Quy trình sản xuất sữa tách béo không đường và giảm phosphore

Để thực hiện, các nhà sản xuất đã sử dụng enzyme lactase “cắt” đường lactose thành các loại đường đơn giản như: monosacarit, glucose, galactose,…dễ tiêu hóa và có độ ngọt tương đương như đường lactose.

Một phương pháp cơ học khác để loại bỏ đường lactose là sử dụng bộ siêu lọc (Ultra-Filterration - UF) và bổ sung khoáng chất, vitamin để thay thế các chất dinh dưỡng đã bị loại bỏ khi sử dụng bộ siêu lọc.

Khi loại bỏ lactose bằng cách lọc, lượng calo cũng bị loại bỏ. Sữa và các sản phẩm từ sữa được sản xuất theo phương pháp này có lượng calo và độ ngọt thấp hơn sữa không lọc. Tuy nhiên, quá trình lọc thường không loại bỏ hoàn toàn lactose như mong muốn và phải dùng enzyme lactase để loại bỏ lactose còn sót lại, làm tăng chi phí và thời gian sản xuất.

Một vấn đề khác khi sản xuất sữa tách béo là phốt-pho. Đối với những người có sức khỏe kém và đặc biệt là bị tổn thương thận, sự hiện diện của phốt-pho trong đồ uống và thực phẩm có thể đe dọa đến tính mạng, khi thận không thể lọc bỏ phốt-pho. Hiện tại, chưa có sản phẩm sữa giảm phốt pho nào được cung ứng trên thị trường thế giới.

Để có được sản phẩm sữa tốt cho sức khỏe người tiêu dùng, đáp ứng các yêu cầu trên, nhóm tác giả người Mỹ là Clark, George H. và Clark, Mary Ann đã đăng ký sáng chế tại Mỹ đề cập đến Quy trình sản xuất sữa tách béo không đường lactose và giảm phosphore.

* Quy trình sản xuất:

1. Tách béo sản phẩm sữa: sữa nguyên liệu được xử lý ở nhiệt độ thấp, làm lạnh ở khoảng 5-7⁰C để tách chất béo khỏi các thành phần protein và carbohydrate, tạo thành sữa tách béo. Chất béo dạng kem được chứa trong bể bằng thép không gỉ, làm lạnh ở 7⁰C và có thể sử dụng để làm bơ, kem hoặc các khác sản phẩm từ sữa.
2. Thanh trùng, tiệt trùng: sữa được tiệt trùng ở nhiệt độ khoảng 72⁰C trong khoảng 16 giây để loại bỏ vi khuẩn và các mầm bệnh. Nhiệt độ thanh trùng có thể thay đổi trong khoảng +/− 2⁰C. Nếu lưu trữ trước khi chế biến, sữa tiệt trùng được làm lạnh ở 4⁰C. Sữa tách béo có thể lưu trữ trong tối đa khoảng 72 giờ trước khi xử lý với hệ thống siêu lọc (UF) và siêu ly tâm (UC). Nếu sữa tiệt trùng được xử lý ngay lập tức, thì được làm lạnh trước đến khoảng 7⁰C.
3. Lọc loại bỏ chất rắn: sữa tiệt trùng không được có bất kỳ chất phụ gia và chất rắn lơ lửng nào. Do đó, để loại bỏ chất rắn, sữa cần được lọc trước bằng bộ lọc có kích thước từ 30-40 micron. Sữa tách béo đã tiệt trùng và lọc được làm lạnh đến khoảng 4⁰C và được khuấy trộn liên tục để chuẩn bị cho bước xử lý tiếp theo.
4. Xử lý siêu ly tâm (UC) và siêu lọc (UF): để tách sữa thành các pha rắn và lỏng.

• Pha rắn được thu thập và lưu trữ trong bể thép không gỉ có vỏ bọc, được trang bị máy khuấy để khuấy liên tục duy trì sữa ở dạng huyền phù. Giai đoạn này, sữa gồm các chất: mixen Casein, Globules fat và Protein globular.
• Pha lỏng (chứa nước, đường hòa tan, khoáng chất và các hạt lipoprotein) được bơm vào thiết bị siêu lọc (UF) để loại bỏ lactose và một lượng nhỏ khoáng chất (calci, phốt pho và nước). Thiết bị UF hoạt động trong điều kiện sau:
  • Tốc độ lọc: khoảng 1.140 lít/giờ
  • Nhiệt độ: khoảng 10⁰C
  • Áp suất: khoảng 40 psi

Màng lọc của thiết bị siêu lọc có thể được làm từ polyethersulfone hydrophilized (PES), nylon, cellulose acetate, cellulose nitrate, hydrovilid polyvinylidene (PVDF), polycarbonate. Màng có kích thước lỗ khoảng 0,5-40 micron. Màng lọc có thể có nhiều lớp, mỗi lớp có kích thước lỗ khác nhau và thậm chí có độ xốp khác nhau.

Chất lỏng sau khi đi qua bộ phận lọc, sẽ đi vào bộ phận thấm của thiết bị UF. Bộ phận thấm gồm: van điều khiển bằng khí nén; bơm chuyển chất lỏng thẩm thấu xuôi theo dòng chảy; đồng hồ đo lưu lượng thấm; và bộ truyền áp suất.

5. Lọc bằng CO₂: Sau khi rời khỏi hệ thống siêu lọc, đưa CO₂ sủi bọt qua pha lỏng đã được lọc để giảm độ pH từ khoảng 4,5 xuống còn khoảng 5,0. Pha lỏng được lọc bằng CO₂ ở nhiệt độ không đổi 4⁰C, trong khoảng thời gian 6-10 giờ. Vào cuối gian đoạn lọc bằng CO₂, pha lỏng được truyền lại qua bộ lọc 40 micron để loại bỏ hoàn toàn tinh thể lactose và cho phép huyết thanh sữa đi qua khi thẩm thấu. Huyết thanh sữa chứa khoảng 0,3-0,7% protein và khoảng 0,063-0,071% phốt-pho. Độ pH của huyết thanh sữa được điều chỉnh khoảng 6,5-7,0 bằng cách bổ sung một chất kiềm như natri hydrocid (NaOH). Kết tủa calci phosphate tinh thể màu trắng hình thành và loại bỏ bằng cách cho huyết thanh sữa qua thiết bị UF. Như vậy, huyết thanh sữa đã được khử phosphore, được trộn lại với casein để tạo thành loại sữa tách béo có hàm lượng calo thấp, không chứa lactose và ít phosphore.

Thành phần của sữa tách béo không có lactose so với sữa tách béo tiêu chuẩn như sau:

Để tăng hàm lượng calci, có thể bổ sung dưới dạng calci gluconate hoặc calci citrate với lượng khoảng từ 4,8-5,3 gm/gallon sữa tách béo. Thông qua quá trình lọc, ly tâm và tái tuần hoàn nhiều giai đoạn, khoảng 100% lactose đã được loại bỏ.

Sản phẩm phụ lactose thu được, có thể được tinh chế và cung cấp dưới dạng lactose tinh khiết cho các nhà sản xuất bánh kẹo, chế biến thực phẩm và ngành công nghiệp dược phẩm.