Thiết kế nhà máy sản xuất sữa tươi 120 tấnngày

Từ sữa tươi có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau: sữa chua, sữa đặc, sữa bột, kem, bơ, phô mai… Với giá trị dinh dưỡng cao, sự đa dạng hóa về chủng loại, tiện lợi cho sử dụng, sữa

MỞ ĐẦU

Sữa là loại thực phẩm được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở

vùng Âu Mỹ Sữa cung cấp các chất có giá trị dinh dưỡng cao, thiết yếu và cân đối như

nước, đạm, đường, béo, vitamin, khoáng… Đặc biệt sữa có chứa nguồn protein hoàn hảo

Sữa cung cấp năng lượng, cải thiện chiều cao, ngăn ngừa loãng xương, phát triển trí não…Ở

các nước càng phát triển thì nhu cầu về sữa của người dân càng cao

Từ sữa tươi có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau: sữa chua, sữa đặc, sữa bột,

kem, bơ, phô mai… Với giá trị dinh dưỡng cao, sự đa dạng hóa về chủng loại, tiện lợi cho sử

dụng, sữa đóng vai trò ngày càng quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm

Trong những năm gần đây, cùng sự phát triển của kinh tế, xã hội, hiểu biết về dinh

dưỡng của người Việt Nam được nâng cao Do đó, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa đang

tăng mạnh và ngày càng đòi hỏi những tiêu chuẩn khắt khe với những sản phẩm này Điều

này tạo ra một thị trường đầy tiềm năng cho ngành công nghiệp chế biến sữa ở nước ta

Để đáp ứng nhu cầu về sữa, nâng cao chất lượng sữa, nhà nước ta đã đề ra dự án phát

triển ngành chăn nuôi bò sữa Với dự án này, ngành công nghiệp sữa Việt Nam được đẩy

mạnh và góp phần tăng tốc độ tăng trưởng kinh tế

Trong xu hướng hiện nay, con người đang dần nghiêng về phía những thực phẩm bổ

dưỡng, có lợi cho sức khoẻ và có tác dụng làm đẹp Do đó những sản phẩm như sữa tiệt

trùng, yaourt uống… là những sản phẩm đang được ưa chuộng

Sữa tiệt trùng là loại thức uống bổ dưỡng, rất tiện lợi Hiện nay trên thị trường, sản

phẩm này rất đa dạng về kiểu dáng, phong phú về chủng loại với đủ hương vị

Yaourt uống với hương vị đặc trưng và những lợi ích cho sức khoẻ đang được người

tiêu dùng, đặc biệt là giới trẻ yêu thích Đây là một thức uống ngon, giàu chất dinh dưỡng

Theo một vài nghiên cứu cho thấy sữa chua ngoài tác dụng giải khát còn có tác dụng rất tốt

đối với sức khoẻ Nó có lợi cho đường tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng, chống lão hóa, tốt cho

da, ngăn ngừa ung thư dạ dày, chữa những căn bệnh phổ biến: béo phì, hôi miệng, đường

ruột, nấm candida Ngoài ra vi khuẩn lactobacillus trong sữa chua có tác dụng làm giảm

nguy cơ tử vong ở nam giới bị ung thư ruột kết và trực tràng

Bơ là loại sản phẩm giàu dinh dưỡng và năng lượng Tuy nhiên, với nền công nghiệp thực phẩm nước ta cũng như với người tiêu dùng nội địa, bơ vẫn còn tương đối mới mẻ Giá thành bơ nhập nội trên thị trường rất cao, do đó nhóm khách hàng sử dụng thực phẩm này chưa nhiều Đây cũng là một thực phẩm tiềm năng cần đầu tư phát triển

Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn thiết kế nhà máy chế biến sữa với 3 loại sản phẩm với năng suất tương ứng: sữa tươi tiệt trùng UHT (3 dòng sản phẩm: sữa tươi tiệt trùng UHT không đường, có đường và hương cam) với năng suất 120 tấn sản phẩm/ngày, yaourt uống (hương cam, hương dâu, hương nho): 120 tấn/ngày; bơ lên men: 12 tấn

Nhà máy được chọn xây dựng tại khu công nghiệp Tân Thới Hiệp, đường Nguyễn Ảnh Thủ, khu phố 3, phường Hiệp Thành, quận 12, thành phố Hồ Chí Minh

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về sản phẩm

1.1.1 Sữa tiệt trùng UHT

Sữa tiệt trùng UHT (ultra-high temperature) là sữa được xử lý ở nhiệt độ cao trong

thời gian rất ngắn Nhiệt độ tiệt trùng là 140 – 1450C, thời gian lưu nhiệt vài giây Nhờ

nhiệt độ cao, thời gian nâng nhiệt và hạ nhiệt là tối thiểu nên thời gian xử lý nhiệt giảm

Hệ vi sinh vật trong sữa bị tiêu diệt, enzyme bị vô hoạt nhưng chất lượng dinh dưỡng

không bị biến đổi đáng kể (vitamin B1 chỉ giảm 3%, lysine giảm 0,4 – 0,8% so với ban

đầu), giá trị cảm quan của sữa tiệt trùng UHT cũng tương tự như sữa thanh trùng, không có

sự sậm màu, không có thay đổi đáng kể mùi vị so với sữa tươi [7],[10]

Thời gian và điều kiện bảo quản là vấn đề rất quan trọng đối với nhà sản xuất cũng

như người tiêu dùng Sữa thanh trùng tuy giữ được hương vị tự nhiên của sữa tươi, các chất

dinh dưỡng kém bền nhiệt được bảo vệ nhưng thời gian bảo quản sản phẩm quá ngắn: chỉ

từ 8 – 10 ngày và phải bảo quản ở nhiệt độ thấp: 5 – 70C Điều này tạo áp lực cho doanh

nghiệp phải tiêu thụ sản phẩm thật nhanh, không thể vận chuyển đến thị trường xa, phải

đầu tư xe tải lạnh, kho lạnh rất tốn kém

Sữa tiệt trùng khắc phục được những nhược điểm của sữa thanh trùng, phương pháp

tiệt trùng UHT có thể kéo dài thời gian bảo quản trên 6 tháng ở điều kiện thường

Tuy nhiên, phương pháp tiệt trùng UHT có một số nhược điểm Do phải xử lý ở nhiệt

độ rất cao với một khối lớn sản phẩm nên có thể gây quá nhiệt ở bề mặt Ngoài ra thiết bị

vận hành phức tạp, khó khăn trong việc đảm bảo môi trường vô trùng giữa khâu tiệt trùng

và đóng gói (như nguyên liệu bao gói, bơm, tank chứa…) Do đó trong quá trình thiết kế

phải chọn thiết bị tiệt trùng thích hợp.[21]

