“Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống tiệt trùng hương cam với năng suất 27,5 triệu lít sản phẩm năm”

“Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống tiệt trùng hương cam với năng suất 27,5 triệu lít sản phẩm năm”

LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Lập luận kinh tế

Theo dự đoán của các chuyên gia, khoảng 3 năm nữa thị trường sữa chua sẽ phát triển như sữa tươi hiện giờ Còn theo thông tin được công bố tại hội thảo

"Ứng dụng công nghệ cao và phát triển bền vững sữa tươi sạch tại Việt Nam" thì thị trường sữa chua (sữa chua ăn và sữa chua uống) đạt xấp xỉ 245 nghìn tấn, tương đương 10,5 nghìn tỷ đồng năm 2013 Trong tương lai không xa, đến năm

2017 con số này ước tính sẽ tăng lên 500 nghìn tấn, tương đương hơn 25 nghìn tỷ đồng.

Theo số liệu thống kê của Euromonitor International, doanh thu từ sữa chua tại Việt Nam ngày càng tăng Chẳng hạn năm 2010 đạt 3.300 tỷ đồng, năm 2012 là 5.737 tỷ đồng, cho đến năm 2013 đã đạt hơn 12.000 tỷ đồng Sự tăng trưởng này cho thấy xu hướng người tiêu dùng ngày càng chú trọng về các sản phẩm sữa chua Đây cũng là cơ hội tốt cho các doanh nghiệp cung cấp và sản xuất sữa chua tại Việt Nam.

Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong đó sữa chua uống là một trong những sản phẩm lên men có lợi cho sức khỏe con người Để đáp ứng những nhu cầu ngày càng cao về sữa chua uống, đồng thời nâng cao chất lượng về sản phẩm sữa, việc xây dựng nhà máy chế biến sữa không chỉ đáp ứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước, hướng đến xuất khẩu, đồng thời tạo công ăn việc làm cho nhiều người lao động, mang lại nguồn lợi to lớn cho nhà đầu tư, phát triển kinh tế địa phương Do đó, việc thiết kế và xây dựng nhà máy chế biến sữa chua với dây chuyền công nghệ tiên tiến, hiện đại là vấn đề cần thiết hiện nay.

Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Qua quá trình tìm hiểu tôi nhận thấy rằng Khu công nghiệp Nhơn Hội –Khu A nằm trên địa bàn xã Nhơn Hội, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định là nơi đáp ứng được các yêu cầu cần thiết để xây dựng một nhà máy chế biến sữa.

- Vị trí địa lý: KCN Nhơn Hội – Khu A nằm về phía đông đầm Thị Nại, diện tích 630 ha, thuộc địa giới hành chính xã Nhơn Hội, Tp.Quy Nhơn với phía bắc giáp KCN Nhơn Hội – Khu B, phía tây giáp đường giao thông chính của Khu kinh tế Nhơn Hội, phía đông giáp núi Phương Mai, phía nam giáp khu phi thuế quan Với vị trí địa lý này, nhà máy dễ dàng thu mua được nguồn nguyên liệu chính đó là Tây Nguyên, đồng thời dễ dàng tiếp cận được với các thị trường tiềm năng ngoài tỉnh như vùng ven biển Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ và mở rộng ra các tỉnh Bắc Trung Bộ.

- Chính sách ưu đãi: tỉnh Bình Định luôn tạo ra môi trường hấp dẫn nhằm thu hút nhà đầu tư vào các KCN.

+ Ưu đãi về thuế thu nhập doanh nghiệp. Áp dụng mức thuế suất 10% trong 15 năm kể từ khi dự án đi vào họat động sản xuất kinh doanh, trong đó: 4 năm đầu kể từ khi dự án có thu nhập được miễn thuế hoàn toàn, với 9 năm tiếp theo được giảm 50% Sau thời gian ưu đãi sẽ áp dụng theo mức thuế suất hiện hành theo quy định của Nhà nước.

Miễn thuế nhập khẩu: Đối với thiết bị, máy móc (phụ tùng đi kèm), phương tiện vận tải chuyên dùng nằm trong dây chuyền công nghệ, vật tư xây dựng trong nước chưa sản xuất được hoặc sản xuất không đạt tiêu chuẩn chất lượng.

Dự án đặc biệt khuyến khích đầu tư, dự án sản xuất linh kiện, phụ tùng cơ khí, điện, điện tử.

Miễn thuế nhập khẩu trong 05 năm kể từ khi bắt đầu sản xuất kinh doanh.

Giảm thuế thu nhập cá nhân: người lao động làm việc tại KCN giảm 50% mức thuế thu nhập cá nhân.

Trên toàn huyện Đơn Dương hiện có 3.000 con bò sữa, trong đó 1.200 con bò của các doanh nghiệp, còn lại là bò sữa của các trang trại do nông dân làm chủ Với quy mô nuôi bò sữa lớn nhất tỉnh Lâm Đồng, huyện Đơn Dương có 20 hộ gia đình nuôi từ 10 con bò sữa trở lên Nhờ chất lượng con giống cao và được chăm sóc đúng kỹ thuật, năng suất sữa bình quân của đàn bò trên toàn huyện đạt

20 lít/con/ngày Xuất phát từ hiệu quả kinh tế từ việc chăn nuôi bò sữa và tận dụng những điều kiện tự nhiện thuận lợi như lợi thế về đồng cỏ, nguồn phụ phẩm phong phú từ nông nghiệp như dây đậu, cà rốt cung cấp nguồn thức ăn dồi dào, tạo nên độ béo trong sữa nguyên liệu cao hơn vùng khác, Đơn Dương đang tập trung thực hiện đề án phát triển đàn bò sữa, phấn đấu đến năm 2015 nâng đàn bò sữa lên 5.000 con, trở thành huyện dẫn đầu về số lượng đàn bò sữa của tỉnh Lâm Đồng [13].

1.2.2 Nguồn cung cấp điện, nước [12]

Nguồn nước cấp cho KCN được lấy từ đầm Thị Nại với trạm bơm tăng áp giai đoạn 1 có công suất 24.000m 3 /ngày đêm; giai đoạn 2 công suất 64.000m 3 /ngày đêm và xây dựng đường ống cấp nước đến chân hàng rào lô đất của nhà đầu tư.

- Hệ thống cấp điện: Điện lưới quốc gia 220KV từ Phú Tài đến Khu kinh tế Nhơn Hội Tại Khu kinh tế có trạm biến áp 220/110KV công suất 2x125 MVA, đường dây 110 KV từ trạm 220/110KV đến KCN Nhơn Hội A, trạm biến áp 110/22KV công suất 2x63MVA Nhơn Hội 1 và có thể nâng lên từ 150-200 MVA theo nhu cầu của nhà đầu tư Tại lô đất của Nhà đầu tư được lắp đặt trạm biến áp theo nhu cầu phụ tải của Nhà đầu tư, do Điện lực Bình Định đầu tư.

Nhà máy sẽ sử dụng nguồn nước và nguồn điện do KCN cung cấp, đảm bảo cho nhu cầu sản xuất ổn định và lâu dài.

Tổng số dân số của tỉnh Bình Định vào thời điểm 0 giờ ngày 01/4/2019 là

1486918 người; trong đó, nam 732087 người, chiếm 49,23%; nữ 754831 người, chiếm 50,77% Tỷ lệ này của toàn quốc, nam chiếm 49,76%, nữ chiếm 50,24%. Với kết quả này Bình Định có số dân đông thứ 20 cả nước; đứng thứ 4 vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung và đứng thứ 2 vùng kinh tế trọng điểm miền Trung Đây là lực lượng lao động dồi dào đáp ứng yêu cầu của nhà máy Ngoài ra, Bình Định nằm ở Vùng kinh tế trọng điểm miền Trung với nguồn nhân lực đồi dào đến từ các tỉnh ở duyên hải Trung Bộ, nguồn nhân lực trình độ cao được đào tạo từ các Trường Đại học danh tiếng và có truyền thống như: Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, Đại học Nông Lâm Huế, Đại học Nha Trang, sẽ là những yếu tố chính thúc đẩy sự phát triển của nhà máy, không những vậy với vị trí địa lý nằm gần Miền Nam cũng thu hút một lượng lớn nhân lực chất lượng từ Miền Nam.

KCN Nhơn Hội – Khu A với diện tích 630 ha là khu công nghiệp tập trung, đa ngành; có vị trí đắc địa với nhiều lợi thế, gần trung tâm Thành phố Quy Nhơn

- là một trong ba trung tâm thương mại, dịch vụ và giao dịch quốc tế của khu vực miền Trung và Tây Nguyên; vị trí chiến lược quan trọng trong Khu vực Hành lang Kinh tế Đông - Tây, hội nhập kinh tế khu vực Asean và các nước tiểu vùng sông Mekong mở rộng; thuận lợi trong lưu thông có sân bay, cảng biển quốc tế, đường bộ, đường sắt KCN Nhơn Hội cách Hà Nội 1.065 km, cách Thành phố Hồ Chí Minh 686 km, cách trung tâm thành phố Quy Nhơn 06 km.

Hệ thống giao thông đường bộ của KCN được nối với 2 trục đường chính đó là quốc lộ 1A đi Hà Nội – Thành phố Hồ Chí Minh và quốc lộ 19 đi Tây Nguyên, Lào, Campuchia. Đường sắt: Tuyến đường sắt Bắc Nam, cách ga Diêu Trì (1 trong 10 ga lớn của Việt Nam): 15km. Đường biển: KCN Nhơn Hội có vị trí nằm gần 2 cảng của tỉnh Bình Định đó là cảng Nhơn Hội cách 02 km và cảng Quy Nhơn cách 08 km. Đường hàng không: Cách sân bay Phú Cát 30km.

Trên tất cả các hệ thống giao thông, vị trí của KCN đều đáp ứng đầy đủ và hoàn thiện nhất, qua đó giúp cho vận chuyển nguyên liệu đến nhà máy và phân phối sản phẩm từ nhà máy đến người tiêu dùng được tốt hơn.

Nhà máy xử lý nước thải:

Giai đoạn 1: công suất 14.000m 3 /ngày đêm.

Giai đoạn 2: công suất: 53.650m 3 /ngày đêm.

Xử lý nước thải: Nước thải sản xuất, sinh họat của Nhà đầu tư phải được xử lý đạt tiêu chuẩn việt nam TCVN 5945-1995 cột C trước khi xả vào Hệ thống thoát nước thải của KCN và dẫn đến khu xử lý nước thải của Khu kinh tế Nhà đầu tư ký hợp đồng xử lý nước thải với Ban Quản lý Khu kinh tế.

Rác thải: KCN xây dựng một khu tập trung rác thải hàng ngày trước khi đưa về khu xử lý chất thải tại xã Cát Nhơn, huyện Phù Cát, Bình Định cáchKCN Nhơn Hội A 24 km Nhà đầu tư ký hợp đồng với đơn vị vận chuyển

Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ chính mà nhà máy hướng tới là địa bàn tỉnh Bình Định và vùng duyên hải miền Trung, khu vực Tây Nguyên và mở rộng ra khu vực Miền Nam.

- Tổng quan kinh tế - xã hội

Kinh tế Bình Ðịnh 2 năm nhìn lại và triển vọng trong năm mới.Bước vào năm 2018, sau 2 năm thực hiện kế hoạch 5 năm 2016-2020, nếu đặt trong bối cảnh kinh tế chung của cả nước, kinh tế tỉnh Bình Định đạt tốc độ tăng trưởng khá, hoạt động kinh tế có nhiều khởi sắc Tổng sản phẩm địa phương (GRDP) năm 2016 tăng 7,53% (cả nước 6,29%) và năm 2017 tăng 6,72% (cả nước

6,7%); cả 3 khu vực kinh tế đều tăng cao hơn giai đoạn 2011-2015, nhất là khu vực nông, lâm, ngư nghiệp và dịch vụ Sự phát triển của kinh tế xã hội đã nâng cao đời sống của người dân ở khu vực Miền Trung, Tây Nguyên, qua đó người tiêu dùng ngày càng yêu cầu lớn về chất lượng sản phẩm và các sản phẩm có lợi cho sức khỏe Điều này cho thấy tiềm năng khách hàng sử dụng sản phẩm ở tỉnh Bình Ðịnh và khu vực miền Trung, Tây Nguyên là rất lớn.

- Tổng quan về cạnh tranh thị phần

Hiện nay các nhãn hiệu như NutiFood, Vinasoy, Vinamilk đang mở rộng thị trường hướng tới các tỉnh miền Trung Tuy nhiên hiện nay ở tỉnh Bình Ðịnh chưa có nhà máy chế biến sữa nào, do đó khi nhà máy được xây dựng thì có thể sử dụng lợi thế là nhà máy sản xuất trong tỉnh để cạnh tranh, hơn nữa có thể giảm chi phí vận chuyển do đó giảm giá thành, tăng sự cạnh tranh cho sản phẩm.

Với chiến lược marketing tốt sản phẩm của nhà máy sẽ chiếm được thị phần lớn trong tỉnh Bình Ðịnh và mục tiêu lớn hơn là vùng Miền Trung, Tây Nguyên, rộng hơn là cả nước.

Từ những đặc điểm trên có thể nhận thấy Bình Định là vị trí đặt nhà máy hợp lý về cả khả năng cung cấp nguồn nguyên liệu, xây dựng có sở hạ tầng sản xuất và thị trường tiêu thụ.

Thiết kế sản phẩm

1.4.1 Sản phẩm sữa chua uống

Hiện nay, trên thị trường Việt Nam có rất nhiều nhãn hiệu sữa chua, với mỗi nhãn hiệu lại có các loại sữa khác nhau, đa dạng chủng loại; tùy theo thành phần nguyên liệu, nhu cầu người sử dụng mà có sữa chua uống hương dâu, sữa chua uống hương cam,…

Hình 1.1 Một số sản phẩm sữa chua uống trên thị trường

1.4.2 Tiêu chuẩn của sữa chua uống

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua [TCVN 7030-2009]

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Màu sắc Màu đặc trưng của sản phẩm

Mùi Thơm đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ

Vị Vị đặc trưng của sản phẩm, không có vị lạ

Bảng 1.2 Chỉ tiêu vi sinh [QCVN 5-5:2010/BYT, QCVN 8-3:2012/BYT và TCVN 7030-2002]

STT Tên chỉ tiêu ĐVT Tiêu chuẩn

1 Tổng số vi khuẩn hiếu khí cfu/ml Max 10

Bảng 1.3 Các chỉ tiêu lý - hóa của sữa chua [TCVN 7030-2009]

STT Tên chỉ tiêu ĐV Tiêu chuẩn

Bảng 1.4 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua [QCVN 5-5:2010/BYT]

STT Tên chỉ tiêu DV Mức tối đa

Bảng 1.5 Chỉ tiêu độc tố và hóa chất không mong muốn [Theo 46/2007/QĐ-

STT Tên chỉ tiêu DV Mức tối đa

Benzylpenicilin/ Procain benzypenicilin μg/kgg/kg 4

3 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

Aldrin và dieldrin mg/kg 0,006

Hướng dẫn sử dụng và bảo quản:

- Chai 180ml sử dụng cho 1 lần uống.

- Bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát Lắc đều trước khi uống Ngon hơn khi uống lạnh.

Vật liệu bao gói, điều kiện đóng gói và quy cách đóng gói:

- Sản phẩm được đóng gói trong điều kiện vô trùng.

- Các lock chai sữa được đựng trong thùng carton.

- Sản phẩm được đóng trong bao bì chai nhựa dạng PET Bao bì đạt yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định hiện hành.

Bảng 1.6 Quy cách bao gói của sản phẩm.

STT Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn

- Đạt các yêu cầu độ kín

- Date in đúng, không lem, không mờ

- Mối ghép nắp không chồng lên nhau hoặc hở quá 10mm

- Date in đúng, không lem, không mờ

Thời gian lưu trữ sản phẩm:

- Hạn sử dụng: 8 tháng kể từ ngày sản xuất.

- Ngày sản xuất và Hạn sử dụng được in trên hộp.

Các yêu cầu khi ghi nhãn:

- Nhãn ghi đầy đủ các thông tin bắt buộc của Quy định về ghi nhãn hàng hóa 89/2006 NĐ-CP

Yêu cầu về lưu trử và phân phối:

- Trong quá trình vận chuyển: Theo quy định bảo quản chất xếp khi lưu kho và vận chuyển.

- Sản phẩm phải được vận chuyển, lưu trữ và bảo quản trong điều kiện khô ráo, thoáng mát.

TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU

Sữa tươi

2.1.1 Yêu cầu về sữa tươi [2,43]

Chất lượng nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm, sữa tươi có chất lượng càng tốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Vì vậy, sữa tươi được sử dụng trong sản xuất phải bảo đảm đạt các yêu cầu về chất lượng của nhà máy và theo các tiêu chuẩn hiện hành Do đó, sữa nguyên liệu phải được lấy từ những con bò khỏe mạnh, không chứa vi khuẩn gây bệnh, có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa và được làm lạnh ngay đến nhiệt độ 2 -

Các chỉ tiêu của sữa:

+ Chỉ tiêu cảm quan: sữa tươi nguyên liệu có màu đặc trưng của sữa tươi từ trắng đục đến vàng nhạt Sữa có mùi thơm ngon đặc trưng của sữa tươi, không có mùi vị lạ và có trạng thái đồng nhất, không phân lớp.

Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng.

Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 2,8%.

Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1,029.

Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) không nhỏ hơn 0,2%.

+ Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng quy định:

Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa.

Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa.

Không được có vi trùng gây bệnh.

2.1.2 Thành phần hóa học của sữa [2,4]

Hàm lượng của các thành phần cơ bản của sữa có thể dao động trong một phạm vi khá rộng, phụ thuộc vào sự khác biệt về giống, về điều kiện tự nhiên,điều kiện chăn nuôi Sữa của các loại động vật khác nhau là rất khác nhau Sữa cừu có hàm lượng protein và chất béo cao nhất, tiếp đến là sữa trâu Nhưng ở đây ta chỉ tìm hiểu về sữa bò, thành phần của sữa bò dùng trong công nghệ chế biến sữa như sau.

Bảng 2.1 Thành phần hóa học trong 1 lít sữa

Các thành phần Đơn vị (%)

Nước là thành phần chủ yếu có trong sữa, đó là dung môi hòa tan các chất hữu cơ, vô cơ đồng thời cũng là môi trường cho các phản ứng hóa sinh Nước tồn tại trong sữa ở 2 dạng: nước tự do và nước liên kết.

Nước tự do chiếm 96 - 97% tổng lượng nước Nó có thể được tách ra trong quá trình sấy, cô đặc vì không có liên kết hóa học với chất khô Nước tự do ở dạng các hạt có kích thước khác nhau, phân bố một cách tương đối đồng đều trong sản phẩm.

Nước liên kết chiếm một tỷ lệ nhỏ khoảng 3 - 4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatic, polysacharide Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như -NH2, -COOH,

=NH, OH, -CO-NH- Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0 o C, không hòa tan muối, đường Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước tinh khiết với lactose dưới dạng C12H22O11.H2O.

Lactose là đường được tìm thấy trong sữa, nó thuộc về nhóm các hợp chất hóa học hữu cơ được gọi là carbohydrate Lactose (đường sữa) là một disaccharide, với một phân tử có chứa đường monosaccharides glucose và galactose (hình 2.3) Lactose hòa tan được trong nước và không ngọt như các đường khác, nó ít ngọt hơn đường mía khoảng 30 lần

Hàm lượng lactose của sữa dao động từ 3,6 đến 5,5% Hình 2.1 chỉ ra những gì xảy ra khi lactose bị phân hủy bởi vi khuẩn acid lactic Lactose được vận chuyển vào tế bào vi khuẩn, nơi các enzyme thủy phân lactose, chia ra thành glucose và galactose Các enzyme khác từ vi khuẩn acid lactic sau đó tấn công glucose và galactose, được chuyển đổi qua các phản ứng trung gian phức tạp thành chủ yếu là acid lactic Các enzym tham gia vào các phản ứng này hoạt động theo một thứ tự nhất định Đây là những gì xảy ra khi hình thành sữa chua, lactose được lên men thành acid lactic Các vi sinh vật khác trong sữa tạo ra các dây chuyền phân hủy khác.

Nếu sữa được nung ở nhiệt độ cao, và giữ ở nhiệt độ đó, nó chuyển sang màu nâu và có được vị caramel Quá trình này được gọi là caramelization và là kết quả của một phản ứng hóa học giữa lactose và protein gọi là phản ứng Maillard Phản ứng Maillard được bắt đầu bằng cách xử lý nhiệt và lưu nhiệt trong quá trình bảo quản sản phẩm.

Trong dung dịch sữa chứa 2 loại protein khác nhau:

- Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobulin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza

- Protein ở trạng thái keo không bền: gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và canxi phosphat.

Tỷ lệ phần trăm của 2 loại protein trong sữa như sau:

Hình 2.1 Phân hủy lactose bằng hoạt tính enzyme và sự hình thành axit lactic[10,29].

Hình 2.2 Lactose và sucrose được chia thành galactose, glucose và fructose [10,29].

Bảng 2.2 Tỷ lệ phần trăm của casein và protein hòa tan[1]

- Serum albumin Casein chiếm một lượng lớn trong sữa và là thành phần quan trọng quyết định tính chất của sữa.

- Casein là một phosphoprotein Trong thành phần của nó có chứa các gốc acid phosphoric Casein có nhiều nhóm chức tự do khác nhau như: -COOH,

NH2, =NH, -OH, -HS Chính nhờ các nhóm trên mà casein có khả năng tham gia các phản ứng hóa học Trong số nhóm trên nhóm cacboxyl -COOH và nhóm amin -NH2 có ý nghĩa nhất vì một phần các nhóm này ở trạng thái tự do và quyết định tính chất của các casein Cũng vì nhóm này mà trong dung dịch, casein tạo thành các ion lưỡng tính, nghĩa là nó tham gia phản ứng vừa như một base vừa như một acid.

- Khả năng đông tụ của casein: sữa tươi luôn có pH xấp xỉ 6,6 - 6,7 và các mixen casein mang điện tích âm Vì tất cả các mixen đều có điện tích âm nên chúng đẩy nhau và điều đó khiến các mixen casein tồn tại dưới dạng keo Các phân tử nước cũng liên kết với các điện tích của casein và góp phần duy trì các mixen trong dung dịch Khi giảm độ pH (do kết quả của quá trình lên men tạo ra acid lactic hoặc acid do con người chủ động đưa vào), các ion H + của acid sẽ liên kết với mixen casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của mixen casein Khi tới giới hạn các mixen casein sẽ đông tụ (tạo thành gel) Đây chính là quá trình hình thành sữa chua.

Sữa là một nguồn cung cấp vitamin rất tốt, và nhiều loại khác nhau Trong số những chất được biết đến nhiều nhất là vitamin A, nhóm vitamin B, vitamin

C và D Vitamin A và D hòa tan trong chất béo, trong khi những chất khác hòa tan trong nước Vitamin A và D là 2 vitamin quan trọng nhất, chúng ảnh hưởng đến thị lực và da

Do trong sữa có mặt của các muối K + , Na + , Mg + , Ca 2+ , và các anion của các acid phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau Trong các muối trên, muối canxi có ý nghĩa rất to lớn đối với người, đặc biệt là trẻ em Hai nguyên tố canxi và phospho trong sữa có tỷ lệ rất hài hòa Ca/

P =1/1,31 và ở dạng cơ thể dễ hấp thụ.

Muối calcium có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm từ sữa. Khi sữa có hàm lượng calcium thấp, sữa đó sẽ không bị đông tụ hoặc bị đông tụ rất chậm Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn, nhưng quện sữa lại không mịn Trong sữa, calcium nằm trong các hợp chất calcium caseinate, calcium phosphate, calcium linomate

Nguyên liệu phụ

Để sản xuất sữa chua đặc ngoài nguyên liệu chính là sữa tươi còn có các nguyên liệu phụ như: chất ổn định, vi sinh vật, đường tinh luyện, nước, hương.

2.2.1 Đường tinh luyện [7] Để tăng vị ngọt của sữa chua người ta bổ sung đường (glucose, saccharose ) vào trong quá trình chế biến sao cho phù hợp với yêu cầu của dây chuyền công nghệ.

Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RETCVN 6958 : 2001.

Bảng 2.4 TCVN 6958 : 2001 về đường RE

Tên chỉ tiêu Đặc trưng của đường RE

- Ngoại hình: Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô không vón cục.

- Mùi, vị: Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ.

- Màu sắc: Tinh thể trắng óng ánh Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt.

Asen: 1 mg/kg. Đồng: 2 mg/kg.

- Tổng vi sinh vật hiếu khí:

- Bao bì: bao PE may chỉ kéo với bao PP bên ngoài, bao bì sạch.

- Thông tin nhãn: mã lô, ngày sản xuất, hạn sử dụng, nơi sản xuất. Điều kiện bảo quản

Bảo quản nơi khô thoáng, tránh ánh nắng mặt trời.

Trong công nghệ sản xuất sữa chua, chất ổn định có tác dụng:

+ Làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ nhũ tương.

+ Tạo trạng thái bền cho sữa, chống hiện tượng kết lắng, tách béo, tách lớp.

+ Hình thành nên một màng bảo vệ bao bọc xung quanh các hạt pha phân tán, làm cho chúng không kết hợp với nhau được để không tạo nên các hạt phân tán có kích thước lớn hơn.

+ Làm tăng độ mịn cho sản phẩm.

Bảng 2.5 Tiêu chuẩn chất ổn định, phụ gia (TCVN 6471-98).

STT Các thông số Yêu cầu

1 Cảm quan Trạng thái Dạng bột mịn, tơi, không vón cục

Màu sắc Màu trắng nhạt

Tổng số VSV Max 5000 cfu/g

Chỉ tiêu kim loại nặng

Bao bì có nhiều lớp với lớp

5 Thời hạn sử dụng Còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng

Nước được dùng khá nhiều trong nhà máy sản xuất sữa chua Nước là một nguyên liệu phụ ở giai đoạn trộn dịch syrup vào sữa chua để tạo nên sản phẩm sữa chua uống Ở đây, nước là môi trường để hòa tan các chất như đường, chất ổn định, hương, màu

Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước ăn uống QCVN 01:2009/BYT.

Bảng 2.6 Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ của nước

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn cho phép

2 Mùi vị Không có mùi vị lạ

5 Độ cứng tính theo CaCO3 mg/l 50

6 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500

7 Hàm lượng asen tổng số mg/l 0,01

Bảng 2.7 Chỉ tiêu hóa chất khử trùng và sản phẩm phụ

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn

Bảng 2.8 Chỉ tiêu vi sinh vật của nước

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn

1 Coliform tổng số Vi khuẩn/100ml 0

2 E.coli hoặc Coliform chịu nhiệt Vi khuẩn/100ml 0

3 Vi sinh vật tổng số CFU/ 1ml 100

Vi khuẩn lactic có vai trò quan trọng trong sản xuất sữa chua Nó là tác nhân của quá trình lên men lactic, thủy phân đường lactose tạo thành acid lactic làm cho pH của sữa giảm xuống thấp dẫn đến đông tụ sữa, đồng thời còn tạo ra các chất trung gian tạo ra mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm sữa chua.

Tùy thuộc vào chủng vi sinh vật dùng trong tổ hợp giống và các thông số kỹ thuật của quá trình lên men mà cho ra các sản phẩm có tính chất đặc trưng riêng theo yêu cầu Trong sản xuất sữa chua, người ta thường sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng hình Hai loại phổ biến nhất: Lactobacillus bulgaricus (trực khuẩn) và Streptococcus thermophillus (liên cầu khuẩn).

- Lactobacillus bulgaricus: là vi khuẩn lên men đồng hình, phát triển tốt ở khoảng nhiệt độ từ 40 - 45 o C, lượng acid tạo thành là 1,5%, pH = 4,29.

Hình 2.3 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus

- Streptococcus thermophillus: là vi khuẩn chịu nhiệu lên men đồng hình, phát triển ở 40 - 45 o C, lượng acid tạo thành là 0,7%, pH = 4,2 - 4,4.

Hình 2.4 Vi khuẩn Streptococcus thermophillus 2.2.5 Hương

Hương cam tổng hợp được sử dụng nhằm tạo mùi thơm cho sản phẩm sữa chua uống.

Tổng quan về lên men lactic

2.3.1 Quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua [2]

Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất Trong các sản phẩm lên men, người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính: lên men rượu, lên men lactic, lên men butylic.

Các dạng lên men khác cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua, được coi là sự phối hợp của các dạng lên men chính.

Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa chua. Trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactase, từ một phân tử lactose tạo thành 1 glucose và 1 galactose.

+ Đường galactose chuyển hóa thành glucose Trước tiên, galactose chịu tác dụng của galactokinase và biến thành galactose-1-phosphate Tiếp theo dưới tác dụng của enzyme phosphogalacto-uridin tranferase (còn gọi là galactose 1- phosphat uridin transferase), galactose-1-phosphat sẽ chuyển thành glucose 1- phosphat rồi thành glucose.

+ Đường glucose chuyển hóa thành axit pyruvic theo chu trình glycolisis của Embden-Meyerhof.

+ Acid pyruvic tiếp tục chuyển hóa thành acid lactic dưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase.

+ Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic, acid pyruvic cũng chuyển thành acetaldehyde.

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm là acid lactic, acid axetic,ethanol, CO2 trong dịch lên men còn xuất hiện nhiều hợp chất hóa học khác, là sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ của quá trình lên men Một số hợp chất dễ bay hơi hình thành mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men lactic.

2.3.2 Cơ chế đông tụ sữa [2]

Acid lactic đóng vai trò quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc.

Bình thường các mixen casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau làm cho các mixen tồn tại ở dạng keo.

Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men làm giảm pH của sữa, tăng nồng độ ion [H + ] Khi nồng độ ion [H + ] tăng lên tới một mức nào đó đủ mạnh để trung hòa các điện tích âm, phá vỡ lớp võ hydrat bên ngoài casein Tại điểm pH đó của sữa là điểm đẳng điện pI của casein (pI = 5,1), các mixen casein bị trung hòa về điện tích và mixen casein sẽ đông tụ thành gel Khi pH giảm xuống dưới pI, các mixen casein được tái hòa tan Cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH = 4,7 (điểm thuận lợi nhất cho quá trình lên men) Acid lactic còn tham gia phản ứng với caseinat canxi tạo quện sữa Các canxi photphat keo sẽ làm hòa tan và tạo ra Ca 2+ Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn.

+ Cancium caseinate + Acid lactic Acid casenic + Cancium lactate. + Acid caseinic tự do không tan do đó gây đông tụ sữa.

Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục thì casein sẽ bị chuyển hóa thành acid amine và các khí NH3, H2S tạo ra mùi khó chịu cho sản phẩm.

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Cơ sở thiết kế công nghệ

Sữa tươi nguyên liệu được nhà máy thu mua, sẽ được đưa đi kiểm tra chất lượng về cảm quan, hóa lý, vi sinh Sau khi kiểm tra chất lượng sẽ được lọc sơ bộ rồi đem đi sản xuất, nếu chưa sử dụng thì được làm lạnh và bảo quản ở bồn chứa lạnh.

Tiếp theo, sữa sẽ được ly tâm, làm sạch đồng thời chuẩn hóa sữa tươi nguyên liệu nhằm mục đích hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong nguyên liệu về 3,5% Khi được chuẩn hóa chất béo xong, sữa đưa qua thiết bị bài khí để loại bỏ khí trong sữa để tránh làm ảnh hưởng đến sữa sau này Tiếp đó, sữa được đưa qua đồng hóa để làm mịn các hạt cầu béo nhằm hạn chế sự tách lớp do chênh lệch tỉ trọng của các thành phần có trong sữa Khi đồng hóa hết thúc, sữa sẽ được thanh trùng ở nhiệt độ cao hơn nhằm tiêu diệt một phần vi sinh vật.

Khi sữa đã qua quá trình thanh trùng, làm lạnh sữa xuống nhiệt độ từ 40-

45 o C và đưa vào thùng lên men Bổ sung men và khuấy đảo đều sau đó để yên. Trong quá trình lên men phải đảm bảo nhiệt độ để con men phát triển tốt nhất. Kết thúc quá trình lên men, tiếp tục khấy đảo để dịch lên men đồng đều hơn Sau đó sữa được bơm tới thùng trộn để tiến hành trộn syrup.

Dịch syrup được trộn sẵn từ các thành phần như nước, đường, chất ổn định, sau đó cho vào thùng trộn trộn với sữa Tiếp theo, sữa đưa qua lọc rồi đem qua bồn đệm và đồng hóa để làm đồng đều các thành phần bổ sung từ syrup.

Sau đó, sữa được đưa qua thiết bị tiệt trùng UHT để tiêu diệt hết vi sinh vật cũng như bào tử có trong sữa Quá trình tiệt trùng nâng nhiệt độ lên cao trong thời gian ngắn đủ để tiêu diệt vi sinh vật mà không ảnh hưởng đến các thành phần trong sữa Sữa được tiệt trùng xong thì được đưa qua bồn chứa vô trùng,sau đó đưa qua máy rót để rót.

Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Bài khí Đồng hóa 1, 200bar

40 - 42 0 C Làm mát 18-20 0 C Phối trộn Lọc Bồn đệm Đồng hóa 2, 200bar

In date chai Dán nhãn Bọc màng co Đóng thùng

Chất ổn định, đường, hương, màu

NhãnMàng coThùng carton

Thuyết minh quy trình

Sữa tươi là nguyên liệu chính trong sản xuất sữa chua uống Chất lượng sữa tươi có tính chất quyết định đến chất lượng sản phẩm, sữa tươi càng tốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Vì vậy khi lấy sữa sản xuất phải đảm bảo yêu cầu về chất lượng Sữa được thu mua phải đảm bảo những yêu cầu sau:

- Sữa chua lấy từ những con bò khỏe mạnh không chứa vi khuẩn gây bệnh.

- Sữa không có mùi vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa.

- Sữa có thành phần tự nhiên.

- Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến 2 - 5 o C sau khi vắt. Để sản xuất sữa chua cần chọn loại sữa có chất lượng cao Cần kiểm tra các tiêu chí.

Bảng 3.1 Các tiêu chí và phương pháp kiểm tra

Chỉ tiêu Phương pháp kiểm tra

Mùi và vị Cảm quan Độ chua Chuẩn độ bằng NaOH

Hàm lượng chất béo ≥3,7% Độ sạch Lọc và so sánh với mẫu chuẩn

Tổng số vi khuẩn ( để phân loại sữa) Phản ứng mất màu xanh metylen

Tỷ trọng Tỷ trọng kế

Sau khi kiểm tra các chỉ tiêu trên, sữa được tiếp nhận qua hệ tiếp nhận Ban đầu, sữa được qua thiết bị khử khí để loại bỏ một phần bọt khí Sau đó sữa được bơm qua lọc và vào thiết bị đo thể tích để tính lượng vào của sữa.

Sữa sau khi tiến hành bài khí sẽ được đưa qua hệ thống lọc sau đó được đưa vào bồn bảo quản trước khi sữa được đưa vào chế biến Mục đích của quá trình lọc giúp loại bỏ tạp chất còn lại trong khối sữa, công đoạn này còn gọi là làm sạch sữa Biến đổi: dịch sữa trong hơn.

3.3.3 Làm lạnh và bảo quản sơ bộ

Mục đích: Ức chế hoạt động của vi sinh vật làm hỏng sữa nguyên liệu và enzyme có trong sữa nhằm tăng thời gian bảo quản trước khi được đưa vào chế biến, hạn chế sự phân huỷ các chất dinh dưỡng của sữa dưới tác dụng cua enzyme có trong sữa, tăng hiẹu quả thanh trùng, đảm bảo lượng sữa đủ đáp ứng cho suốt quá trình sản xuất.

Làm lạnh sữa bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm kiểu khung bản, thiết bị này làm lạnh sữa nhanh và trong dòng kín Sữa được làm lạnh chuyển vào bồn trữ, giữ khuấy nhẹ ở nhiệt độ: 2 - 5 o C Thời gian trữ sữa ở các giai đoạn tiếp nhận và sau ly tâm phải được cân đối để đảm bảo không quá 48 giờ kể từ khi vắt sữa đến khi sữa được thanh trùng Tiếp theo, sữa được đưa vào thùng cân bằng và gia nhiệt rồi được bơm qua quá trình ly tâm.

- Điều chỉnh hàm lượng chất béo của dịch sữa đạt yêu cầu với hàm lượng chất béo là 3,5% Tách cặn nhằm làm sạch, loại bỏ các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh hư hỏng cho máy móc thiết bị.

Sữa được tách béo bằng thiết bị ly tâm Sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết bị ly tâm chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành các lớp mỏng giữa các đĩa Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0,4 mm Sữa trong thùng quay chuyển động với vận tốc 2 - 3 cm/s, dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ phân chia sữa thành 2 phần Sau đó, một phần cream sẽ được phối trộn lại với sữa gầy để đạt hàm lượng chất béo theo yêu cầu sản xuất là 3,5%.

- Phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động hướng về phía trục của thùng quay Cream theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài vào bồn chứa cream.

- Phần sữa gầy có khối lượng riêng lớn sẽ chuyển động về phía thành thùng quay chảy vào bình chứa sữa gầy Hàm lượng chất béo trong sữa gầy 0,05%, còn trong cream là 40%.

- Làm cho hàm lượng chất khí hoà tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt, khi đó làm tăng hiệu quả quá trình đồng hóa và thanh trùng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa được tách bỏ và chất lượng sữa tốt hơn.

- Tăng hệ số truyền nhiệt.

- Ổn định lưu lượng tăng độ chính xác của kết quả do và duy trì tuổi thọ của bơm

Sữa sau khi được gia nhiệt lên 60 - 80 rồi đi vào thiết bị bài khí Bài khí trong môi trường chân không nhờ bơm chân không tạo ra Sữa đi vào từ dưới lên và tiếp xúc với nón chụp Lúc này bơm chân không sẽ làm nhiệt độ sôi của sữa giảm xuống và làm tan bọt khí, các khí ở dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các hợp chất dễ bay hơi sẽ thoát ra Đồng thời, nhờ hệ thống làm lạnh đường ống xoắn làm hơi nước ngưng tụ, chuyển sang dạng lỏng chảy xuống đáy thiết bị và theo đường nước ngưng ra ngoài Còn khí và các cấu tử không ngưng tụ khi đến khoảng không cao nhất sẽ được bơm chân không hút ra ngoài Còn sữa sau khi được bài khí sẽ thoát ra khỏi thiết bị tại cửa đáy.

- Làm giảm kích thước cầu béo có trong sữa để tăng độ đồng đều và nó cũng làm tăng tốc độ phân tán cầu béo trong sữa.

- Chất béo rất dễ bị phân lớp cho nên quá trình đồng hóa sẽ giúp làm tăng thời gian mà sữa phân lớp trở lại, cùng với một số thành phần khác sẽ làm cho sữa xuất hiện trạng thái nhũ tương bền vững Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được hấp thu dễ dàng.

- Giảm quá trình oxy hóa.

- Tăng chất lượng của sữa về độ đồng đều.

Dịch sữa được đồng hóa ở 60 ÷ 80 o C, 200 Bar, được tiến hành trong máy đồng hóa Các tiểu cầu béo trong sữa bị phá vỡ và làm giảm kích thước khi qua khe hẹp với tốc độ cao Do khi hẹp có cấu tạo giảm dần và trước khe hẹp có mặt phẳng đối diện chỉ chừa rãnh thoát rộng 0,1 mm làm cho các phân tử trong sữa bị đánh nhỏ và được phá vỡ để đạt được độ đồng đều yêu cầu.

