MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU I Giới thiệu về sữa chua 4 1 Nguồn gốc sữa chua 4 2 Phân loại sữa chua 5 3 Một số lợi ích của sữa chua 5 4 Chỉ tiêu chất lượng của sữa chua 8 II Nội dung 10 1 Tổng quan về nguyên liệu 10 a Nguyên liệu chính 10 b Nguyên liệu phụ 21 2 Quy trình sản xuất sữa chua 22 a Sơ đồ 23 b Thuyết minh quy trình 24 Nhâp nguyên liệu 24 Phối trộn 24 Lọc 25 Bồn cân bằng 25 Xử lý nhiệt 25 Đồng hóa 1 25 Thanh trùng 1 25 Làm lạnh 1 26 Ageing 26 Đồng hóa 2 27 Thanh trùng 2 27 L.
Giới thiệu về sữa chua
Nguồn gốc sữa chua
Sữa chua, một phát minh của người du mục vùng Mount Elbus (Nga) từ hàng ngàn năm trước, bắt nguồn từ việc nuôi dê và cừu Họ đã lưu trữ sữa trong các bầu chứa nước, và khi thời tiết ấm áp, sữa trở nên vón cục, đánh dấu sự khởi đầu cho kỷ nguyên của thực phẩm sữa chua.
Phân loại sữa chua
Sữa chua là một sản phẩm phổ biến cả ở Việt Nam và trên thế giới, với sự đa dạng về chủng loại trên thị trường Các nhà sản xuất thường thay đổi cấu trúc và hương vị của sữa chua để đáp ứng nhu cầu và sở thích của người tiêu dùng Sản phẩm này có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.
Sản phẩm có cấu trúc gel mịn, được sản xuất từ sữa nguyên liệu đã qua xử lý và cấy giống Sau đó, sữa được rót vào bao bì, nơi quá trình lên men diễn ra, tạo ra khối đông đặc trưng.
Quá trình lên men sữa tạo ra khối đông, nhưng khối đông này sẽ bị phá huỷ một phần nhờ vào sự khuấy trộn cơ học Sau khi lên men trong thiết bị chuyên dụng, sữa sẽ được làm lạnh và sau đó được rót vào bao bì.
Khối đông sau quá trình lên men có thể bị phá hủy hoàn toàn bằng cách khuấy trộn hoặc đồng hóa, giúp giảm độ nhớt và tạo ra sản phẩm dạng lỏng.
Một số lợi ích của sữa chua
Trong 100g sữa chua chứa khoảng:
- 100Kcal (bằng khoảng ẵ chộn cơm hay 2 trỏi chuối xanh)
- Canxi và một số loại vitamin
+ Có nhiều vi khuẩn có ích, tốt cho đường ruột
Mỗi hộp sữa chua chứa các men vi sinh có lợi cho đường tiêu hóa, giúp hạn chế vi sinh vật gây hại và ngăn ngừa nhiễm trùng ruột Việc tiêu thụ nhiều sữa chua không chỉ cung cấp men vi sinh có ích mà còn hỗ trợ điều chỉnh tiêu hóa và tăng cường hệ miễn dịch.
Ăn sữa chua hàng ngày có thể giúp giảm kích thước vòng eo hiệu quả Nghiên cứu cho thấy, những người tiêu thụ nhiều sữa chua kết hợp với chế độ ăn kiêng giảm calo có thể giảm tới 22% kích thước vòng eo so với những người không bổ sung sữa chua vào chế độ ăn của họ.
Sữa chua là nguồn cung cấp quan trọng nhiều vitamin và khoáng chất, bao gồm kali, riboflavin, phốt pho, iốt, kẽm và vitamin B5 Đặc biệt, vitamin B12 trong sữa chua giúp duy trì các tế bào máu đỏ và hỗ trợ hệ thống thần kinh, chủ yếu có trong các sản phẩm động vật như thịt gà và cá Mặc dù vitamin D trong sữa chua không phải là tự nhiên, nhưng nó vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hấp thu canxi cho cơ thể.
+ Khôi phục sức khỏe nhanh hơn
Sữa chua, với tỷ lệ đạm và carbohydrates cao cùng hàm lượng protein dồi dào, là một bữa ăn nhẹ lý tưởng cho cơ thể khi mệt mỏi hoặc sau khi tập luyện thể dục thể thao Bên cạnh đó, protein trong sữa chua còn hỗ trợ tăng cường khả năng hấp thụ nước của ruột, giúp cải thiện độ ẩm cho làn da.
+ Ngăn ngừa bệnh cao huyết áp
Tiêu thụ muối hàng ngày có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như tăng huyết áp, suy thận và bệnh tim Tuy nhiên, việc bổ sung sữa chua vào chế độ ăn uống có thể giúp cân bằng natri, nhờ vào hàm lượng kali trong sữa chua, giúp loại bỏ natri dư thừa khỏi cơ thể.
+ Chữa cảm lạnh Ăn từ 2-3 hộp sữa chua mỗi ngày có thể khiến cơ thể mạnh mẽ hơn và chống lại nhiều bệnh tật, nhiễm trùng.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn có lợi trong sữa chua có khả năng kích thích tế bào miễn dịch trong cơ thể, giúp chống lại các vi khuẩn gây hại.
Chỉ tiêu chất lượng của sữa chua
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
1 Màu sắc Màu trắng sữa
2 Mùi vị Đặc trưng cho từng loại sản phẩm
3 Trạng thái Mịn, đặc sệt b Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu
Protein: được phân cắt thành các acid amin Lipid: được thủy phân thành các acid béo và glyceryl Glucid c Chỉ tiêu chỉ điểm vi sinh
Giàu protein Giàu vitamin Cholesterol: không d Chỉ tiêu vệ sinh về hóa lý, vi sinh vật, kim loại nặng
Bảng 1-Các chỉ tiêu về hóa lý
Tên chỉ tiêu Mức cho phép
1 Hàm lượng chất khô không chứa chất béo, % khối lượng, không nhỏ hơn 8.2
2 Hàm lượng chất béo, % khối lượng >0.5
5 Gelatin Theo qui định của nhà sản xuất
Bảng 2-Các chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua
Tên chỉ tiêu Mức cho phép
1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số 10 4 khuẩn lạc trong 1g sản phẩm
2 Nhóm coliform, số vi khuẩn trong
3 Staphylococcus aureus, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm 0
4 E.Coli, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm 0
5 Salmonella, số vi khuẩn trong 25g sản phẩm 0
6 Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm 10 Độc tố vi nấm: Aflatoxin M1: khụng lớn hơn 0.5àg/l
Bảng 3-Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua
Tên chỉ tiêu Mức tối đa
Nội dung
Tổng quan về nguyên liệu
Sữa là một chất lỏng dinh dưỡng được tiết ra từ tuyến vú của động vật có vú cái, cung cấp các dưỡng chất thiết yếu cho con non trong giai đoạn đầu đời, trước khi chúng có khả năng tiêu hóa thức ăn khác.
Sữa non, được sản xuất trong 4 - 7 ngày đầu sau khi sinh, là giai đoạn đầu của chu kỳ sữa, với thành phần giàu protein, chất béo no, canxi và vitamin, giúp con non dễ dàng hấp thu trong giai đoạn đầu khi hệ tiêu hóa còn non yếu và miễn dịch chưa hoàn thiện Tuy nhiên, sữa non không thể được sử dụng để chế biến thành sữa thành phẩm do cấu trúc protein yếu, dễ bị biến đổi khi xử lý nhiệt.
Con người đã chăn nuôi động vật để khai thác sữa từ rất sớm, trong đó bò là loài đầu tiên được sử dụng Sau hàng ngàn năm thuần hoá, nhiều giống bò chuyên dụng đã ra đời, và bò sữa hiện là nguồn sữa chủ yếu trên thế giới Ngoài bò, một số loài như dê, cừu và trâu cũng sản xuất sữa, nhưng với năng suất thấp hơn Tại Việt Nam, sữa là nguyên liệu quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm, và sữa bò tươi dùng để sản xuất sữa chua cần đạt chất lượng cao với các yêu cầu cụ thể về nguyên liệu.
- Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt.
- Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage).