Để đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng, chúng tôi chọn sản

xuất 3 loại sản phẩm sữa tiệt trùng UHT là:

+ Sữa không đường: không bổ sung đường saccharose

+ Sữa có đường: có bổ sung đường saccharose

+ Sữa hương cam: có bổ sung đường saccharose và hương cam

Nguyên liệu chính để sản xuất sữa tiệt trùng UHT là sữa tươi, được chuẩn hóa để điều chỉnh hàm lượng béo thích hợp

1.1.2 Yaourt uống

Sữa yaourt uống là một sản phẩm sữõa được lên men bởi nhóm vi khuẩn lactic Khối

đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn nhờ quá trình khuấy trộïn hoặc đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel và giảm độ nhớt Sản phẩm có dạng lỏng.[7]

Để kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí trong việc vận chuyển, bảo quản sản phẩm, ta xử lý sản phẩm bằng phương pháp UHT Khi đó nhóm vi khuẩn lactic và các vi sinh vật bị nhiễm vào sản phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc ức chế Sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng Thời gian bảo quản sản phẩm dài

So với các loại yaourt khác, yaourt uống có nhiều ưu điểm như:

− Có thể rót hộp giấy, gọn, nhẹ, và dễ vận chuyển

− Phù hợp với phong cách của giới trẻ và cuộc sống công nghiệp

− Hộp giấy có thể tái sử dụng, thân thiện với môi trường hơn bao bì plastic

− Có thể bảo quản và uống ở nhiệt độ thường mà không ảnh hưởng đến hương vị và cấu trúc sản phẩm

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại yaourt uống, đa dạng về hương vị, ngoài ra còn có những sản phẩm bổ sung thêm chất xơ Trong thiết kế này chúng tôi chọn sản xuất

3 dạng yaourt uống (hương dâu, hương cam, hương nho) Về cơ bản giống nhau, chỉ khác ở hương liệu phối trộn, nhằm đa dạng hóa sản phẩm

1.1.3 Bơ lên men

Bơ là sản phẩm chế biến từ chất béo của sữa Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và

chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm Dựa vào quy trình sản xuất, người ta chia bơ

thành 2 nhóm chính: Bơ ngọt (không có quá trình lên men lactic) và bơ mặn (có quá trình

lên men lactic).[7]

Nhờ vào quá trình lên men lactic thực hiện sau quá trình thanh trùng cream mà sản

phẩm bơ chua có hương vị rất đặc trưng

Từ thế kỉ 19 người ta đã biết sản xuất bơ từ váng sữa nhưng sản phẩm có cấu trúc và

hương vị không ổn định Đến năm 1879, Gustaf và Laval phát minh ra thiết bị tách béo –

cream, bơ bắt đầu được công nghiệp hóa.[7]

Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay, bơ vẫn chủ yếu được nhập từ nước ngoài về Do đó cần

phải nghiên cứu và phát triển sản phẩm này trong những năm tới

- Dựa vào hàm lượng muối trong sản phẩm, bơ được chia thành 3 nhóm:[7]

+ Bơ không chứa muối (hàm lượng NaCl không lớn hơn 0,2%)

+ Bơ với hàm lượng muối thấp ( 0,2-1% muối)

+ Bơ với hàm lượng muối cao (hàm lượng muối 2%)

Ở đây chúng tôi chọn loại sản phẩm bơ lên men với hàm lượng muối 1%, sản xuất

theo phương pháp liên tục

Bơ thường được bảo quản ở nhiệt độ 50C Thời gian bảo quản có thể kéo dài vài tháng

Trong quá trình bảo quản bơ, một số biến đổi có thể xảy ra Quan trọng nhất là sự oxy hóa

chất béo tạo nên các hợp chất peroxide gây mùi khó chịu và giảm giá trị dinh dưỡng của

sản phẩm Một số peroxide độc với người sử dụng Để hạn chế, sản phẩm bơ phải được bảo

quản ở nhiệt độ thấp, bao bì kín

1.2 Chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Nhà máy được chọn xây dựng tại khu công nghiệp Tân Thới Hiệp, đường Nguyễn Ảnh Thủ, khu phố 3, phường Hiệp Thành, quận 12, thành phố Hồ Chí Minh

Vị trí của khu công nghiệp có nhiều thuận lợi Ở đây gần với các trang trại chăn nuôi bò sữa ở Bình Phước, Bình Dương, Củ Chi và thành phố Hồ Chí Minh

Vị trí địa lý:

Khu công nghiệp Tân Thới Hiệp có vị trí :

- Cách sân bay Quốc tế Tân Sơn Nhất 6 km

- Cách cảng Sài Gòn 18 km

- Cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 15 km

- Cách đường Xuyên Á 4 km

- Cách công viên Phần Mềm Quang Trung 2 km

Trong tương lai, khu công nghiệp cách ga và tuyến đường sắt Xuyên Á 3 km Diện tích khuôn viên và các phân khu chức năng:

Tổng diện tích toàn khu công nghiệp là 215, 4 ha; trong đó diện tích giai đoạn 1 là 29,3 ha Trong 29,3 ha giai đoạn 1 qui hoạch có:

¾ Đất xây dựng công trình: 22,1 ha

- Nhà xưởng 21,7 ha

- Dịch vụ 0,103 ha

- Nhà ở chuyên gia 0,103 ha

- Nhà văn phòng 0,03 ha

- Căn tin -Triển lãm 0,026 ha

- Sân tennis 0,079 ha

¾ Đất cây xanh 7,2 ha

Mật độ xây dựng bình quân: 70%

Cơ cấu đất : chủ yếu là đất sét, đá, cát, cường độ chịu lực 2,5 Kgs/cm²

Cơ sở hạ tầng và dịch vụ:

¾ Nguồn điện:

Lưới điện quốc gia với công suất 65 KVA-43,8 MW hoạt động song song cùng lộ

ra 15 KV khu công nghiệp

¾ Hệ thống cấp nước:

Nước sạch đảm bảo tiêu chuẩn nước sinh hoạt, đã qua xử lý được cung cấp từ nguồn

nước ngầm của trạm cấp nước công suất là 3.000 m³/ ngày

¾ Hệ thống đường giao thông:

