Đồ án: Thiết kế nhà máy sữa

Hiện nay nền công nghiệp chế biến sữa của nước ta vẫn còn non trẻ. Nguồn sữa bò tươi của nước ta còn thiếu nhiều nên phải nhập từ nước ngoài nguyên liệu sữa bột. Vì vậy, việc xây dựng nhà máy sử dụng sữa bột làm nguyên liệu là giải pháp tích cực hiện nay.

M Ở ĐẦU ĐẦU U

Sữa là sản phẩm cung cấp gần như đầy đủ chất dinh dưỡng cho con người

Vì vậy nó là nguồn thực phẩm rất quan trọng và không thể thiếu đối với con người Đặc biệt sản phẩm sữa chua rất giúp ích cho đường ruột.Do đó cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến sữa nói riêng cũng đã

và đang phát triển

Hiện nay nền công nghiệp chế biến sữa của nước ta vẫn còn non trẻ Nguồn sữa bò tươi của nước ta còn thiếu nhiều nên phải nhập từ nước ngoài nguyên liệu sữa bột Vì vậy, việc xây dựng nhà máy sử dụng sữa bột làm nguyên liệu là giải pháp tích cực hiện nay

Là một sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm-sinh học, tôi chọn đề tài :

Thiết kế nhà máy chế biến sữa hiên đại năng suất 20 triệu lít/năm gồm 2 dây chuyền sản xuất:

-Sữa tươi tiệt trùng có đường -Sữa chua đặc hương dâu

PHẦN I

LẬP LUẬN KINH TẾ-KĨ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa:

Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong khi đó nhu cầu sử dụng hàng ngày của con người cũng tương đối lớn,không những gia tăng cả về số lượng lẫn chất lượng mà còn đòi hỏi đầy đủ về an toàn vệ sinh thực phẩm Việc xây dựng nhà máy chế biến sữa sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước đồng thời hướng đến xuất khẩu.Khi nhà máy đi vào hoạt động không những góp phần giải quyết công ăn việc làm mà còn tăng thu nhập cho người lao động , mang lại nguồn lợi nhuận to lớn cho nhà đầu tư

Nhà máy sữa được xây dựng đảm bảo các yêu cầu sau :

 Vị trí đặt nhà máy :gần nguồn nguyên liệu , thị trường tiêu thụ sản phẩm

 Giao thông vận tải thuận lợi

 Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng

 Cấp thoát nước thuận lợi

 Nguồn nhân lực dồi dào

1.3 Giao thông vận tải

Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, thuộc loại bậc nhất miền trung Nhà máy nằm gần đường quốc lộ 1A và cảng Tiên Sa Đây là điều kiện rất

để vận chuyển nguyên liệu , nhiên liệu, sản phẩm , máy móc thiết bị ,

1.4 Cấp thoát nước

Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung cấp từ nhà máy nước của khu công nghiệp Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoang và được xử lí đạt yêu cầu của nước thủy cục

Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí sẽ được thải ra ngoài

1.5 Năng lượng

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380V Để đề phòng mất điện, nhà máy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng

1.6 Nguồn nhân lực

Thành phố Đà Nẵng là một thành phố đông dân cư tập trung nhiều trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp Đây là nguồn nhân lực dồi dào cho nhà máy Ngoài ra nhà máy còn thu hút thêm các cán bộ lành nghề có nhiềukinh nghiệm

PHẦN II NGUYÊN LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU SỮA TƯƠI.

Sữa là loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng Trong sữa có đầy đủ các chất cần thiết cho việc tạo thành các tổ chức cơ thể và cơ thể có khả năng hấp thụ sữa rất cao Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng như chất béo , đường lactoza ,các vitamin , chất khoáng , các enzym , Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ các axit amin không thay thế Đây là các axit amin rất cần thiết cho cơ thể Có thể nói rất ít loại thực phẩm nào mà toàn diện về các chất như sữa

Nguyên liệu ban đầu của dây chuyền là sữa bột gầy, vì vậy trong sữa chứa hầu hết các phần giống nhau như trong sữa tươi, chỉ khác về hàm béo, hàm lượng nước, một phần nhỏ vitamin.Về mặt hoá lý thì sữa sau khi tiêu chuẩn hoá gần giống với sữa tươi

Thành phần hoá học của sữa tươi:

2.1.1 Chất béo:

Gồm 2 loại : Đơn giản và phức tạp

 Chất béo đơn giản: Có hàm lượng 35 đến 45g/l đối với sữa tươi gồm các axitbéo no và không no như: axit oleic, palmitic, Stearic

 Chất béo phức tạp : Chất béo này thường chứa các phần tử nitơ, photpho , lưu huỳnh Các axit béo phức tạp này có tên chung là photpho amino axit Đại diện quan trọng nhất của axit béo này là lexitin

* Đặc tính hoá lý của chất béo:

- Chỉ số axit bay hơi không hoà tan : 1,5 - 3

- Chỉ số axit bay hơi hoà tan : 26 - 30

- Chỉ số khúc xạ : 1,453 - 1,462

* Cấu trúc chất béo có trong sữa:

Chất béo trong sữa có dạng hình thù của các hạt tiểu cầu hoặc hình ovan với đường kính 2 –10 mm tuỳ thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa Cấu trúc các hạt hình cầu được bao bọc bởi một màng Protein và màng này có 2 phần : Một phần có thể hoà tan trong nước và một phần thì không Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất Phospholipit, có thành phần chủ yếu là lexitin

và cephalin Đây là những chất béo phức tạp có hàm lượng 0,3 - 0,5g/l

Ngoài ra, màng tế bào còn chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ chủ yếu

là Cu, Fe, Enzim Enzim chủ yếu là photphataza mang tính kiềm tập trung trong phần protit và enzim reductaza có trong phần không hoà tan được

Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc tính chung như sau: Phần trung tâm của hạt tiểu cầu chứa cácglixetit có điểm nóng chảy thấp, giàu hàm lượng axit oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường Trong khi đó, phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit có chỉ số iod thấp (5 - 6) nhưng lại có điểm nóng chảy rất cao và đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường Vì lẽ đó, xu thế chung của các hạt chất béo có trong sữa sẽ liên kết lại với nhau để tạo thành hạt hình cầu có kích thước lớn hơn Đó là nguyên nhân gây nên trạng thái mất ổn định của chất béo có trong sữa và

đó là nguyên nhân gây nên sự phân lớp chất béo và các thành phần trong sữa

2.1 2 Protein.

Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa hầu hết các loại axit amin đặc biệt là axit amin không thay thế

Protein Polypeptit peptit axit amin

*Trong cấu trúc thành phần protein sữa rất đa dạng, bao gồm các chất sau:

 Cazein toàn phần chứa : 26 -29 g/l

 -lactoglobulin : 26 -29 g/l

2.1.3 Đường lactoza:

Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa, với hàm lượng khoảng 50g/l, tồn tại chủ yếu 2 dạng và  Lactoza khi bị thuỷ phân tạo ra các phần tử đường glucoza và một phần tử đường galactoza

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Lactoza Glucoza Galactoza

Trong sữa đường latoza luôn ở trạng thái hoà tan, khả năng hoà tan và kết tinh của lactoza cho ta những ứng dụng quan trọng trong chế biến sữa.Hai đường -

 lactoza luôn tốn tại cân bằng trong chất lỏng theo một tỷ lệ nhất định và cân bằngnày được thay đổi bởi nhiệt độ

Đường lactoza ít hoà tan hơn đường sacharoza ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn Độ hoà tan của đường lactoza tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thuỷ phân rất chậm theo nhiệt độ ở nhiệt độ cao.Sự có mặt của đường lactoza góp phần biến màu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao

Đường lactoza dễ bị lên men dưới tác dụng của vi khuẩn để tạo ra các sản phẩm khác nhau Quan trọng nhất là tạo thành axit lactic trong sản xuất sữa lên men

C12H22O11 + H2O 4CH3CHOH - COOH + H2O + CO2

lactoza Axit lactic

Axit lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành axit propionic hay axit butyric

3CH CHOH - COOH CH(CH) COOH + 2CO + 2H

Lactoza Glucoza Galactoza

2.1.4 Các loại muối khoáng.

Hàm lượng của nó trong sữa khoảng: 9 -9,1 (g/l)

Các muối khoáng trong sữa chủ yếu gồm : Muối clorua, photphat, xitrat,

sunphatnatri, bicacbonnat Các muối khoáng trong sữa tồn tại dưới 2 dạng cân bằng:dạng hoà tan và dạng keo Tuy nhiên, dạng cân bằng này có thể phá vỡ dưới các yêu

tố công nghệ: pH, nhiệt độ

Sự tồn tại cân bằng của muối Ca ở dạng hoà tan và dạng phức của các thể keo là có ý nghĩa lớn hơn cả vì nó quyết định đến sự ổn định của sữa Sự tăng lên hàm lượng Ca sẽ làm tăng khả năng bất ổn định, đặc biệt trong quá trình đun nóng

và quá trình lên men

Để tránh hiện tượng này thông thường người ta cho thêm vào sữa những dạng phức tạp đó là các muối photphat hoặc xitrat với liều lượng thích hợp

2.1.5 Axit hữu cơ.

Trong sữa chứa nhiều axit hữu cơ như : axit citric, lactic, axetic Trong đó, axit citric là axit cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ vào quá trình

 Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong thành phần của mỡ sữa.