- Không chứa kháng sinh (penicillin, streptomycin,…)
- Không chứa dư lượng hoá chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ hoặc thiết bị đựng sữa.
Hai chỉ tiêu quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo.
Tính chất vật lý của sữa bò:
- Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và môt số chất khoáng trong sữa tạo nên.
- Sữa có màu trắng đến vàng nhạt, màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng beta - carotene có trong chất béo của sữa.
- Sữa có mùi đặc trưng, có vị ngọt nhẹ.
Sữa có độ nhớt lớn hơn 2 lần so với nước, với mật độ quang ở 15°C đạt từ 1,030 đến 1,034 Tỷ nhiệt của sữa là 0,93, trong khi điểm đông của nó là -0,55°C Độ pH của sữa nằm trong khoảng 6,5 đến 6,6, và độ axit được tính bằng 16 - 18 độ Dornic Chỉ số khúc xạ của sữa ở 20°C là 1,35.
Thành phần hóa học của sữa bò tươi:
Thành phần hóa học của 1000ml sữa bò
Thành phần Hàm lượng % Thành phần Hàm lượng %
Nước 85 – 89 Các chất hoạt tính sinh học Số lượng nhỏ
Chất khô 11 – 15% Vi lượng Số lượng nhỏ
Chất béo 2,9 – 5,0 Enzyme Số lượng nhỏ
Nước là thành phần chính của sữa, đóng vai trò là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, cũng như là môi trường cho các phản ứng hóa sinh Phần lớn lượng nước trong sữa có thể bị mất đi trong quá trình chế biến hoặc bảo quản.
Tổng hàm lượng chất khô:
Tổng các chất khô trong sữa là hàm lượng các chất còn lại sau khi loại bỏ toàn bộ nước không liên kết thông qua quá trình bài khí và bốc hơi.
Chất khô không béo là hiệu số giữa tổng các chất khô và hàm lượng chất béo trong sữa, với giá trị thường đạt khoảng 9,1% trong sữa bò Đường lactose là một thành phần quan trọng trong chất khô không béo của sữa.
Lactose là một disaccharide được hình thành từ sự liên kết giữa một phân tử glucose và một phân tử galactose Trong sữa, lactose tồn tại dưới hai dạng khác nhau, và tỷ lệ giữa hai dạng này phụ thuộc vào pH và nhiệt độ của sữa.
Chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên.
Lactose là một loại đường khử có độ ngọt thấp hơn so với các disaccharide và monosaccharide thông thường Enzyme lactaza có khả năng thủy phân lactose, và khi ở nhiệt độ cao, lactose sẽ biến đổi thành caramen Do đó, trong quá trình khử trùng sữa, một phần lactose sẽ bị caramen hóa, dẫn đến màu sắc của sữa khử trùng sậm hơn so với sữa chưa khử trùng.
Ngoài lactose, trong sữa còn có galactose (20mg/l), glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), các hợp chất glucid chứa N (hàm lượng thấp hoặc dạng vết).
Chất béo trong sữa thường dạng hình cầu Trong 1ml sữa có khoảng 10 – 15 tỷ hạt cầu béo Thành phần chủ yếu của các hạt là glyceride, phospholipid và protein.
Lượng chất khoáng trong sữa không nhiều nhưng sự có mặt các chất khoáng đóng vai trò quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng của sữa
Sữa có chứa nhiều loại vitamin với số lượng không lớn lắm, các vitamin thuộc 2 nhóm chính là:
Nhóm tan trong chất béo gồm A, D, E Nhóm tan trong nước gồm B1, B2, C
Casein là một loại protein có tính acid, chứa nhiều gốc acid glutamic và acid aspartic, và là thành phần chính trong protein sữa Nó tồn tại dưới dạng micelle, trong đó mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, còn lại là các loại casein và khoáng chất như canxi (Ca) và kali (K).
Micelle trong sữa có hàm lượng casein cao, với đầu ưa nước hướng ra ngoài Khi giảm hàm lượng casein hoặc loại bỏ dầu ưa nước, cấu trúc micelle trở nên không ổn định Sự hiện diện của ion Ca2+ trong sữa sẽ kích thích các micelle liên kết lại, dẫn đến hiện tượng đông tụ casein.
Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein.
Tính đến nay có hơn 60 enzyme khác nhau được tìm thấy trong sữa Enzyme đầu tiên được tìm thấy trong sữa là lactoperoxydase.
Sự hiện diện của enzyme trong sữa gây ra sự biến đổi hóa học của sản phẩm trong quá trình bảo quản, dẫn đến việc giảm chất lượng hoặc làm hỏng sữa.
B – Đầu ưa nước của – casein
Một số enzyme như lactoperoxydase và lysozyme có khả năng kháng khuẩn, giúp ổn định chất lượng thực phẩm trong quá trình bảo quản trước khi chế biến.
Hàm lượng VSV trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng và hoạt tính càng cao.
Hormone do các tuyến nội tiết sản xuất có vai trò quan trọng trong sự phát triển của động vật, đặc biệt là trong sữa bò Sữa bò chứa nhiều loại hormone, được phân loại thành ba nhóm chính: proteohormone, hormone peptide và hormone steroid Trong số này, prolactine là hormone được nghiên cứu nhiều nhất, với hàm lượng trung bình khoảng 50 àg/l trong sữa bò và tăng lên 230 àg/l trong sữa non.
Hệ vi sinh vật trong sữa:
Nguồn gốc hệ vi sinh vật trong sữa
Bầu vú động vật sản xuất sữa là nơi cư trú của nhiều loài vi sinh vật, tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử Trong quá trình vắt sữa, một số vi sinh vật có thể rơi vào bình chứa, dẫn đến việc sữa bị nhiễm khuẩn Do đó, việc vệ sinh bầu vú và các khu vực lân cận trên cơ thể động vật là rất cần thiết để giảm thiểu số lượng vi sinh vật xâm nhập vào sữa.
Vi khuẩn xâm nhập vào bên trong bầu vú
Vi khuẩn hiện diện xung quanh bầu vú động vật
Quy trình sản xuất sữa chua
a Sơ đồ quy trình b Thuyết minh quy trình Nhập nguyên liệu
Tại các cơ sở sản xuất sữa, bộ phận thu nhận sữa nguyên liệu có trách nhiệm kiểm tra chất lượng và thanh trùng thiết bị chứa sữa trước khi tiếp nhận sữa tươi.
Khi nhập sữa, khuấy sữa thật đều, đo nhiệt độ, lấy mẫu kiểm tra các chỉ tiêu hoá lý, chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu vệ sinh
Sữa bò tươi, bột sữa gầy, bột sữa 25% béo, nước gia nhiệt được đưa đi phối trộn để tạo thành thể đồng nhất
Hàm lượng bột sữa gầy và sữa bột tách béo thường không vượt quá 3% so với khối lượng sữa tươi Sản phẩm cần đảm bảo khả năng phân tán dễ dàng trong nước, hòa tan hoàn toàn mà không để lại hạt thô hay hạt bị cháy xém, tránh làm ảnh hưởng đến màu sắc của sản phẩm.
Các chất ổn định được sử dụng nhằm tạo ra trạng thái bền vững cho sữa, giúp hình thành gel bền vững và ngăn ngừa hiện tượng tách lớp trong quá trình bảo quản sản phẩm.
Để tiến hành quy trình, đầu tiên sử dụng sữa tươi ở nhiệt độ 2 – 3 độ C, sau đó trộn đều Tiếp theo, gia nhiệt trong vòng 5 – 10 phút cho đến khi sữa đạt 50 độ C Sau đó, thêm bột sữa gầy và bột sữa 25% béo, cùng với đường và chất ổn định, trộn đều trong 15 phút.
Để loại bỏ tạp chất trong quá trình vắt và vận chuyển sữa, cũng như loại bỏ các cục sữa bị vón cục trong quá trình hoàn nguyên bột sữa, phương pháp lọc cơ học có thể được áp dụng.
Dịch sau trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, sau đó là chuyển đến bồn cân bằng.
Bồn cân bằng giữ cho mực hỗn hợp ổn định, giúp quy trình sản xuất diễn ra liên tục, giảm thiểu sự dao động của dòng sản phẩm và ngăn ngừa bọt khí xâm nhập vào sản phẩm.