Toàn bộ 10km đường đã trải nhựa hoàn chỉnh, chiều rộng tối thiểu 16m, đảm bảo

cho container loại lớn với tải trọng đến 40 tấn

¾ Hệ thống viễn thông: đã lắp đặt sẵn 350 IDD line điện thoại, hoàn chỉnh hệ thống

ngầm cáp quang toàn khu

¾ Hệ thống cống thoát nước: đã hoàn chỉnh hai hệ thống thoát nước thải công nghiệp

và nước thải sinh hoạt toàn khu, đảm bảo thoát nước nhanh, không ngập úng

Lực lượng lao động:

♦ Nằm trong địa phận thành phố Hồ Chí Minh nên lực lượng lao động rất dồi dào

kể cả công nhân và nguồn lao động chất lượng cao

♦ Mức lương tối thiểu cho người lao động ở thành phố Hồ Chí Minh:

+ Công nhân: 50 – 75 USD/tháng + Nhân viên: 95 –185 USD/tháng + Kỹ sư: 200– 375 USD/tháng

- Các loại chi phí:

+ Giá thuê đất trong 30 năm: 27USD/m2/30năm + Giá cho thuê nhà xưởng: 20.000 đồng/tháng/m2 sàn + Phí duy tu cơ sở hạ tầng và phí tiện ích công cộng: 0,45 USD/m2/năm + Phí tiện ích công cộng bao gồm phí vệ sinh, phí bảo vệ ngoài rào, phí chiếu sáng công cộng là 0,038 USD/ m2/tháng

+ Giá điện: 890 VND/KWh + Giá nước:5 000 VND/m3+ Giá xử lý nước thải: 1 000 VND/m3+ Phí quản lý khu công nghiệp: 0,2 USD/m2/ năm + Giá thuê đất và sử dụng cơ sở hạ tầng: < 2,05 USD/m2/ năm (trả hằng năm)

2 Chương 2: KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

2.1 Nguyên liệu

2.1.1 Sữa bò tươi

Sữa là chất lỏng màu trắng đục Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng

β-carotene có trong chất béo của sữa, thường có màu trắng đến vàng nhạt Sữa bò có mùi vị

rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.[7]

Bảng 2.1 Một số tính chất vật lý của sữa

Bảng 2.2 Thành phần hoá học của sữa bò tươi

Sữa tươi nguyên liệu được thu mua từ các trang trại ở các tỉnh lân cận, chở về nhà máy

bằng xe bồn

2.1.2 Sữa bột gầy

Là loại sữa lấy từ sữa tươi đã ly tâm tách béo và qua các quá trình cô đặc, sấy phun

Sữa bột gầy có thời gian bảo quản rất lâu có thể lên đến 3 năm Ngoài ra, sử dụng phối hợp

sữa bột gầy và AMF sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khô, béo trong sữa [7]

Bảng 2.3 Thành phần hoá học của sữa bột gầy

Nước 4,3% Protein 35,0%

Sữa bột gầy chủ yếu được nhập từ nước như New Zealand, Hà Lan

2.1.3 Chất béo khan AMF

Là sản phẩm được chế biến từ cream hoặc bơ, không có sử dụng phụ gia (như các chất

để trung hòa acid béo tự do) Hàm lượng chất béo sữa trong AMF tối thiểu là 99,8% AMF

được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa

AMF được nhập về từ New Zealand, thường được đóng trong thùng phuy 200 lít có

nạp khí nitơ để tránh oxy hóa chất béo AMF là chất lỏng ở nhiệt độ trên 360C và đóng rắn

ở nhiệt độ dưới 160C

2.1.4 Đường saccharose

Được dùng để tạo ngọt cho sản phẩm Trong công nghiệp thực phẩm thường dùng loại

- Tính chất vật lý: Có dạng tinh thể đơn, trong suốt, không màu, nhiệt độ nóng chảy

khoảng 186 – 1880C; là chất dễ tan trong nước, độ hòa tan tăng theo nhiệt độ

- Tính chất hóa học: Bị thuỷ phân do tác dụng của acid hoặc xúc tác của enzyme

invertase, tạo sản phẩm thuỷ phân là đường glucose và fructose Khi đun nóng ở nhiệt độ

cao 160 – 1800C thì xảy ra phản ứng caramel hóa tạo hợp chất màu vàng nâu

Đường được mua từ nhà máy đường Biên Hòa- Đồng Nai

2.1.5 Nước công nghệ

Nước chiếm tỷ lệ lớn trong sản phẩm Nước được cung cấp bởi hệ thống cấp nước của

khu công nghiệp

Chỉ tiêu chất lượng nước cho chế biến sữa:[7]

+ Không màu, không mùi, không vị

+ Hàm lượng chất khô: <500 mg/l

+ Hàm lượng Ca và Mg: <100 mg/l

Sử dụng nguồn nước máy từ hệ thống cấp nước của thành phố

2.1.6 Các chất ổn định và nhũ hóa

Đóng vai trò ổn định tính chất cấu trúc cho sản phẩm: nhũ hóa chất béo và tránh hiện

tượng tách béo, tăng độ nhớt và tránh tách whey; tạo đặc

− Chất nhũ hóa và ổn định cho sữa tiệt trùng E471, E407, E401, E412 Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa tiệt trùng thành phẩm

− Chất ổn định cho yaourt uống là E407, E401 E412 Tỷ lệ sử dụng 0,4% khối lượng yaourt thành phẩm

Bảng 2.4 Các loại phụ gia thực phẩm được dùng

Kí hiệu Tên phụ gia Chức năng Dùng cho loại sản phẩm E401 Sodium alginate Tạo đặc Sữa tiệt trùng, yaourt uống E407 Caragenan Tạo đặc Sữa tiệt trùng, yaourt uống E412 Guar gum Tạo đặc Sữa tiệt trùng, yaourt uống E471 Mono – di glyceride Tạo nhũ Sữa tiệt trùng, yaourt uống

2.1.7 Màu

Được sử dụng nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa hoặc kem thành phẩm

Các loại màu sử dụng cho sản phẩm sữa tiệt trùng UHT và yauort uống: cam, dâu, nho

Tỉ lệ sử dụng: 0,1g/kg sản phẩm

Màu có nguồn gốc thiên nhiên như E 100, E 120, E 140 sử dụng trong sản xuất bơ Tỉ lệ sử dụng: 0,3% khối lượng sản phẩm