- Tiêu diệt, ức chế vi sinh vật có trong sữa.

- Ức chế hoặc vô hoạt enzym có trong sữa như: lipase, catalase, phosphatase

- Tăng thời gian bảo quản cho sản phẩm.

Dịch sữa từ máy đồng hóa theo đường ống đi vào thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng, dịch sữa và hơi nóng tiếp xúc gián tiếp với nhau thực hiện quá trình trao đổi nhiệt, nâng nhiệt độ sữa lên đến 95 o C Sữa tiếp tục đi vào khoang làm mát của thiết bị thanh trùng.

Mục đích: hạ nhiệt độ sữa xuống để thuận lợi cho quá trình lên men.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Theo các số liệu ban đầu: Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống tiệt trùng hương cam với năng suất 27,5 triệu lít sản phẩm/năm.

4.1.1 Kế hoạch nhập nguyên liệu

Nguyên liệu sữa bò tươi: nhập từ trang trại sữa Lâm Đồng.

Bảng 4.1 Biểu đồ nhập liệu

Dựa vào biểu đồ nhập nguyên liệu, ta thấy tất cả các tháng đều có nhập sữa tươi nguyên liệu Với năng suất 27,5 triệu lít sản phẩm/năm, nhà máy sản xuất 100% sữa tươi nguyên chất. Để đảm bảo quá trình sản xuất quanh năm và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao cần có nguồn nguyên liệu ổn định, liên tục và đầy đủ nhằm cung cấp kịp thời cho quá trình sản xuất nhà máy.

Với năng suất 27,5 triệu lít sản phẩm/năm của nhà máy Đồng thời, thiết bị dùng cho sản xuất có sử dụng nhiều thiết bị chạy liên tục, nhiều thiết bị khó vệ sinh nên yêu cầu trong sản xuất phải hoạt động liên tục Để hạn chế thời gian, chi phí vệ sinh và đáp ứng nhu cầu thị trường, nhà máy phải hoạt động liên tục 24/24, sản xuất 3ca/ngày.

Một năm nhà máy sản xuất 12 tháng Nhà máy hoạt động liên tục, chỉ nghỉ các dịp lễ Tết và tháng 6 nghỉ 15 ngày vì khí hậu Việt Nam phân bố thành hai mùa rõ rệt đó là mùa mưa và mùa khô Vào tháng 6 thuộc mùa nắng thì lượng sữa tươi nguyên liệu ít nên vừa tận dụng thời gian để sản xuất vừa tu dưỡng, bảo trì, máy móc thiết bị, tạo thời gian cho các công nhân nghỉ ngơi.

Các ngày công nhân nghỉ lễ trong năm là: Ngày 01/01, 6 ngày tết Nguyên Đán, 10/03 âm lịch, ngày 30/04, 01/05, 02/09 Bên cạnh đó, trong quá trình sản xuất mỗi tháng có 1 ngày nghỉ để vệ sinh, bảo dưỡng thiết bị cũng như dự phòng khi có sự cố xảy ra.

Bảng 4.2 Các ngày nghỉ của nhà máy

Ngày lễ Số ngày nghỉ

Giỗ tổ Hùng Vương 10/3 âm lịch 1

Bảng 4.3 Biểu đồ kế hoạch sản xuất trong năm

Tháng Số ngày Số ca/ngày Số ca/tháng

- Số ngày sản xuất trong 1 năm là 328 ngày

- Số ca sản xuất trong 1 năm là 984 ca.

Tính cân bằng vật chất

4.2.1 Xác định số liệu ban đầu

+ Hàm lượng chất khô TS: 99,8%

+ Dung tích chai: 180ml/chai

 Thành phần bổ sung để được 1 tấn sản phẩm

Sữa tươi: 550 (kg) Đường(saccharose):100 (kg)

4.2.2 Tính cân bằng vật chất

- Tỉ trọng của sản phẩm sữa được tính theo công thức: d = 100

Trong đó: F : hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)

SNF : hàm lượng chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)

W : hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng) d 100 1,057 3,5 18,5 3,5

- Năng suất dây chuyền tính theo lít/ca:

984 (lít/ca) Đổi sang kg/ca: 27947,15 1,057 = 29540,14 (kg/ca)

- Tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn tính bằng % so với công đoạn trước đó được thực hiện bởi bảng sau:

Bảng 4.4 Tổn thất trong quá trình sản xuất sữa chua uống tiệt trùng

STT Tên công đoạn Tiêu hao (%)

Tổng 1,7 Áp dụng công thức:

Với GV : Lượng sữa trước khi vào công đoạn

Gr : Lượng sữa sau mỗi công đoạn x : lượng sữa tiêu hao ở mỗi công đoạn

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn rót vô trùng:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn chờ rót:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn UHT:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hóa 2:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn trộn:

- Tính lượng sữa vào công đoạn lên men:

+ Tính lượng syrup bổ sung vào:

Trong 1 tấn thành phẩm có 550kg dịch sữa chiếm 55%, còn lại 45% là lượng syrup bổ sung vào.

+ Lượng dịch sữa sau khi qua quá trình lên men:

+ Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn lên men kể cả vi khuẩn giống cho vào:

Khối lượng giống hoạt hóa thường dùng với tỷ lệ 3% so với lượng sữa dùng để lên men.

Gọi a,b lần lượt là khối lượng vi khuẩn giống và dịch sữa.

Lượng men khô chiếm từ 1 - 1,5% so với môi trường hoạt hóa.4

Chọn 1,3% lượng men khô sử dụng: 477,98 1,3% = 6,21 (kg/ca)

Vậy lượng sữa trước khi vào công đoạn lên men: G9’ = 15932,55 (kg/ca)

- Lượng sữa trước khi qua công đoạn làm mát là:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn thanh trùng:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hóa 1:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn bài khí:

- Tính lượng sữa vào công đoạn ly tâm:

+ Lượng dịch sữa đã tách béo trong công đoạn ly tâm:

Trong quá trình ly tâm, ta có sơ đồ chuẩn hóa để hiệu chỉnh hàm lượng chất béo xuống 3,5% chất béo như sau:

Hình 4.1 Sơ đồ chuẩn hóa hàm lượng chất béo trong dịch sữa

X kg sữa gầy 0,05% chất béo

Ta có hai hệ phương trình sau:

+ Lượng dịch sữa trước khi vào quá trình ly tâm là:

- Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn làm lạnh:

- Lượng dịch sữa trước khi tách khí, lọc:

- Lượng dịch sữa trước khi chưa kiểm tra:

Vậy lượng sữa nguyên liệu cần cho mỗi ca sản xuất là: 35809,54 (kg/ca).

 Tính số chai dung tích 180 ml cho sản phẩm sữa chua uống tiệt trùng hương cam:

Lượng sữa trước công đoạn rót chai: 29629,03 (kg/ca)

Số chai cần dùng trong 1 ca:

  Trong quá trình rót tỷ lệ hao hụt là 0,3% Vậy số chai thực tế:

Bảng 4.5 Cân bằng vật chất cho nhà máy

STT Công đoạn Năng suất

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

Tính toán lựa chọn thiết bị trong sản xuất sữa chua

Trong quá trình sản xuất, nhà máy có thể thực hiện sản xuất một ngày 3 ca. Việc tính toán và chọn lựa thiết bị đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định đến năng suất và lợi nhuận của nhà máy Lựa chọn thiết bị phải phù hợp với khối lượng nguyên liệu, đảm bảo tính hoạt động liên tục, tạo ra năng suất cao nhất Trong quá trình sản xuất, nhà máy có thể thực hiện sản xuất một ngày 3 ca, mỗi ca có 8 tiếng.

Số thiết bị sử dụng được tính theo công thức sau: n = M N

Trong đó: N: Năng suất giờ của dây chuyền ở từng công đoạn

M: Năng suất giờ của thiết bị

5.1.1 Hệ thống thu nhận sữa

Hệ thống thu nhận sữa gồm các thiết bị sau:

Lượng sữa thu nhận trong một giờ: 16299,97 1927,62

Nguyên lý vận hành: Sữa tươi nguyên liệu từ xe bồn sau khi được kiểm tra chất lượng sẽ đi vào bộ bài khí nhờ cao độ của xe bồn Tại bộ bài khí, một phần khí trong sữa sẽ được tách ra nhằm giảm lượng oxy trong sữa, ổn định dòng bơm và giúp cho việc đo đếm được chính xác.

Chọn thiết bị khử khí loại HEZT - 3, Trung Quốc [14].

+ Áp suất khí yêu cầu của thiết bị: 65 - 85 (pa).

Hình 5.1 Thiết bị khử khí

Vậy chọn 1 thiết bị khử khí.

Chọn loại tụ lọc có kích thước 100μg/kgm cho công đoạn tiếp nhận sữa, 75μg/kgm cho công đoạn lọc sau trộn Tổng cộng 2 thiết bị lọc [15].

Hình 5.2 Thiết bị lọc 5.1.2 Thiết bị làm lạnh sau tiếp nhận

Lượng sữa thu nhận trong một giờ: 16267,39 1923,77

Mục đích: Làm lạnh sữa về 4 o C để ức chế sự phát triển của vi sinh vật và tăng thời gian bảo quản sữa.

Chọn thiết bị làm lạnh loại TX3-GD của hãng Taibong PHE_Hàn Quốc [16].

Vậy chọn 1 thiết bị làm lạnh.

Hình 5.3 Thiết bị làm lạnh

Lượng sữa tươi thu nhận trong một ca: 16251,12 15374,76

Ngày có 3 ca, ta chọn thùng chứa sữa đủ để sản xuất trong 1 ngày.

Lượng sữa để sản xuất 1 ngày: 15374,76 x 3 = 46124,28 (lít/ca).

Chọn thùng có thân hình trụ, đáy hình chỏm cầu, thân làm bằng thép không rỉ, có cánh khuấy và có 2 vỏ, sữa được bảo quản ở 2-5 o C bằng cách cấp nước lạnh giữa 2 lớp áo, với hệ số chứa đầy 95%.

Chọn tank chứa sữa ngoài trời của hãng JIMEI Việt Nam [17].

+ Công suất động cơ: 5,5 kW.

+ Số vòng quay động cơ: 960 vòng/phút.

Chọn 2 tank chứa sữa trong đó 1 tank chứa sữa sau khi tiếp nhận, 1 tank chứa sữa sau thanh trùng.

Lượng dịch sữa vào thùng cân bằng trong một giờ:

Chọn bồn cân bằng của hãng JIMEI Việt Nam [18].

 3000   Vậy chọn 1 thùng cân bằng.

Lượng sữa vào gia nhiệt 1 (ly tâm): 16251,12 1921,84

Lượng sữa vào gia nhiệt 2 (bài khí): 15996, 44 1891,73 (lít/h)

 Chọn thiết bị gia nhiệt một ngăn Tetra Plex C6 của hãng Tetra Pak [19]. Thông số kỹ thuật:

+Vật liệu chế tạo: thép không gỉ AISI 316.

+ Kích thước tấm truyền nhiệt: 0,60 (mm).

+ Kích thước đường ống: 115 (mm).

+ Áp suất làm việc tối đa: 10 (bar).

+ Kích thước thiết bị: 1200 × 640 × 1084 (mm).

+ Công suất động cơ: 9,2 (kW), 2,5 (bar).

Số thiết bị vào gia nhiệt 1: 1921,84 n 0,64 1

Số thiết bị vào gia nhiệt 2: 1891,73 n 0,63 1

Vậy chọn 2 thiết bị gia nhiệt.

Hình 5.6 Thiết bị gia nhiệt 5.1.6 Thiết bị ly tâm

Lượng dịch sữa vào ly tâm trong một giờ: 16251,12 1921,84

Chọn thiết bị ly tâm Cream Separator của hãng JIMEI Việt Nam [20].

+ Công suất động cơ: 1,5 kW.

+ Kích thước thiết bị: 749 × 488 × 924 mm.

+ Tốc độ ly tâm: 6650 r/min.

 3000   Vậy chọn 1 thiết bị ly tâm.

Hình 5.7 Thiết bị ly tâm

Lượng dịch sữa vào thiết bị bài khí trong một giờ:

Chọn thiết bị bài khí của hãng ZTD-3 JIMEI Việt Nam [21].

- Các thông số kỹ thuật:

+ Kích thước thiết bị: 1850 × 800 × 3140 mm.

+ Làm việc chân không: 0,064 - 0,087 Mpa.

 3000   Vậy chọn 1 thiết bị bài khí.

Hình 5.8 Thiết bị bài khí chân không

 Lượng sữa vào đồng hóa 1 trong một giờ:

Chọn thiết bị đồng hóa Tetra Alex 2 của hãng Tetra Pak [22].

+ Áp suất làm việc: 200 bar.

+ Kích thước thiết bị: 1435 × 1280 × 1390 mm.

+ Công suất động cơ: 22 kW.

Chọn 1 thiết bị đồng hóa của Tetra Alex2 của TetraPak cho lần đồng hóa 1

 Lượng sữa vào đồng hóa 2 trong một giờ:

Chọn thiết bị đồng hóa Tetra Alex2 của Tetra Pak [22].

+ Áp lực đồng hóa: 200 (bar).

+ Công suất động cơ: 37 (kW).

+ Kích thước thiết bị: 2600 × 2200 × 1840 (mm).

5000 0,7