 Nhóm vitamin hoà tan trong nước : B, C, PP

b Các enzim:

Các enzim tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa

và các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzim trong sữa được chia làm hainhóm chính

 Nhóm enzim thuỷ phân : gồm Lipaza, photphataza, galactaza,

proteaza, amylaza Trong đó, vai trò của các enzim Lipaza có tính quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa Lipaza có tác dụngthuỷ phân chất béo tạo thành axit béo và glyxerin có pH = 9,4

 Nhóm enzim oxy hoá : gồm Reductaza, lactoperoxydaza Catalaza Các enzim này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa

2.1.7 Vi sinh vật trong sữa:

Gồm : Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

 Nấm men : Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2 - 9mm Phần đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi

 Nấm mốc : Chủ yếu là Muco va Rhizopus Các loại nấm mốc này gâynên những biến động khi sản xuất các sản phẩm như : Bơ, phomát Ngoài ra còn có : penicilium, Aspergillus

 Vi khuẩn : Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước không vượt quá vài micromet Các vi khuẩn trong sữa : Cocus, Bacterium quan trọng là vi khuẩn lactic

Thông thường trong sữa chúng có đặc điểm :

+Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tuỳ tiện

+Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

+Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau

+Ít hay không tiết ra enzym proteaza trong sữa

Hai loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:

 Streptococcus Thermophillus Được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá trình chín của phomát.

 Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic : Là tác nhân của sự đông

tụ tự nhiên của quá trình phồng lên của phomát, tạo hương

2.1.8 Nước.

Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng của sữa tươi, chiếm 90% thành phần trong sữa Nước trong sữa gồm nước tự do, nước liên kết, nước kết tinh và nước trương Ngoài nước kết tinh ra thì tất cả những loại nước khác đều có giá trị trong công nghiệp chế biến sữa

PHẦN III:

LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ

3.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI TIỆT

TRÙNG CÓ ĐƯỜNG VÀ SỮA CHUA ĐẶC HƯƠNG DÂU :

Nâng nhiệt 800C, 5 phút và làm lạnh 2-6 0C

Ủ hoàn nguyên 2-60C,4-8 giờ

Sữa bột gầySữa bột gầyĐồng hóa lần 2 (P=180-200 bar)

Tiệt trùng 1370C, 3 giây, 6 bar

và làm nguội 20-25 0CBồn chờ rót

Rót(Tetrapak)

Thành phẩm sữa tươi

Đồng hóa lần 2 (P=180-200bar)

Nâng nhiệt 800C, 5 phút và làm lạnh 2-6 0C

Rót (Bencopak)Bồn chờ rót(2-50C)

Hương dâuHương bơHương sữa

Bơ (hâm nóng)Nước 45-500C

Lên men(42 – 45oC, 3-5 giờ)

Vi khuẩngiống

3.2 THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ:

3.2.1 Thuyết minh các công đoạn chung cho hai dây chuyền sản xuất

3.2.1.1 Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu:

Nguyên liệu chế biến sữa tươi và sữa chua đặc là bột sữa gầy, đường cát trắng, bơ, chất phụ gia, men khô, nước.Trong đó bột sữa gầy là nguyên liệu chính Chất lượng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sữa thành phẩm nên trước khi đưa vào sủ dụng cần phải qua khâu kiểm tra ,đánh giá và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan,hóa lí và vi sinh

* Tiêu chuẩn nguyên liệu sữa bột:

+ Tổng số tạp trùng không quá 5000 tế bào trong 1g bột sữa

+ Coliform , salmonella,Ecoli không được có

*Tiêu chuẩn bơ:

 Chỉ tiêu cảm quan:màu vàng kem,mùi thơm bơ,vị béo không có vị lạ, trạng thái sệt ở nhiệt độ bình thường.

 Chỉ tiêu hóa lí: điểm nóng chảy 23 đến 340C

 Chỉ tiêu vi sinh:nấm men mốc < 20 con/gam ,không có samonella

+ Hàm lượng đường khử tính bằng % phải :< 0,08%

+ Hàm lượng tro tính bằng % chất khô: < 0,05%

Chất phụ gia đưa vào sản phẩm phải đạt các yêu cầu sau:

- Không mang tính chất dinh dưỡng

- Không độc hại đối với sức khoẻ con người

- Phải tuân theo những quy định của tổ chức lương thực thế giới (FAO), tiêu chuẩn Việt Nam

Trong công nghệ sản xuất sữa chua đặc, sử dụng chất ổn định có kí hiệu

5846, có thành phần chủ yếu là pectin, gclatin, tinh bột ngô biến tính

* Men khô.

Được sử dụng để lên men tạo thành sản phẩm sữa chua đặc Tên vi khuẩn

sử dụng ở đây là Lactobacillus bulgaricus (L.bulgaricus) thuộc loài vi khuẩn lactic

lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 -500C, trong môt trường có độ axit cao.

* Nước sản xuất:

Nước dùng để hoàn nguyên sữa bột phải tuân thủ qui định vệ sinh, độ cứng đạt yêu cầu Nước trước khi đi vào sản xuất phải được xử lý loại tạp chất hữu cơ, khử độ cứng, khử trùng

3.2.1.2 Cân định lượng.

 Mục đích : Định lượng bột sữa gầy cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên

 Tiến hành : sữa bột gầy được kiểm tra rồi cho qua gàu tải để vận chuyển lên cao,đổ xuống máng của vít tải.Tại đây sữa bột được vận chuyển đến cân địnhlượng để định lượng khối lượng sữa gầy cần đưa xuống thùng hoàn nguyên

3.2.1.2 Hoàn nguyên sữa bột.

 Mục đích: Chuyển sữa bột từ dạng rắn sang dạng lỏng giống như sữa tươi ban đầu

 Tiến hành:

+ Quá trình hoàn nguyên sữa bột gầy bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh khuấy đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45-50 0C.Trong quá trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước,tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này.Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt

+ Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lí đạt yêu cầu

3.2.1.4.Tiêu chuẩn hoá.

 Mục đích:

Điều chỉnh hàm lượng chất béo của dịch sữa đạt yêu cầu công nghệ.Nguyên liệu sản xuất chính của đồ án này là sữa bột gày nên tiêu chuẩn hóa thực chất là bổ sung thêm mỡ sữa để đạt hàm lượng chất béo theo yêu cầu của sản phẩm

 Tiến hành:

Bơ được hâm nóng trở thành dạng lỏng rồi được bơm vào thùng tiêu chuẩn hoá đã chứa sẵn dịch sữa với tỷ lệ đã tính trước, cánh khuấy của thùng hoạt động liên tục làm tăng khả năng phân tán mỡ sữa trong khối sữa

3.2.1.5 Đồng hoá lần 1:

 Mục đích :

+ Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phân lớp Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn định trạng thái của sữa trong quá trình bảo quản.Vì vậy đồng hóa nhằm làm giẩm kích thước của các cầu

mỡ, làm chúng phân bố đều trong sữa

+ Đồng hóa là công đoạn rất quan trọng trong công nghệ chế biến sữa bổ sung chất béo vì nó làm tăng chất lượng về phương diện trạng thái,tránh hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản và tạo điều kiện cho công đoạn tiếp theo

 Tiến hành :

Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị thanh trùng , nhiệt độ thanh trùng là 75oC,thời gian thanh trùng là 5 phút.Sau đó sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ 4-8oC

.3.2.1.7 Ủ hoàn nguyên:

 Mục đích:

Sữa được ủ trong thời gian dài ở nhiệt độ thấp nhằm để nó dần dần trở lại trạng thái của sữa tươi nhưng vẫn đảm bảo hạn chế về sự phát triển của một số vi sinh vật.Cácmuối khoáng có trong sữa đặc biệt là ion Canxi sẽ liên kết với cazein là một loại protein chiếm phần lớn trong sữa để tạo thành cazeinat canxi ở trạng thái hòa tan

nên giúp cho sữa có trạng thái đồng nhất tốt Đây là một trong những công đoạn quan trọng quyết định đến chất lượng sữa.