Quá trình xử lý nhiệt được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng hoặc ống lồng, với nhiệt độ từ 90-95 O C trong 3-5 phút, nhằm tiêu diệt hoặc ức chế vi khuẩn Đồng thời, quá trình này cũng giúp biến tính sơ bộ các protein sữa, tạo ra khối đông có cấu trúc ổn định trong quá trình lên men lactic, từ đó hạn chế sự thoát huyết thanh khỏi gel khi bảo quản sữa chua.
Để ngăn chặn sự phân ly của kem trong quá trình ủ, cần giảm đường kính trung bình của hạt béo trong micelle casein, nhằm tránh hiện tượng tách pha của chất béo.
Mục đích của quá trình xử lý sữa là tiêu diệt các vi sinh vật không cần thiết, nhằm tạo ra một môi trường dinh dưỡng tinh khiết Điều này giúp đảm bảo sự phát triển của các vi sinh vật có lợi, từ đó nâng cao chất lượng và an toàn của sản phẩm sữa.
Dịch sữa được thanh trùng ở 62 O C trong 30 phút Quá trình nâng nhiệt độ của sữa lên
Quá trình trao đổi nhiệt ở nhiệt độ 62°C diễn ra trong ngăn đầu tiên của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, thông qua việc tiếp xúc với nước nóng Nhiệt độ trung bình được điều chỉnh tự động theo giá trị đã được cài đặt nhờ vào bộ kiểm soát nhiệt độ.
Khi thực hiện quá trình thanh trùng sữa, protein lactose globulin sẽ bị biến tính, đồng thời xảy ra phản ứng Maillard, dẫn đến việc sữa có màu nâu và ảnh hưởng đến cảm quan của sản phẩm.
Dịch sữa sau thanh trùng 1 được làm lạnh xuống 4 - 8 O C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm qua 3 giai đoạn.
Trong giai đoạn 1, sữa sau khi thanh trùng được chuyển vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Tại đây, sữa được làm nguội thông qua quá trình trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị cho quá trình đồng hóa 1.
Giai đoạn 2: sữa tiếp tục được làm nguội bằng nước thường ở ngăn thứ 3 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.
Giai đoạn 3: sữa ra khỏi ngăn thứ 3 sẽ đi vào ngăn thứ 4 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm để làm lạnh dịch sữa xuống 4 - 8 O C
Dịch sữa cần được bảo quản ở nhiệt độ 4 - 8 độ C trong khoảng thời gian từ 5 đến 20 giờ để đảm bảo chất lượng và ổn định các chất khoáng Bồn ageing, với thiết kế 2 vỏ và có bảo ôn, sử dụng nước lạnh ở nhiệt độ từ 1 - 3 độ C để duy trì điều kiện lý tưởng cho quá trình này.
Giúp ổn định thành phần và tạo ra hỗn hợp đồng nhất, phương pháp này tạo ra môi trường thuận lợi cho các quá trình tiếp theo, tương tự như phương pháp đồng hóa 1.
Dịch sữa chua sau khi ra khỏi thiết bị đồng hóa 2 sẽ được chuyển vào ngăn thứ nhất của thiết bị trao đổi nhiệt, nơi diễn ra quá trình trao đổi nhiệt với nước nóng để nâng nhiệt độ sữa lên 95°C Nhiệt độ thanh trùng được điều chỉnh tự động thông qua bộ kiểm soát nhiệt độ Nếu nhiệt độ thanh trùng không đạt yêu cầu, dịch sữa sẽ được tuần hoàn trở lại bồn cân bằng cho đến khi đạt mức cần thiết Sữa đạt 95°C sẽ được dẫn vào ống lưu nhiệt trong thời gian 5 phút.
Dịch sữa sau thanh trùng được làm nguội xuống 45 O C qua hai giai đoạn rồi đưa vào bồn ủ.
Tính toán cân bằng vật chất
Giả sử, ta tính toán với các thông số như sau:
_ Khối lượng một hộp sữa chua là: 100gram/hộp
_ Năng suất nhà máy: 5 tấn/ ngày
_ Tổng số lượng thành phẩm là 50000 hộp/ngày
Tính toán cân bằng vật chất cho năng suất 5000 kg thành phẩm /ngày
NHU CẦU NGUYÊN LIỆU TRONG 5000kg THÀNH PHẨM:
1) Chất khô không mỡ: x 5000 = 425 kg/ngày
4) Chất ổn định: x 5000 = 16.58 kg/ngày
LƯỢNG NGUYÊN LIỆU CẦN CUNG CẤP TÍNH THEO THÀNH PHẨM (ĐÃ
1) Giả sử khối lượng sữa tươi được sử dụng là 4000kg/ngày.
Khối lượng béo trong sữa tươi (giả sử trong thành phần sữa tươi có chứa 2% béo)
2) Bột sữa gầy : độ ẩm 3.5%
Hàm lượng béo 1% Độ hòa tan 99%
Vì độ hòa tan của bột sữa gầy là 99%
=> Khối lượng bột sữa gầy nguyên liệu cần là:
3) Chất béo a/ Chất béo trong bột sữa gầy cung cấp:
440.41 x 1% = 4.40 kg/ngày b/ Chất béo do sữa cung cấp:
80 kg/ngày c/ Chất béo cần lấy từ bột sữa có 25% béo:
4) Khối lượng bột sữa có 25% béo cần cung cấp:
Giả sử ta sử dụng đường có độ tinh khiết 99.7%
BẢNG TỔNG KẾT NGUYÊN LIỆU CẦN DÙNG THEO THÀNH PHẨM
Nguyên liệu Nhu cầu (kg/ngày)
Bột sữa có 25% béo 162.4 Đường saccharose 376.13
BẢNG TỶ LỆ HAO HỤT (THAM KHẢO) CHO QUY TRÌNH SẢN XUẤT
Quá trình Tỷ lệ hao hụt (%)
Nhu cầu nguyên liệu cần cung cấp trước khi tính đến tiêu hao
Trước khi tính toán tổn thất, cần xác định khối lượng nguyên liệu ban đầu Dựa vào công thức đã nêu, dưới đây là bảng tổng kết các giá trị khối lượng nguyên liệu trước khi xảy ra tổn thất.
Tổng nguyên liệu đầu vào = nguyên liệu đầu ra + nguyên liệu tổn thất
=> Lượng nguyên liệu tổn thất = tổng nguyên liệu đầu vào – nguyên liệu đầu ra
BẢNG TIÊU HAO NGUYÊN LIỆU (theo, ngày, tháng, năm) Đơn vị Ngày Tháng
Lựa chọn thiết bị sản xuất
Sử dụng khuấy bên hông 960 vòng /phút
Bốn chân gien có thể điều chỉnh nhiệt độ
Năng suất 1000 lít/h Đồng hóa 2 cấp
Cấp 1 : P1 = (230-250) bar Cấp 2 : P2 = (40-45) bar Áp suất đồng hóa là 2,1 bar
5/ Thiết bị trao đổi nhiệt
Dung tích 5500 lít Độ bóng trong ruột thùng là 300 mesh, bên ngoài sử dụng chất liệu bóng mờ
2B Đồng hồ nhiệt độ hiển thị số,phạm vi hiển thị nhiệt độ từ 0 O C - 100 O C
Bốn chân gien có thể điều chỉnh nhiệt độ
Tốc độ khuấy 2000 vòng/ phút Đồng hồ nhiệt độ hiển thị số,phạm vi hiển thị nhiệt độ từ 0-100OC
Bộ chân gien có thể diều chỉnh nhiệt độ
Miêu tả thiết bị 1/ Thiết bị đồng hóa
Thiết bị đồng hóa sử dụng áp lực cao gồm 2 bộ phận chính: bơm cao áp và hệ thống tạo
Bơm piston cao áp hoạt động nhờ vào động cơ điện, sử dụng trục quay và bộ truyền động để biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston.
Các piston hoạt động trong xilanh với áp suất cao, được chế tạo từ vật liệu bền cơ học Hệ thống dẫn nước bên trong thiết bị giúp làm mát cho piston trong suốt quá trình vận hành Nguyên liệu được đưa vào thiết bị đồng hóa bởi piston, với áp lực bơm tăng từ 3 bar lên 100 – 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào khe hẹp Để tạo ra đối áp cho hệ nhũ tương, khoảng cách khe hẹp giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp được điều chỉnh, và đối áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu, giúp cân bằng áp suất đồng hóa với áp suất dầu tác dụng lên piston thủy lực.
Trong quá trình đồng hóa hệ nhũ tương, người ta thường chọn khe hẹp có chiều rộng gấp khoảng 100 lần đường kính hạt của pha phân tán Tốc độ chuyển động của hệ nhũ tương khi đi qua khe hẹp chỉ đạt từ 100 đến 400 m/s, với thời gian đồng hóa kéo dài từ 10 đến 15 giây Trong khoảng thời gian này, toàn bộ năng lượng áp suất từ bơm piston được chuyển hóa thành áp suất để đẩy hệ nhũ tương đi, trong khi một phần năng lượng khác bị mất dưới dạng nhiệt Chỉ có khoảng 1% năng lượng được sử dụng cho mục đích đồng hóa, chủ yếu để phá vỡ các hạt của pha phân tán.
Trong công nghiệp, máy đồng hóa có thể được thiết kế cấp bậc hạ cấp.
Thiết bị đồng hóa một cấp ba bao gồm một bơm piston để đưa nguyên liệu vào máy, một khe hẹp và một hệ thống thủy lực tạo đối áp Trong ngành công nghiệp chế biến sữa, thiết bị này được ứng dụng khi sản phẩm có hàm lượng chất béo thấp hoặc khi hệ nhũ tương sau đồng hóa có độ nhớt cao.
Thiết bị đồng hóa 2 cấp sử dụng một piston để nạp nguyên liệu, hai khe hẹp và hai hệ thống thủy lực tạo đối áp, thường chia sẻ một bể dầu Sau khi đi qua khe hẹp đầu tiên, các hạt pha phân tán bị phá vỡ và giảm kích thước, nhưng có thể kết dính lại thành chum hạt Giai đoạn đồng hóa tiếp theo cần duy trì đối áp ổn định và giúp tách các chum hạt thành từng hạt phân tán riêng lẻ, ngăn chặn hiện tượng tách pha trong quá trình bảo vệ hệ nhũ tương.
Tiến trình đống hóa hai cấp là phương pháp phổ biến trong ngành chế biến sữa, đặc biệt cho các sản phẩm có hàm lượng chất béo cao hoặc tổng hàm lượng chất khô lớn, cũng như những sản phẩm yêu cầu độ nhớt thấp.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm là một giải pháp hiệu quả, được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp sữa, thức uống và thực phẩm lỏng hoặc nhớt Thiết bị này giúp thanh trùng, gia nhiệt hoặc làm lạnh các loại chất lỏng, đảm bảo chất lượng và an toàn cho sản phẩm.
Thiết bị trao đổi nhiệt nhiều tấm kim loại gợn song ghép chặt với nhau tạo thành 5 khu vực trao đổi nhiệt riêng biệt.
Hai vỉ được ngăn cách bởi một tấm kim loại dày gọi là tấm nối Ở bên ngoài, thiết bị có hai tấm kim loại lớn hơn, bao gồm tấm khung được hàn chắc chắn và tấm chịu áp Các thanh kim loại được bố trí ở hai bên thiết bị, với đai ốc siết chặt tấm khung và tấm chịu áp, nhằm đảm bảo các tấm trao đổi nhiệt được ép kín với nhau.
Các tấm truyền nhiệt được bố trí sao cho phân phối các dòng chảy vào giữa các khe song song ngược nhau.
Quá trình xảy ra trong thiết bị là truyền nhiệt gián tiếp qua tấm kim loại mỏng giữa 2 dòng lưu chất chuyển động ngược chiều theo 2 cơ chế:
Truyền nhiệt đối lưu trong lòng mỗi dòng lưu chất
Truyền nhiệt do dẫn nhiệt qua tấm kim loại
Các tấm được chế tạo dạng lượn sóng để tạo dòng chảy rối, làm tăng hiệu quả truyền nhiệt
* Chi tiết các thiết bị
Tấm trao đổi nhiệt là chi tiết quan trọng nhất trong thiết bị, đóng vai trò quyết định khả năng và hiệu quả truyền nhiệt của dòng chảy.
