid 4,75 Chất béo 3,78 Protein 3,2 Chất khoáng 0,87 Nước 87,4 Sữa bao gồm 2 thành phần chính là chất khô và nước. Chất khô của sữa gồm nhiều thành phần khác nhau có giá trị dinh dưỡng cao như lipit, phosphatit, glycolipit, protein, đường - Lipit (chất béo) là một nhóm các hợp chất hòa tan trong các dung môi hữu cơ, nhẹ hơn nước và thường không hòa tan trong nước. Chất béo của sữa bao gồm các triglixerit, diglixerit, axit béo, sterol, carotenoid, vitamin A, D, E, K và một số chất khác. Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan trong chất béo (A, D, E). Ðối 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 triglixerit, 1-2% còn lại là các phospholipit, cholesterol, carotene [5]. Trong thành phần chất béo của sữa bò có 18 axit béo khác nhau, trong đó có nhiều axit béo, đặc biệt là nhiều axit béo thuộc nhóm Omega 3,6,9 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 tinh thể hình cầu với kích thước khác nhau, nổi tự do trong sữa, đó là các cầu lipit của sữa. Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bằng một màng mỏng. - Phosphatit và glicolipit: Các phosphatit và glicolipit đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành màng các cầu lipit. Trong thành phần của chúng có cả axit béo hòa tan trong chất béo và
15 axit béo hòa tan trong nước. Hàm lượng các phosphatit và glicolipit khoảng 0,03-0,05%. Màng của các cầu lipit chứa xấp xỉ 60% các phosphatit. Lượng phosphatit trong sữa đầu được cho là gấp 2 -3 lần trong sữa bình thường [6]. - Protein Sữa chứa nhiều loại protein khác nhau, chúng có thể được chia thành hai nhóm sau: + Protein hòa tan: Albumin, imunoglobin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza + Protein không tan: Một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và canxi phosphate [1]. Protein không tan bao gồm chủ yếu các casein, một loại phosphoprotein, nó dễ dàng tham gia phản ứng với các kim loại kiềm, kiềm thổ như: K, Na, Mg để tạo thành các caseinat, chúng có khả năng hoà tan trong nước. Muối canxi caseinat có thể kết hợp với canxi phosphat tạo phức canxi phosphat caseinat (tồn tại ở dạng mixen). Mixen được hợp thành từ các casein αs1, αs2, β và k có đường kính khoảng 20 nm, sắp xếp sao cho đầu kị nước quay vào trong, đầu ưa nước hướng ra ngoài [6]. - Lactoza Lactoza chiếm vị trí hàng đầu trong gluxit của sữa. Lactoza tồn tại ở hai dạng tự do và liên kết với các protein và các gluxit khác. Tỷ lệ lactoza tự do/ lactoza liên kết là 8/1. Độ ngọt của lactoza kém sacaroza 30 lần. Độ hòa tan trong nước cũng kém hơn (bảng 2.2) [6]. Bảng 2.2. Độ hòa tan trong nước của lactoza (g/ml) [6] Nhiệt độ (°C) -lactoza -lactoza 0 5 45,1 25 8,6 45,1 39 12,6 45,1 100 70 94,7
16 Mặt khác lactoza còn tồn tại ở hai dạng α và β. Ở 20ºC, α-lactoza chiếm 40% và β-lactoza chiếm 60%. Khi thay đổi nhiệt độ, có sự chuyển đổi từ dạng α sang dạng β và ngược lại. Khi gia nhiệt trên 100ºC thì lactoza sẽ bị biến đổi. Đầu tiên là tạo thành lactuloza, sau đó là sự phân giải đường tạo ra một loạt các sản phẩm của sự phân giải này (axit lactic, axit formic ) kết quả làm cho sữa có màu nâu. Sự biến màu này là do phản ứng giữa lactoza với protein, với các axit amin tạo thành hợp chất không bền melanoit [6]. - Các muối Trong thành phần sữa cũng chứa nhiều loại muối khác nhau, ví dụ như các muối K+,Na+, Mg2+, Ca2+ Bên cạnh đó sữa chứa các muối canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt là trẻ em. Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỷ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở dạng cơ thể dễ hấp thụ.Một loại muối khác cũng quan trọng không kém là có Mg (12 mg%), K (113-172 mg%), Na (30-77 mg%). Tỷ lệ K/Na = 3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường [6]. Ngoài các muối nói trên, muối của axit phosphoric và axits limonic có ý nghĩa rất quan trọng. Các muối của axit phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa. Các muối của axit limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với sự tạo thành các chất thơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ. Trong thành phần chủng vi sinh vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm. - Các vitamin Sữa có nhiều vitamin gồm cả loại hòa tan trong nước như vitamin nhóm B, C và vitamin không tan trong nước như vitamin A, D, E (bảng 2.3). Tuy nhiên, hàm lượng của các vitamin này tương đối thấp, đặc biệt là vitamin D.
17 Bảng 2.3: Thành phần các vitamin trong sữa [6] Vitamin mg/l Vitamin mg/l A (retinol) 0,3 Nicotinamit 1 B (canciferol) 0,001 Axit pantothernic 3 E (tocoferol) 1,4 C 20 B1(thiamin) 0,4 Biotin 0,04 B2 (riboflavin) 1,7 Axit folic 0,05 B6 (pyridoxine) 0,5 B12 (xyanocobal-amin) 0,005 Nếu xử lý nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm nhập vào thì nhiệt độ nhỏ hơn hay bằng 100ºC không làm ảnh hưởng đến lượng các vitamin trong sữa trừ vitamin C. Vitamin C bị giảm đi 17% khi chúng ta thanh trùng ở 100ºC. Thanh trùng ở nhiệt độ cao hơn ảnh hưởng đáng kể đến thành phần cũng như chất lượng của vitamin. Vitamin có thể bị phá hủy hoàn toàn nếu thanh trùng lâu. Để đảm bảo vẫn cung cấp đủ vitamin cho người sử dụng, người ta thường bổ sung thêm một số vitamin thiết yếu vào trong quá trình chế biến các sản phẩm sữa [1]. - Chất khoáng Sữa có chứa nhiều loại chất khoáng thiết yếu cho sự phát triển của con người. Sữa bao gồm các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Ag, As, trong đó các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, P, S và Cl chiếm tỷ lệ cao hơn cả (bảng 2.4) [6].
18 Bảng 2.4: Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa [6] Thành phần mg/l Thành phần mg/l Kali (K) 1500 Kẽm (Zn) 4000 Canxi (Ca) 1200 Nhôm (Al) 500 Natri (Na) 500 Sắt (Fe) 400 Magie (Mg) 120 Đồng (Cu) 120 Mangan (Mn) 30 Molipđen (Mo) 60 Niken (Ni) 25 Silic (Si) 1500 Phospho (P) 3000 Brom (Br) 1000 Clo (Cl) 1000 Bo (B) 200 Lưu Huỳnh (S) 100 Flo (F) 150 Iot (I) 60 Các nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như ảnh hưởng tới chất lượng các sản phẩm. Việc sử dụng các nguyên tố vi lượng vào khẩu phần ăn có khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa [6]. - Các enzyme Trong sữa có chứa các enzyme. Tất cả các enzyme của sữa và các loại dùng trong chế biến sữa được chia thành sáu nhóm sau: oxydoreductaza, transpheraza, hydrolaza, liaza, izomeraza, ligaza [5]. Về phương diện chế biến người ta quan tâm nhiều tới một số enzym sau: Lipaza: Nguồn gốc lipaza có thể từ tuyến sữa, khi tuyến sữa làm việc bình thường thì lượng lipaza không đáng kể. Khi gặp điều kiện thuận lợi, lipaza phân hủy một phần chất béo của sữa và làm cho sữa và các sản phẩm từ sữa có vị đắng, mùi ôi [6]. Lipaza hòa tan tốt trong chất béo, dễ dàng xâm nhập vào các cầu mỡ nên chế độ thanh trùng tức thời ở 72-75ºC không đủ để tiêu diệt lipaza. Đây là một trong những nguyên nhân làm hư hỏng sản phẩm sữa. Bình thường lipaza bị phá hủy ở 75ºC sau 60 giây [6].
