Công nghệ sản xuất váng sữa lên men giàu protein

Khi xã hội đã phát triển, đời sống người dân được cải thiện, ngành sữa đã được nhìn nhận với vai trò ngày càng quan trọng trong việc góp phần nâng cao thể lực và tuổi thọ người dân. Trong vòng 20 năm kể từ năm 1990 đến năm 2010, tiêu thụ sản phẩm sữa tại Việt Nam đã tăng 30 lần: từ 0,47kg/người/năm lên 14,819kg/người/năm. Ngoài ra, với mức tăng dân số hàng năm khoảng 1,2%, tỷ lệ tăng trưởng GDP từ 6-8%/năm, thu nhập bình quân đầu người ngày một tăng thì tiềm năng phát triển của thị trường sữa tại Việt Nam còn rất lớn (BCT 2010).

Thị trường các sản phẩm lên men từ sữa tại Việt Nam rất phong phú, có khoảng 40 loại sữa chua lên men và 10 loại váng sữa hiện đang được bán rộng rãi trên thị trường Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Sữa bò là nguồn nguyên liệu phổ biến rộng rãi để sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa ở hầu hết các quốc gia trên thế giới.

Mặc dù hương vị của sản phẩm sữa lên men chủ yếu là kết quả của các phản ứng sinh hóa phức tạp bởi các quá trình hoạt động của vi sinh vật, các hương vị của sữa khác nhau là khác nhau phụ thuộc vào các loài vi sinh vật. Trong ngành công nghiệp sữa hiện đại, môi trường khởi động là điều kiện tiên quyết cho việc sản xuất các sản phẩm an toàn chất lượng đồng đều, là nhân tố quan trọng nhất quyết định chất lượng cũng như đặc tính cuối cùng của sản phẩm. Số lượng lớn môi trường khởi động ở dạng hoạt động và tinh khiết là rất cần thiết cho sự thành công trong sản xuất sản phẩm. Do đó, việc lựa chọn đúng chủng loại môi trường khởi động là một vấn đề quan trọng đối với mỗi nhà máy chế biến sản phẩm từ sữa.

Để ngành sữa Việt Nam phát triển đúng tiềm năng và thế mạnh, giải quyết việc làm và cải thiện thu nhập cho một lực lượng đáng kể nguồn nhân lực nông thôn, việc đầu tư cho ngành sữa cả về vốn và khoa học kỹ thuật là rất cần thiết. Nghiên cứu sản xuất ra những sản phẩm mới từ sữa sẽ giúp cho nhà sản xuất Việt Nam chủ động về mặt công nghệ và người chăn nuôi Việt Nam có được đầu ra ổn định hơn.

Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật và ứng dụng trong sản xuất váng sữa lên men giàu protein là nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế đó. Đây là một hướng nghiên cứu mới, hiện nay ở Việt Nam chưa có kết quả nào được công bố về chế phẩm vi sinh vật này và váng sữa lên men giàu protein với hương vị phù hợp với thị hiếu người Việt, có hàm lượng chất béo không quá cao. Do đó, nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Mạnh Đạt, Viện Công nghệ Thực phẩm tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất váng sữa lên men giàu protein” nhằm xây dựng quy trình công nghệ và mô hình thiết bị sản xuất váng sữa lên men giàu protein tạo sản phẩm mới và nâng cao hiệu quả kinh tế các sản phẩm chế biến từ sữa.

Sau một thời gian triển khai, nhóm nghiên cứu đã thu được các kết quả như sau:

1. Đã tuyển chọn được hệ vi sinh vật có khả năng lên men váng sữa giàu protein tạo hương vị đặc trưng:

- Chọn được 02 chủng vi khuẩn có thể kết hợp với nhau khi lên men váng sữa tạo được mùi bơ thơm đặc trưng cho sản phẩm lên men là FIRI 1105 và FIRI 1108. Bên cạnh đó, cũng đã xác định chủng chuẩn Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris NBRC 107766 cũng có khả lên men váng sữa khi kết hợp với chủng FIRI 1105;

- Xác định được một số đặc tính sinh học cơ bản và định tên các chủng vi khuẩn lactic đã chọn: 02 chủng vi khuẩn FIRI 1105 và FIRI 1108 đã được định tên theo phương pháp giải trình tự gen rADN 16S đoạn D1/D. Chủng FIRI 1105 và FIRI 1108 chính xác là Lactococcus lactis và Leuconostoc mesenteroides; Khả năng bám dính của chủng vi khuẩn đã chọn trên các môi trường sữa và phụ phẩm sữa, chủng FIRI 1108 và chủng NBRC 107766 có khả năng bám dính cao hơn các chủng FIRI 1105;

2. Đã nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic lên men váng sữa giàu protein:

- Đã nghiên cứu xác định môi trường nuôi cấy tạo sinh khối của chủng Lac.lactis FIRI 1105 và Leu. mesenteroides FIRI 1108: môi trường MRS thay thế có nguồn cacbon là saccharose, nguồn nitơ là pepton từ casein.

- Đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo sinh khối:

+ Đối với chủng FIRI 1105: pH 6,5; nhiệt độ 30oC; chế độ nuôi tĩnh; thời gian lên men bình tam giác là 36 giờ, trên thiết bị 50 lít là 24 giờ có tiếp bổ sung sacharoza tại thời điểm sau 16 giờ lên men, kiểm soát pH 6,5 trong suốt quá trình lên men. Mật độ tế bào đạt 6,02 x 109 CFU/ml (bình tam giác) và 8,52x109 CFU/ml, sinh khối khô đạt 2,95 g/l (thiết bị 50 lít);

+ Đối với chủng FIRI 1108: pH 5,5; nhiệt độ 25oC; chế độ nuôi tĩnh; thời gian lên men bình tham giác là 36 giờ, trên thiết bị 50 lít là 24 giờ; kiểm soát pH 5,5 trong suốt quá trình lên men. Mật độ tế bào đạt 4,42x109 CFU/ml, sinh khối khô đạt 1,55 g/l (thiết bị 50 lít);

- Đã nghiên cứu lựa chọn được các điều kiện công nghệ để thu hồi sinh khối và tạo sinh khối khô: sử dụng phương pháp ly tâm lạnh liên tục ở điều kiện nhiệt độ 12 000 vòng/phút, nhiệt độ 4oC, lưu lượng 300ml/phút, hiệu suất thu sinh khối đạt khoảng 94%; sử dụng phương pháp sấy đông khô để tạo dạng bột chế phẩm;

- Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic quy mô 3kg/mẻ. Chế phẩm có mật độ tế bào đạt 1,19 x 1010 CFU/g, các tiêu chuẩn hóa lý và vi sinh của chế phẩm đạt vệ sinh an toàn thực phẩm và dược phẩm;

- Đã lập được mô hình thiết bị phù hợp với quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật quy mô 3kg/mẻ. Chế phẩm có mật độ tế bào đạt 1,1 x 1010 CFU/g cho lên men váng sữa giàu protein.

3. Đã xây dựng quy trình công nghệ và mô hình thiết bị sản xuất váng sữa lên men giàu protein tạo sản phẩm mới

- Đã khảo sát một số chỉ tiêu chất lượng sữa tươi của một số vùng nguyên liệu sữa, lựa chọn sữa bò tươi vùng Ba Vì là nguyên liệu ban đầu để sản xuất váng sữa lên men; Sử dụng thiết bị ly tâm dạng đĩa liên tục ở điều kiện ly tâm 9000 vòng/phút và nhiệt độ của sữa li tâm 40- 45oC, hiệu suất thu nhận chất béo đạt khoảng 94%, hàm lượng chất béo khoảng 41%;

- Đã nghiên cứu được công nghệ thích hợp cho lên men váng sữa giàu protein, hàm lượng chất béo 20%, bổ sung 5% bột sữa gầy, 0,15% muối natri citrate, ở nhiệt độ 22oC, tỷ lệ giống 1g/l, thời gian lên men 14 giờ;

- Đã nghiên cứu phối trộn và tạo sản phẩm váng sữa lên men giàu protein gồm dạng sản phẩm: sản phẩm váng sữa lên men giàu protein, sản phẩm váng sữa lên men giàu protein hương vani; sản phẩm váng sữa lên men giàu protein hương sô-cô-la, sản phẩm váng sữa lên men giàu protein hương vị dâu tây; điều kiện bảo quản sản phẩm là 4oC trong khoảng 20 ngày;

- Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất váng sữa lên men giàu protein quy mô 10kg/mẻ.

- Đã nghiên cứu thiết kế mô hình sản xuất váng sữa lên men giàu protein, quy mô 10 kg/mẻ: thiết kế mặt bằng xưởng sản xuất váng sữa lên men giàu protein, bản vẽ bao gồm mặt bằng, mặt cắt mô tả chi tiết về mặt bằng của xưởng và vị trí sắp xếp của các thiết bị chính cũng như các thiết bị phụ trợ;

- Đã tổ chức ứng dụng sản xuất thử nghiệm váng sữa lên men giàu protein tại Công ty Cổ phần Sữa Ba Vì quy mô 20 kg/mẻ: cải tiến/bổ sung thiết bị sản xuất váng sữa lên men giàu protein; sản xuất được 120kg sản phẩm váng sữa lên men giàu các loại; sản phẩm váng sữa lên men các loại có hàm lượng protein đạt 3,5-5,2%, các tiêu chuẩn hóa lý và vi sinh của sản phẩm đạt an toàn thực phẩm.

4. Đã đánh giá được khả năng nâng cao hiệu quả kinh tế các sản phẩm chế biến từ sữa của đề tài

- Giá thành của chế phẩm vi khuẩn lactic khoảng 855.000 đồng/kg

- Giá thành của sản phẩm váng sữa lên men giàu protein khoảng 15.000-20.000 đồng/ hộp 45g.

Với các kết quả nghiên cứu đã đạt được, đề tài xin được tiếp tục thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm để hoàn thiện công nghệ và dây chuyền thiết bị để có thể sản xuất được sản phẩm váng sữa lên men giàu protein với chất lượng cao và giá thành hợp lý được các doanh nghiệp sản xuất sữa trong nước chấp nhận.

*Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13455 /2017) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia