NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ UỐNG VÀ SỮA ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK

NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ UỐNG VÀ SỮA ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK. Ngành FDM sản xuất gồm cả sản phẩm cuối cho tiêu dùng và bán thành phẩm cho những quá trình sản xuất tiếp theo. Ngành này đa dạng hơn so với những ngành công nghiệp khác.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN LỚP: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG KHĨA: 2012 MƠN: NGĂN NGỪA Ơ NHIỄM CƠNG NGHIỆP NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CĨ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CƠNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ UỐNG VÀ SỮA ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK GVHD : PGS TS LÊ THANH HẢI HVTH : Trần Thị Khánh Hoà Lưu Thị Bích Ngân Nguyễn Quốc Trung Tp.HCM, T6/2013 Giới thiệu chung BREF ngành thực phẩm, đồ uống sữa Mục tiêu tài liệu BREF ngành sản xuất thực phẩm, đồ uống sữa mô tả quy trình sản xuất chế biến thực phẩm từ: - Nguyên liệu từ động vật (trừ sữa) với công suất sản xuất 75 tấn/ngày; - Nguyên liệu từ thực vật với công suất thành phẩm 300 tấn/ngày (giá trị trung bình sở hàng quý) - Quy trình sản xuất chế biến sản phẩm từ sữa với lượng sữa đầu vào 200 tấn/ngày (giá trị trung bình hàng năm) Thơng tin chung (Gerneral Information) Ngành FDM Ngành FDM sản xuất gồm sản phẩm cuối cho tiêu dùng bán thành phẩm cho trình sản xuất Ngành đa dạng so với ngành công nghiệp khác Sự đa dạng nhìn nhận theo quan điểm quy mô chất công ty; đa dạng nguyên liệ, sản phẩm quy trình sản xuất Phần lớn cơng ty ngành doanh nghiệp vừa nhỏ, số lượng công nhân 20 người Ngành FDM mơi trường Những vấn đề mơi trường liên quan đến nhà máy FDM sử dụng làm ô nhiễm nước, tiêu thụ lương giảm đến mức tối thiểu lượng nước sử dụng Các quy trình áp dụng & công nghệ (Applied Processes and Techniques) Chương mơ tả quy trình sản xuất ngành FDM Chương chia làm phần: - Phần 1: từ mục 2.1 - 2.1.9.6.3 mơ tả quy trình sản xuất chung, quy trình áp dụng nhiều nhà máy FDM Những quy trình áp dụng phổ biến ngành FDM chia làm mục: nhận chuẩn bị nguyên liệu, giảm kích thước nguyên liệu (cắt, lát mỏng…), trộn định hình, kỹ thuật phân tách (chiết tách, khử ion, tinh chế…), quy trình cơng nghệ sản xuất (hịa tan, lên men…), xử lý nhiệt (nấu chảy, nấu đun sôi…), cô đặc nhiệt (làm bay hơi, làm khơ…); quy trình loại trừ nhiệt (làm mát, làm lạnh, đóng băng…); quy trình sau sản xuất (đóng gói…) quy trình dịch vụ (vệ sinh, khử trùng, làm lạnh…) Phần 2: từ mục 2.2 - 2.2.20 mô tả ứng dụng quy trình sản xuất chung - vào số ngành sản xuất Mức tiêu thụ phát thải phổ biến (Current Consumption and Emission levels) Phần cung cấp báo cáo mức độ phát thải mức độ tiêu thụ lượng tính cho quy trình quy trình phụ Thơng tin bao gồm mức sử dụng lượng, nước nguyên vật liệu bên cạnh cung cấp thêm Hướng dẫn độ ồn ô nhiễm mùi Cần xem xét làm rõ công nghệ theo BAT (Techniques to consider in the determination of BAT) Cung cấp danh sách mức giảm phát thải cơng nghệ làm lợi cho mơi trường nhằm mục đích hầu