2.1.8 Hương liệu

Được sử dụng nhằm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm

− Hương liệu cho sữa cam: tỷ lệ sử dụng 1g/kg

− Hương liệu cho yaourt uống: tỷ lệ sử dụng 1g/kg

− Hương liệu cho bơ lên men: Có thể dùng một vài gia vị như: tỏi, tiêu, cỏ đinh hương…

2.2 Quy trình công nghệ

2.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng UHT[7]

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT

Thuyết minh quy trình:

Gia nhiệt sơ bộ

Chuẩn hóa Gia nhiệt Bài khí Đồng hóa Tiệt trùng UHT

Làm nguội Phối trộn

Rót vô trùng

Sữa UHT Làm mát

♦ Gia nhiệt sơ bộ:

− Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình chuẩn hóa

− Nhiệt độ sữa trong Tank dự trữ được giữ lạnh ở 40C, trước khi vào thiết bị chuẩn hóa phải được đưa lên nhiệt độ 550C

− Thiết bị: Trao đổi nhiệt bản mỏng

♦ Chuẩn hóa:

− Mục đích: Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa

− Thiết bị: Máy li tâm hoạt động theo phương pháp liên tục

− Tiến hành: Sau khi qua máy, có hai dòng thoát ra, một dòng sữa gầy và một dòng cream Sau đó một phần cream được phối trộn ngược trở lại với dòng sữa gầy để hàm lượng béo trong sữa đạt đúng giá trị yêu cầu

♦ Gia nhiệt:

− Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình bài khí Nhiệt độ của sữa sau khi ly tâm và phối trộn giảm xuống khoảng 500C, cần nâng nhiệt sữa lên 600C để quá trình bài khí được thực hiện tốt

− Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

♦ Bài khí:

− Mục đích: loại bỏ các chất khí trong sữa, tăng hiệu quả truyền nhiệt, tăng sự chính xác khi định lượng theo phương pháp thể tích, cải thiện hương vị của sản phẩm

− Thiết bị: thiết bị bài khí

− Aùp suất chân không trong thiết bị: 0,5 bar

− Nhiệt độ vào 600C, khi rời thiết bị nhiệt độ sữa giảm khoảng 5 - 70C

♦ Đồng hóa

o Thiết bị: thiết bị đồng hóa 2 cấp

Nhiệt độ sữa đi vào thiết bị trong khoảng 55-700C

Aùp lực đồng hóa cấp 1: 200 bar

Aùp lực đồng hóa cấp 2: 40 bar

Sau khi đồng hóa, nhiệt độ sữa tăng khoảng 50C

♦ Tiệt trùng UHT

− Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật trong sữa, vô hoạt không thuận nghịch các enzyme,

tăng thời gian bảo quản cho sữa Thời gian lưu nhiệt rất ngắn giúp bảo vệ các chất

dinh dưỡng kém bền nhiệt, tăng giá trị dinh dưỡng và cảm quan cho sản phẩm

− Thiết bị: thiết bị truyền nhiệt bản mỏng

− Tiến hành: Sữa sau khi bài khí và đồng hóa được dẫn về thiết bị truyền nhiệt Sữa

được nâng nhiệt lên khoảng 95 - 1000C bằng sữa đã tiệt trùng, sau đó được gia

nhiệt tiếp lên 1400Cbằng nước nóng (nước nóng được gia nhiệt bằng hơi nước bão

hoà 6 bar) Sau khi tiệt trùng, sữa được dẫn qua ống lưu nhiệt với thời gian lưu

nhiệt 4 giây

♦ Làm nguội

− Mục đích: Hạ nhiệt độ của sữa sau khi tiệt trùng

− Thực hiện: Dùng thiết bị truyền nhiệt bản mỏng Sữa tiệt trùng dòng ra sau khi đi

qua ống lưu nhiệt sẽ truyền nhiệt cho sữa tiệt trùng dòng vào, sữa cần gia nhiệt sơ

bộ nên giảm nhiệt độ xuống khoảng 95-1150C Sau đó làm lạnh nhanh xuống

600C

♦ Phối trộn

− Mục đích: Bổ sung vào sữa tươi các loại nguyên liệu khác như đường RE, chất ổn

định và nhũ hóa, màu, hương liệu và phối trộn đều các nguyên liệu

− Thiết bị: Bồn trộn, bồn chứa sản phẩm trộn, thiết bị gia nhiệt

− Tiến hành: Sữa tươi được bơm vào bồn trộn Các nguyên liệu khác được cho vào theo thứ tự: đường RE, chất ổn định và nhũ hóa Nhiệt độ khi trộn đường là 600C, chất ổn định, chất nhũ hóa là 450C Sau đó hạ nhiệt độ xuống khoảng 400C trộn màu và hương liệu Quá trình trộn được giữ nhiệt, hay điều chỉnh nhiệt độ nhờ lớp vỏ áo điều nhiệt bên ngoài bồn trộn Việc trộn được thực hiện nhờ cánh khuấy bên trong bồn

♦ Làm lạnh

− Mục đích: hạ nhiệt độ của sữa trước khi rót từ 400C đến nhiệt độ 200C bằng nước lạnh

♦ Rót vô trùng

− Mục đích: tránh sự thâm nhập của vi sinh vật vào sản phẩm trong quá trình rót

− Nhiệt độ khi rót: 200C

− Bao bì: Bao bì giấy 7 lớp của TetraPak, hình hộp chữ nhật, thể tích 200ml và 1000ml

− Bao bì giấy được cuộn thành hình ống và dán mí dọc Bao bì được dẫn qua bồn

H2O2 35% để tráng thuốc sát trùng rồi được thổi không khí nóng vô trùng 1800C nhằm giải phóng oxy nguyên tử, làm khô bao bì và đuổi lượng H2O2 dư Sữa được rót vào bao bì, khi đủ lượng sữa cần thiết thì máy ngừng rót đồng thời ngàm cắt sẽ cắt bịch sữa ra Bịch sữa được gấp mép thành hình hộp chữ nhật, gắn ống hút, bao thành lốc 4 hộp rồi xếp vào thùng carton, chất lên pallet, đưa vào kho thành phẩm

2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất yaourt uống [7]