Tấm trao đổi nhiệt được chế tạo từ thép không gỉ, chủ yếu là AISI 316 có pha titan hoặc SMO Vật liệu này không chỉ có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt mà còn cho phép truyền nhiệt hiệu quả từ môi trường có nhiệt độ cao hơn qua bề mặt kim loại đến môi trường bên kia.
Các tấm kim loại trao đổi nhiệt có 4 lỗ tròn ở 4 gốc tạo đường dẫn cho lưu chất chạy qua.
Phần còn lại được gia công lượn sóng để:
Viền ngoài của tấm trao đổi nhiệt được thiết kế với các rãnh để ghép vòng đệm cao su, giúp tạo độ kín khi ép chặt hai tấm lại với nhau Một tấm có miếng đệm và một tấm không có miếng đệm, vòng đệm không chỉ có tác dụng bịt kín mà còn định hướng dòng chảy vào các kênh xen kẽ, đảm bảo hiệu quả trao đổi nhiệt tối ưu.
Tăng cường khả năng chảy rối khi dòng chảy đi qua các gờ và khe, đặc biệt là các gờ hình chữ V đặt ngược chiều nhau, giúp cải thiện hiệu suất truyền nhiệt Nếu sử dụng dạng tấm phẳng, dòng lưu chất sẽ dễ dàng chảy theo màng, dẫn đến hiệu quả truyền nhiệt thấp hơn.
Giúp tăng cường (nhất là kết cấu hình chữ V), nâng cao độ bền của tấm kim loại dưới áp suất cao của dòng chảy.
Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc để tăng hiệu quả truyền nhiệt
Tuy nhiên có nhược điểm là khó loại bỏ cặn bẩn
Có nhiều hình dạng của tấm trao đổi nhiệt đã được sử dụng: gờ ngang, gờ hình chữ V với góc nghiêng 60 0 C, 30 0 C… Tấm trao đổi nhiệt được chia thành 2 loại:
Tấm A: có các rãnh hình chữ V đặt xuôi
Tấm B: có các rãnh hình chữ V đặt ngược
Do tấm A và tấm B có cấu tạo hoàn toàn giống nhau, việc đảo ngược tấm A sẽ tạo ra tấm B và ngược lại Khi lắp ghép, tấm A và tấm B được kết hợp xen kẽ với nhau.
Số lượng tấm trong khu vực trao đổi nhiệt được xác định bởi diện tích bề mặt truyền nhiệt cần thiết, tốc độ dòng chảy, tính chất vật lý của lưu chất, độ giảm áp và chế độ nhiệt độ của quy trình công nghệ.
Quá trình lên men được kiểm soát chặt chẽ thông qua việc theo dõi liên tục nhiệt độ và độ chua, với chất tải nhiệt chủ yếu là hơi nước bão hòa Bên trong thùng lên men, có cánh khuấy và các thiết bị theo dõi, điều khiển nhiệt độ để đảm bảo nhiệt độ luôn ổn định ở mức 43 độ C.
Thùng lên men trong công nghệ sản xuất sữa chua cần phải kín để đảm bảo quá trình lên men diễn ra trong điều kiện yếm khí Bên cạnh đó, việc thiết lập hệ thống điều khiển nhiệt độ phù hợp là rất quan trọng, nhằm duy trì nhiệt độ lên men ổn định ở mức 43°C.
Lời kết
Sữa chua là thực phẩm bổ dưỡng, cung cấp giá trị dinh dưỡng quý giá cho con người Việc nghiên cứu và sản xuất sữa chua quy mô công nghiệp không chỉ phù hợp với sự phát triển của ngành thực phẩm mà còn đáp ứng nhu cầu ăn uống ngày càng cao.
Sau quá trình nghiên cứu đồ án này, nhóm có đưa ra một số kết luận về sản phẩm như sau:
- Sản phẩm mang đến cảm giác ngon miệng, dễ tiêu thụ và sử dụng
- Giá thành sản phẩm tương đối phù hợp, nguồn nguyên liệu dễ tìm