.3.2.2.1.Phối trộn với siro 70 %:

 Mục đích: tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dùng

3.2.2.2 Đồng hóa lần hai:

Giống như thuyết minh phần 3.2.1.5 ,chỉ khác về áp suất đồng hóa

P = 180-200 bar

Sữa sau đồng hóa được dẫn qua thùng tạm chứa

3.2.2.3.Tiệt trùng và làm nguội (UHT):

 Mục đích: diệt hoàn toàn vi sinh vật chịu nhiệt và bào tử của nó,kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm , đảm bảo an toàn tuyệt đối về mặt vi sinh cho sảnphẩm

+ Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương trình

đã lập trình sẵn

3.2.2.4 Bồn chờ rót:

 Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót

 Tiến hành: Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót vô trùng.Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy Toàn bộ hoạt động của bồn dược điều khiển bằng môt máy tính đã lập trình sẵn

3.2.2.5 Máy rót sữa tươi Tetrapak:

+ Trước khi máy làm việc nhất thiết phải vệ sinh bằng xút, axit rồi tuần hoàn bằng nước sạch lần cuối Ngoài ra cần phải kiểm tra nồng độ H2O2 ,ngằm cắt phải,ngằm cắt phải,bộ in ngày tháng lên bao bì xem có đạt yêu cầu

+ Cấu tạo của lớp giấy bao bì sản phẩm gồm 7 lớp theo thứ tự như sau:

PE-mực in-giấy carton-Lamination PE-nhôm-PE1-PE2

+ Nguyên tắc hoạt động chính của máy rót như sau:

Khi máy chuyển sang chế độ sản xuất thì bao bì giấy từ cuộn bao bì được các con lăn dẫn qua bộ in hạn sử dụng rồi đưa bộ hàn strip một bên mép của bao bì Kế tiếp bao bì được dẫn qua bể chứa dịch H2O2 35% để được sát khuẩn 2 bề mặt Sau

đó nó được dẫn qua bộ định hình ống và được hàn bên trong để tạo thành ồng giấy.Sữa được rót vào bao bì nhờ 1 phao rót đặc biệt Hai ngàm trái và phải hoạt động liên tục vừa hàn ngang vừa cắt tạo thành những hộp sữa rơi xuống bộ phận ghép mí hộp giấy để tạo thành những hộp chữ nhật Toàn bộ các thao tác trên được tự động bằng chương trình đã lập trình sẵn

+ Trong tất cả các máy móc thiết bị chính trong nhà máy sữa thì máy rót thường xuyên gặp sự cố nhất vì vậy công nhân vận hành cần theo sát các hoạt độngcủa máy.Khi gần hết cuộn bao bì hoặc cuộn strip thì phải bổ sung Thường xuyên lấy mẫu để kiểm tra các mối hàn của bao bì sau mỗi 30 phút, sau khi khởi động máy,sau khi nối cuộn bao bì và sau khi nối strip

+ Các phương pháp kiểm tra độ bền của các mối hàn ngang và hàn dọc của bao

bì hộp giấy thường là: thử mực,thử điện,kéo sợi strip

+ Sữa sau rót được bảo quản trong kho thành phẩm ở nhiệt độ thường của môi

Quá trình phối trộn được thực hiện trong thiết bị có cánh khuấy hoạt động liêntục để làm phân tán các chất vào trong dịch sữa Trước đó dịch đường 17% được pha

từ siro 70 % và được bơm vào thùng phối trộn

 Mục đích: chuyển hóa 1 phần đường có sẵn trong sữa và đường sacharoza được

bổ sung thành axit lăctic, làm giảm pH của sữa tạo điều kiện thích hợp cho protein sữa đông tụ Kết quả là tạo ra sản phẩm sữa chua có độ đăc, độ mịn, độ nhớt và độ chua thích hợp

 Tiến hành:

+ Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị 2 vỏ có cánh khuấy Lên men

ở nhiệt độ 42- 45 0C trong thời gian 3-5 giờ

+ Lượng vi khuẩn giống sử dụng để thực hiện quá trình lên men từ 3-5% khốidịch lên men ( tính theo % thể tích ) Vi khuẩn giống được chuẩn bị từ trước từ vikhuẩn khô với dịch sữa Chủng vi khuẩn có tên: Lactobacillus Bulgaricus

+ Ngoài việc bổ sung vi khuẩn giống cho quá trình lên men ta còn bổ sunghương dâu, hương sữa với liều lượng cho phép để tạo hương vị đặc trưng cho sảnphẩm

+ Khối sữa sau lên men được kiểm tra pH, % chất khô, % chất béo trước khiđược làm lạnh và vào bồn chờ rót

3.2.3.5 Chờ rót:

+ Thể tích mỗi hộp sữa sau khi rót là 110 ml

+ Bao bì là loại nhựa trắng có cấu trúc cứng được tạo dáng nhờ khuôn mẫu cósẵn.Toàn bộ quá trình được thực hiện trên máy rót và bao gói tự động Bencopak

+ Trước khi máy rót làm việc ,cần phải được vệ sinh và kiểm các thông số kĩ thuậttheo yêu cầu

+ Nguyên tắc hoạt động chính của thiết bị:

Bao bì từ cuộn bao bì được dẫn qua các mâm hâm có nhiệt độ cao để đạt độmềm dẽo thích hợp,rồi được dẫn qua các khuôn định hình tạo hộp.Tiếp theo bao bìđược dẫn qua các đầu rót để nạp sữa chua rồi được dẫn qua khu vực khí vô trùng.Đồng thời nhãn được sát khuẩn bởi đèn hồng ngoại rồi được dẫn vào bộ phận dánnhãn.Cuối cùng chúng sẽ được cắt rời thành từng vĩ và được băng tải đưa ra ngoài khuvực xếp thùng carton

+ Trong quá trình máy vận hành thì công nhân vận hành phải theo dõi thườngxuyên hoạt động của máy để kịp thời xử lí nếu có sự cố và kiểm tra các yêu cầu kĩthuật của sản phẩm ra khỏi máy rót như: độ bền của mối hàn ở vị trí nắp , màu sắchình dáng hộp, trọng lượng hộp

+ Sản phẩm sữa chua đặc sau khi rót được bảo quản trong kho thành phẩm ở nhiệt độ 2-3 0C

PHẦN IV TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Thời vụ nguyên liệu:

4.2 Biểu đồ nhập nguyên liệu:

Sữa bột nguyên liệu được nhập từ nước ngoài về Do nhu cầu sữa bột rất lớn

nên sẽ được thu mua quanh năm Số lượng sữa bột được thu mua nhiều hay ít phụ thuộc vào chất lượng, giá cả nguyên liệu, phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất của nhà máy trong tháng và các tháng sắp tới Vì vậy phải thường xuyên tìm kiếm và lựa chọn các nhà cung ứng nguyên liệu cho phù hợp nhằm tìm ra nguồn cung cấp nguyên liệu có chất lượng tốt với giá cả hợp lí

4.3 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy:

 Khí hậu của Việt Nam có 2 mùa rõ rệt :mùa khô và mùa mưa Vào mùa khô nhu cầu tiêu dùng sữa tăng vọt, sức mua lớn nên để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và tăng doanh thu thì nhà máy làm việc hết công sức, tức 3 ca/ngày, các tháng còn lại có thể làm việc 1-2 ca/ngày

 Tháng 11 được chon làm tháng để tu sữa, bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị

4.4 Biểu đồ bố trí sản xuất cho từng mặt hàng:

27

2133333322

2

50198178757881815052

54

1133333322

1

25198178757881815052

27

4.5 Tính cân bằng vật chất:

Năng suất chung cho cả hai mặt hàng là 20 triệu lít/năm Phân bổ năng suất cho từng mặt hàng như sau:

 Dây chuyền sản xuất sữa chua tiệt trùng có đường: 11 triệu lit/năm

 Dây chuyền sản xuất sữa chua đặc hương dâu: 9 triệu lit/năm

4.5.1 Số liệu ban đầu:

 Sữa chua đặc hương dâu :

+ Đường sacharoza bổ sung 9 %+ Chất béo 3,5%

+ Khối lượng riêng: 1,098 kg/l = 1,098.103 kg/m3

+ Dung tích hộp: 110 ml/ hộp

 Sữa tươi tiệt trùng :

+Chất khô của sữa: 12 %(không kế sacharoza)+ Chất béo: 3,5%

+ Khối lượng riêng: 1,04 kg/l = 1,04.103 kg/m3

STT Tên công đoạn Tiêu hao

16872,410 x100100 0,2 =16906,222 (kg/ca)

(9) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn tiệt trùng và làm nguội

16906,222 x

1 100

100

 =17076,992 (kg/ca)(8) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hóa lần 2:

17076,992 x100100 0,2 =17111,215 (kg/ca)

(7) Tổng lượng dịch sữa và dịch đường bổ sung trước khi vào công đoạn phối trộn: 17111,215 x100100 0,5 =17197,200 (kg/ca)

 Tính lượng đường bổ sung và lượng dịch sữa cần phối trộn với nhau:

- Gọi x là lượng dịch sữa cần tìm có tổng hàm lượng chất khô 12%

- Gọi y là lượng dịch đường 70% cần bổ sung

- Gọi z là tổng khối lương của dịch sữa và dịch đường sau phối trộn có hàm lượng chất khô là 15% (z= 17197,200 kg/ca)

- Gọi A,B,C lần lượt là hàm lượng chất khô của x,y,z( A=12,B=70,C=15)

Ta có hệ phương trình:

 =655,428 (kg/ca)Lượng nước cần pha với đường khô 70 % để được dịch đường 70 %:

 Tính khối lượng bơ và khối lượng dịch sữa sử dụng để tiêu chuẩn hóa:

- Gọi x, y lần lượt là khối lượng dịch sữa, khối lượng bơ sử dụng để tiêu chuẩnhóa, kg/ca

- Gọi p, q ,r lần lượt là hàm lượng chất béo có trong sữa nguyên liêu, có trong

bơ, có trong sữa sau tiêu chuẩn hóa ( p = 0,05 ; q = 82 ; r = 3,5 )

Ta có hệ phương trình:

(1) Tổng khối lượng sữa bột gầy và nước nóng trước khi vào công đoạn hoàn nguyên là:

15889,613 x1001001

 =16505,451 (kg/ca)

 Tính khối lượng sữa bột gầy và nước nóng cần sử dụng cho hoàn nguyên: Gọi x là khối lượng sữa bột gầy có hàm lượng chất khô 98% và y là khối lượngnước nóng cần sử dụng cho hoàn nguyên để được khối sữa có tổng hàm lượng chất khô 8,5 %

Ta có phương trình:

10098 x = 1008,5 (x+y)

Mà x+y = 16050,451

Từ đó ta tính được:

- Khối lượng sữa bột gầy cần hoàn nguyên:x = 1392,130 (kg/ca)

- Khối lượng nước cần sử dụng cho hoàn nguyên: y = 14658,32 (kg/ca)

Vậy cần phải sử dụng 1399,125 kg sữa bột gầy nguyên liệu cho dây chuyềnsản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường trong 1 ca

Ta tính được tỉ lê:

Sữa bột gầy ban đầu 1

Sữa tươi thành phẩm 11,697

 Tính số hộp cần dùng cho dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường:

- Lượng dịch sữa trước khi rót hộp đổi sang l/ca:

16223,471

 = 81118 (hộp/ca) ( thể tích của mỗi hộp sữa là 200ml = 200x 10  3lit)

Chọn tỷ lệ hao hụt hộp là 4% thì số hộp thực tế cần sử dụng:

81118 x1001004

 = 84498 (hộp/ca)

4.5.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua đặc hương dâu

- Năng suất của dây chuyền tính theo l/ca:

STT Tên công đoạn Tiêu hao

100

 =15585,275 (kg/ca)(11) Lượng dịch sữa trước khi làm lạnh và vào bồn chờ rót:

Vì quá trình bổ sung vi khuẩn giống hao hụt 0,5% nên lượng vi khuẩn giốngthực tế sử dụng :

 Tính khối lượng phụ gia đã sử dụng:

- Phụ gia được bổ sung 0,8% khối sữa lên men:

15824,199 x

100

8 , 0 =126,593 (kg/ca)

- Chọn hao hụt sử dụng phụ gia là 0,16% thì khối lượng phụ gia thực tế sử dụng: 126,593 x1001000,16

 =126,796 (kg/ca)

 Tính khối lượng nước đường 17% đã sử dụng:

- Đường bổ sung chiếm 9 % tổng chất khô,vậy khối lượng đường khô sử dụng :

( bỏ qua độ ẩm của đường khô )

15824,199 x1009 = 1424,17 (kg/ca)Nhưng đường được bổ sung dưới dạng dịch đường 17% nên lượng dịch đường 17% 1424,17 x

17

100 = 8377,474 (kg/ca)

- Nước đường 17% được pha từ siro 70%

Gọi Q,Q70 lần lượt là khối lượng nước pha loãng,khối lượng siro 70%

Ta có phương trình:

 = 2055,079 (kg/ca)Chọn tỉ lệ hao hụt theo đường khô là 5%, bỏ qua độ ẩm của đường khô

Siro 70% nghĩa là trong 100 kg đường có 70kg đường khô và 30kg nước nên khối lượng đường khô là:

 Tính khối lượng dịch sữa và khối lượng bơ sử dụng cho tiêu chuẩn hóa:

- Gọi x,y lần lượt là khối lượng dịch sữa gầy, bơ

- Gọi p,q,r lần lượt là hàm lượng chất béo có trong dịch sữa gầy, bơ, dịch sữa sau tiêu chuẩn hóa: ( p = 0,05 ; q = 82 ; r = 3,5 ) Ta có :

100

 =7204,312 (kg/ca)

 Tính khối lượng bột sữa gầy và nước nóng dùng cho hoàn nguyên:

Gọi x là khối lượng sữa bột gầy có hàm lượng chất khô 98% và y là khối lượng nước nóng cần sử dụng cho hoàn nguyên để được khối sữa có tổng hàm lượng chất khô 8,5 %

(1) Lượng sữa bột gầy cân định lượng:

 Tính số hộp cần dùng cho dây chuyền sản xuất sữa chua đặc hương dâu:

- Lượng dịch sữa trước khi rót hộp đổi sang l/ca:

14195

 = 129039 (hộp/ca) ( thể tích của mối hộp sữa là 110 ml = 110x 10  3lit)

1 Bột sữa gầy nguyên liệu

2 Nước nóng 45-50

0C dùng cho hoàn nguyên 14658,32 1832,29 43974,963

Tổng khối lượng bột sữa

+ Khối lượng dịch sữa

5 Khối lượng dịch sữa

trước khi đồng hóa lần 1 16505,008 2063,126 49515,024

1 Bột sữa gầy nguyên

2 Nước nóng 45-50

0C dùng cho hoàn nguyên 6579,448 822,431 19738,3443

Tổng khối lượng bột

sữa gầy và nước nóng

dùng cho hoàn nguyên

+ Khối lượng dịch sữa

5

Khối lượng dịch sữa

trước khi đồng hóa lần

bơ,hương dâu Không đáng kể

12 Khối lượng dịch sữa

13 khối lượng dịch sữa

vào máy rót Bencopak 15585,275 1948,159 46755,825

14 Số hộp 134416(hộp/ca) 16802(hộp/h) 403248(hộp/ngày)

PHẦN V:

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

Số lượng thiết bị bị:

n =

5.1 THIẾT BỊ DÙNG CHUNG CHO CẢ HAI DÂY CHUYỀN.

Năng suất dây chuyềnNăng suất thiết bị

Gọi D là đường kính của thân hình trụ.

Ht là chiều cao của thân hình trụ

h là chiều cao của thân hình chỏm cầu

, 3 4

.D2 Ht x D2 x D

2 2

2 3 3

, 0 3 , 0 6

3 6

D D

D r

D D

D x

- Do tính chất của sữa là môi trường giàu dinh dưỡng, dễ lây nhiểm vi sinh vật nên không được giữ bán thành phẩm của sữa ở thời gian dài, do vậy ta sẽ hoàn nguyên lượng sữa trong một ca đó thành nhiều lần, cứ mỗi lần hoàn nguyên xong sửdụng hết ta lại hoàn nguyên tiếp Một ca có 8 giờ nhưng thực tế chỉ làm việc 7,5 giờ Thời gian hoàn nguyên trung bình cho mỗi mẽ mất khoảng 20 phút thì số mẽ cần hoàn nguyên trong 1 ca là:

20

60 5 ,

10 04 , 1

23254,763

x = 22,601 (m3/ca) ( 1,04x103 là tỷ trọng của dung dịch sữa tươi theo đơn vị kg/ m3 )

- Chọn hệ số chứa đầy là 0,9 thì số lượng thùng:

V2 = ( 0 , 8 0 , 2 0 , 8 0 , 2 )

12

6 , 0

Chon 2 cân loại này (1cái làm việc, 1 cái dự trữ )

5.1.3.Thùng chứa nước nóng dùng cho hoàn nguyên:

Nhu cầu nước nóng tùy thuộc vào nhu cầu bột sữa hoàn nguyên

Trong 1 ca có thể nấu được 8 mẽ nước nóng

- Chọn hệ số chứa đầy là 0,9 thì số lượng nồi :

Vtb =Vtrụ + 2x Vnón =

4

.D2 Ht

4 3

1

2  2 Chon Ht = 1,3D

h = 0,3DChiều cao toàn thiết bị là H0

Vậy H = Ht + 2x h = 1,3D +2x 0,3D = 1,9D

Thì Vtb =

4

3 , 1 D2 D

4 3

1

- Lượng bơ cần sử dụng cho 1 ca đổi từ kg/ca sang m3/ca :

0 , 91 10 3

333 , 698 456

Lượng bơ chứa trong thùng đủ để sử dụng trong 1 /2 ca

Đổi ra lít/ca: 23985,5951,032 = 23241,859 (lít/ca)

Chọn loại thiết bị đồng hoá có ký hiệu APV (Den Mark)

+ Năng suất : 4000lít/h+ Áp lực làm việc : 150-200 bar+ Số lượng Pít tông : 3 cái

+ Đường kính Pít tông : 40 mm+ Vận tốc trục khuỷu: 315 vòng/phút + Công suất động cơ điện :2,8 KW