19 Catalaza: Sữa vắt từ bò bị viêm vú thì hàm lượng catalaza thường cao. Enzyme này bị phá hủy khi xử lý ở 75ºC sau 60 giây [6]. Phosphataza: Phosphataza xâm nhập vào sữa theo con đường từ tuyến sữa. Trong sữa có phosphataza kiềm (pH = 9-10) và phosphataza axit (pH = 4-4,3). Phosphotaza kiềm có thể bị phá hủy hoàn toàn ở chế độ thanh trùng 65ºC trong 30 phút hoặc 80˚C trong 1 giây. Người ta sử dụng tính chất này để kiểm tra hiệu quả thanh trùng sữa [1]. Các proteaza: Proteaza tuyến sữa: Có hoạt tính tương tự như tripxin, điều kiện tối ưu cho enzym này là môi trường kiềm nhẹ, nhiệt độ 37-42ºC. Proteaza tuyến sữa bị phá hủy hoàn toàn ở 75ºC [1]. Proteaza vi khuẩn: Proteaza vi khuẩn được tổng hợp từ các vi khuẩn trong sữa. Các vi khuẩn này xâm nhập vào sữa từ không khí hoặc do con người chủ động đưa vào khi sản xuất một số sữa chua, phomat [1] Một số enzym trong sữa bắt đầu bị vô hoạt hóa khi nhiệt độ từ 55ºC và khi nhiệt độ cao hơn 90˚C thì các enzym bị phá hủy hoàn toàn [6]. -Các chất khí và sắc tố của sữa Lượng chất khí hòa tan trong sữa khoảng 70 ml/lít trong đó 50-70% là CO2, 5-10% là oxy và 20-30% là nitơ. Sữa mới vắt ra chứa một lượng lớn khí, sau đó sẽ giảm dần và đạt mức bình thường. Trong số các khí có mặt trong sữa chỉ có oxy là ảnh hưởng xấu vì nó có thể là nguyên nhân phát triển các quá trình oxy hóa [6]. Khi sữa được gia nhiệt, khí cacbonic, nitơ và oxy bị bay hơi và hàm lượng của chúng trong sữa giảm không ít hơn 20% [6]. Sữa và mỡ sữa có màu là do sự có mặt của nhóm carotenoid. Trong sữa còn có sắc tố màu xanh là clorofin. Màu xanh vàng của nước sữa là do lactoflavin (vitamin B2). Màu trắng của sữa là do sự khuếch ánh sáng bởi các mixen protein[6]. - Nước Nước chiếm 87,4% trong sữa. Nước trong sữa bao gồm nước tự do và nước liên kết. Nước tự do: Chiếm 96-97% tổng lượng nước. Có thể tách ra được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hoá học với chất khô. Đây là cơ sở để sản xuất
20 những sản phẩm từ sữa khác nhau như: Sữa cô đặc, phô mai [1] Nước liên kết: Chiếm tỉ lệ nhỏ (3-4%), hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần có trong hệ keo như: Protein, các phosphatic, polysacarit. Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như -NH2, COOH, = NH, -CO -NH-, [1]. 2.2.3. Hệ vi sinh vật trong sữa Hệ vi sinh vật trong sữa và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi tùy thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa. Các vi sinh vật có thể được thành hai nhóm chính: prokaryote và eukaryote [6]. 2.2.3.1. Prokaryote Nhóm vi sinh vật prokayote có nhân chưa hoàn chỉnh. Vùng nhân chỉ là mạch DNA xoắn kép nằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho tế bào. Đại diện quan trọng cho nhóm prokaryote là vi khuẩn [6]. Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tươi sau khi có thể dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc trong 1ml sữa. Sữa được đánh giá là có chất lượng vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc [5]. Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn lactic, coliform, E. coli, vi khuẩn sinh acid butyric, vi khuẩn sinh acid propionic và các vi khuẩn gây thối [5]. - Vi khuẩn lactic Là vi khuẩn rất phổ biến trong tự nhiên. Chúng được tìm thấy trên các loại rau, trái cây và trong hệ thống đường ruột của động vật. Vi khuẩn lactic có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ tạo thành chuỗi, Gram (+). Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu giao động trong khoảng 25-47ºC. Để tồn tại trong sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp năng lượng ATP từ cơ chất lactose. Acid lactic là một trong những sản phẩm được sinh ra từ quá trình tổng hợp năng lượng trên. Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình trao đổi năng lượng, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm: - Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó chiếm tỷ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ
21 khác. Lactobacillus caesi: là những trực khuẩn rất ngắn (1,15µm ´ 0,5µm´ 1,0µm) gây lên men chua sữa tự nhiên. Hô hấp yếm khí tùy tiện. Lên men tốt glucoza, maltoza, lactoza tạo trong môi trường 0,8-1% acid lactic. Ở điều kiện bình thường gây chua sữa trong 10-12 giờ. Nguồn nitơ cho vi khuẩn này cần cung cấp là pepton. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là 10oC, tối ưu là 35ºC và cao nhất là 45ºC. Chúng thủy phân casein và gelatin rất yếu [6]. - Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm từ quá trình chuyển hóa gồm có acid lactic, acid acetic, Ethanol, khí CO2 Hàm lượng acid lactic thu được không cao nhiều hơn so với các sản phẩm còn lại. Vi khuẩn Leuconostoc: có hình cầu, trong môi trường acid chúng trở nên dài và nhọn ra, lên men đường tạo chất thơm như acety, metyleacbimiot hoặc acetoin [5]. Nhóm vi khuẩn lên men đồng hình lẫn dị hình, khi thanh trùng ở 80ºC hầu hết các vi khuẩn lactic bị nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu diệt [5]. - Vi khuẩn Coliform Được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân. Người ta cũng tìm thấy trong đất, nước hoặc thực vật nhiễm phân có chứa Coliform, đây là vi khuẩn Gram (-), kỵ khí tùy tiện. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu nằm trong khoảng 30-44ºC [8]. Trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hóa đường lactic tạo acid lactic và các acid hữu cơ khác, khí CO2, H2, Chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu. Ở nhiệt độ 75ºC trong khoảng thời gian 20 giây, vi khuẩn Coliform sẽ bị tiêu diệt [8]. - Vi khuẩn sinh acid butyric Được tìm thấy trong đất, trên thực vật, trong phân, Do đó, chúng dễ bị nhiễm vào sữa. Là vi khuẩn Gram (+), thuộc nhóm kỵ khí bắt buộc, có khả năng sinh bào tử. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu ở 37ºC. Tế bào sinh dưỡng hình que, tế bào chứa bào tử thường có hình thoi hoặc hình dùi trống. Vi khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau như acid butyric, butanol,
22 aceton, khí CO2, H2, làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản [5]. Các bào tử khá bền với nhiệt độ. Ví dụ như Clostridium sporogenes có giá trị o o D115 C = 3,2 phút và D121 C = 12 phút (D là thời gian triệt trùng cần thiết ở một nhiệt độ cố định để tổng số tế bào Clostridium gỉam đi 10 lần). Quá trình thanh trùng sữa không thể tiêu diệt được hoàn toàn các bào tử Clostridium chịu nhiệt. Khi đó, ta phải dùng các giải pháp kỹ thuật khác như vi lọc, lọc ly tâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế Clostridium [6]. - Vi khuẩn propionic (Giống Propionibacteium) Được tìm thấy trong dạ cỏ và đường ruột của nhóm động vật nhai lại, trong đất Chúng có hình cầu, xếp thành đôi hoặc chuỗi, Gram (+), thuộc nhóm kỵ khí không bắt buộc. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu của vi khuẩn là 30ºC. Vi khuẩn Propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO2, làm hư hỏng chất lượng sữa. Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một số loại phô mai như Emmenthal, Gruyère, Người ta thường sử dụng canh trường Propionibacteium thuần khiết để tạo ra lỗ hỏng (mắt phô mai) và hương vị đặc trưng cho sản phẩm. Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75ºC trong thời gian 20 giây. - Vi khuẩn gây thối Đó là các loại vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào trong môi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm polypeptyde, peptide và axit amin tiếp tục bị phân hủy tạo NH3, H2S, làm cho sữa có mùi khó chịu. Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào. Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân các chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi. Chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kỵ khí. Đáng chú ý là loài Pseudomonase fluoescens. Các enzym protease và lipase được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn này rất bền nhiệt. Chúng là nguyên nhân chính gây
23 nên quá tình phân giải protein (Proteolysis) và lipid (Lipolysis), nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng sữa. Ngoài quá trình nói trên, một số vi khuẩn gây thối còn tạo khí (CO2, H2, ) sinh tổng hợp các acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protein. Một số vi khuẩn khác có thể sinh tổng hợp được Protease có chức năng xúc tác tương tự như remin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa. 2.2.3.2. Eukaryote Nhóm vi sinh vật eukaryote có nhân hoàn chỉnh. Nằm trong tế bào chất, nhân được bao bọc bởi màn nhân, bên trong là các nhiễm sắc thể lưu giữ thông tin di truyền. Hai đại diện của nhóm eukaryote thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm sợi. Nấm men (yeasts): là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, oval hoặc hình trứng Nấm men được tìm thấy trong tự nhiên: trên thực vật, trong đất, nước Một số loài nấm men thường gặp trọng sữa như Saccharomycesi cereviae, Kluyveromyces marxianus, Debaromuces hanseni, Torulopsis lactis condensi Nhiều loài nấm men thuộc nhóm kỵ khí tùy tiện [6]. Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá trình bảo quản sữa. Các nấm men không phân giải được gluxit thì không được dùng trong công nghệ sản xuất sữa chỉ riêng có giống Toralopsis thì được ứng dụng trong công nghệ chế biến bơ. Để tăng thời hạn bảo quản của bơ, một số nấm men thuộc họ Mycoderma có khả năng tạo enzym phân hủy protein, lipit làm cho các sản phẩm sữa có vị đắng khó chịu [5]. Nấm sợi (moulds): có dạng sợi, phân nhánh. Trong tự nhiên nấm sợi thường tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm, trên quần áo, sách vở, trên một số vật liệu vô cơ dính bụi như thấu kính, máy ảnh, ống nhòm Nấm sợi vân có thể phát triển, sinh acid và làm mờ các vật liệu này. Hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 20ºC -30ºC [5].