hết có liên quan đến BAT cần định rõ BAT chấp nhận công nghệ xứ lý cuối giải pháp phịng ngừa nhiễm kiểm sốt nhiễm chức thực có hiệu giúp ích cho việc giám sát hoạt động liên tục, bảo trì hệ thống, giải pháp kiểm sốt dự liệu sẵn cố xảy Cơng nghệ sẵn có tốt (Best Available Techniques) Trong phần này, nhằm giải thích giới thiệu chung, bên cạnh có liên quan đến thơng tin cụ thể BAT giới thiệu phần trước Ở có tiêu chuẩn bao qt tồn chi phí cơng nghệ kể phiền tối môi trường, bao gồm hàm ý, hướng tới việc xác định ngành cơng nghiệp có liên quan Trong phần không bao gồm giới hạn phát thải đề nghị mức phát thải/tiêu thụ lượng, tất liên quan đến việc sử dụng BAT đồng thời sở tảng việc đưa kết luận Công nghệ Nổi bật (Emerging Techniques) Đưa vài giả thuyết ngăn ngừa ô nhiễm kiểm sốt cơng nghệ hai q trình đặt u cầu phát triển thể thơng qua chi phí hội môi trường thông tin nầy bao gồm tiềm hiệu cơng nghệ Ví dụ ước lượng chi phí ban đầu tỷ lệ thời gian trước công nghệ xem “available” Những kết luận cần lưu ý (Concluding Remarks) Ở chương mơ tả quy trình xử lý có cố xảy Tài liệu tham khảo (References) Liệt kê tài liệu tham khảo sử dụng Tổng quan công nghiệp sản xuất Sữa Công nghiệp bơ sữa chia làm hai lĩnh vực chính: - Lấy sữa từ nơng trại chăn ni bị, dê, cừu, … - Chế biến sữa cách dùng nhiệt khử trùng để bảo đảm sữa an toàn cho người có khả lưu trữ thời gian định; khử nước từ sữa để sản xuất bơ, phơ mai hay sữa bột, … Hình 2.1 Máy vắt sữa sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt Ngành công nghiệp phát triển toàn giới, nhiên cấu trúc ngành cịn tùy thuộc vào quốc gia Xu hướng chung giới hướng tới nhà máy sản xuất lớn với tự động hóa cao thiết bị hiệu Việc ứng dụng công nghệ siêu lọc máy sấy đại làm giảm thất thoát sữa 2.1 Các Q Trình Cơ Bản Cơng Nghệ Chế Biến Sữa 2.1.1 Các q trình vật lí 2.1.1.1 Q trình li tâm Li tâm (centrifugation) trình phân riêng cấu tử có khối lượng riêng khác hỗn hợp lỏng không đồng tác dụng lực li tâm Mẫu đem vào li tâm thường có dạng nhũ tương huyền phù Trong cơng nghiệp chế biến sữa, người ta sử dụng trình li tâm cho mục đích sau: - Tách chất béo khỏi sữa để hiệu chỉnh hàm lượng lipid sản phẩm - Tách vi sinh vật, đặc biệt bào tử vi khuẩn chịu nhiệt khỏi sữa Khi q trình li tâm đóng vai trò trùng sữa - Tách chất rắn khỏi sữa, tách tinh thể lactose thu sau q trình kết tinh cơng nghệ sản xuất lactose tinh thể Sữa tươi đưa vào li tâm thu hai dòng sản phẩm là: kem (cream) giàu chất béo có khối lượng riêng nhỏ sữa gầy (skimmilk) chứa chất béo có khối lượng riêng lớn 2.1.1.2 Q trình đồng hóa (homogenisation) Trong cơng nghệ chế biến sữa, q trình đồng hóa sử dụng với mục đích ổn định hệ nhũ tương (emulsion), chống lại tách pha tác dụng trọng lực nên cịn gọi q trình nhũ hóa (emulsification) Mục đích q trình đồng hóa: - Chuẩn bị: Do chất béo dẫn nhiệt kém, qua q trình đồng hố hạt cầu béo phân tán giúp trình trùng tốt - Hoàn thiện: Bẻ gãy hạt cầu béo, tránh tượng hợp giọt tạo váng sữa - Bảo quản: Tránh tượng tách pha, phân lớp trình bảo quản sữa Các phương pháp đồng hóa: Đồng hóa phương pháp khuấy trộn: Phương pháp sử dụng cánh khuấy để đồng hóa hệ nhũ tương, phương pháp đơn giản Tuy nhiên hiệu phương pháp không cao Trong công nghệ chế biến sữa, phương pháp áp dụng nhằm mục đích chuẩn bị sơ hệ nhũ tương trước chuyển qua giai đoạn đồng hóa phương pháp sử dụng áp lực cao Đồng hóa phương pháp sử dụng áp lực cao: Các hạt pha phân tán bị phá vỡ giảm kích thước ta bơm hệ nhũ tương qua khe hẹp với tốc độ cao Đồng hóa phương pháp khác: Để giảm kích thước hạt phân tán hệ nhũ tương ta sử dụng phương pháp nghiền keo (colloid milling), dùng dòng xốy tâm (hydroshear treatment), sóng siêu âm (ultrasonic treatment) số phương pháp khác Hình 2.2 Thiết bị đồng hóa Hình 2.3 Cơ chế đồng hóa 2.1.1.3 Q trình phân riêng màng (membrane) Phương pháp cho phép tách cấu tử khỏi hỗn hợp mức độ phân tử ion Kết q trình cho hai dịng sản phẩm: - Dòng sản phẩm qua màng gọi permeate - Dòng sản phẩm không qua màng retentate Trong công nghiệp chế biến sữa, có bốn q trình sử dụng: vi lọc (microfiltration – MF), siêu lọc (ultrafiltration – UF), lọc nano (nanofiltration – NF) thẩm thấu ngược (reverse osmosis – RO) 2.1.1.4 Quá trình trùng tiệt trùng Quá trình trùng tiệt trùng sữa phương pháp sử dụng nhiệt độ cao để tiêu diệt ức chế hệ vi sinh vật sữa Mục đích q trình trùng (pasteurisation) chủ yếu tiêu diệt hệ vi sinh vật gây bệnh thực phẩm ức chế trình sinh tổng hợp độc tố chúng Trong sản xuất công nghiệp, trình trùng thường thực nhiệt độ khơng lớn hơn100oC Khi vi sinh vật gậy bệnh thường bị tiêu diệt Tuy nhiên, trung thực phẩm trùng cịn chứa số tế bào bào tử nhóm vi sinh vật ưa nhiệt enzyme bền nhiệt Chúng bị ức chế phần sau q trình trùng Thơng thường thực phẩm sau trùng giữ giá trị chất lượng dinh dưỡng cảm quan tương tự trước trùng, thời gian bảo quản thực phẩm thường khơng dài Mục đích q trình tiệt trùng (sterilisation) tiêu diệt toàn hệ vi sinh vật vô hoạt không thuận nghịch enzyme có thực phẩm Để đạt mục đích này, trình tiệt trùng thực nhiệt độ cao (thường lớn 100oC), kết hợp với áp suất cao thời gian xử lí nhiệt kéo dài Những thực phẩm vô trùng công nghiệp (commercialli sterile food) giữ tiêu chất lượng khoảng thời gian không thấp tháng điều kiện bảo quản xác định Hình 2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống Hình 2.5 Thiết bị tiệt trùng dạng 2.1.2 Các q trình hóa lí 2.1.2.1 Q trình khí (deaeration) Q trình thực nhằm mục đích chủ yếu tách khí phân tán hịa tan khỏi sữa ngun liệu Sữa tươi vừa vắt chứa hàm lượng CO2 cao (3,5 4,9%) N2 (1%) O2 (0,1%) Trong q trình vận chuyển sữa từ nơng trại nhà máy bảo quản, nhà sản xuất hạn chế tiếp xúc sữa với khơng khí ln hạn chế khuấy trộn, hàm lượng chất khí sữa tăng nhẹ Các chất khí dạng phân tán sữa gây số khó khăn cho q trình chế biến sữa: giảm mức độ xác định lượng sữa phương pháp thể tích; giảm hiệu hoạt động thiết bị truyền nhiệt; giảm hiệu suất phân riêng thiết bị tách chất béo; giảm mức độ xác dây chuyền tự động chuẩn hóa sữa); … Ở trại chăn ni bò sữa với số lượng lớn, sữa tươi thường bơm qua thiết bị khí trước đưa vào xe bồn chở nhà máy Đến nhà máy, sữa tươi đưa qua thiết bị khí lần nữa, qua thiết bị định lượng, thiết bị xử lí nhiệt sơ trước đưa vào bồn bảo quản nguyên liệu Hình 2.6 Thiết bị khí chân khơng với phận ngưng tụ nước bên 2.1.2.2 Q trình đặc nhiệt (evaporation) Cơ đặc nhiệt q trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay phần nước mẫu khảo sát nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khô mẫu Trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa đặc, sữa chua, … người ta cần cô đặc sữa nguyên liệu đến nồng độ chất khô cần thiết 2.1.2.3 Quá trình sấy phun (spray drying process) Quá trình bao gồm ba giai đoạn: - Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành hạt sương nhỏ li ti (giai đoạn phun sương – atomization) - Giai đoạn trộn mẫu cần sấy khơng khí nóng, xảy q trình bốc mẫu - Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau sấy từ dịng khí 2.1.2.4 Q trình đơng tụ casein Đơng tụ casein sữa q trình chuyển từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel Đây trình quan trọng qui trình cơng nghệ sản xuất phơ mai Để tiến hành đông tụ casein sữa, người ta thường dùng hai phương pháp sau - Chỉnh giá trị pH sữa điểm đẳng điện casein: Phương pháp sử dụng công nghệ sản xuất số loại phô mai tươi … - Sử dụng enzyme đông tụ sữa: Chúng thu nhận tinh từ nhiều nguồn gốc, thương mại hóa với tên gọi khác 2.1.3 Các trình sinh học 2.1.3.1 Quá trình nhân giống vi sinh vật Nhân giống vi sinh vật trình làm gia tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối) Mục đích q trình nhân giống tích lũy đủ số lượng tế bào cần thiết để cấy giống vào môi trường lên men Như nhân giống trình chuẩn bị cho lên men để thu nhận sản phẩm 2.1.3.2 Q trình lên men (fermentation) Trong cơng nghiệp sản xuất sản phẩm lên men từ sữa, trình lên men lactic, ethanol propionic chiếm vai trị quan trọng Quy trình sản xuất sản phẩm từ sữa Sữa có khoảng 87% nước, thành phần protein, chất béo, đường, canxi, phospho, sắt loại vitamin Sữa bò sử dụng chủ yếu, sữa dê sữa cừu sử dụng với số lượng đáng kể Một số sản phẩm kem, mát bơ sản xuất từ sữa 3.1 Sữa kem Sữa tươi nguyên chất nhận từ trang trại bò sữa, làm lạnh vận chuyển kho để lưu trữ với số lượng lớn Sữa tách ly tâm để tạo thành sữa không kem bán không kem suối kem Sau sữa xử lý nhiệt loạt phương pháp tiệt trùng khử trùng, hay cịn gọi UHT Quy trình xử lý nhiệt quy trình liên tục gián đoạn tùy thuộc vào số lượng sữa chế biến phương pháp làm việc Trước tiên sữa làm đồng Quá trình đồng phân tán hạt chất béo ngăn ngừa phân tách thành phần kem Để đạt ổn định kem cho sữa tiệt trùng có thời hạn sử dụng ngắn, yêu cầu giảm đường kính hạt chất béo trung bình 1-2 μ, sữa tươi tiệt trùng có thời hạn sử dụng dài địi hỏi phải giảm đường kính hạt chất béo khoảng 0,7 μ Một ảnh hướng khác đồng gia tăng với quy mô lớn khu vực tiếp xúc với chất béo, mà chủ yếu hoạt động lipit Vì lý này, hoạt động bình thường để tiệt trùng sữa khử hoạt tính lipit sau q trình đồng Hình 2.9 sơ đồ trình sữa tiệt trùng thời gian ngắn Thơng số nhiệt độ điển hình cho trình tiệt trùng liên tục 72 °C 15s Nó hiểu tiệt trùng nhiệt độ cao thời gian ngắn (HTST) Sữa nóng sử dụng phần nhiệt để làm nóng sữa lạnh đầu vào qua giai đoạn làm nóng gọi tái sinh Sau tiệt trùng Pasteur, sữa nhanh chóng làm lạnh nhiệt độ