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa chua uống

Xử lý nhiệt Chuẩn hĩa

Lên menCấy giống

Bài khí

Đồng hĩa Sữa nguyên liệu

Phối trộn

Đồng hĩa

Rĩt sản phẩm Tiệt trùng UHT

Yaourt uống

Vi khuẩn lactic thương mại dạng đơng khơ

Hoạt hĩa

Dán nhãn, phun code, đĩng Block

Hương liệu

Chất ổn định, đường, bơ

♦ Chuẩn hóa

− Mục đích: Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa làm yaourt

− Thiết bị: Máy li tâm hoạt động theo phương pháp liên tục

− Tiến hành: Tương tự như trong sữa tiệt trùng

♦ Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô

− Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình lên men

− Thông thường sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5-12,7% Tổng hàm lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yaourt là từ 14-16%

− Phương pháp: Bổ sung thêm sữa bột gầy vào sữa tươi, hàm lượng bột sữa gầy sử dụng thường không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi

♦ Đồng hóa:

− Mục đích: Tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm yaourt Quá trình đồng hóa sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle của sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phẩm

− Thực hiện ở áp lực 200-250 bar, nhiệt độ sữa từ 65-700C

♦ Xử lý nhiệt

− Mục đích: Tiêu diệt, ức chế tới mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme có trong

− Thiết bị: Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

− Chế độ xử lý nhiệt: 90-950C trong 3 phút Sau đó làm nguội để đưa dịch sữa về

nhiệt độ 450C

♦ Cấy giống

− Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình lên men

− Thực hiện: Giống chọn sử dụng cho quá trình lên men yaourt là hai loài

Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus dưới dạng chế phẩm vi

khuẩn lactic Tiến hành hoạt hóa giống, sau đó cấy vào bồn lên men có chứa sữa

nguyên liệu Có thể dùng cánh khuấy để phân bố đều tế bào vi khuẩn lactic vào

môi trường sữa

♦ Lên men

− Mục đích: Chế biến Tạo ra hương vị đặc trưng của yaourt

− Thực hiện: Quá trình lên men được thực hiện ở 450C, trong bồn hình trụ dung tích

lớn và có cánh khuấy Quá trình lên men kết thúc sau khoảng 2-3 giờ, sau đó tiến

hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, làm lạnh xuống 18-200C rồi

bơm vào bồn chứa tạm

♦ Phối trộn

− Mục đích: bổ sung vào yaourt đường RE, chất ổn định và nhũ hóa, màu, hương liệu

và phối trộn đều các nguyên liệu

− Thiết bị: Bồn phối trộn có lớp vỏ áo gia nhiệt và cánh khuấy

− Tiến hành: Sữa tươi được bơm vào bồn trộn Các nguyên liệu khác được cho vào

theo thứ tự: chất ổn định và nhũ hóa, sữa bột gầy, đường RE, AMF Nhiệt độ khi

trộn đường là 600C, chất ổn định, chấtø nhũ hóa là 450C Sau đó hạ nhiệt độ xuống

khoảng 400C trộn màu và hương liệu Quá trình trộn được giữ nhiệt, hay điều

chỉnh nhiệt độ nhờ lớp vỏ áo điều nhiệt bên ngoài bồn trộn Việc trộn được thực

♦ Đồng hóa

− Mục đích: Giảm kích thước các hạt béo, phân bố đều chúng trong sản phẩm, phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt, tăng độ đống nhất cho sản phẩm

♦ Tiệt trùng UHT

− Mục đích: Bảo quản ở nhiệt độ phòng

− Thực hiện:Sử dụng phương pháp trao đổi nhiệt gián tiếp bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Chế độ tiệt trùng: 110 0C trong thời gian 5-7 giây

♦ Làm nguội:

Tương tự với sữa tiệt trùng

♦ Rót sản phẩm

− Tương tự với sữa tiệt trùng UHT

2.2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men [7]

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men

− Cream sau khi tách ra từ quá trình chuẩn hóa sữa được cho vào bồn chứa sau đó

được bài khí và thanh trùng, làm nguội và trữ trong bồn chứa tạm Sau đó cream

được phối trộn với AMF, tiến hành lên men, xử lý nhiệt lạnh, bao gói

♦ Bài khí:

− Mục đích: loại các chất khí trong sữa nhằm loại bỏ các mùi lạ trong cream, tăng

hiệu quả truyền nhiệt

− Phương pháp: bài khí chân không Đầu tiên cream sẽ được bơm vào thiết bị trao

đổi nhiệt bản mỏng để nâng nhiệt độ lên 780C Tiếp theo sẽ được đưa vào bồn

chân không để thực hiện quá trình bài khí Áp lực chân không điều chỉnh sao cho

Cream

Gia nhiệt

Cấy giống

Bao gĩi Tạo hạt bơ- xử lý

Lên men- Xử

lý nhiệt lạnhNhân giống

♦ Thanh trùng

− Mục đích: Tiêu diệt vi sinh vật và ức chế hoạt tính của enzyme trong cream

− Chế độ thanh trùng: 90-950C trong 15-20 giây sau đó làm nguội bằng nước lạnh

− Thiết bị thanh trùng: Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng

♦ Gia nhiệt:

− Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình phối trộn

− Thực hiện: Cream và AMF được gia nhiệt lên đến nhiệt độ 600C nhờ bồn chứa có gắn thiết bị gia nhiệt

♦ Phối trộn:

− Mục đích: do lượng cream tách ra từ sữa tươi ở nhà máy không đủ cho sản xuất bơ nên cần phải bổ sung thêm một lượng nguyên liệu là AMF Đồng thời giảm giá thành sản phẩm

♦ Lên men và xử lý nhiệt lạnh

− Mục đích: Chế biến Kết tinh một lượng béo trong cream để tạo cấu trúc cho sản

− Thực hiện: Quá trình lên men và xử lý nhiệt lạnh diễn ra song song trong thiết bị

hình trụ có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ Người ta dựa vào chỉ số iod

của chất béo để chọn chế độ xử lý nhiệt lạnh tối ưu Trong quy trình sản xuất này,

chế độ xử lý nhiệt lạnh là: 8-21-16 tương ứng với chỉ số iod của béo là 28-29 và

lượng giống cấy chọn 2-3% thể tích

♦ Tạo hạt bơ-xử lý

− Mục đích: Tạo hạt bơ và kết dính các hạt bơ thành khối; bổ sung và phân bố đều

muối vào trong toàn bộ khối bơ

− Hiệu chỉnh độ ẩm và xử lý chân không để giảm độ ẩm trong khối bơ

− Thực hiện: Trong thiết bị liên tục

♦ Bao gói

− Mục đích: hoàn thiện và bảo quản sản phẩm

− Thực hiện: Bằng thiết bị tự động Bơ được tạo hình dạng khối chữ nhật với khối

lượng 250g Bao bì là giấy nhôm Sau đó được xếp vào hộp carton rồi bảo quản trong

kho lạnh

3 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

3.1 Chọn năng suất, thành phần nguyên liệu và sản phẩm

3.1.1 Chọn năng suất theo thành phẩm:

- Sữa tiệt trùng UHT: 120 tấn sữa thành phẩm/ ngày

- Yaourt: 120 tấn sữa thành phẩm/ ngày

- Bơ: 12 tấn bơ thành phẩm/ ngày

3.1.2 Chọn thành phần nguyên liệu và sản phẩm:

3.1.2.1 Chọn thành phần nguyên liệu

¾ Sữa tươi: [7]

