Sữa là thức uống dinh dưỡng dành cho tất cả mọi đối tượng, nhằm bổ sung năng lượng, tăng chiều cao ở trẻ, tăng cân cho người gầy…
Sữa thanh trùng, tiệt trùng là gì? Sự khác nhau giữa chúng
Sữa là một loại thực phẩm rất dễ hỏng do ở dạng lỏng và rất giàu dinh dưỡng. Môi trường đặc biệt thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Vì vậy để có thể bảo quản và phân phối tới tay người tiêu mà không gây nguy hiểm cho sức khỏe, nó được xử lý bằng nhiệt và đóng gói vô trùng.
Phương pháp gia nhiệt sữa là bước quan trọng để có thể kéo dài thời hạn sử dụng của nó.
Hình thức xử lý nhiệt phổ biến nhất ở nhiều nơi trên thế giới là phương pháp thanh trùng, được thực hiện ở nhiệt độ tối thiểu là 72 °C trong vòng 15 giây. Đây là cách xử lý hạn chế nhiệt, chỉ cần thiết để tiêu diệt, kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh và gây hư hỏng trong 1 thời gian ngắn.
Tuy nhiên, một số lượng nhỏ vi khuẩn chịu nhiệt, bào tử vi sinh vật vẫn còn sót lại sau khi thanh trùng và đóng gói, có thể phát triển chậm trong quá trình bảo quản.
Do đó sữa thanh trùng luôn được giữ trong tủ lạnh. Ngay cả khi để trong tủ lạnh, sữa thanh trùng chỉ giữ được khoảng 2 tuần. Nhưng ưu điểm của sữa thanh trùng là do xử lý nhiệt ít như vậy nên độ tươi cũng như mùi vị của sữa tươi hầu như không thay đổi so với nguyên liệu sữa tươi ban đầu.
Ngược lại với sữa thanh trùng thì sữa tiệt trùng có nghĩa là đun nóng sữa ở nhiệt độ đủ cao để tiêu diệt toàn bộ các vi sinh vật, bao gồm cả bào tử của nó.
Sữa sau khi gia nhiệt sơ bộ và đóng bao bì, tiến hành tiệt trùng theo mẻ trong nồi hấp ở 110-120 ° C khoảng 10-20 phút. Công nghệ này còn được gọi là tiệt trùng trong bao bì.
Ưu điểm là sữa tiệt trùng có thể kéo dài thời hạn sử dụng trong vòng 1 năm và được bảo quản ở nhiệt độ thường. Tuy nhiên mùi vị của sữa không còn nguyên vẹn vì khi ở nhiệt độ cao xảy ra các phản ứng, đặc biệt màu, mùi thay đổi theo.
Ngoài ra các nhà sản xuất và chế biến sữa cố gắng hạn chế ở mức tối đa sự biến đổi của sữa trong qua trình xử lý nhiệt. Do đó mà nhiều công nghệ chế biến hiện đại hơn rút ngắn thời gian gia nhiệt nhưng vẫn đảm bảo tiêu diệt toàn bộ được vi sinh vật. Trong đó UHT là 1 trong những công nghệ hiện đại đó.
UHT milk là gì? Các phương pháp tiệt trùng uht
UHT là Ultra-high-temperature processing có nghĩa là quy trình xử lý thực phẩm dạng lỏng ở nhiệt độ siêu cao (khoảng trên 135 oC), trong thời gian cực ngắn (từ 2-5 giây). Không chỉ sữa được áp dụng công nghệ này mà trong sản phẩm khác như nước giải khát, nước trái cây…
Tiệt trùng UHT bao gồm việc làm nóng sữa trong hệ thống dòng chảy liên tục ở khoảng 140 ° C trong thời gian rất ngắn – khoảng năm giây. Công nghệ này còn gọi là tiệt trùng ngoài bao bì. Sau đó đóng gói trong điện kiện vô trùng để sản phẩm tránh nhiễm khuẩn trở lại.
Mặc dù cả 2 phương pháp tiệt trùng sử dụng có cùng tác dụng với vi sinh nhưng lại có tác dụng hóa học rất khác nhau đối với thành phần sữa.
Sữa tiệt trùng trong bao bì thường có hương vị nấu chín rõ rệt và màu hơi nâu. Mặt khác, sữa tiệt trùng UHT (ngoài bao bì) có hương vị tốt hơn nhiều và rất ít chuyển màu nâu. Sự khác biệt về chất lượng sản phẩm giữa hai loại sữa tiệt trùng là động lực chính cho sự phát triển của chế biến UHT để tạo ra một sản phẩm ổn định trong thời gian bảo quản.
Các khía cạnh vi sinh
Mục đích vi sinh chính của công nghệ UHT là vô hiệu hóa vi khuẩn hình thành bào tử có thể phát triển trong quá trình bảo quản và gây hư hỏng. Mục tiêu chính là các loài Bacillus, đặc biệt là các loài chịu nhiệt như B. licheniformis và B. subtilus.
Geobacillus stearothermophilus là một dạng bào tử chịu nhiệt cực cao được tìm thấy trong sữa nhưng vì nó chỉ phát triển ở nhiệt độ trên khoảng 50 ° C nên không gây ra vấn đề gì trong sữa tiệt trùng trừ khi sữa bị lạm dụng nhiệt độ nghiêm trọng trong quá trình bảo quản.
Trong thời gian gần đây, một loại bào tử cực kỳ chịu nhiệt khác, B. sporothermodurans, đã gây ra các vấn đề trong sữa tiệt trùng, không giống như G. stearothermophilus, sinh vật này có thể phát triển ở nhiệt độ phòng.
Các điều kiện nhiệt được sử dụng cho quá trình xử lý UHT được thiết kế để giảm 9 log đối với các biến bào tử chịu nhiệt. Trong thực tế, hầu hết các nhà máy UHT đều vượt quá yêu cầu này với một biên độ hợp lý.
Nhiều sự kết hợp giữa nhiệt độ và thời gian khác nhau, từ 130 ° C trong ~ 30 giây đến 160 ° C dưới 0,05 giây. Nhưng trên thực tế, thời gian giữ rất dài và rất ngắn không thực tế về mặt chi phí. Nhiệt độ UHT phổ biến nhất được sử dụng thương mại nằm trong khoảng từ 137 đến 145 ° C.
Quy trình UHT
Hiện nay một số nhà máy chế biết sữa, các thương hiệu áp dụng công nghệ UHT như vinamilk, TH true milk, nutifood…Tuy nhiên như đã phân tích ở trên, điều kiện thực hiện ở các nhà máy là không giống nhau. Nếu được đánh giá một cách khách quan thì TH true milk được cho là nhà sản xuất áp dụng công nghệ này tối ưu nhất.
1. Quá trình chuẩn hóa sữa
Mục đích là hiệu chỉnh hàm lượng chất béo có trong sữa, tạo sản phẩm đa dạng phù hợp với nhiều đối tượng hơn.
Bổ sung thêm cream cho sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp. Tiến hành li tâm tách béo hoặc bổ sung sữa gầy cho sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao.
Tách các khí phân tán và hòa tan trong sữa như O2, là nguyên nhân xúc tác các phản ứng gây biến đổi sữa trong quá trình bảo quản. Từ đó cải thiện hương vị của sữa. Ngoài ra bài khí cũng làm tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình tiệt trùng, đồng hóa. Giúp tiết kiệm năng lượng.
Mục đích là làm nhỏ các hạt cầu béo, phân bố đều trong hệ nhũ tương từ đó làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm sữa, tạo điều kiện để hỗ trợ cho các quá trình sản xuất tiếp theo.
Đồng hóa được thực hiện ở 60-70 ° C, trước hoặc sau bước tiệt trùng. Nếu thiết bị đồng hóa ở cuối bước tiệt trùng, nó phải được vô trùng. Điều này rõ ràng đặt ra yêu cầu cao đối với các nhà vận hành nhà máy để đảm bảo vô trùng.
Bởi vì lý do này, nếu có thể, đồng hóa được thực hiện trước khi khử trùng. Tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng sữa trong quá trình gia nhiệt trực tiếp phải được đồng nhất để phá vỡ các tập hợp protein hình thành trong quá trình đun nóng và gây ra vị chát trong sữa.
4. Giai đoạn gia nhiệt sơ bộ
Nhiệt độ từ ~ 5 °C đến ~ 90 °C, sử dụng sữa nóng sau tiệt trùng làm nguồn gia nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống hoặc dạng tấm. Bước tái tạo nhiệt này rất quan trọng đối với hiệu quả năng lượng của nhà máy UHT.
Hơn 90% nhiệt có thể được tái tạo, mặc dù con số này thay đổi theo nhà sản xuất. Ở một số nhà máy, sữa được giữ một thời gian trong ống sau khi làm nóng sơ bộ, ví dụ: trong 60 giây ở ~ 95 ° C. Lý do chính cho bước này là để giảm lượng cặn bẩn, hoặc sự hình thành cặn.
Mặc dù như đã lưu ý, nó cũng có thể có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng vì làm bất hoạt enzym sữa tự nhiên, vitamin.
5. Giai đoạn tiệt trùng UHT
Hệ thống trực tiếp làm nóng sữa bằng cách tiếp xúc trực tiếp với hơi nước quá nhiệt dưới một áp suất nhất định. Trong khi hệ thống gián tiếp sử dụng bộ trao đổi nhiệt trong đó hơi quá nhiệt làm nóng sữa gián tiếp thông qua một tấm chắn bằng thép không gỉ ở dạng ống hoặc tấm.
Hệ thống trực tiếp có thể là kiểu tiêm trong đó hơi nước được bơm vào sữa, hoặc kiểu truyền trong đó sữa được truyền vào buồng chứa hơi quá nhiệt.
Sự khác biệt chính giữa phương pháp trực tiếp và gián tiếp này là tốc độ làm nóng sữa.
Hệ thống trực tiếp làm nóng sữa từ nhiệt độ làm nóng sơ bộ đến nhiệt độ tiệt trùng trong vòng chưa đầy một giây trong khi hệ thống gián tiếp có thể mất vài giây đến vài phút. Hệ quả chính của sự khác biệt này là, đối với cùng một tác dụng diệt khuẩn, hệ thống trực tiếp tạo ra sự thay đổi hóa học trong thành phần sữa ít hơn nhiều so với hệ thống gián tiếp.
Khi đạt đến nhiệt độ tiệt trùng, sữa đi vào ống giữ. Nhiệt độ của sữa và thời gian cần thiết để đi qua ống giữ này là các điều kiện danh nghĩa thường được quy định cho quy trình UHT, ví dụ: 140 ° C trong năm giây.
Nhiều thay đổi về hóa học và vi sinh xảy ra trong bước gia nhiệt này. Do đó các phần này của nhà máy phải được tính, xét mức độ của những thay đổi này. Chọn những thông số hợp lý nhất.
Quá trình làm mát ban đầu của sản phẩm trong các hệ thống trực tiếp diễn ra rất nhanh. Nó được đưa qua một buồng chân không để loại bỏ nước ngưng tụ trong quá trình gia nhiệt bằng hơi nước. Và làm như vậy nhiệt độ của sản phẩm trở lại gần với nhiệt độ mà nó đã được làm nóng, thường là khoảng 75 °C.
Trong bước làm nguội cuối cùng trong hệ thống trực tiếp và trong cả hai bước làm nguội trong hệ thống gián tiếp, nhiệt từ sữa nóng được truyền sang sữa lạnh trong các bước làm nóng sơ bộ nhằm tái tạo nhiệt.
6. Bước đóng gói vô trùng
Là một bước rất quan trọng. Sản phẩm sau khi làm nguội được chuyển sang đóng gói cuối cùng và gói kín trong điều kiện tuyệt đối vô trùng.
Có nhiều loại bao bì khác nhau nhưng phổ biến nhất là giấy bìa và bao bì Tetra pak nhiều lớp. Các hộp được khử trùng trước khi đóng gói, thường bằng hydrogen peroxide nóng. Sau đó là dùng không khí nóng để loại bỏ peroxide còn sót lại.
Những thay đổi của sữa trong quá trình tiệt trùng UHT
Không thể tránh khỏi việc đun nóng một sản phẩm như sữa ở nhiệt độ lên đến ~ 140 °C sẽ có một số ảnh hưởng đến các thành phần của nó.
Ngoài các tác dụng diệt khuẩn, vô hoạt enzyme, để có thể bảo quản sữa ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài (lên đến 12 tháng) thì vẫn gây ra các tác động bổ sung không mong muốn.
Đối với người tiêu dùng quen uống sữa tiệt trùng có ít hương vị khác với sữa tươi nguyên liệu. Sữa tiệt trùng thường có hương vị nấu chín hoặc đun nóng.
Công nghệ UHT hạn chế tối đa việc tạo ra hương vị này nhưng hầu hết người tiêu dùng vẫn có thể phát hiện ra nó và đó là một lý do tại sao nhiều người tiêu dùng thích sữa thanh trùng hơn.
Hương vị đặc trưng của sữa tiệt trùng là do sự kết hợp của các hương vị, chủ yếu là hương vị có lưu huỳnh do các hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi tiết ra từ whey protein và các protein trong màng bao quanh giọt chất béo sữa.
Những chất đóng góp khác là các hợp chất cacbonyl béo được hình thành trong quá trình đun nóng và các hợp chất được hình thành trong phản ứng Maillard.
Ngay sau khi sản xuất, sữa tiệt trùng có mùi và vị đậm đặc chứa lưu huỳnh do hydro sunfua và các hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi khác như methane thiol. Các hợp chất này giảm rõ rệt trong tuần đầu tiên, có lẽ là do quá trình oxy hóa.
Trong phản ứng mailard là phản ứng giữa lactose và lysine trong protein sữa, chủ yếu là whey protein. Trong thực tế, nó được đo dưới dạng furosine, một sản phẩm được hình thành khi protein chứa lactose bị thủy phân bằng axit.
Một chất chỉ thị khác của quá trình xử lý nhiệt là lactulose, một đồng phân của lactose. Các protein whey, đặc biệt là β-lactoglobulin, tạo thành khoảng 50% các protein hòa tan này trong sữa, bị biến tính khi đun nóng trên 70 °C.
Một phần lớn whey protein ở trạng thái biến tính và tồn tại phần lớn là phức chất với casein. Sự không ổn định của whey protein đối với nhiệt gây ra một hậu quả khác trong quá trình chế biến UHT. Một số whey protein làm biến tính và bám vào bề mặt của các bộ trao đổi nhiệt thành cặn protein làm cản trở dòng chảy của sữa và cuối cùng có thể khiến nhà máy phải đóng cửa để làm sạch.
Ở nhiệt độ cao, trên khoảng 110 ° C, canxi photphat cũng kết tủa trên thành, làm tăng thêm hiện tượng ‘tắc nghẽn’ do whey protein gây ra.
Đáng ngạc nhiên, công nghệ UHT milk chỉ có ảnh hưởng tối thiểu đến giá trị dinh dưỡng của sữa. Có một sự giảm nhỏ trong các vitamin tan trong nước nhưng hầu như không thay đổi trong các vitamin tan trong chất béo.
Trên thực tế, protein đã được chứng minh là dễ tiêu hóa hơn trong sữa tiệt trùng do quá trình xử lý nhiệt. Xử lý tiệt trùng cũng có thể làm giảm khả năng gây dị ứng của protein sữa.
Những thay đổi của sữa tiệt trùng trong quá trình bảo quản
Giữ sữa ở tình trạng tốt ở nhiệt độ phòng đến 12 tháng là một thách thức lớn vì có vô số thay đổi có thể diễn ra. Hương vị thay đổi theo tiến trình của phản ứng Maillard và quá trình oxy hóa bởi oxy hòa tan trong sữa.
Các hợp chất hương vị chính được tạo ra là metyl xeton và aldehyd béo bên cạnh một số lượng lớn các hợp chất khác được tạo ra. Các hương vị khác có thể phát triển trong quá trình bảo quản là do hoạt động của các enzym vi khuẩn chịu nhiệt có thể có trong sữa tươi nguyên liệu và tồn tại trong quá trình xử lý nhiệt UHT.
Chúng bao gồm lipase, phân hủy chất béo và tạo thành các axit béo tự do, một số có hương vị mạnh và protease phân hủy protein để tạo ra peptit, một số có vị đắng. Một thay đổi khác có thể do protease mang lại là cái được gọi là ‘gel hóa già’, nơi sữa đặc lại sau khi bảo quản và cuối cùng chuyển thành dạng gel tương tự như sữa chua.
Sai sót không mong muốn này có thể do các enzym vi khuẩn chịu nhiệt gây ra nhưng cũng có thể do plasmin, một loại protease tự nhiên trong sữa, khá bền với nhiệt và có thể vẫn hoạt động trong sữa tiệt trùng.
Gần đây, nó đã được phát hiện là không hoạt động bởi một số điều kiện làm nóng sơ bộ UHT, đó là lý do tại sao có thời gian giữ trong phần làm nóng sơ bộ của các nhà máy UHT.
Công nghệ tiệt trùng sữa tươi UHT hiện được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm có tuổi thọ cao như kem, sữa trứng và sữa có hương vị.
Tuy nhiên, nó không thích hợp để làm phomai vì sữa đông từ sữa tiệt trùng mất nhiều thời gian để đông kết và giữ được độ ẩm cao, tạo ra phomai rất mềm và không thể chấp nhận được.
Sữa tiệt trùng cũng không thích hợp cho sản xuất sữa chua vì nó tạo thành gel rất mềm. Tuy nhiên nó có thể phù hợp hơn để sản xuất sữa chua uống (tuổi thọ cao) khi không cần phải có gel cứng.
Chia sẻ điều này:
Share