24 Một số loại thường nhiễm trong sữa: Penicillium camembertii, P. roquefiortii, P. casei, Geotrichum candiidum, Rihizopus stolonifer, Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhiều khó khăn trong công nghiệp chế biến sữa, đặc biệt là sản xuất phô mai và ảnh hương xấu đến chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, khác với nhóm vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt hầu hết các loài nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75ºC trong thời gian từ 10-15 giây. Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui định về vệ sinh để tránh hiện tượng tái nhiễm vi sinh vật vào sữa sau khi đã qua thanh trùng [6]. 2.2.4: Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa bò: Giai đoạn 2010-2017 là thời kỳ tăng trưởng đàn bò sữa mạnh nhất từ trước đến nay, số lượng bò sữa từ 128,5 nghìn con năm 2010 tăng lên 301,6 nghìn con năm 2017. Theo thống kê hiện nay đàn bò sữa Việt Nam tập trung chủ yếu tại vùng Đông Nam bộ, chiếm 32,9%, sau đó là vùng Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung chiếm 24,9%, vùng đồng bằng song Cửu Long chiếm 11,3% sau đó đến vùng Tây Nguyên chiếm 11,9%, đồng bằng sông Hồng là 10,34% và trung du miền núi phía Bắc chỉ chiếm 8,5% đàn bò cả nước. Các tỉnh/thành phố có đàn bò nhiều nhất cả nước là TP Hồ Chí Minh có 84.382 con, Nghệ An là 64,420 con, Sơn La có 22,311 con, Lâm Đồng 19,985 con, sau đó là Hà Nội, Vĩnh Phúc, Long An, Sóc Trăng, Gia Lai và Tiền Giang, những tỉnh này có đàn bò sữa từ 7 nghìn đến trên 14 nghìn con [10]. Một số cơ sở chăn nuôi nhiều bò sữa như: Công ty TH Milk: 45 nghìn con, Mộc Châu: 20 nghìn con, Vinamilk: 27 nghìn con, Hoàng Anh Gia Lai: 11 nghìn con, Cô gái Hà Lan: 3 nghìn con [11]. Sản lượng sữa đạt 306,7 nghìn tấn năm 2010 tăng lên trên 881 nghìn tấn trong năm 2017, tốc độ tăng trưởng bình quân khoảng 15-17%/năm (thời điểm năm 2013 sản lượng sữa tươi sản xuất trong nước đạt 456,39 nghìn tấn, đáp ứng khoảng trên 28% tổng lượng sữa tiêu dùng hàng năm; đến năm 2017 đạt 881 nghìn tấn, đáp ứng 35% tổng lượng sữa tiêu dùng hàng năm).hất lượng đàn bò sữa ngày càng được cải thiện do quá trình chọn lọc và cải tiến quy trình nuôi dưỡng. Năng suất sữa ở bò lai
25 từ 4 tấn/chu kỳ năm 2010 tăng lên 4,28 tấn/chu kỳ năm 2013; ở bò thuần HF từ 5,57 tấn/chu kỳ năm 2010 tăng lên 5,6 tấn/chu kỳ năm 2013, năng suất sữa bò trung bình cả nước là 5,186 tấn/chu kỳ năm 2013, hiện nay năng suất trung bình đạt trên 5,5 tấn/chu kỳ.So sánh với năng suất sữa các nước và vùng lãnh thổ trong khu vực: Thái Lan 3,2 tấn/chu kỳ; Indonesia 3,1 tấn/chu kỳ; Trung Quốc 3,41 tấn/chu kỳ; Đài Loan 7,16 tấn/chu kỳ. Năng suất bò sữa Việt Nam cao hơn các nước trong khu vực Đông Nam Á [11]. Ở Việt Nam, tỷ lệ sữa tươi nguyên liệu sản xuất trong nước mới đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu dùng sữa khoảng 28,3% năm 2014. Sản lượng sữa tươi tiêu thụ 6 tháng đầu năm 2018 ước đạt 470 nghìn tấn (cả năm 2018 dự kiến đạt 960 nghìn tấn, tăng khoảng 9% so với cùng kỳ năm 2017). Trong 6 tháng đầu năm 2018, cả nước xuất khẩu 16,5 nghìn tấn (tương đương 17,23 triệu USD) [10]. 2.3. Vi sinh vật gây hại: 2.3.1. Vi khuẩn: Coliform là nhóm trực khuẩn đường ruột gram âm, không sinh bào tử, hiếu khí hoặc yếm khí tùy tiện, có khả năng sinh acid, sinh hơi do lên men đường ở 37ºC trong 24-48 giờ. Nhóm Coliform có mặt rộng rãi trong tự nhiên, nó được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân. Người ta cũng tìm thấy trong đất, nước hoặc thực vật nhiễm phân có chứa Coliform [8]. Coliform được xem là nhóm vi sinh vật chỉ thị: Số lượng hiện diện của chúng trong thực phẩm, nước hay các loại mẫu môi trường được dùng để chỉ thị khả năng hiện diện của các vi sinh vật gây bệnh khác. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi số Coliform của thực phẩm cao thì khả năng hiện diện của các vi sinh vật gây bệnh khác cũng cao. Trên môi trường VRB agar tạo khuẩn lạc màu tím [8]. Nhóm Coliform gồm 4 giống Escherichia, Citrobacter, Klebsiella và Enterobacter. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu nằm trong khoảng 30-44ºC, thích hợp nhất ở 37ºC. Coliform phát triển tốt trên nhiều loại môi trường, nhiều loại thực phẩm. Có những nghiên cứu cho thấy chúng có thể phát triển ở nhiệt độ thấp đến -2ºC và cao đến 50ºC. Trong thực phẩm chúng phát triển yếu và rất chậm ở 5ºC.
26 Ngưỡng pH để Coliform phát triển từ 4,4-9, thích hợp nhất ở 7,4. Chúng phát triển tốt trên môi trường thạch thường, cho những khuẩn lạc thấy được sau 12-16 giờ ở 37ºC, phát triển tốt ở rất nhiều loại thực phẩm trong điều kiện thích hợp [8]. Trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hóa đường lactic tạo acid lactic và các acid hữu cơ khác, khí CO2, H2, Chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu. Ở nhiệt độ 75ºC trong khoảng thời gian 20 giây, vi khuẩn Coliform sẽ bị tiêu diệt. Đặc điểm gây bệnh: Hầu hết các chủng Coliform có trong hệ tiêu hóa của người bình thường và vô hại, chúng là những tác nhân gây bệnh cơ hội, chúng chỉ gây bệnh ở những người có hệ miễn dịch bị tổn thương [8]. Hình 2.10: Vi khuẩn Coliform Escherichia coli (E. coli) Vi khuẩn E. coli thuộc họ Enterobacteriaceae, tộc Escherichae, giống Escherichia, loài E. coli. Từ năm 1885, E. coli được biết đến khi lần đầu tiên nó được phân lập từ phân của trẻ em dưới sự mô tả của Thedor Escherich, từ đó nó đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và trở thành một đối tượng nghiên cứu hấp dẫn. Hầu hết các dòng E. coli không gây hại và đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định sinh lý đường ruột [9]. E. coli là một trực khuẩn ngắn 2 đầu tròn, hiếu khí tùy tiện, kích thước trung bình từ kích thước (1.1-1.5) x (2-6) μm, đường kính ngang tế bào dưới 1m. Trong cơ thể có hình cầu trực khuẩn đứng riêng lẻ, đôi khi xếp thành chuỗi ngắn. Phần lớn
27 vi khuẩn E. coli có khả năng di động do có lông ở xung quanh thân, nhưng cũng có 1 số chủng không có khả năng di động. Vi khuẩn không sinh nha bào, có thể có giáp mô. Vi khuẩn bắt màu gram âm, có thể bắt màu đều hoặc sẫm ở hai đầu. Trong môi trường VRB-agar khuẩn lạc có màu xanh [8]. E. coli là trực khuẩn hiếu khí và yếm khí tùy tiện, có thể sinh trưởng và phát triển được ở nhiệt độ từ 15-24ºC, nhiệt độ thích hợp là 37ºC, pH thích hợp 7,4. E. coli phát triển dễ dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường [9]. Như các vi khuẩn không sinh nha bào khác, E. coli không chịu được nhiệt độ. Đun 55ºC/1h, 60ºC/30phút, đun sôi 100ºC chết ngay. Các chất sát trùng thông thường axit phenic, formol có thể diệt E. coli sau 5 phút. E. coli đề kháng với sự sấy khô, ở môi trường bên ngoài E. coli độc có thể tồn tại đến 4 tháng [9]. Hình 2.11: Vi khuẩn E. coli [9] 2.3.2. Nấm Nấm men (yeasts): là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, oval hoặc hình trứng Nấm men được tìm thấy trong tự nhiên: trên thực vật, trong đất, nước Một số loài nấm men thường gặp trọng sữa như Saccharomycesi cereviae, Kluyveromyces marxianus, Debaromuces hanseni, Torulopsis lactis condense [6] Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá trình bảo quản sữa. Các nấm men không phân giải được gluxit thì không được dùng trong công nghệ sản xuất sữa chỉ riêng có giống Toralopsis thì được ứng dụng trong công nghệ chế biến bơ. Để tăng thời hạn bảo quản của bơ, một số nấm men thuộc họ Mycoderma có khả năng tạo enzym phân hủy protein, lipit làm cho các sản phẩm sữa có vị đắng khó chịu [5].
28 Nấm sợi (moulds): có dạng sợi, phân nhánh. Trong tự nhiên nấm sợi thường tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm, trên quần áo, sách vở, trên một số vật liệu vô cơ dính bụi như thấu kính, máy ảnh, ống nhòm Nấm sợi vẫn có thể phát triển, sinh acid và làm mờ các vật liệu này. Hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 20ºC -30ºC [5]. Một số loại thường nhiễm trong sữa: Penicillium camembertii, P. roquefiortii, P. casei, Geotrichum candiidum, Rihizopus stolonifer, Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhiều khó khăn trong công nghiệp chế biến sữa, đặc biệt là sản xuất phô mai và ảnh hương xấu đến chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, khác với nhóm vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt hầu hết các loài nấm mưn và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75ºC trong thời gian từ 10-15 giây. Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các qui định về vệ sinh để tránh hiện tượng tái nhiễm vi sinh vật vào sữa sau khi đã qua thanh trùng [5]. 2.4. Phương pháp xử lý và bảo quản sữa 2.4.1. Phương pháp thanh trùng Thanh trùng là quá trình gia nhiệt thực phẩm đến 60-90°C, nhằm tiêu diệt những vi sinh vật gây hại như vi khuẩn, virut, nấm men, nấm mốc. Trong dây chuyền công nghệ chế biến thực phẩm, thanh trùng là khâu quan trọng có tác dụng quyết định tới khả năng bảo quản và chất lượng sản. Thanh trùng được áp dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp rau quả, thịt cá, sữa và công nghiệp sản xuất rượu bia, nước giải khát Việc thanh trùng được thực hiện trước hoặc sau khi chế biến, có thể trực tiếp hoặc gián tiếp. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp thanh trùng: thanh trùng bằng phương pháp nâng cao nhiệt độ, thanh trùng bằng thuốc sát trùng, bằng siêu âm, bằng các tia ion hoá trong đó phương pháp thanh trùng bằng cách nâng cao nhiệt độ là có nhiều ưu điểm và được sử dụng phổ biến hơn cả. Các thiết bị thanh trùng đều làm việc theo nguyên lí nâng cao nhiệt độ để có thể tiêu diệt được vi sinh vật. Căn cứ vào nhiệt độ thanh trùng sản phẩm mà người ta có phương pháp:
29 - Phương pháp Pastureisation: nguồn nhiệt được cung cấp là hơi nước có nhiệt độ từ 75-100ºC. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật, nhưng các loại vi khuẩn chịu nhiệt (spore) thì vẫn còn sống sót. - Phương pháp Sterilisation: nguồn nhiệt được cung cấp bằng hơi nước nóng ở nhiệt độ 110-130ºC. Phương pháp này có thể tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật và phần lớn các spore chịu nhiệt. Như vậy mức độ tiệt trùng của phương pháp này cao hơn, độ an toàn vi sinh vật cao hơn. - Phương pháp Ultra High Temperature (UHT): nguồn nhiệt là hơi nước có nhiệt độ 140-160ºC trong thời gian ngắn, khoảng vài giây hoặc vài chục giây. 2.4.2. Phương pháp khử trùng Khử trùng (sterilization hay sterilisation) là một thuật ngữ dùng để chỉ bất kỳ quá trình nào dùng để loại trừ hoặc tiêu diệt tất cả các hình thái sự sống bao gồm các tác nhân gây truyền nhiễm như nấm, vi khuẩn, virus, các dạng bào tử hiện diện trên bề mặt, hay tồn tại trong canh trường, dung dịch thuốc, hay các hợp chất dùng trong muối cấy sinh học. Dưới đây là một số phương pháp khử trùng phổ biến trong chế biến thực phẩm [12]: - Xử lý bằng nhiệt: Xử lý bằng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối đa của vi sinh vật làm biến tính các phân tử (cấu trúc, chức năng) của tế bào vi sinh vật [12]. - Phương pháp tiệt trùng Pasteur: Là phương pháp kiểm soát vi sinh vật bằng nhiệt độ "ôn hoà, nhẹ"; không giết tất cả tế bào vi sinh vật; làm chậm sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật có trong mẫu nhằm mục đích: giảm số lượng vi sinh vật trong các loại thực phẩm: Sữa và các loại chất lỏng nhạy với nhiệt [12]. - Phương pháp lọc: Dùng cho vật lỏng, trong và có độ nhạy tương đối yếu nhưng không chịu được nhiệt độ cao trên 60°C. Vật đem lọc qua một màng lọc xốp có những lỗ với đường kính nhỏ hơn đường kính của tế bào vi sinh vật nhỏ nhất. Vi trùng sẽ bị giữ lại trên màng lọc còn dung dịch đi qua sẽ vô trùng. Màng xốp có thể bằng sứ, amiante, cellulose. Trong các phòng vô trùng hiện đại thường dùng màng bông thuỷ tinh lọc khí để hạn chế nhiễm trùng [12].
30 - Diệt trùng bằng bức xạ: Tia tử ngoại (UV), tia X và các tia phóng xạ ion hoá như tia alpha, beta, gamma đều có khả năng tiệt trùng. Tia tử ngoại thường dùng nhất trong diệt trùng không khí các bệnh viện hoặc các phòng cấy vi sinh vật. Tia tử ngoại chỉ diệt trùng bề mặt, không thấm sâu vào phẩm vật [12]. - Phương pháp hoá học: Nhiều hoá chất có khả năng diệt trùng: rượu cồn (trên 70°C) thường được dùng để sát trùng ngoài da. Oxyde ethylene thường dùng để khử trùng các dụng cụ làm bằng plastic [12]. 2.4.3. Phương pháp tiệt trùng Tiệt trùng (sterilization): là tiêu diệt tất cả các vi sinh vật (kể cả nha bào) và bất hoạt virus hoặc tách bỏ chúng hoàn toàn ra khỏi vật cần tiệt trùng [13]. Biện pháp được áp dụng nhiều nhất để tiệt trùng là dùng nhiệt độ, các tia bức xạ năng lượng và ethylenoxid. Tất cả các biện pháp đều phải đảm bảo hoạt tính tiêu diệt vi sinh vật ở cả bên trong lẫn bên ngoài vật cần tiệt trùng [13]. - Khí nóng khô: không khí được sấy nóng để tiệt trùng bằng cách dùng tủ sấy, duy trì ở nhiệt độ 170-180ºC trong 1 giờ. Mọi vi sinh vật kể cả nha bào đều bị tiêu diệt vì các thành phần hữu cơ bị hủy hoại, giấy và bông sẽ bị chuyển màu nâu [13]. - Hơi nước ở áp suất cao: tiệt trùng bằng cách sử dụng lò hấp. Tác dụng tiêu diệt là nhờ hơi nước căng và bão hòa ở nhiệt độ trên 100ºC, nhờ hơi nước mf tác dụng diệt vi sinh vật tăng lên. Thông thường để tiệt trùng các đồ vật nhiễm vi sinh vật cần phải duy trì ở 121ºC (1atm) trong 30 phút, nếu đạt 134ºC thì 15 phút [13]. - Tia gama: bức xạ ion hóa giàu năng lượng có thể giết chết vi sinh vật. Tia gama được áp dụng để tiệt trùng chỉ katgut và các dụng cụ nhạy cảm với ethylenoxid hay nhiệt độ như catheter và các mảnh ghép. Ngoài ra còn dùng để tiệt trùng các dụng cụ và bông băng trong những túi đóng sẵn [13]. - Lọc vô trùng: những chất khí và lỏng phải lọc vô trùng nếu như không thể dùng nhiệt độ được, ví dụ như: vacxin, sản phẩm huyết thanh, các dung dịch nhạy cảm nhiệt độ, không khí và các chất khác [13].
31 2.5. Phương pháp kiểm nghiệm vi sinh vật Kiểm tra vi sinh vật có trong sữa theo phương pháp cấy đổ đĩa và trên đĩa petri 3M của Association of Official Analytical Chemists (AOAC), áp dụng theo tiêu chuẩn Việt Nam [7], [8]. Phương pháp cấy được tiến hành chủ yếu là phương pháp đổ đĩa và phương pháp cấy trên đĩa petrifilm 3M. Phương pháp cấy đổ đĩa tiến hành kiểm tra vi sinh vật chủ yếu là sữa tươi nguyên liệu và sữa bán thành phẩm, sữa thành phẩm cấy ít hơn do số lượng vi sinh vật không cao dùng phương pháp đổ đĩa để tiết kiệm chi phí [8]. Môi trường: Môi trường dùng để kiểm tra vi sinh vật chủ yếu gồm 2 loại: Violet Red Bile Agar (VRB-Agar) (hình 2.12) và Plate Count Agar (PCA) (hình 2.13). VRB-Agar là môi trường dùng để kiểm tra Coliform và E. coli. Trên môi trường VRB-Agar, khuẩn lạc Coliform có màu tím kèm bọt khí, khuẩn lạc E. coli có màu xanh kèm bọt khí [8]. Hình 2.12: Môi trường VRB-Agar Bảng 2.5: Thành phần môi trường VRB-Agar Thành phần Khối lượng (g/l) Thành phần Khối lượng (g/l) Extralt de levure 3,0 Chlorure de sodium 5,0 Peptone 7,0 Gelose 15,0 Sels biliaires nᵒ3 1,5 Rouge neutre 0,03 Lactose 10,0 Cristal violex 0,002
32 PCA là môi trường dùng để kiểm tra tổng số vi sinh vật hiếu khí (TPC) có trong sữa. Trên môi trường PCA, khuẩn lạc TPC có màu đỏ [8]. Hình 2.13: Môi trường PCA Bảng 2.6: Thành phần môi trường PCA Thành phần Khối lượng (g/l) Tryptone 5,0 Yeast extract 2,5 Dextrose (Glucose) 1,0 Agar 15,0 Đĩa petrifilm 3M: là đĩa cấy trên môi trường đã pha sẵn, dùng để kiểm tra Coliform, E. coli và TPC. A B Hình 2.14: Đĩa Petrifilm kiểm tra vi sinh vật A. Đĩa kiểm tra Coliform, E. coli B. Đĩa kiểm tra vi sinh vật tổng số
33 Tất cả các đĩa Petrifilm đều được sản xuất theo qui trình được chứng nhận tiêu chuẩn ISO 9000 và qui trình quản lý chất lượng khắt khe của Official Methods of Analysis, AOAC [13]. Sử dụng đĩa Petrifilm giúp người sử dụng giảm sai số do thiết bị cân đo và do con người thao tác, giảm thiểu nguy cơ hít phải hóa chất độc hại cho cơ thể con người, tiết kiệm nồi hấp tiệt trùng, điện, nước, thời gian và nhân công. Đẩy nhanh việc đưa nguyên liệu vào sản xuất, giải phóng hàng thành phẩm khỏi kho lưu trữ, giảm chi phí kho bãi. Tiết kiệm thời gian đếm khuẩn lạc, giảm khả năng gián đoạn quá trình sản xuất. So với thời gian đổ đĩa truyền thống phải mất từ 2-7 ngày, sử dụng Petrifilm chỉ mất khoảng 1-2 ngày, gồm các bước: cấy 1ml mẫu thực phẩm vào đĩa, ủ ở tủ ấm 30-37ºC và đọc kết quả cuối cùng. Đĩa có kẻ ô thuận tiện cho việc đếm khuẩn lạc, cho kết quả nhanh, chính xác và nhất quán.
34 Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng và phạm vi 3.1.1.Đối tượng Mẫu sữa tươi được thu thập từ các khâu trong quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng tại nhà máy sữa TH true Milk. Hệ vi sinh vật có hại trong sữa (Coliform, E. coli, nấm men, nấm mốc,TPC) qua các giai đoạn chế biến. 3.1.2. Địa điểm và thời gian Địa điểm: Công ty cổ phần sữa TH True Milk, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An. Thời gian thực hiện: 14/01/2019 - 14/04/2019. 3.2. Nội dung Nội dung 1: Khảo sát sơ bộ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng. - Giai đoạn tiếp nhận - Giai đoạn thanh trùng - Giai đoạn tiệt trùng qua hệ thống UHT Nội dung 2: Khảo sát quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật trong sữa. Nội dung 3: Đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa. - Đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên tổng số vi sinh vật hiếu khí trong sữa. - Đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên vi sinh vật gây hại Coliform, E. coli. - Đánh giá ảnh hưởng của tổng hợp các phương pháp lên chất lượng cảm quan của sữa. 3.3 Phương pháp nghiên cứu: 3.3.1 Phương pháp khảo sát quy trình: Thu thập thông tin từ người thạo tin
35 Thu thập thông tin thứ cấp qua tài liệu công ty Quan sát thực tế, làm thực nghiệm 3.3.2. Phương pháp đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình lên hệ vi sinh vật. 3.3.2.1. Đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên vi sinh vật gây hại Coliform, E. coli Coliform, E. coli được kiểm tra và đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 6848:2007. Tiêu chuẩn: 0 khuẩn lạc/ml sản phẩm [7]. Thí nghiệm được tiến hành với sữa ở 3 giai đoạn khác nhau. Coliform được xác định trên môi trường thạch, đĩa petrifilm 3M. Tổng số khuẩn lạc trên môi trường thạch được xác định. CT1. Sữa nguyên liệu CT2. Sữa bán thành phẩm CT3. Sữa thành phẩm Kết quả đếm khuẩn lạc được tính theo công thức: N = C * d N: Tổng số khuẩn lạc C: Số khuẩn lạc đếm được trong đĩa. d: Hệ số pha loãng (nếu có). 3.3.2.2. Đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên vi sinh vật tổng số hiếu khí (TPC) - Áp dụng theo TCVN 7923:2008 Tiêu chuẩn: 100 khuẩn lạc/ml sản phẩm, TH True Milk 10 khuẩn lạc/ml sản phẩm [8]. Thí nghiệm được tiến hành với sữa ở 3 giai đoạn khác nhau. Vi sinh vật tổng số được xác định trên môi trường thạch, đĩa petrifilm 3M. Tổng số khuẩn lạc trên môi trường thạch được xác định sau 72h nuôi cấy. GĐ1. Sữa tươi nguyên liệu GĐ2. Sữa bán thành phẩm GĐ3. Sữa thành phẩm Kết quả đếm khuẩn lạc được tính theo công thức: N = C * d
36 N: Tổng số khuẩn lạc C: Số khuẩn lạc đếm được trong đĩa. d: Hệ số pha loãng (nếu có). 3.3. Phương pháp đánh giá cảm quan Phương pháp đánh giá cảm quan được tiến hành thông qua lập phiếu điều tra và cho điểm. Mỗi phiếu gồm 5 chỉ tiêu với sự tham gia đánh giá của 15 người. Sữa được đánh giá dựa theo tiêu chuẩn và cho điểm theo thang điểm từ 1-4. Trong đó: Thang điểm 1: Chất lượng sữa rất tốt, rất hài lòng về sản phẩm. Bạn sẽ tin tưởng sử dụng sản phẩm sữa lâu dài mà không sử dụng thêm bất kì loại sữa nào khác ngoài TH true milk. Thang điểm 2: Chất lượng sữa tốt, hài lòng về sản phẩm và sẽ sử dụng sản phẩm thường xuyên. Thang điểm 3: Chất lượng sữa trung bình, chưa thật sự hài lòng về sản phẩm, thỉnh thoảng sẽ sử dụng sản phẩm. Thang điểm 4: Chất lượng sữa tồi, không hài lòng về sản phẩm và sẽ không sử dụng sản phẩm này. Người được điều tra sẽ đánh giá bằng cách đánh dấu (X) vào ô tương ứng với thang điểm trong bảng. Bảng 3.2: Đánh giá cảm quan sữa tươi tiệt trùng Tỷ lệ đồng ý (%) Chỉ tiêu 1 2 3 4 Màu sắc Mùi Hương vị Trạng thái Độ ngậy, béo
37 Phần 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Kết quả khảo sát quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng Kết quả điều tra về quy trình sản xuất sữa thu được ở hình 4.1. Sữa tươi xe bồn Tách khí (≤ 5oC) Lọc Ø=100µm Đo thể tích Làm lạnh (2 oC – 5oC ) Trữ lạnh (2 - 5oC ) Khu y nhẹ Ly tâm Bài khí Đồng hóa p su t t ng 200 bar (150÷160/50÷40) Thanh trùng theo chế độ 75oC/ 15 sec Lưu trữ Giấy đóng hộp ≤ 5oC/ 48 giờ Lọc Ø=75µm Hóa chất tiệt Tiệt trùng gi y trùng (CCP) COMBIBLOC & A3_SPEED Trữ đệm A3/FLEX & FINO Lưu trữ, kiểm tra Xu t b n Đồng hóa GEA: p su t t ng 240 bar (190-200/50-40) Xu t b n Lưu trữ, kiểm tra - KV sạch cấp I T.PAK:; p su t t ng 200 bar - KV phát sinh rác: ( 150-160/50-40 ) thùng, ống hút - KV sạch cấp I THÀNH PHẨM - KV phát sinh rác: UHT theo chế độ thùng, ống hút 138 oC/ 4 giây (CCP) THÀNH PHẨM Làm mát In date thùng ( 16 - 22oC ) In date thùng Lưu trữ vô trùng Đóng thùng Thùng carton (CCP) Thùng carton Đóng thùng Chiết rót (CCP&OPRP), KV Đóng màng co Màng co sạch cấp I Gắn nắp Nắp In date Gắn ống hút Ống hút ( hộp A3 flex ) Hình 4.1:Lưu đồ sản xuất sữa tươi tiệt trùng nguyên chất [3]
38 Quá trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng được chia làm 3 công đoạn chính: tiếp nhận sữa tươi nguyên liệu, thanh trùng sữa và tiệt trùng sữa. Công đoạn 1: tiếp nhận sữa tươi nguyên liệu Lưu đồ của quá trình: Sữa tươi xe bồn -> Tách khí sơ bộ -> Lọc -> Làm lạnh -> Đo thể tích -> Bồn sữa thô. Sữa được vận chuyển bằng xe ô tô lạnh về công ty TH True Milk có nhiệt độ 2-5ºC. Sữa nguyên liệu tại xe bồn sẽ được nhân viên phòng tiếp nhận kiểm tra kẹp chì, thời gian vắt và vận chuyển, sau đó sẽ báo lên nhân viên QC xuống lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu (hình 4.2; bảng 4.1). Nếu đạt sẽ được đưa vào sản xuất, không đạt sẽ báo lại trưởng phòng và tìm phương án giải quyết. Hình 4.2: Nhân viên lấy mẫu sữa từ xe bồn để kiểm tra hóa lý Sữa nguyên liệu từ xe bồn sau kiểm tra đạt sẽ được bơm tiếp nhận đi vào bồn tách khí sơ bộ. Tách khí là quá trình sử dụng thùng tách khí làm bằng inox với thể thích 300l để tách một phần khí trong sữa nhằm giảm lượng oxi trong sữa, ổn định dòng bơm và giúp cho việc đo đếm được chính xác. Mỗi lần tiếp nhận được một xe với công suất tiếp nhận 25m3/h (hình 4.2). Nhân viên tiếp nhận sữa gắn ống vòi mềm vào van của xe bồn, với 2 dây tiếp nhận, 2 bơm được mở hút sữa từ xe bồn ra. Sữa theo đường ống đến bồn bài khí thô. Sữa vào bồn bài khí thô theo phương tiếp tuyến, sữa sẽ tạo trong bồn dòng xoáy quanh thân bồn. Các bọt khí trong sữa hình thành sẽ nổi lên trên bề mặt dòng sữa, phần nước nặng hơn sẽ nằm phía dưới đáy bồn, sữa theo đường ống dưới đáy bồn thoát ra ngoài, một phần không khí trong
39 bồn bị giữ lại và được van xả ra. Như vậy quá trình bài khí thô sẽ loại bỏ được một phần không khí trong sữa, giảm tác động của khí đến chất lượng sữa nguyên liệu trong quá trình lưu trữ. Sữa tiếp tục được bơm đến thiết bị lọc đường kính lọc 100µm. Sữa qua thiết bị lọc nhờ áp lực của bơm. Các tạp chất và các tế bào lẫn trong sữa bị giữ lại trong thiết bị lọc, sữa được làm sạch sơ bộ tại thiết bị lọc. Sữa từ mỗi xe bồn được kiểm soát bằng thiết bị đo thể tích flowmetter. Sau quá trình lọc, sữa tiếp nhận được hạ nhiệt độ xuống 2-5ºC và được chứa ở bồn chứa sữa thô. Tại đây sữa được lưu trữ ở 2-5ºC nhờ hệ thống bảo ôn bằng nước lạnh nằm trong hai lớp vỏ bồn chứa. Các cánh khuấy dưới đáy bồn sẽ khuấy đều 45 vòng/phút đảm bảo nhiệt độ sữa trong bồn được ổn định và tránh được sự lắng của một số chất. Tại bồn chứa sữa thô, sữa được lưu trữ tối đa không quá 48 giờ kể từ khi vắt sữa đến khi vào thanh trùng. Bảng 4.1: Chỉ tiêu sữa tươi nguyên liệu STT Thông số Yêu cầu 1 Hàm lượng chất béo Nhỏ nhất 3,4% (tiêu chuẩn: 3,5%) 2 Hàm lượng chất khô Nhỏ nhất 12% 3 Hàm lượng protein Nhỏ nhất 2,9% (tiêu chuẩn: 3,0%) 4 pH 6,6-7,0 5 Tỷ trọng ở 20ºC (g/ml) 1,026-1,031 6 Độ axit 16-21ºT Không đóng vón khi kiểm tra 7 Độ tươi bằng cồn 75ºC 8 Chất kháng sinh Không có Kiểm tra bằng Rezazurin, thời 9 Vi sinh vật tổng số gian mất màu >1h 10 Tạp chất Không có 11 Điểm đóng băng -0,5 -> -0,58ºC 12 Nhiệt độ 2-5ºC 13 Kẹp chì Còn nguyên Màu trắng đặc trưng 14 Cảm quan Không có mùi vị lạ Dạng lỏng đồng nhất
40 Công đoạn 2: Thanh trùng sữa Lưu đồ của quá trình: Bồn cân bằng -> Gia nhiệt 1 (53-58˚C)-> Ly tâm-> Gia nhiệt 2 (60-68ºC) -> Đồng hóa -> Bài khí -> Thanh trùng (hình 4.4). Sữa từ bồn sữa thô có nhiệt độ 2-5ºC được cấp vào bồn cân bằng. Bồn cân bằng giúp ổn định dòng sữa cấp cho quá trình thanh trùng. Sữa từ bồn cân bằng được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 53-58ºC. Ở nhiệt độ này độ nhớt sữa được giảm xuống, các chất béo có độ tan chảy cao trong sữa được hóa lỏng dễ dàng tách cream. Sau khi nâng nhiệt sữa được bơm đến thiết bị ly tâm để tách béo, tách cặn. Sữa sau khi được tách cặn, tách béo sẽ được chuyển đến thiết bị trao đổi nhiệt, tại đây sữa sẽ được gia nhiệt lên nhiệt độ 60-68ºC (thực tế 65ºC), sau đó sữa được chuyển sang thiết bị bài khí để loại bỏ khí trong sữa. Từ bài khí, sữa được bơm qua thiết bị đồng hóa để phá vỡ các hạt cầu béo và phân bố đều các hạt cầu béo trong sữa. Sữa sau khi đồng hóa được thanh trùng ở nhiệt độ 75ºC và lưu nhiệt trong thời gian 15 giây. Sữa sau khi đạt nhiệt độ thanh trùng thì được làm lạnh hạ nhiệt độ từ từ xuống 2-5ºC rồi cho sang bồn trữ lạnh sữa nền. Còn sữa không đạt nhiệt độ thanh trùng thì cho trở lại bồn cân bằng và thực hiện lại quá trình thanh trùng. Hình 4.3: Hệ thống thanh trùng sữa
41 Công đoạn 3: Tiệt trùng sữa UHT Lưu đồ của quá trình: Bồn sữa nền -> Bồn trộn -> Lọc -> Bồn đệm -> Đồng hóa -> UHT( 139ºC ±1, lưu nhiệt 4s) -> Bồn trữ lạnh -> Máy rót. Sữa từ bồn sữa nền được chuyển đến bồn trộn để phối trộn với chất ổn định, đường và các loại hương, vị tùy thuộc vào từng loại sản phẩm. Sữa sau khi được phối trộn sẽ được lọc qua lọc có kích thước lỗ lọc là 75 흁 . Tại đây các chất phối trộn không tan hết, các cặn có kích thước nhỏ sẽ được giữ lại tại lọc. Sữa sau khi lọc sẽ được chuyển đến bồn đệm. Sữa từ bồn đệm sau phối trộn được đi qua hệ thống UHT, trước khi vào hệ thống này sữa được bơm vào bồn cân bằng nhằm ổn định lưu lượng cho quá trình tiệt trùng. Sữa ở bồn đệm có nhiệt độ dưới 5ºC cho vào khoang thứ nhất của UHT để gia nhiệt nâng nhiệt độ lên 60-80ºC để đưa đi đồng hóa, phá vỡ và ổn định cầu béo. Sau khi đồng hóa xong thì nâng nhiệt lên 90ºC/90s để ổn định đạm. Ở các khoang tiếp theo thì nhiệt độ của sữa tăng dần lên, quá trình trao đổi nhiệt với nước nóng sữa đạt được nhiệt độ tiệt trùng 139ºC lưu trong vòng 4 giây. Sau khi được tiệt trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn thì sữa được tiến hành làm lạnh bằng nước đá để hạ từ từ xuống nhiêt độ 18-24ºC. Sữa sau khi làm lạnh một phần được chuyển qua máy rót phần còn lại được lưu trữ tại bồn trữ lạnh. Thời gian lưu trữ không quá 32 giờ. Hình 4.4: Hệ thống tiệt trùng sữa UHT
42 4.2: Kết quả khảo sát quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật trong sữa Sau khi tiến hành khảo sát quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật trong sữa, quy trình kiểm nghiệm được chia làm 5 công đoạn chính: (1) chuẩn bị thiết bị và dụng cụ thí nghiệm, (2) chuẩn bị môi trường, (3) lấy mẫu và chuẩn bị mẫu, (4) nuôi cấy mẫu, (5) đọc kết quả. (1) Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ thí nghiệm: Nồi hấp tiệt trùng Tủ cấy vi sinh Tủ ấm cài 35ºC Cân phân tích Bình thủy tinh chịu nhiệt có nút Đĩa petri, ống nghiệm vô trùng Pipet, micropipet, đầu côn vô trùng Thiết bị phải được vệ sinh sạch sẽ, dụng cụ phải được vô trùng. (2) Chuẩn bị môi trường: qua quá trình khảo sát có 3 loại môi trường chính được dùng trong quá trình kiểm tra vi sinh vật. Môi trường Maximum Recovery Diluent (MRD): dùng để pha loãng mẫu trong khi cấy. Tiến hành pha 9,5g môi trường MRA với 1 lít nước cất rồi dùng bơm hút 9ml vào mỗi ống nghiệm đã chuẩn bị sẵn, đậy nắp và bỏ vào túi bóng, mỗi túi chứa 15-20 ống. Hấp tiệt trùng ở 121ºC/1atm trong 15 phút, bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh. Môi trường VRB-Agar: là môi trường dùng để kiểm tra Coliform và E. coli. Dùng nước cất đã hấp tiệt trùng ở 121ºC/1atm trong 15 phút để pha. Cứ 4,15g môi trường pha với 100ml nước cất. Tiến hành hấp tiệt trùng ở 105ºC /1atm trong 3 phút. Môi trường PCA: là môi trường dùng để kiểm tra TPC. Cứ 2,35g môi trường thì pha với 100ml nước cất. Hấp tiệt trùng ở 121ºC /1atm trong 15 phút. (3) Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu: Quá trình lấy mẫu được nhân viên QC thực hiện. Đối với mẫu sữa tươi nguyên liệu và mẫu sữa bán thành phẩm nhân viên QC hóa lí sẽ lấy mẫu để kiểm tra các chỉ tiêu hóa lí và được bảo quản trong tủ lạnh trước khi nhân viên QA tiến hành lấy mẫu kiểm tra. Đối với mẫu sữa tươi thành phẩm nhân viên QC rót sẽ lấy mẫu theo
43 các giờ sản xuất ở từng dây sản xuất đưa lên phòng tiếp nhận mẫu và chuẩn bị môi trường cho nhân viên QA kiểm tra. Mẫu sữa được mã hóa theo ngày sản xuất, theo giờ và dây sản xuất. Với mẫu sữa tươi thành phẩm sữa được phân loại theo hương vi, thể tích và dây sản xuất. Sau khi được mã hóa nhân viên QA sẽ dùng cồn 75º lau qua rồi xếp vào khay theo thứ tự mã hóa trước khi đưa vào cấy. (4) Nuôi cấy mẫu: Để nuôi cấy và kiếm tra vi sinh vật chúng tôi sử dụng hai phương pháp khác nhau đó là phương pháp cấy đổ đĩa và phương pháp cấy bằng petrifilm 3M. Phương pháp cấy đổ đĩa là phương pháp nuôi cấy trên đĩa petri thủy tinh bằng môi trường thạch. Phương pháp này được thực hiện trong tủ cấy vô trùng đảm bảo tránh nhiễm khuẩn từ người thao tác và môi trường xung quanh. Ghi kí hiệu lên đĩa petri. Các mẫu thu thập được cấy riêng rẽ trên các đĩa môi trường vô trùng. Dùng pipet vô trùng lấy 1 ml mẫu cho vào mỗi đĩa petri. Xoay nhẹ đĩa để sữa lan đều ra đĩa, để cố định trong 10 phút. Sau đó đổ môi trường lên các đĩa đã được cố định và chờ đông. Đĩa cấy sau khi môi trường đông tiến hành lật ngược lại rồi gói giấy báo. Đĩa môi trường không bổ sung sữa được sử dụng làm đối chứng âm. Đĩa đối chứng và đĩa đã được cấy mẫu được nuôi ở 35ºC trong vòng 24h. Phương pháp cấy bằng đĩa petrifilm 3M là phương pháp nuôi cấy trên đĩa cấy có môi trường đã pha sẵn. Phương pháp này được thực hiện trong tủ cấy vô trùng đảm bảo tránh nhiễm khuẩn từ người thao tác và môi trường xung quanh. Do số lượng vi sinh vật trong sữa ở từng giai đoạn khác nhau có số lượng vi sinh vật cũng khác nhau nên để thuận tiện cho quá trình đọc kết quả cần phải pha loãng mẫu với nồng độ khác nhau giúp cho nhân viên QA xác định số lượng vi sinh vật được chính xác nhất. Pha loãng mẫu đã mã hóa với ống nghiệm chứa PSS. Hút 1ml mẫu sữa cho vào ống nghiệm chứa 9ml PSS đã chuẩn bị sẵn. Tiến hành pha loãng theo hệ số pha loãng tùy thuộc từng loại sữa và từng loại vi sinh vật khác nhau (bảng 4.2).
44 Bảng 4.2: Hệ số pha loãng mẫu khi cấy Hệ số pha loãng (lần) Mẫu sữa Coliform, E. coli TPC Sữa tươi nguyên liệu 1 3 Sữa bán thành phẩm Không pha loãng 2 Sữa thành phẩm Không pha loãng Không pha loãng Ghi kí hiệu lên đĩa petrifilm. Dùng pipet vô trùng hút 1ml mẫu đã pha loãng theo nồng độ thích hợp cho vào giữa đĩa petrifilm rồi dùng khuôn nhựa ấn mạnh để cho mẫu dàn đều trên mặt gel của đĩa. Tiếp theo dùng pipet hút 1ml nước muối đã hấp tiệt trùng cho vào đĩa petrifilm khác để làm mẫu đối chứng. Đĩa đối chứng và đĩa đã được cấy mẫu được nuôi ở 35oC trong vòng 24h. (5) Đọc kết quả: Sau khi nuôi cấy nhân viên QA tiến hành đọc kết quả. Với những mẫu kiểm tra Coliform và E. coli sẽ đọc kết quả sau 48h nuôi cấy. Còn đối với mẫu kiểm tra TPC sẽ đọc kết quả sau 72 giờ nuôi cấy. Nguyên tắc khi đọc kết quả đó là chỉ đếm khuẩn lạc khi đĩa đối chứng không có gì. Đối với phương pháp cấy đổ đĩa: Đếm các khuẩn lạc trong đĩa, dùng kính có độ khuếch đại cao hơn nếu thấy cần thiết để phân biệt khuẩn lạc với các chất lạ, các hạt nhỏ không tan hoặc chất kết tủa. Đối với đĩa petrifilm: đọc kết quả dựa theo màu sắc của khuẩn lạc. Coliform có khuẩn lạc màu tím kèm bọt khí, E. coli có khuẩn lạc màu xanh kèm bọt khí và TPC có khuẩn lạc màu đỏ. 4.3: Kết quả đánh giá hiệu quả của tổng hợp quá trình sản xuất lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa 4.3.1: Kết quả đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên vi sinh vật gây hại Coliform, E. coli Mẫu thí nghiệm (1 ml) được pha loãng theo hệ số thích hợp ở bảng 4.2 được trải đều trên bề mặt môi trường agar hoặc trên đĩa petrifilm. Mẫu được nuôi ở 35oC trong 48h. Kết quả số lượng khuẩn lạc được đánh giá theo tiêu chuẩn ở bảng 4.3 và
45 thu được một số kết quả như sau: Bảng 4.3: Tiêu chuẩn số lượng Coliform và E. coli cho phép trong sữa [7],[8] Loại sữa Số lượng cho phép (khuẩn lạc/ml) Sữa tươi nguyên liệu < 1000 Sữa bán thành phẩm < 50 Sữa thành phẩm 0 Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli trong mẫu sữa tươi nguyên liệu được thể hiện trong hình 4.5 và bảng 4.4: A B C Hình 4.5: Kết quả kiểm tra Coliform, E. Coli các mẫu sữa tươi nguyên liệu trên đĩa petrifilm ABC. A. mẫu số 1 lấy từ xe F39, B. mẫu số 2 lấy từ xe F48 , C. mẫu số 3 lấy từ xe F54 Bảng 4.4: Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli có trong mẫu sữa tươi nguyên liệu Số lượng (khuẩn lạc/ml) Mẫu Kết quả Coliform E. coli Mẫu 1 50 100 Đạt Mẫu 2 440 0 Đạt Mẫu 3 100 10 Đạt Số lượng khuẩn lạc E. coli trung bình đạt 37 khuẩn lạc/ml sữa, Coliform trung
46 bình là 197 khuẩn lạc/ml sữa (bảng 4.4). Số lượng này thấp hơn so với tiêu chuẩn số lượng Coliform, E. coli cho phép trong sữa (bảng 4.3). Kết quả này chỉ ra rằng các mẫu sữa tươi nguyên liệu đều đạt tiêu chuẩn. Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli trong mẫu sữa bán thành phẩm thu được ở hình 4.6 và bảng 4.5: A B C Hình 4.6: Kết quả kiểm tra Coliform, E. Coli các mẫu sữa bán thành phẩm trên đĩa petrifilm ABC. A. mẫu số 1 lấy từ mẻ 1, B. mẫu số 2 lấy từ mẻ 3, C. mẫu số 3 lấy từ mẻ 4 Bảng 4.5: Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli có trong mẫu sữa bán thành phẩm Số lượng (khuẩn lạc/ml) Mẫu Kết quả Coliform E. coli Mẫu 1 0 0 Đạt Mẫu 2 2 0 Đạt Mẫu 3 5 0 Đạt Số lượng khuẩn lạc E. coli trung bình đạt 0 khuẩn lạc/ml sữa, Coliform trung bình là 3 khuẩn lạc/ml sữa (bảng 4.5). Số lượng này thấp hơn so với tiêu chuẩn số lượng Coliform, E. coli cho phép trong sữa (bảng 4.3). Kết quả này cho thấy các
47 mẫu sữa bán thành phẩm đều đạt tiêu chuẩn về số lượng vi sinh vật gây hại trong mức an toàn. Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli trong mẫu sữa thành phẩm được thể hiện trong hình 4.7 và bảng 4.6: A B C Hình 4.7: Kết quả kiểm tra Coliform, E. Coli các mẫu sữa thành phẩm trên môi trường thạch, đĩa petrifilm ABC. A. mẫu số 1 B. mẫu số 2: sữa tiệt trùng 180ml, C. mẫu số 3: sữa tiệt trùng 110ml. Bảng 4.6: Kết quả kiểm tra Coliform, E. coli có trong mẫu sữa thành phẩm Số lượng (khuẩn lạc/ml) Mẫu Kết quả Coliform E. coli Mẫu 1 0 0 Đạt Mẫu 2 0 0 Đạt Mẫu 3 0 0 Đạt
48 Số lượng khuẩn lạc E. coli trung bình đạt 0 khuẩn lạc/ml sữa, Coliform trung bình là 0 khuẩn lạc/ml sữa (bảng 4.6). Số lượng này bằng tiêu chuẩn số lượng Coliform, E. coli cho phép trong sữa (bảng 4.3). Kết quả này chỉ ra rằng các mẫu sữa thành phẩm đều đạt tiêu chuẩn. 4.3.2: Kết quả đánh giá hiệu quả tiệt trùng lên tổng số vi sinh vật hiếu khí trong sữa Mẫu thí nghiệm (1 ml) được theo hệ số thích hợp ở bảng 4.2 được trải đều trên bề mặt môi trường agar hoặc trên đĩa petrifilm. Mẫu được nuôi ở 35oC trong 72h. Kết quả số lượng khuẩn lạc được đánh giá theo tiêu chuẩn tại bảng 4.7. Bảng 4.7: Tiêu chuẩn số lượng TPC cho phép trong sữa [7], [8] Loại sữa Số lượng cho phép (khuẩn lạc/ml) Sữa tươi nguyên liệu < 100.000 Sữa bán thành phẩm < 1000 Sữa thành phẩm <10 Kết quả kiểm tra TPC trong mẫu sữa tươi nguyên liệu được thể hiện trong bảng 4.8 và hình 4.8: A B C Hình 4.8: Kết quả kiểm tra TPC các mẫu sữa tươi nguyên liệu trên đĩa petrifilm. A. mẫu số 1 lấy từ xe F39, B. mẫu số 2 lấy từ xe F48 , C. mẫu số 3 lấy từ xe F54
49 Bảng 4.8: Kết quả kiểm tra TPC có trong mẫu sữa tươi nguyên liệu Mẫu Số lượng (khuẩn lạc/ml) Kết quả Mẫu 1 8.000 Đạt Mẫu 2 39.000 Đạt Mẫu 3 3.000 Đạt Số lượng khuẩn lạc TPC trung bình đạt 17000 khuẩn lạc/ml sữa (bảng 4.8). Số lượng này thấp hơn so với tiêu chuẩn số lượng TPC cho phép trong sữa (bảng 4.7). Kết quả này cho thấy các mẫu sữa tươi nguyên liệu đều đạt tiêu chuẩn. Kết quả kiểm tra TPC trong mẫu sữa bán thành phẩm được thể hiện trong bảng 4.9 và hình 4.9: A B C Hình 4.9: Kết quả kiểm tra TPC các mẫu sữa bán thành phẩm trên đĩa petrifilm ABC. A. mẫu số 1 lấy từ mẻ 1, B. mẫu số 2 lấy từ mẻ 3, C. mẫu số 3 lấy từ mẻ 4. Bảng 4.9: Kết quả kiểm tra TPC có trong mẫu sữa bán thành phẩm Mẫu Số lượng (khuẩn lạc/ml) Kết quả Mẫu 1 900 Đạt Mẫu 2 200 Đạt Mẫu 3 800 Đạt Số lượng khuẩn lạc TPC trung bình đạt 635 khuẩn lạc/ml sữa (bảng 4.9).
50 Số lượng này thấp hơn so với tiêu chuẩn số lượng TPC cho phép trong sữa (bảng 4.7). Kết quả này chỉ ra rằng các mẫu sữa bán thành phẩm đều đạt tiêu chuẩn về số lượng vi sinh vật gây hại trong mức an toàn. Kết quả kiểm tra TPC trong mẫu sữa thành phẩm được thể hiện trong hình 4.10 và bảng 4.10: A B C Hình 4.10: Kết quả kiểm tra TPC các mẫu sữa thành phẩm trên môi trường thạch, đĩa petrifilm ABC. A. mẫu số 1: sữa tiệt trùng 180ml, B. mẫu số 2: sữa tiệt trùng 180ml, C. mẫu số 3: sữa tiệt trùng 110ml. Bảng 4.10: Kết quả kiểm tra TPC có trong mẫu sữa thành phẩm Mẫu Số lượng (khuẩn lạc/ml) Kết quả Mẫu 1 0 Đạt Mẫu 2 0 Đạt Mẫu 3 0 Đạt
51 Số lượng khuẩn lạc TPC trung bình đạt 0 khuẩn lạc/ml sữa (bảng 4.10). Số lượng này thấp hơn so với tiêu chuẩn số lượng TPC cho phép trong sữa (bảng 4.7). Kết quả này cho thấy các mẫu sữa thành phẩm đều đạt tiêu chuẩn. 4.3.3. Kết quả ảnh hưởng của tổng hợp các phương pháp lên chất lượng cảm quan của sữa Sau khi tiến hành khảo sát ý kiến của 15 người tiêu dùng thông qua phiếu điều tra về chất lượng cảm quan sữa thu được kết quả như sau (bảng 4.11): Bảng 4.11: Kết quả đánh giá cảm quan sữa tươi tiệt trùng Tỷ lệ đồng ý (%) Chỉ tiêu 1 2 3 4 Màu sắc 73,33 26,67 0 0 Mùi 40 60 0 0 Hương vị 66,67 33,33 0 0 Trạng thái 60 40 0 0 Độ ngậy, béo 60 40 0 0 Dựa theo kết quả đánh giá, sản phẩm sữa TH true milk có tỷ lệ đồng ý với thang điểm (1) chiếm tổng số 60% số phiếu, thang điểm (2) chiếm tổng số 40% số phiếu trên cả 5 chỉ tiêu. Kết quả này chứng tỏ sữa tươi TH true milk có chất lượng tốt và đáp ứng được yêu cầu của người tiêu dùng. Tổng hợp các phương pháp không có tác động tiêu cực lên chất lượng cảm quan của sữa tươi.
52 Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Kết luận về quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại công ty sữa TH true milk: Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng tại công ty sữa TH true milk được chia làm 3 công đoạn chính: (1) tiếp nhận sữa tươi nguyên liệu, (2) thanh trùng sữa và (3) tiệt trùng sữa. Kết luận về quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật trong sữa Quy trình kiểm nghiệm vi sinh vật trong sữa của công ty TH true milk được chia làm 5 công đoạn chính: (1) chuẩn bị thiết bị và dụng cụ thí nghiệm, (2) chuẩn bị môi trường, (3) lấy mẫu và chuẩn bị mẫu, (4) nuôi cấy mẫu, (5) đọc kết quả. Mỗi công đoạn đều được kiểm tra và đánh giá theo tiêu chuẩn nhất định. Kết luận về hiệu quả của tổng hợp quá trình lên hệ vi sinh vật có hại trong sữa Tổng hợp quá trình sản xuất sữa của công ty TH true milk cho sản phẩm sữa đạt TCVN 7923:2008 và TCVN 6848:2007 về vi sinh vật hiếu khí và vi sinh vật gây hại trong sữa đồng thời không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cảm quan của sữa. 5.2. Kiến nghị - Đối với đơn vị thực tập: Cần tiếp tục có những nghiên cứu để đưa ra nhiều chủng loại sản phẩm phong phú hơn nữa để đáp ứng tốt hơn nhu cầu và thị hiếu người tiêu dùng. Tạo điều kiện thêm về phía kinh phí, điều kiện thí nghiệm cho sinh viên thực tập. Phân tích nhiều loại vi sinh vật hơn. Cho phép sinh viên nghiên cứu kỹ hơn về đánh giá chất lượng sữa và đánh giá sự thay đổi của sữa sau thời gian bảo quản. - Đối với nhà trường: Cần phải tạo điều kiện để cho sinh viên được thực tập nghề nghiệp dài hơn và
53 được đi đến thăm quan và tìm hiểu nhiều hơn về các công ty sản xuất có liên quan đến ngành công nghệ sinh học.
54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt 1. Hoàng Kim Anh (2007). Hóa học thực phẩm. NXB Khoa học và kỹ thuật. 2. Trần Thủy Tiên. Báo cáo tìm hiểu sơ đồ công nghệ (2017). Công ty Cổ Phần Thực phẩm Sữa TH. 3. Lều Nguyệt Ánh (2016). Quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng. Công ty Cổ Phần sữa TH True Milk. 4. Phạm Thế Quyền (2017). Giới thiệu về Công ty Cổ Phần sữa TH True Milk. Công ty Cổ Phần sữa TH True Milk 5. Nguyễn Đức Doan (2007), Bài giảng công nghệ chế biến thịt trứng sữa. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội. 6. Lâm Xuân Thanh (2006). Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật. 7. Tiêu chuẩn quốc gia về Sữa - Định lượng Coliform và tổng vi sinh vật hiếu khí bằng phương pháp sử dụng đĩa đếm Petrifilm. 8. Phan Thị Minh (2017). Hướng dẫn kiểm tra Coliform và tổng số vi sinh vật hiếu khí. Công ty Cổ Phần sữa TH True Milk. 9. Nguyễn Thị Việt Hà (2017). Nghiên cứu vi khuẩn hệ đường ruột phòng vi sinh Đại học Y Hà Nội. 10. ViRac. Báo cáo chuyên sâu ngành sữa Việt Nam Q2/2018. 11. Nguyễn Hương (2019). Tình hình sản xuất, nhập khẩu và triển vọng ngành sữa Việt Nam theo VinaNet. 12. Dương Thị Lan (2017). Các phương pháp khử trùng phổ biến hiện nay. 13. Lê Huy Chính (2007). Giáo trình vi sinh vật y học. Nhà xuất bản Y học. 14. Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7923:2008 về Thực phẩm – Xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí – Phương pháp sử dụng bộ lọc màng kẻ ô vuông kỵ nước. 15. Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6848:2007 (ISO 4832:2007) về Vi sinh vật trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi - Phương pháp định lượng Coliform - Kỹ thuật đếm khuẩn lạc.
55 Tài liệu tiếng anh 16. Anon.(1996). Physical Properties of Dairy Products. 3rd edn. MAF Quality Management, Hamilton, New Zealand. 17. ISO 6730|IDF 101:2005 specifies a method for the enumeration of colony- forming units of psychrotrophic microorganisms in raw and heat-treated milk by means of the colony-count technique at 6,5 degrees Celsius.
56 XÁC NHẬN ĐÃ SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Thái Nguyên, ngày tháng 6 năm 2019 Người nhận xét phản biện Người hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)