Nước: 87%

Hàm lượng chất khô TS = 13%

Hàm lượng chất béo F = 4%

Hàm lượng chất khô không béo: SNF = 9%

Khối lượng riêng của sữa (KLR): 1,032 g/cm3

¾ Sữa bột gầy: [7]

Hàm lượng chất khô TS = 96% ( độ ẩm W = 4%) Hàm lượng chất béo F = 1,25%

¾ Chất béo khan AMF: [7]

Hàm lượng chất béo F = 99,8%

¾ Đường RE:

Hàm lượng chất khô TS = 99,8%

Độ ẩm W = 3%

Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa tiệt trùng thành phẩm

¾ Cream:

Hàm lượng chất béo: 40%

¾ Chất màu cho bơ:

Độ ẩm 3%

Tỷ lệ sử dụng 0,3% khối lượng

¾ Chất chống oxy hoá cho bơ

Carotenoides:(E 160) Tỷ lệ sử dụng 0,01%

¾ Chất ổn định và nhũ hóa cho yaourt E407, E410, E412:

Độ ẩm 3%

Tỷ lệ sử dụng 0,4% khối lượng thành phẩm

¾ Bột màu cho yaourt:

Tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa

¾ Hương liệu cho sữa cam:

Tỷ lệ sử dụng 1ml/kg sữa (1g/kg)

3.1.2.2 Chọn thành phần sản phẩm

- Sữa tiệt trùng: (% khối lượng)

Hàm lượng các chất khô, béo và đường trong sữa UHT tiệt trùng thể hiện trên bảng 3.1

Bảng 3.1 Hàm lượng chất khô, béo, đường saccharose trong sữa UHT

Loại sữa Hàm lượng chất khô TS Hàm lượng béo F Hàm lượng

Bảng 3.2 Hàm lượng chất khô, béo, đường saccharose trong yaourt

Hàm lượng chất khô TS Hàm lượng béo F Hàm lượng saccharose

15% 3,5% 2%

- Bơ lên men:

Bảng 3.3 Hàm lượng chất khô, béo, muối trong bơ

Hàm lượng chất khô TS Hàm lượng béo F Hàm lượng muối

85% 80% 1%

3.2 Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn (tính theo % khối lượng)

3.2.1 Quy trình tiếp nhận sữa:

- Tổn thất ở thiết bị cân: fc = 0,02%

- Tổn thất từ thiết bị cân đến thiết bị làm lạnh:fc→ll = 0,02%

- Tổn thất ở thiết bị làm lạnh: fll = 0,02%

- Tổn thất ở tank sữa nguyên liệu:ftank = 0,03%

- Tổn thất trên đường ống: ftank→cb= 0,02 %

- Tổn thất ở bồn cân bằng: f = 0,02%

- Tổn thất từ bồn cân bằng đến thiết bị xử lý nhiệt: fcb→xln= 0,03%

- Tổn thất trong quá trình xử lý nhiệt: fxln = 0,05%

- Tổn thất trong quá trình chuẩn hóa: fch = 0,15%

- Tổn thất trong bồn chứa cream: fcr = 0,05%

- Tổn thất từ thiết bị chứa cream đến thiết bị bài khí: fcr→bk= 0,05%

- Tổn thất trong thiết bị bài khí: fbkc=0,15%

- Tổn thất tại thiết bị thanh trùng: ftht=0,2%

- Tổn thất từ thiết bị thanh trùng đến thùng chứa cream: ftht = 0,05%

3.2.2 Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng

- Tổn thất trong quá trình bài khí: fbk = 0,15%

- Tổn thất từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa: fbk→ đh = 0,04%

- Tổn thất trong quá trình đồng hóa: fđh = 0,15%

- Tổn thất trong từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị tiệt trùng: fđh→tt = 0,04%

- Tổn thất trong quá trình tiệt trùng ftt = 0,25%

- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị tiệt trùng đến thiết bị phối trộn: ftt→tr=0,05%

- Tổn thất trong thiết bị phối trộn: ftr= 0,1%

- Tổn thất trên đường ống thiết bị phối trộn đến thiết bị đóng gói:ftr→đg = 0,05%

- Tổn thất trong quá trình đóng gói :fđg = 0,5%

3.2.3 Quy trình sản xuất yaourt uống

- Tổn thất trong quá trình bổ sung sữa bột: fbsb= 0,1%

- Tổn thất tại quá trình phối trộn: ftr1= 0,15%

- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị phối trộn đến thiết bị bài khí: ftr→bk =0,05%

- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa: fbk→đh= 0,04%

- Tổn thất tại thiết bị đồng hóa:fđh= 0,15%

- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị xử lý nhiệt:fđh→xln=0,03%

- Tổn thất tại thiết bị xử lý nhiệt:fxln= 0,15%

- Tổn thất trên đường ống từ thiết bị xử lý nhiệt đến thiết bị lên men: ftt→lm=0,03%

- Tổn thất trong thiết bị lên men: flm=0,2%

- Tổn thất từ thiết bị lên men đến thiết bị phối trộn: flm→tr= 0,03%

- Tổn thất trong thiết bị phối trộn: ftr2= 0,1%

- Tổn thất trên đường ống thiết bị phối trộn đến thiết bị đồng hóa: ftr→đh = 0,05%

- Tổn thất tại thiết bị đồng hóa: fđh= 0,15%

- Tổn thất từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị tiệt trùng UHT: fđh→tt=0,15%

- Tổn thất tại thiết bị tiệt trùng: ftt= 0,3%

- Tổn thất trong quá trình đóng gói: fđg = 0,5%

3.2.4 Quy trình sản xuất bơ lên men

- Tổn thất tại thiết bị chứa AMF: fAMF = 0,03%

- Tổn thất tại thiết bị phối trộn: ftr = 0,15%

- Tổn thất trong thiết bị lên men và xử lý nhiệt lạnh: flm= 0,15%

- Tổn thất trong đường ống từ thiết bị lên men đến thiết bị tạo hạt: flm→th=0,03%

- Tổn thất trong thiết bị tạo hạt: fth=0,1%

- Tổn thất trong silô chứa và đường ống đến thiết bị bao gói: fsilo=0,1%

- Tổn thất tại thiết bị bao gói: fbg= 0,5%

3.3 Tính cân bằng vật chất

3.3.1 Cân bằng vật chất cho 1 tấn sản phẩm sữa tiệt trùng

3.3.1.1 Sữa không đường

¾ GUKĐ = 1000kg : khối lượng sữa thành phẩm

Gọi :

¾ x là sữa nguyên liệu từ xe bồn

¾ x1: khối lượng sữa tươi nguyên liệu trước khi chuẩn hóa: F=4%, TS=13%

¾ x2 :khối lượng sữa nguyên liệu sau khi chuẩn hóa: F = 3,5%

¾ x3: khối lượng chất ổn định và nhũ hóa cần dùng, W = 3%, tỷ lệ sử dụng 0,1%

khối lượng sữa tiệt trùng

¾ x4: khối lượng cream tách ra sau chuẩn hóa (hàm lượng béo) F=40%

¾ Gọi f1x là tổn thất từ quá trình bài khí đến trước khi trộn:

Chất ổn định và nhũ hóa với độ ẩm W=3% dùng với hàm lượng 0,1% khối

lượng dịch sữa:

(1 – 0,03)*x3 = 0,1%*[x2* 0,99322+x3] (2)

Phương trình cân bằng lượng sữa trước và sau khi chuẩn hóa:

x1=

ch

f

x x

−

+1

4 2

x1=

%15,01

4 2

*

%40

*

%5,

x4=14,061 kg Gọi f là tổn thất toàn bộ các quá trình trong khu nhập liệu:

f = (1- fc)*(1-fc→ll)*(1-fll)* (1- ftank)*(1-ftank→cb)*(1- fcb)*(1- fcb→xln)*(1- fxln)

=(1-0,02%)*(1-0,02%)*(1-0,02%)*(1-0,03%)*(1-0,02%)*(1-0,02%)*(1-0,03%)*(1-0,1%) = 0,9974

Lượng sữa tươi nguyên liệu từ xe bồn nhập vào nhà máy:x

Với x*f= x1

x*0,9974=1027,97 Vậy: x = 1030,647 kg

Có thể tóm tắt khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm vào các thiết bị trong dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng UHT không đường theo bảng 3.4

Bảng 3.4 Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị

Thiết bị phối trộn: GTR= GTT(1- ftt)(1- ftt→tr)+ x3 1006,53

Bảng 3.5 Tiêu hao nguyên liệu cho 1000kg sữa UHT không đường

Chất ổn định và nhũ hóa 1,038kg

Sữa tiệt trùng không

đường 1000kg

3.3.1.2 Sữa có đường

¾ GUKĐ = 1000kg : khối lượng sữa thành phẩm

Gọi:

¾ y là sữa nguyên liệu từ xe bồn

¾ y1: khối lượng sữa tươi nguyên liệu trước khi chuẩn hóa: F=4%, TS=13%

¾ y2 : khối lượng sữa nguyên liệu sau khi chuẩn hóa: F = 3,5%

¾ y3: khối lượng chất ổn định và nhũ hóa cần dùng, W = 3%, tỷlệ sử dụng 0,1% khối

lượng sữa tiệt trùng

¾ y4: khối lượng đường RE với hàm lượng saccharose 99,8% chất khô chiếm 3% sản

phẩm

¾ y5: khối lượng cream tách ra sau chuẩn hóa, F=40%

¾ Tổn thất từ giai đoạn bài khí đến trước khi trộn:

Chất ổn định và nhũ hóa dùng với hàm lượng 0,1% khối lượng dịch sữa:

(1 – 0,03) * y3 = 0,1%[y2*0,99322+ y3+ y4] (2) Đường RE cĩ hàm lượng saccharose 99,8% chất khô chiếm 3% sản phẩm:

99,8%y4 = 3%[y2*0,99322+ y3+ y4] (3) Phương trình cân bằng lượng sữa trước và sau khi chuẩn hóa:

y1=

ch

f

y y

−

+1

5 2

y1=

%15,01

5 2

%40

%5,

Lượng sữa tươi nguyên liệu từ xe bồn nhập vào nhà máy:

y*f = y1 y* 0,9974=997,03

y = 999,63 kg

Bảng 3.6 Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị

Thiết bị đồng hoá: GĐH = GBK (1- fbk)(1- fbk→ đh) 980,035

Thiết bị phối trộn: GTR= GTT(1- ftt)(1- ftt→tr)+ y3+y4 1006,532

Bảng 3.7 Tiêu hao nguyên liệu cho 1000kg sữa UHT có đường

Lượng Cream tách ra 13,64 kg

3.3.1.3 Sữa hương cam

¾ GUKĐ = 1000kg : khối lượng sữa thành phẩm

Gọi :

¾ z là sữa nguyên liệu từ xe bồn

¾ z1: khối lượng sữa tươi nguyên liệu trước khi chuẩn hóa: F=4%, TS=13%

¾ z2 :ø khối lượng sữa nguyên liệu sau khi chuẩn hóa: F = 3,5%

¾ z3: khối lượng chất ổn định và nhũ hóa cần dùng, W = 3%, tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa tiệt trùng

¾ z4: khối lượng đường RE với hàm lượng saccharose 99,8% chất khô chiếm 3% sản phẩm

¾ z5 là khối lượng bột màu dùng tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa tiệt trùng

¾ z6 là khối lượng hương cam dùng tỷ lệ sử dụng 1ml/kg (1g/kg sữa tiệt trùng)

¾ z7 là khối lượng cream tách ra sau chuẩn hóa F=40%

¾ Tổn thất từ giai đoạn bài khí đến trước khi trộn:

Chất ổn định và nhũ hóa dùng với hàm lượng 0,1% khối lượng dịch sữa :

(1 – 0,03) z3 = 0,1%[z2*0,99322+ z3+ z4+z5+ z6 ] (2) Đường RE với hàm lượng saccharose 99,8% chất khô chiếm 3% sản phẩm nên:

99,8%x4 = 3%[z2*0,99322+ z3+ z4+z5+ z6 ] (3)

Do khối lượng bột màu dùng tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa tiệt trùng nên:

z5=0,01%*[z2*0,99322+ z3+ z4+z5+ z6 ] (4) Khối lượng hương cam dùng tỷ lệ sử dụng 1ml/kg (1g/kg sữa tiệt trùng):

z6=0,1%[z2*0,99322+ z3+ z4+z5+ z6 ] (5)

z1=

ch

f

z z

−

+1

7 2

z1=

%15,01

7 2

%

40

%

5,

z*f=z1 → z * 0,9974 = 989,1 Vậy: z = 991,7 kg

Bảng 3.8 Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị

Thiết bị đồng hoá: GĐH = GBK (1- fbk).(1- fbk→ đh) 972,283

Thiết bị tiệt trùng: GTT= GĐH.(1- fđh).(1- fđh→tt) 970,436

Thiết bị phối trộn: GTR= GTT.(1- ftt).(1- ftt→tr) + z3+z4+z5+z6 1000

Bảng 3.9 Tiêu hao nguyên liệu cho 1000kg sữa UHT có đường, hương cam

Sữa tiệt trùng có

đường, hương cam

1000kg

Lượng Cream tách ra 13,64 kg

3.3.1.4 Tính cân bằng vật chất cho sản phẩm sữa yaourt uống

Gọi

¾ GUKĐ = 1000kg : khối lượng sữa thành phẩm

¾ w là sữa nguyên liệu từ xe bồn

¾ w1: khối lượng sữa tươi nguyên liệu trước khi chuẩn hóa: F=4%, TS=13%

¾ w2 là khối lượng sữa tươi nguyên liệu sau khi chuẩn hóa cần dùng: F = 3,5%

¾ w3: khối lượng sữa bột gầy cần dùng Lượng bổ sung bằng 2% lượng sữa tươi.F=1,25%, TS =96%

¾ w4 :chất ổn định và nhũ hóa cần dùng, W = 3%, tỷlệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa tiệt trùng

¾ w5: khối lượng đường RE với hàm lượng saccharose 99,8% chất khô chiếm 15% sản phẩm

¾ w6 là khối lượng bột màu dùng tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa tiệt trùng

¾ w7 là khối lượng hương dùng tỷ lệ sử dụng 1ml/kg (1g/kg sữa tiệt trùng)

¾ w8 là lượng vi khuẩn lactic cấy vào với tỉ lệ 4% về khối lượng sữa

f1w= (1- fbsb)(1- fbsb→tr1)(1- ftr1 )(1- ftr1→bk )(1- fbk)(1- fbk→ đh)(1- fđh)(1- fđh→xln)(1-

fxln)(1- fxln→lm)

= (1- 0,1%)(1- 0,03%)(1-0,15%)(1- 0,05%)(1- 0,15%)(1- 0,04%)(1- 0,15%)(1- 0,03%)(1- 0,15%)(1- 0,03%) = 0,9912

¾ f2 là tổn thất từ giai đoạn lên men đến trộn:

f2w=(1- flm)(1- flm→tr2)= (1- 0,2%)(1- 0,03%)=0,9977

¾ f3 là tổn thất từ giai đoạn trộn đến giai đoạn đóng gói:

f3w= (1- ftr2)(1- ftr→đh)(1- fđh)(1- fđh→tt)(1- ftt)(1-fđg)= (1- 0,1%)(1- 0,05%)(1- 0,15%)(1- 0,03%)(1- 0,3%)(1-0,5%)=0,9887

Phương trình cân bằng vật chất theo tổn thất:

{[(w2+ w3)f1w+w8]f2w+w4+ w5+ w6+ w7}f3w = 1000

Vậy: {[(w2+ w3)0,9912+w8]*0,9977+w4+ w5+ w6+ w7}*0,9887 = 1000 (1)

Khối lượng sữa bột dùng 2% so với sữa tươi nguyên liệu nên:

w3=2%w2 (2) Nấm men dùng với tỉ lệ 4% khối lượng sữa nên:

w8=4%(w2+ w3)*0,9912 (3) Chất ổn định và nhũ hóa dùng với hàm lượng 0,1% khối lượng dịch sữa:

Phương trình cân bằng lượng sữa trước và sau khi chuẩn hóa:

w1=

ch

f

w w

−

+1

9 2

w1=

%15,01

9 2

%40

%5,

w*f=w1 w* 0,9974 =947,49

w = 949,96 kg

Bảng 3.10 Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết bị

Thiết bị bổ sung bột và phối trộn:GTR= (w2+w3) 951,769

Thiết bị bài khí: GBK = GCH (1- fbsb).(1- ftr1) (1- ftr→bk) 948,916

Thiết bị đồng hóa: GĐH = GBK (1- fbk).(1- fbk→ đh) 947,114

Thiết bị xử lý nhiệt: GXLN= GĐH.(1- fđh→xln).(1- fđh) 945,41

Thiết bị lên men: GLM= (GXLN).(1- fxln).(1- ftt→lm) +w8 981,446

Thiết bị phối trộn:GTR= GLM.(1- flm).(1- flm→tr)+ w4+w5+w6+w7 1011,75

Thiết bị đồng hóa:GĐH= GTR.(1- ftr2).(1- ftr→đđh) 1010,23

Thiết bị tiệt trùng: GTT= GĐH.(1- fđh).(1- fđh→tt) 1007,2

Thiết bị đóng gói: GĐG= (GTT).(1-ftr).(1-ftr→đg) 1004,178

Bảng 3.11 Tiêu hao nguyên liệu cho 1000kg yaourt uống

Giống 37,73kg Chất ổn định và nhũ hóa 1,04kg

Đường 30,404kg

Yaourt uống 1000kg

Lượng Cream tách ra 12,9598 kg

3.3.1.5 Tính cân bằng vật chất cho sản phẩm bơ lên men

Gọi

¾ u1 là tổng lượng chất béo

¾ u2 là lượng giống vi khuẩn

¾ u3 là lượng muối sử dụng

¾ u4 là lượng màu carotenoide

¾ u5 là lượng chất chống oxi hóa

Phương trình cân bằng vật chất theo tổn thất:

{[u1(1- ftr)+u2](1- flm)(1- flm→th)+u3+u4+u5)(1- fth)(1- fsilo)(1- fbg)=1000

Suy ra: (0,9985u1+u2)*0,9982+ u3+u4+u5)*0,993=1000 (1)

Lượng muối hàm lượng 99,8% chất khô chiếm 1% khối lượng bơ thành phẩm: