Chính vì tầm quan trọng cũng như tiềm năng của sữa và các sản phẩm sữaem đã chọn đề tài tốt nghiệp “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: Sữa chua uống
Trang 1ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 6
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 7
1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa 7
1.2 Đặc điểm thiên nhiên 7
1.3 Hệ thống giao thông vận tải 8
1.4 Nguồn cung cấp điện 8
1.5 Nguồn cung cấp nguyên liệu 8
1.6 Nguồn cung cấp nước và vấn đề thoát nước 8
1.7 Nguồn nhân lực 8
1.8 Hợp tác hóa 9
1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm 9
1.10 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu 9
1.11 Kết luận 9
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9
2.1 Nguyên liệu sữa tươi 9
2.1.1 Thành phần của sữa 10
2.1.2 Một số tính chất vật lý của sữa 15
2.1.3 Nguyên nhân biến chất của sữa 16
2.1.4 Các nguyên liệu khác 17
2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm sữa ở Việt Nam và thế giới 18
2.2.1.Ở Việt Nam 18
2.2.2.Thế giới 19
2.3 Giới thiệu sản phẩm 21
2.3.1 Sữa chua uống 21
2.3.2 Bơ lên men 21
Trang 2ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 22
3.1 Dây chuyền công nghệ 22
3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 24
3.2.1 Thuyết minh cho dây chuyền chung 24
3.2.2 Thuyết minh cho dây chuyền bơ lên men 25
3.2.3 Thuyết minh cho quy trình sản xuất sữa chua uống 28
CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 30
4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 30
4.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu 30
4.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy 30
4.2 Tính cân bằng vật chất 33
4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền chung 33
4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất bơ lên men 35
4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống tách 1/3 chất béo 38
4.3 Tính toán bao bì 41
4.3.1 Bao bì bao gói bơ lên men 41
4.3.2 Bao bì sữa chua uống tách 1/3 chất béo 41
4.4 Tính tỷ trọng 42
4.5 Bảng tổng kết 44
CHƯƠNG 5: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ 47
5.1 Bảng liệt kê các thiết bị 47
5.2 Chọn và tính thiết bị 49
5.2.1 Mô tả và tính kích thước thùng chứa 50
5.2.2 Thiết bị dùng chung cho hai dây chuyền 53
5.2.3 Thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất bơ lên men 56
5.2.4 Thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống 59
Trang 3ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 68
CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC 71
7.1 Sơ đồ tổ chức 71
7.2 Chế độ làm việc 71
7.3 Tính nhân lực lao động 72
7.3.1 Nhân lực làm việc gián tiếp 72
7.3.2 Số công nhân trực tiếp sản xuất trong phân xưởng 72
CHƯƠNG 8: TÍNH XÂY DỰNG 75
8.1 Đặc điểm của khu đất xây dựng nhà máy 75
8.2 Các công trình xây dựng 75
8.2.1 Phân xưởng sản xuất chính 75
8.2.2 Khu hành chính 76
8.2.3 Phòng thường trực bảo vệ 77
8.2.4 Nhà ăn 77
8.2.5 Nhà sinh hoạt vệ sinh 77
8.2.6 Nhà để xe 79
8.2.7 Kho bao bì 79
8.2.8 Kho thành phẩm 79
8.2.9 Kho nguyên vật liệu 81
8.2.10 Khu lạnh 84
8.2.11 Khu cấp và xử lý nước cấp 84
8.2.12 Khu xử lý nước thải 84
8.2.13 Nhà đặt máy phát điện 85
8.2.14 Đài (tháp) nước 85
8.2.15 Trạm biến áp 85
8.2.16 Phân xưởng cơ điện 86
Trang 4ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
8.2.17 Nhà nồi hơi 86
8.2.18 Kho nhiên liệu 86
8.2.19 Khu đất mở rộng 86
CHƯƠNG 9 : TÍNH HƠI – NƯỚC 87
9.1 Tính hơi và nhiên liệu 87
9.1.1 Tính chi phí hơi 87
9.1.2 Tính nhiên liệu 88
9.2 Tính cấp thoát nước 89
9.2.1 Cấp nước 89
9.2.2 Thoát nước 90
CHƯƠNG 10: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 92
10.1 Kiểm tra sản xuất 92
10.1.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 93
10.1.2 Kiểm tra trong quá trình sản xuất 94
CHƯƠNG 11: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP 97
11.1 An toàn lao động 97
11.1.1 Những nguyên nhân gây ra tai nạn trong nhà máy 97
11.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 97
11.1.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 98
11.2 Vệ sinh công nghiệp 100
11.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân 100
11.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 100
11.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 100
11.2.4 Xử lý nước thải 100
KẾT LUẬN 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
Trang 5ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6Hiện nay, mức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8 kg/người/năm tức là đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90 Theo dựbáo trong thời gian sắp tới mức tiêu thụ sữa sẽ tăng từ 15-20% (tăng theo thu nhậpbình quân) Chính vì tầm quan trọng cũng như tiềm năng của sữa và các sản phẩm sữa
em đã chọn đề tài tốt nghiệp “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: Sữa chua uống tách 1/3 chất béo năng suất 19000 tấn nguyên liệu/ năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ ca”.
Trang 7ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa
Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và quý nhất trong các loại thựcphẩm của nhân loại mà con người có được Những năm gần đây, nhu cầu của xã hội vềsữa và các sản phẩm sữa ngày càng cao đặc biệt ở các nuớc đang phát triển và Châu Á
Vì vậy, việc xây dựng nhà máy sữa hiện nay là một nhu cầu cần thiết nhằm đápứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước đồng thời hướng đến xuấtkhẩu Việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy sữa có ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tạicủa nhà máy vì vậy khi xây dựng nhà máy sữa cần phải đảm bảo những yêu cầu về:
Vị trí đặt nhà máy
Giao thông vận tải thuận lợi
Việc cung cấp điện và nguyên liệu dễ dàng
Nguồn cấp và thoát nước thuận lợi
Nguồn nhân lực dồi dào
1.2 Đặc điểm thiên nhiên
Nhà máy được chế biến sữa được đặt tại khu công nghiệp Hòa Khánh - LiênChiểu - Đà Nẵng, là nơi có nhiều điều kiện thuận lợi về mọi mặt Đây là khu vực mangkhí hậu nhiệt đới gió mùa, hướng gió chủ đạo của thành phố là hướng Đông Nam
Trang 8ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hạ tầng thành phố Đà Nẵng và sơ đồ quy hoạch khu
công nghiệp Hòa Khánh[12, 13]
1.3 Hệ thống giao thông vận tải
Giao thông không chỉ là mục đích xây dựng nhà máy nhanh mà còn là sự tồn tại
và phát triển của nhà máy tương lai
- Khu công nghiệp Hòa Khánh - Liên Chiểu có đường quốc lộ 1A đingang qua, vận chuyển được qua nhiều tỉnh thành một cách thuận tiện
- Về đường thủy: Khu công nghiệp Hòa Khánh cách Cảng Tiên Sa - ĐàNẵng không xa nhờ đoạn đường Nguyễn Tất Thành ven biển Cảng Tiên Sa có sốlượng tàu thuyền ra vào rất lớn
- Về đường sắt: Khu công nghiệp Hòa Khánh gần Ga Kim Liên - ĐàNẵng, đó cũng là một lợi thế nữa trong giao thông của khu vực xây dựng nhà máy
1.4 Nguồn cung cấp điện
Điện được lấy từ nguồn điện quốc gia thông qua máy biến áp hạ thế Nguồnđiện được sử dụng có hiệu điện thế 220V Ngoài ra, cần sử dụng máy phát điện dựphòng để sử dụng khi bị cúp điện hoặc đường dây cung cấp điện gặp sự cố nhằm đảmbảo sản xuất liên tục
1.5 Nguồn cung cấp nguyên liệu
Ở khu vực miền Trung, việc nuôi bò lấy sữa vẫn chưa phát triển mạnh nênnguyên liệu được mua thêm ở các tỉnh miền núi phía Bắc và tây nguyên như Ba Vì,
Trang 9ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lạng Sơn, Lâm Đồng,…Khi vận chuyển nguyên liệu cần đảm bảo yêu cầu về nhiệt độnhằm tránh gây hư hỏng, hạn chế sự nhiễm khuẩn
1.6 Nguồn cung cấp nước và vấn đề thoát nước
- Nguồn cấp nước: Nguồn nước nhà máy dùng là nguồn nước được cungcấp cho khu công nghiệp Hòa Khánh nhưng cần phải được đưa qua hệ thống xử lýriêng của nhà máy trước khi đưa vào sản xuất
- Vấn đề thoát nước: Nhà máy xây dựng hệ thống xử lý nước riêng trướckhi đưa ra cống thoát nước chung cho cả khu công nghiệp
1.7 Nguồn nhân lực
Đà Nẵng là thành phố tập trung đông dân cư có trình độ văn hóa cao do đó cóthể dễ dàng tiếp thu công nghệ sản xuất Lực lượng lao động tuyển dụng trực tiếp tạiđịa phương Đội ngũ quản lý, kỹ thuật được đào tạo từ các trường đại học có truyềnthống tại miền Trung
1.8 Hợp tác hóa
Vị trí xây dựng của nhà máy có thể giúp tăng cường sự hợp tác hóa với các nhàmáy khác trong khu công nghiệp như nhà máy bao bì, nhà máy xử lý nước, nhà máybia,… để cùng chung phát triển cơ sở hạ tầng, điện, nước, nhằm giảm thiểu vốn đầu tưban đầu cũng như rút ngắn thời gian xây dựng Mặt khác nhà máy thực hiện liên kếtvới các dự án nuôi bò sữa của nông dân vùng lân cận để làm nguồn nguyên liệu chínhcho sản xuất
1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm
Thị trường tiêu thụ chủ yếu của nhà máy là khu vực miền Trung - Tây Nguyênnhưng cũng không ngừng phát triển thị trường sang các tỉnh khác ở khu vực miền Bắc
và miền Nam
1.10 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu
Nhà máy sử dụng hơi từ phân xưởng hơi của nhà máy
Nhà máy sử dụng nguồn nhiên liệu chính là dầu DO (diesel oil), FO (Fuel oil)
và xăng được cung cấp từ các công ty xăng dầu Petrolimex lớn tại địa phương Nguồngốc của các loại nhiên liệu này được lấy từ các mỏ dầu mỏ và được sản xuất tại nhà
Trang 10CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Nguyên liệu sữa tươi [02]
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồnthức ăn để nuôi sống động vật non Trong nghành công nghiệp sản xuất và chế biếnsữa đã sản xuất ra nhiều sản phẩm dựa trên ba nguồn nguyên liệu chính: sữa bò, sữacừu, sữa dê Ở nước ta sữa bò là chủ yếu
Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein, một sốkhoáng tạo nên Màu sắc của sữa chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng -caroten tạonên Sữa bò thường có màu sắc từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy thường trong hơn vàngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi đặc trưng và vị ngọt nhẹ
2.1.1 Thành phần của sữa
Sữa là một hỗn hợp bao gồm các thành phần chính: nước, lactose, protẹin, một
số chất béo Ngoài ra sữa còn chứa một số khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chấtchứa nitơ phi protein, vitamin, hooc môn , chất màu và khí Hàm lượng các chất trongsữa có thể dao động trong một khoảng rộng
2.1.1.1 Nước [06, tr.4]
Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước Nước có thể được tách ra trongquá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hoá học với chất khô Khi bảo quản sữa bột,nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục
Nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3-4% Hàm lượng nước liên kết phụthuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, các phosphatit, polysacarit
Trang 11ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
tử galactose liên kết tạo thành Lactose trong sữa có ý nghĩa quan trọng vì nó dễ bị một
số vi sinh vật gây lên men tạo acid lactic và các sản phẩm khác như aceton, metyl,diacetyl tạo nên mùi vị của các sản phẩm sữa
Trong sữa đường lactose tồn tại dưới hai dạng :
+ Dạng -lactose mono hydrat C12H22O11.H2O
C12H22O11 + H2O -galactosedase C6H12O6 + C6H12O6
glucose galactoseNgoài ra trong sữa bò còn chứa các đường khác nhưng với hàm lượng rất thấp
2.1.1.3 Các hợp chất có chứa Nitơ [02]
a Casein
Casein là nhân tố quan trọng nhất của protid trong sữa, là thành phần proteinchủ yếu có trong sữa và là các hạt hình cầu có kích thước 40 - 200µm Chúng tồn tạidưới dạng micelle Mỗi micelle chứa 65% nước, phần còn lại là các loại caseinvàkhoáng (canxi, magie, photphate, citrate), casein chiếm 2,7% Là protein có tính axit vìphân tử của chúng chứa nhiều gốc axit glutamic và axit aspartic
1
s
-casein: Do sự phân bố điện tích và các phần ưa béo không đồng đều trên
phân tử protein nên một đầu mạch s1-casein tích điện có tính ưa nước, còn đầu mạchkia có tính kị nước
2
s
-casein: Có tính ưa nước cao nhất trong các loại casein do phân tử của nó
chứa nhiều nhóm photphoryl và gốc cation
-casein: có tính ưa béo cao nhất
Trang 12ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-casein: chỉ chứa một gốc phosphoryl, có tính lưỡng cực Đầu amino của
phân tử protein thì ưa béo còn đầu cacboxyl, nơi liên kết với nhóm gluxit lại ưa nước
-casein: 1,2và3-casein là những sản phẩm của quá trình thuỷ phân casein từ máu động vật
-b Protein hoà tan
-lactoglobulin: -lactoglobulin có dạng hình cầu, ít tương tác hoặc kết hợpvới các phân tử khác, chiếm 2,5- 4g/l
-lactalbumin: có 0,8-1,5g/l, trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử caxi.
Thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân đối, điểm đẳng điện ở PH =5,1không bị đông tụ bởi men sữa
Peptone-protose: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau(0,8-1,5g/l)
Immunoglobulin: trong sữa bò có ba loại là IgG, IgA, IgM Trong đó IgG có
hàm lượng cao nhất, IgA có chức năng chống nhiễm trùng đường ruột (0,5-0,8g/l)
Serum-albumin: là protein có phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu rất mẫn
cảm với nhiệt độ Ngoài ra trong sữa còn có protein màng, hàm lượng của chúng rấtthấp
c Enzym [02, tr 26]
Enzym do tuyến vú tiết ra hoặc do vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên Sự cómặt của các enzym là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hoá học của sữa trong quátrình bảo quản, dẫn đến làm giảm chất lượng hoặc hư hỏng sữa Nhưng một số enzymtrong sữa có vai trò kháng khuẩn như lactoperoxydase, lysozyme Hàm lượng vi sinhvật càng nhiều thì thành phần enzym càng đa dạng và hoạt tính càng cao, có hơn 60Enzym trong sữa
Lactoperoxydase: Enzym này xúc tác phản ứng chuyển hoá oxy từ H2O2 đếncác chất oxy hoá khác, có pH tối thích là 6,8, hàm lượng trung bình trong sữa là 30mg/
l, bị vô hoạt hoá ở 80oC trong vài giây
Catalase: Enzym này luôn có trong sữa do tuyến vú tiết ra, nó xúc tác phản ứng
phân huỷ H2O2 thành nước và oxy tự do Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tínhcatalase rất cao, có pH tối thích 6,8 - 7 Catalase bị vô hoạt ở 75oC trong thời gian mộtphút, 65 – 68oC sau 30 phút
Trang 13ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lipase: Enzym quan trọng nhất trong sữa được kí hiệu là mLPL, là một
glycoprotein, pH tối thích là 8,9, hàm lượng trong sữa chỉ khoảng 1-2mg/l, nó chỉ xúctác thuỷ phân liên kết ester trong cơ chất triglycerid ở dạng nhũ tương tại bề mặt tiếpxúc pha giữa chất béo và nước, làm tích luỹ các axit béo tự do trong sữa, quá trìnhphân giải tiếp theo các axit béo này làm cho sữa và sản phẩm từ sữa có vị đắng, mùi ôikhét và mùi kim loại
Phosphatase : Chúng xúc tác thuỷ phân liên kết ester giữa axit phosphoric và
glycerin, có hai dạng:
Phosphatase kiềm: có pH tối thích là 9,6 có khả năng tái hoạt hoá Bị thuỷ
phân ở 30oC trong 30 phút hoặc 80oC tức thì
Phosphatase acid : Enzym này có pH tối thích là 4,7 và là enzym bền nhiệt
nhất trong sữa Để vô hoạt hoá hoàn toàn ta cần gia nhiệt sữa đến 96oC trong 5 phút,
bị vô hoạt bởi NaF Trong suốt chu kì tiết sữa bò, hoạt tính phosphatase axit trong sữakhá ổn định, phosphatase kiềm tăng dần vào cuối chu kì tiết sữa
Lysozym: bền về nhiệt, xúc tác phản ứng thuỷ phân liên kết giữa acidmuramic và glusamine của mucopolysaccride trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gâyphân huỷ tế bào Lysozym có pH tối thích là 7,9; hàm lượng trung bình 130µg/l
Proteaza : Enzym này xúc tác phản ứng thuỷ phân protein Có hai loại
protease: protease kiềm và protease acid Chúng thường liên kết với casein và cũng bịkết tủa ở pH = 4,6; proteaza axit có pH tối thích 4,0; còn protease kiềm là 7,5 – 8,0.Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút
2.1.1.4 Chất béo
Chất béo của sữa có hai loại:
Chất béo đơn giản (glycerit và sterit): có hàm lượng 35 45g/l gồm acidbéo no và không no (acid oleic, acid palmitic, acid stearic) [05, tr.7]
Chất béo phức tạp: thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử Tên gọichung là phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin [05]
Là các cầu mỡ gồm: Các axit béo no và không no, sắt, đồng, enzym, caroten Nhiệt độ nóng chảy thấp (28oC) , vì vậy cơ thể rất dễ hấp thu Tỷ trọng thấp, có thểtách chất béo bằng cách ly tâm hoặc lọc (sử dụng trong công nghệ sản xuất bơ) [19]
Trang 14Hình 2.1.Sự phân bố của các cầu mở trong sữa [19]
Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glycerit, photpholipit và protein Sựsắp xếp các thành phần này trong hạt cầu béo đến nay chưa nghiên cứu sâu Nhiều nhàkhoa học cho rằng các photpholipit giữ vai trò “cầu nối trung gian” để liên kết giữa cácglycerit và protein Phân tử photpholipit có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) sẽtương tác với các phân tử glycerit ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp vớimàng protein bao xung quanh hạt cầu béo [02, tr 31]
2.1.1.5 Khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10g/l Các muối trong sữadạng hoà tan hoặc dung dịch keo dễ bị phá vỡ bởi nhiệt độ và pH, các muối khoángtrong sữa hầu hết ở dạng dễ đồng hoá
Trong số các nguyên tố khoáng trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P,
Mg, K Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle phần còn lại tồn tại dưới dạngmuối hoà tan trong sữa Các nguyên tố khác như: K, Na, Cl… đóng vai trò chất điện
ly Ngoài ra trong sữa còn có các nguyên tố khác như Zn, Al, I, Cu, Mn, Ag… chúngcần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người
Trang 15ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.1.6 Vitamin [02]
Tùy theo khả năng hoà tan trong nước hay trong chất béo chia cácvitamin trong sữa chia làm hai nhóm:
Vitamin hoà tan trong nước: B1, B2,B3, B5, B6, C, H …
Vitamin hoà tan trong chất béo: A, D, E
Nhìn chung hàm lượng các vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổnđịnh Nhưng hàm lượng vitamin tan trong chất béo lại bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thànhphần thức ăn và điều kiện thời tiết
2.1.1.7 Hormone
Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trìnhsinh trưởng của động vật Trong sữa bò có nhiều loại hormone được chia làm banhóm: proteohormone, hormone peptide, hormone steoride
2.1.1.8 Các hợp chất khác [02]
Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2 Tổng hàm lượngcủa chúng chiếm 5-6% thể tích sữa hay khoảng 70ml/lit trong đó 50-70% là CO2, 5 –10% là oxy và 20 – 30% là nitơ Sữa mới vắt ra chứa một lượng lớn khí, sau đó sẽgiảm dần và đạt mức bình thường, trong các loại khí này thì chỉ có oxy là ảnh hưởngxấu vì nó có thể là nguyên nhân phát triển của các quá trình oxy hoá Khi gia nhiệt thìxuất hiện hiện thượng bài khí khiến cho độ axit của sữa giảm Các chất khí trong sữathường tồn tại ở ba dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết, dạng phân tán Sắc tố xanhclorophin, màu trắng do sự khuyếch tán ánh sáng bởi mixen protein
2.1.2 Một số tính chất vật lý của sữa [02, tr 12]
Sữa là một chất lỏng đục: Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một
số chất khoáng trong sữa tạo nên
Màu sắc của sữa: Phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng -caroten có trong chất
béo của sữa Sữa thường có màu trắng đến vàng nhạt
Giá trị pH của sữa: Thường được xác định ở 20oC Sữa tươi có giá trị pHtrung bình là 6,6 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽchuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pH của sữa
Trang 16ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Độ chua: Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua sản phẩm được xác định bằng
phương pháp chuẩn độ Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa được xác định bằng độSoxhlet Henkel (oSH), độ Thorner (oTh) hoặc độ Dornic (oD)
oSH: là số ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổsung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây
oTh: là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100mlsữa và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt phenolphtalein đến khi xuất hiện màu hồngbền trong 20 giây
oD: là số ml dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổsung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây
Tỷ trọng sữa: do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định Các chất béo
có tỷ trọng nhỏ hơn 1g/cm3 Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng củasữa sẽ càng thấp Tỷ trọng của sữa thường được đo ở 15,5oC theo công thức
Điểm đông đặc của sữa: thường dao động trong khoảng -0,54 -0,59oC
2.1.3 Nguyên nhân biến chất của sữa
2.1.3.1 Do bổ sung các chất từ bên ngoài
- Các loại thuốc kháng sinh có trong thức ăn của bò
- Chất tẩy rửa chuồng trại
- Sữa đựng lâu trong thiết bị kim loại gỉ
2.1.3.2 Các biến đổi về sinh học
Nguyên nhân là do các vi sinh vật tổng hợp, phân giải, sử dụng chất dinh dưỡng cótrong sữa theo hai con đường đồng hóa và dị hóa, các biến đổi này do vi khuẩn, nấm men,nấm sợi gây nên Những biến đổi sinh học làm cho sản phẩm tích tụ các chất không mong
Trang 17ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
muốn, làm thay đổi cấu trúc hóa lý của sữa
2.1.3.3 Các biến đổi về hóa học và sinh hóa
- Do các phản ứng hóa học xảy ra giữa các chất có trong sữa
- Do xuất hiện và kết tụ các enzyme, các enzyme do vi sinh vật trong sữa tiết ra, vìthế làm tăng các quá trình sinh hóa trong sữa
2.1.3.4 Các biến đổi về vật lý và hóa lý
- Thay đổi độ nhớt, tỷ trọng, độ khúc xạ,… tuy nhiên rất ít
- Thay đổi cấu trúc các micelle
- Thay đổi hệ nhũ tương
2.1.4 Các nguyên liệu khác
2.1.4.1 Nguyên liệu cream [02, tr 270]
Cream là nguyên liệu chính để sản xuất bơ Cream dùng để sản xuất bơ có thểthu nhận từ ly tâm sữa tươi hoặc thu mua từ nhà máy chế biến sữa khác Yêu cầucủa nguyên liệu cream:
- Không mang tính chất dinh dưỡng
- Không độc hại đối với sức khỏe con người
- Phải tuân theo những quy định của tổ chức y tế thế giới và Việt Nam
- Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ
2.1.4.3 Men khô
Trang 18ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Men khô được sử dụng lên men là vi khuẩn lactic gồm hai loại đặc trưng sau:
- Lactobacillus bulgaricus: vi khuẩn lactic lên men đồng hình, phát triển
tốt ở nhiệt độ 45÷50oC, trong môi trường có độ acid cao
Hình 2.2.Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus
- Streptococcus thermophilus: phát triển tốt ở 40÷ 45oC Đây là vi khuẩn chịunhiệt lên men đồng hình Phát triển được trong môi trường có nồng độ axit thấp hơnLactobacillus bulgaricus
Hình 2.3.Vi khuẩn Streptococcus thermophillus.
2.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm sữa ở Việt Nam và thế giới
2.2.1.Ở Việt Nam [30]
Trong vòng 10 năm trở lại đây, ngành sữa Việt Nam đã có sự phát triển mạnh
mẽ, tuy nhiên việc phân bổ không đồng đều giữa những thành phần tham gia sản xuất,chế biến và tiêu thụ đã tạo nên sự phát triển chưa bền vững của ngành sữa
- Ở khâu chăn nuôi, số lượng đàn bò sữa, sản lượng sữa cung ứng đã gia tăng
mạnh mẽ Năm 2008, cả nước có gần 100000 bò sữa, tổng sản lượng sữa đạt 235000tấn/năm, nhưng chỉ đáp ứng khoảng 20% nhu cầu nguyên liệu sữa cho các nhà máychế biến Do đó, tiềm năng của ngành chăn nuôi bò sữa là rất lớn Mặc dù nước ta đưa
ra mục tiêu đến năm 2015 sẽ nâng số lượng đàn bò sữa lên 500000 con, tương ứng tạo
ra 1,1 triệu tấn sữa/năm nhưng cũng chỉ đáp ứng 40% nhu cầu
Trang 19ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Ở khâu thu mua và chế biến sữa: Lợi nhuận hấp dẫn của khâu chế biến sữa đã
thu hút nhiều công ty tham gia vào ngành sữa Số lượng nhà máy sản xuất sữa đã tăngnhanh trong vòng ba năm 2006-2008
- Ở khâu tiêu thụ: Mặc dù mức tiêu thụ sữa của người dân Việt Nam tăng nhanh
trong thời gian qua, nhưng đến năm 2008 mới chỉ đạt 12,3 kg/người, thấp hơn nhiều sovới các nước trong khu vực Châu Á và thế giới Do đó, ngành sữa Việt Nam còn nhiềutiềm năng để phát triển
2.2.2.Thế giới [31]
Sữa và các sản phẩm sữa vật nuôi là nguồn thực phẩm có giá trị kinh tế và giátrị dinh dưỡng cao cho nhu cầu của cả nhân loại Tổng sản lượng sữa của thế giớitrong năm 2009 theo FAO đạt trên 700 triệu tấn, tăng khoảng 1% so với cùng kỳ nămtrước trong đó tăng trưởng về sản xuất sữa của các nước đang phát triển nhanh hơn cácnước phát triển Khoảng cách này có xu hướng tăng lên năm 2011 và 2012 với tăngtrưởng của các nước đang phát triển ước trên 4% và cũng tăng trưởng mức bìnhthường ở các nước phát triển Do vậy tổng sản lượng sữa của thế giới sản xuất trongnăm 2010 và 2015 dự tính sẽ tăng trung bình khoảng 2-3% năm
Đối với các nước ở khu vực Châu Á: Là khu vực có tổng sản lượng sữa sản
xuất hàng năm cao nhất thế giới đồng thời có số lượng dân số cao nhất toàn cầu Căn
cứ vào tình hình phục hồi kinh tế của Châu Á tổng sản lượng sữa của khu vưc này đãtăng khoảng 3% trong năm 2009 đạt 255 triệu tấn Trong đó Ấn Độ là quốc gia sảnxuất sữa lớn nhất thế giới đạt khoảng 112 triệu tấn Trung Quốc là quốc gia có dân sốlớn nhất thế giới và tiêu dùng sữa cũng đã được phục hồi sau sự cố melamine năm
2008, tổng sản lượng sữa của nước này tăng khoảng 5% và đạt tổng sản lượng 43,6triệu tấn năm 2009 Dự kiến trong các năm 2014 và 2015 sản xuất sữa của Châu Á sẽ
có tốc độ tăng trưởng khoảng 4% và tổng sản lượng sữa ước đạt khoảng 265 triệu tấn.Trong đó Ấn Độ là nước sẽ giữ tốc độ phát triển sữa khoảng 4%
Các nước khu vực Châu Âu: Từ năm 2005 đến nay số lượng đàn bò sữa và
năng xuất sữa/bò của các nước Châu Âu không tăng, số lượng bò sữa duy trì 240-250triệu con trong thời gian qua, năng suất sữa trung bình chỉ trên 6000 kg/bò sữa/năm
Do vậy tổng sản lượng sữa của các nước Châu Âu năm 2009 gần như giữ nguyên 154triệu tấn
Trang 20ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dự báo tổng sản lượng sữa của Châu Âu năm 2014 và 2015 có khả năng duy trìkhông tăng hơn 154 triệu tấn do giá sữa thấp và giá thức ăn cao
Các nước khu vực Bắc Mỹ: Tổng sản lượng sữa của Hoa kỳ năm 2009 giảm
khoảng 1% do giá sữa nguyên liệu thấp và tỷ lệ giữa giá sữa trên giá thức ăn khôngcao Tổng sản lượng sữa giảm xuống còn 85,5 triệu tấn Xu hướng giảm sản lượng sữacủa Hoa Kỳ vẫn tiếp tục duy trì năm 2010 với khoảng 1% giảm sản lượng mặc dù tỷ lệgiá sữa trên giá thức ăn đã được cải thiện 6 tháng cuối năm 2009 Canada nước có hạnngạch côta sản xuất sữa do vậy sản lượng sữa 2010 của nước này dự kiến cũng duy trì
ở mức 8,3 triệu tấn năm
Các nước khu vực Nam Mỹ: Do khí hậu thay đổi thất thường trong 2 năm
2008 và 2009 vừa qua và hạn hán ảnh hưởng đến hầu hết các nước Nam Mỹ đã buộcnông dân cho bò sữa ăn nhiều thức ăn tinh đã ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế củangành bò sữa Sản lượng sữa đã giảm 8-10% trong quý IV năm 2009, mặc dù thời tiết
đã được cải thiện những tháng cuối năm nhưng vẫn chưa phục hồi bằng trước đây.Áchentina, sản lượng sữa tăng gần 1%/năm đạt 10,4 triệu tấn Uruguay, năm 2009 sảnxuất sữa tăng 2% đạt 1,6 triệu tấn Chi Lê năm 2009 giá sữa giảm 25% và sản lượngsữa giảm 5% Dự báo tổng sản lượng sữa năm 2014 và 2015 của các nước Nam Mỹước đạt 57 đến 60 triệu tấn Trong khi đó tổng sản lượng sữa của Brazin chiếm khoảng50% của Nam Mỹ và sẽ duy trì 28 -29 triệu tấn/năm
Các nước khu vực Châu Phi: Năm 2009 sản lượng sữa của khu vực này tăng
trên 1% đạt tổng số 36,6 triệu tấn sữa Bắc Phi thời tiết thuận lợi cỏ tốt nên sản lượngsữa tăng 5% ở Aicập đạt 4,9 triệu tấn và sản lượng sữa của Algeria tăng khoảng 2%đạt khoảng 2,2 triệu tấn Các nước Tây Phi mưa thuận nên cỏ phát triển tốt, tuy nhiênSudan bị hạn nên ảnh hưởng đến sản lượng sữa của nước này Nam Phi tăng trưởng1% và sản lượng sữa đạt 3,2 triệu tấn Đông phi một số nước gia súc chết nhiều do hạnhán như Kenya sữa giảm 5% còn 4,2 triệu tấn Năm 2010 dự kiến tổng sản lượng sữacủa các nước Châu Phi sẽ tăng trưởng khoảng 2% và đạt 37,4 triệu tấn năm
Các nước khu vực Châu Đại Dương: Năm 2008-2009 sản lượng sữa trên thị
trường của các nước trong khu vực đạt 26 triệu tấn tăng 8% Riêng Newzealand đạt16,6 triệu tấn tăng 8% Australia mặc dù điều kiện thời tiết thuận lợi sản lượng sữa chỉtăng 2% đạt 9,4 triệu tấn Dự kiến năm 2010-2012 sữa khu vực này tăng khoảng 2-4%
Trang 21ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
năm Australia dự kiến tổng sản lượng sữa giảm 2% năm 2010 do lợi nhuận thấp vàảnh hưởng giá thức ăn tinh cao trong thời kỳ hạn hán
2.3 Giới thiệu sản phẩm
2.3.1 Sữa chua uống
Sữa chua uống: Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau lên men bị phá hủyhoàn toàn tạo nên sản phẩm dạng lỏng Trong quá trình lên men người ta sử dụngphương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hoá để phá hủy cấu trúc gel của khốiđông và làm giảm độ nhớt của sản phẩm [05]
Sữa chua uống là sản phẩm sữa lên men tương đối phổ biến ở Việt Nam, sữachua uống có hàm lượng chất béo thấp, có tính giải khát tốt, chủng loại phong phú.Sữa chua uống là loại sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng và có tác dụng phòng bệnh
Để đa dạng về chủng loại có thể bổ sung thêm trái cây vào sữa, đây là một sảnphẩm được ưu chuộng hiện nay
Dưới đây là hình ảnh của một số loại sữa chua uống hiện tại đang có mặt trênthị trường
Hình 2.4 Một số sản phẩm sữa chua uống ở Việt Nam [18]
2.3.2 Bơ lên men [06, tr 176]
Bơ là sản phẩm từ mỡ sữa có nhiệt năng lớn (7.800 cal/kg), độ tiêu hóa là 97%
và giàu các loại vitamin A, E, B1, B2, C… Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao vàchiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm
Có thể dùng bơ làm thức ăn trực tiếp hoặc làm thực phẩm trung gian để chếbiến các loại thức ăn khác
Dưới đây là hình ảnh của một số loại bơ được sản xuất trong thực tế
Trang 22ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.5 Hình ảnh một số sản phẩm bơ
CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN
CÔNG NGHỆ
3.1 Dây chuyền công nghệ
Cream
Sữa tươi
Gia nhiệt 65 – 68oC Cân định lượngKiểm tra, lọc
Bài khí 60 – 65oC
Sữa tách 1/3 chất béo
Thanh trùng 90-95
oC, 5 phút, làm nguội 42-45 oC,
Làm nguô
Ly tâmCream 40%
Sirô đường
Chất ổn định
VK lactic
Hoạt hóa
Trang 23Kiểm tra chất lượng sản phẩm
Làm nguô
Bảo quảnRót vô trùng
Làm nguô
Lên men 42 – 45oC,
3 – 5h
Làm nguôPhối trộn
Làm nguô
Trang 24ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất bơ lên men và sữa chua uống tách 1/3 chất
béo từ sữa tươi
3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1 Thuyết minh cho dây chuyền chung
3.2.1.1 Sữa tươi [02]
Sữa tươi là nguyên liệu chính dùng để sản xuất các sản phẩm sữa của nhà máy.Chất lượng của sữa tươi có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Sữa tươi càngtốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Sữa tươi phải đạt các yêu cầu về chỉ tiêu hóa
lý, cảm quan và không bị nhiễm khuẩn
3.2.1.2 Lọc, kiểm tra
Mục đích: Nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ còn lẫn trong sữa để đảm
bảo độ sạch và các yêu cầu của sữa trước khi đưa vào sản xuất
Tiến hành: Tiến hành kiểm tra bằng cách lấy mẫu và xác định các chỉ tiêu cảm
quan, chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi So sánh các kết quả kiểm travới các yêu cầu của nguyên liệu sữa tươi
Tiến hành lọc bằng thiết bị lọc thủy tĩnh GEA KA 70 - 76 (Ý) Sữa có độ nhớt
cao nên trước khi lọc cần đun ở nhiệt độ 30 – 40oC
Quá trình lọc được tiến hành qua hai giai đoạn:
- Lọc thô: nhằm loại bỏ các tạp chất lớn
- Lọc tinh: nhằm loại bỏ hoàn toàn tất cả tạp chất có trong sữa
3.2.1.3 Cân định lượng
Mục đích: Cân đúng thể tích sữa cần đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo đúng
năng suất làm việc của thiết bị
Tiến hành: Tiến hành trên cân định lượng loại GHJ – 15 năng suất 6000 l/h để
cân đúng lượng sữa cần sử dụng cho quá trình sản xuất Sau khi cân, nguyên liệu đượcđưa vào thùng chứa để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo
3.2.1.4 Gia nhiệt [02]
Mục đích: Làm tăng hiệu quả cho quá trình bài khí tiếp theo Làm giảm độ
nhớt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâm
Làm nguô
Lên men 42 – 45oC,
3 – 5h
Làm nguôPhối trộn
Làm nguô
Trang 25ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tiến hành: Quá trình gia nhiệt được tiến trong thiết bị gia nhiệt dạng tấm
OTTA-5 Sữa sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt có nhiệt độ 60 ÷ 68oC
3.2.1.5 Bài khí [02, tr 115]
Mục đích: Loại bỏ tối đa hàm lượng chất khí hòa tan có trong sữa, tạo điều
kiện cho quá trình đồng hóa và thanh trùng sau này Loại bỏ các hợp chất bay hơi có
mùi khó chịu trong sữa và nâng cao chất lượng của sản phẩm sữa chua uống
Tiến hành: Quá trình bài khí được tiến hành trong thiết bị bài khí chân không
loại DART-10, làm việc ở nhiệt độ 60 – 65oC, với độ chân không 584 mmHg
3.2.1.6 Ly tâm [02, tr 55]
Mục đích: Tách sữa nguyên liệu ra làm 2 phần là sữa gầy và cream
Tiến hành: Quá trình ly tâm được thực hiện bằng thiết bị ly tâm dạng đĩa loại
Tetra Cetri AMF Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa sẽ được phân chia thành 2 phần:phần sữa gầy và phần cream Cả 2 dòng này sẽ theo những kênh riêng để thoát rangoài
3.2.2 Thuyết minh cho dây chuyền bơ lên men
3.2.2.1 Cream [02, tr 270]
Nguyên liệu để sản xuất bơ lên men là cream - sản phẩm sau quá trình ly tâmchất béo và cream bổ sung vào Cream quyết định đến chất lượng của sản phẩm bơ lênmen nên cần phải kiểm tra trước khi đưa vào sản xuất
Bổ sung lượng cream từ bên ngoài đã kiểm tra chất lượng nếu lượng cream thuđược sau ly tâm không đủ để sản xuất
3.2.2.2 Kiểm tra [02, tr 270]
Cream trước khi đưa vào sản xuất thì phải được kiểm tra để đảm bảo các chỉtiêu về cảm quan, chỉ số iod, vi sinh và mùi vị , không được có mùi vị lạ, đặc biệt làmùi ôi do chất béo bị oxy hóa
Làm nguô
Trang 26ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.2.2.4 Lên men và xử lý nhiệt lạnh [02, tr 274]
Giống: Giống sử dụng trong quá trính lên men bơ là vi khuẩn lactic
Leuconostoc citrovorum, được hoạt hóa trên môi trường sữa gầy Trong quá trình lênmen, ngoài tạo axit lactic chúng còn sinh tổng hợp các chất dễ bay hơi như diaxetyl,andehyt axetic, axeton,… làm cho bơ có hương vị đặc trưng
Môi trường: Thường sử dụng sữa gầy đạt tiêu chuẩn chất lượng, không bị
nhiễm khuẩn và trước khi thực hiện hoạt hóa thì phải được thanh trùng để loại bỏ hoàntoàn lượng vi sinh vật có trong sữa Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bịhình trụ đứng, đáy chỏm cầu, làm bằng thép không rỉ
Lên men
- Mục đích: Lên men tạo acid lactic và các sản phẩm trao đổi chất tạo độ
chua và hương vị đặc trưng cho sản phẩm bơ
- Tiến hành: Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị hình trụ PH
-OTH - 2 kiểu đứng, có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ Sau quá trình lênmen, độ chua phần không béo trong cream cần đạt quanh giá trị 36oSH, hàm lượngdiacetyl trong khoảng 1÷1,5ppm Nhiệt độ lên men 25 – 30oC
Xử lý nhiệt lạnh
- Mục đích: Nhằm kết tinh một lượng chất béo có trong cream.
- Tiến hành: Quá trình thanh trùng cream được thực hiện ở 90 ÷ 95oC vàlàm nguội cream xuống 40oC Sau cùng, tiến hành hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống 5 ÷ 6oC
và giữ trong khoảng 2 giờ
3.2.2.5 Đánh cream [06, tr 181]
Mục đích: Liên kết các hạt cầu béo và các tinh thể béo lại với nhau, tạo thành
khối và hình thành nên các hạt bơ
Tiến hành: Quá trình tạo hạt bơ và xử lý được thực hiện theo phương pháp
gián đoạn bằng thiết bị khuấy đảo cream Astra, tốc độ đảo trộn khoảng 20 ÷ 30
vòng/phút, nhiệt độ đảo trộn thích hợp vào mùa đông là 10 ÷ 14oC còn vào mùa hè là 8
÷ 10oC, thời gian đảo trộn là 50 – 60 phút Kết thúc quá trình tạo hạt bơ, hỗn hợp thuđược gồm 2 phần: các hạt bơ và sữa bơ Sau đó, tiến hành tách sữa bơ ra khỏi thiết bị
Trang 27ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.2.2.6 Rửa hạt bơ [06, tr 185]
Mục đích: Để làm giảm hàm lượng nước và các tạp chất còn chứa trong cream
chưa thoát hết sau khi đảo trộn
Tiến hành: Hạt bơ được rửa nhiều lần bằng nước sạch Người ta cho vào thiết
bị sản xuất bơ một lượng nước bằng 50 – 60 % so với lượng cream rồi quay 5 – 6 vòngsau đó thoát nước đi Làm 2 – 3 lần là được Nhiệt độ của nước để rửa phụ thuộc vàotrạng thái của hạt bơ, có thể bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ đảo trộn 2oC Nước dùng đểrửa hạt bơ phải là nước sạch, tinh khiết, chứa ít ion kim loại, phải được tiệt trùng
3.2.2.7 Ly tâm tách sữa bơ [06, tr 187]
Mục đích: Tách triệt để lượng sữa bơ còn lại trong sản phẩm bơ.
Tiến hành: Quá trình ly tâm được thực hiện trong máy ly tâm OCT - 5 Kết
thúc quá trình ly tâm, sản phẩm được tháo ra ngoài bằng cửa tháo liệu tự động
3.2.2.8 Bao gói
Mục đích: Cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời gian
sử dụng sản phẩm Đảm bảo thuận tiện khi vận chuyển Tạo kiểu dáng thích hợp cho
người tiêu dùng
Tiến hành: Quá trình bao gói bơ được thực hiện trên hệ thống thiết bị làm việc
tự động Bơ được tạo thành khối hình chữ nhật với khối lượng 250g Bao bì sử dụng làhộp nhựa Sau đó, xếp các hộp nhựa vào những thùng carton rồi đem bảo quản trongkho [02, tr 281]
3.2.2.9 Bảo quản:
Bơ sau khi đóng gói bảo quản ở nhiệt độ không quá -4 ÷ -6oC, thời hạn bảoquản không vượt quá 2 - 3 tháng
3.2.3 Thuyết minh cho quy trình sản xuất sữa chua uống
3.2.3.1 Sữa tách 1/3 chất béo: Dòng sữa sau ly tâm tách cream ở trên sẽ được
sử dụng tiếp theo cho quy trình sản xuất sữa chua uống
3.2.3.2 Thanh trùng và làm nguội [02, tr 224]
Mục đích: Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme
có trong sữa và biến tính sơ bộ các protein sữa, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trìnhlên men tiếp theo
Trang 28ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tiến hành: Quá trình xử lý nhiệt được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt
dạng bảng mỏng loại OTTA - 5 Chế độ xử lý là 90 ÷ 95oC trong 3 ÷ 5 phút Sữa saukhi được thanh trùng, sẽ được làm nguội xuống nhiệt độ 42 ÷ 45oC
3.2.3.3 Lên men [02, tr 224]
Hoạt hóa giống
- Giống: Sử dụng trong quá trình sản xuất sữa chua uống là Lactobacillus
bulgaricus (LB) và Streptococcus thermophilus (ST) với tỷ lệ ST : LB = 1:1
- Môi trường: Thường sử dụng sữa gầy đạt tiêu chuẩn chất lượng, không
bị nhiễm khuẩn và trước khi thực hiện hoạt hóa thì phải được thanh trùng để loại bỏhoàn toàn lượng vi sinh vật có trong sữa Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết
bị hình trụ đứng, đáy chỏm cầu, làm bằng thép không rỉ
Lên men
- Mục đích: Chuyển hóa đường lactose thành axit lactic và chất thơm
dưới tác dụng của hệ vi khuẩn lactic, tạo ra vị chua cho sản phẩm
- Tiến hành: Giống vi khuẩn sau khi hoạt hóa được cấy vào bồn lên men.
Quá trình lên men được thực hiện trong bồn lên men loại PH - OTH - 2 kiểu đứng,hình trụ dung tích lớn và có cánh khuấy Nhiệt độ lên men tối ưu là 42 ÷ 43oC trongthời gian 3 ÷ 5 h Lượng giống hoạt hóa sử dụng chiếm 3 – 7% dịch lên men
3.2.3.4 Phối trộn
Mục đích: Bổ sung sirô đường 70% và chất ổn định, để đáp ứng yêu cầu về độ
ngọt và độ đồng đều của sản phẩm sữa chua sau này
Tiến hành: Công việc phối trộn được thực hiện trong thiết bị phối trộn Tetra
Almix - 10 và hoạt động liên tục nhằm tăng sự hòa tan các chất với nhau
3.2.3.5 Đồng hóa [02, tr 224]
Mục đích: Phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt, tăng tính ổn định,
độ đồng nhất cho sản phẩm Ngoài việc trộn thật đồng đều chất ổn định và sirô đường
70%, đồng hóa sau quá trình lên men giúp làm giảm kích thước hạt béo, phân bố đềuchúng trong sản phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản sản phẩm
Trang 29ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tiến hành: Sữa được bơm qua máy đồng hóa loại Tetra Alex - 2 nhờ bơm li
tâm Áp suất trong máy đồng hóa cần đạt được trong công đoạn này là 200 ÷ 250 bar,nhiệt độ sữa từ 65 ÷ 70oC
3.2.3.6 Tiệt trùng UHT [02, tr 229]
Mục đích: Tiêu diệt toàn bộ hệ vi sinh vật có trong sản phẩm, nhằm kéo dài
thời gian sử dụng cho sản phẩm
Tiến hành: Sản phẩm sữa sau khi qua đồng hóa sẽ đi vào thiết bị tiệt trùng theo
phương pháp gia nhiệt gián tiếp trên thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng loại AlphaLaval Chế độ tiệt trùng là 137 ÷ 140oC trong thời gian 2 ÷ 3 giây Sau đó, sản phẩmđược làm nguội rồi đi vào thiết bị rót vô trùng
3.2.3.7 Rót sản phẩm
Mục đích: Cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời gian
sử dụng sản phẩm Đảm bảo thuận tiện khi bao gói và vận chuyển Tạo kiểu dáng thích
hợp cho người tiêu dùng
Tiến hành: Quá trình rót hộp được thực hiện trên máy rót hộp và bao gói tự
động Tetrapak Bao bì sử dụng là bao bì giấy phải đảm bảo vô trùng
3.2.3.8 Bảo quản[02, tr 229]
Bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ phòng Thời gian bảo quản từ 3 ÷ 6 tháng
Trang 30ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy
4.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu
Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu
Chú thích x: sản xuất
4.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy
Nhà máy làm việc theo hai dây chuyền sản xuất chính:
- Dây chuyền sản xuất sữa chua tách 1/3 chất béo với năng suất 19000 tấnnguyên liệu/năm
- Dây chuyền sản xuất bơ lên men với năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca
Nhà máy sản xuất 12 tháng trong năm, quá trình kiểm tra và bảo trì máymóc, thiết bị được tiến hành trong một vài ngày trong tháng Do tính chất sản xuất nênnhà máy làm việc theo ca, kể cả ngày chủ nhật như sau:
- Các tháng 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 làm việc 3 ca/ngày để đáp ứng nhu cầutiêu dùng vào mùa nắng nóng
- Các tháng 9, 10, 11, 12 làm việc 2 ca/ngày vì thị trường tiêu dùng trongthời gian này giảm do khí hậu lạnh của mùa đông
- Các ngày nghỉ:
+ Nghỉ 5 ngày trong tháng 3, 5 ngày trong tháng 7 và 5 ngày trong tháng 11
để kiểm tra và bảo dưỡng máy
+ Các này nghỉ lễ trong năm: tết âm lịch nghỉ 3 ngày, tết dương lịch, 30/4,1/5, 2/9, 10/3
Số ngày làm việc trong năm là: 365 – (8 + 15) = 342 (ngày)
Nguyên liệu sữa tươi: Tổng chất khô 12,5% trong đó 3 % chất béo, Cream có40% béo
Yêu cầu sản phẩm:
Trang 324.2.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền chung
Bảng 4.4 Giả thuyết tiêu hao qua các công đoạn
Theo giả thuyết về tiêu hao thì ta sẽ tính được lượng sữa qua các công đoạn.Năng suất của nhà máy là 19000 tấn nguyên liệu/năm
Trang 33ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lượng sữa nguyên liệu trong một ca là
879 , 20 910
Lượng sữa sau khi cân định lượng
G2 = 20,566 x 100 1
100
= 20,360 (tấn/ca)
Lượng sữa sau khi nâng nhiệ
G3 = 20,360 x 100 1
100
= 20,156 (tấn/ca)
Lượng sữa sau khi bài khí
G4 = 20,156 x 100 1
100
= 19,954 (tấn/ca)
Lượng sữa và cream sau ly tâm
Gọi G4 : Lượng sữa tươi đem ly tâm có 3% chất béo
Y : Lượng cream bị tách ra có 40% chất béo
G5: Lượng sữa sau khi ly tâm
Tổng lượng sữa và cream sau khi ly tâm
G5 + Y = G4 x100 1
100
= 19,954 x 100 1
100
= 19,755 (tấn/ca)
Lượng chất béo khan tách ra là
Trang 34ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
20 , 0 19,954 100
3 3
1 100
3 3
4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất bơ lên men
Công thức tính phần trăm hao hụt ẩm
w2 : độ ẩm sau của nguyên liệu, (%)
Hao hụt ẩm trong quá trình ly tâm tách sữa bơ
% 20 100 15 100
15 32 100 100
(%)
2
2 1
Hao hụt ẩm trong quá trình tách sữa bơ
% 176 , 41 100 32 100
32 60 100 100
(%)
2
2 1
Bảng 4.5 Tiêu hao qua các công đoạn sản xuất bơ lên men
Tên công đoạn Hao hụt khối
lượng (%)
Hao hụt
ẩm (%)
Tổng hao hụt mỗi công đoạn(%)
Trang 35ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Năng suất của dây chuyền là 10 tấn nguyên liệu/ca
Lượng cream thu được ở công đoạn ly tâm là Y = 0,297 (tấn/ca)
Nên cần bổ sung thêm một lượng cream 40% là
100
= 9,9 x 100
100 1 = 9,801 (tấn/ca)
Công đoạn lên men và xử lý nhiệt lạnh
Lượng nấm men cho vào hoạt hóa chiếm từ 3 - 7% so với lượng dịch lênmen Giả sử lượng nấm men hoạt hóa chiếm 4% lượng dịch lên men, ta có khối lượngcream ở công đoạn lên men chiếm 96%
Lượng cream và nấm men cho vào thiết bị lên men:
Công đoạn tách sữa bơ
Lượng cream sau công đoạn đánh cream
Trang 36x 10,107 100
676 , 42 100
5,794 (tấn/ca)
Lượng sữa bơ tách ra trong công đoạn tách sữa bơ
162 , 4 100
176 , 41 10,107 100
176 , 41
- Lượng nước sử dụng để rửa cream
072 , 18
100
= 4,464 (tấn/ca)
4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống tách 1/3
chất béo
Bảng 4.6 Giả thuyết tiêu hao qua các công đoạn
STT Tên công đoạn Tiêu hao (%)
Trang 37 Theo tính toán trên ta có lượng sữa sau li tâm: G5 = 19,265 (tấn/ca)
Ta có lượng sữa trước khi vào công đoạn thanh trùng, làm nguội
Ms0 = G5 – Mmthhb = 19,265 – 0,398 = 18,867 (tấn/ca)Với: G5: là lượng sữa sau li tâm
Mmthhb : là lượng sữa dùng cho hoạt hóa men giống lên men bơ
Lượng sữa sau khi thanh trùng, làm nguội
100
0 , 1 100
678 , 18 100
0 , 1 100
(tấn/ca)
Công đoạn lên men
Gọi B : lượng sữa và men giống lên men
Mghh : lượng giống hoạt hóa
Ms2 : lượng sữa sau lên men
Lượng sữa và men giống lên men
Hình 4.2 Sơ đồ lên men
Lên men
Ms1
Ms2
MghhMen giống
Trang 38 Công đoạn phối trộn
Gọi A : là lượng sữa, sirô đường và chất ổn định phối trộn
D : là lượng sirô đường 70% cần phối trộn
MÔĐ : là lượng chất ổn định cần bổ sung chiếm 0,01%
M M
D A
A D
ÔĐ
ÔĐ s
% 01 , 0 5 70
0 474 ,
1 640 ,
20
ÔĐ
M D A
(tấn/ca)
Để có được một lượng sirô là 1,474 (tấn/ca) thì phải qua công đoạn nấu
Tính toán lượng sirô ở công đoạn nấu
Nấu sirô Lọc sirô sirô vào công đoạn phối trộn: 1,474 (tấn/ca)
Lượng sirô trước khi vào công đoạn nấu
Giả sử, quá trình nấu tiêu hao 0,5% lượng sirô Vậy, lượng sirô cần thiếtcho quá trình nấu sirô là: 1,474 × 100100 0,5= 1,544 (tấn/ca)
Vậy lượng đường RE (sử dụng đường RE có độ khô tuyệt đối) cần dùng:
100
70 × 1,544 = 1,081 (tấn/ca)
Ms2Phối trộn A
Ms3 Siro đường 70%, D
Chất ổn định, MÔĐ
Hình 4.3 Sơ đồ phối trộn
Trang 39ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giả sử quá trình bổ sung đường vào công đoạn nấu tiêu hao 2% Vậy
lượng đường RE sử dụng thực tế là 1 , 103
2 100
100 1,081
Để thu được sirô 70% cần bổ sung thêm 10% nước
M’nước = 10% × Mnước = 10010 × 0,371 = 0,037 (tấn/ ca)
Lượng nước cần dùng để nấu sirô là 0,408 (tấn/ca)
Vậy lượng dịch sữa sau phối trộn
434 , 20 100
1 100 640 , 20 100
1 100
3 A
Lượng sữa sau khi đồng hoá
230 , 20 100
1 100 434 , 20 100
1 100
1 100 230 , 20 100
1 100
5 , 1 100 028 , 20 100
5 , 1 100
4.3.1 Bao bì bao gói bơ lên men
Bơ lên men được bao gói trong hộp nhựa có thể tích là 250g
Số hộp bơ sản xuất được trong một ca là:
250
509 , 4 10
x 250
6 6
Trang 40ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nv1 = 18036 x 100
100 3 = 18594 (hộp)Chọn thùng carton chứa 48 hộp, nên số thùng bơ trong 1 ca là
Nth1 = 388
48
18594
(thùng)
4.3.2 Bao bì sữa chua uống tách 1/3 chất béo
Giả sử tỷ trọng của sữa chua có đường là 1,062 (g/cm3) =1062 (g/l)
, 0
10 028 , 20 1000
3 6
Tỷ trọng sữa: do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định Các chất béo
có tỷ trọng nhỏ hơn 1g/cm3 Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng củasữa sẽ càng thấp Tỷ trọng của sữa thường được đo ở 15,50C theo công thức
W SNF F
100
, (g/cm3)
Trong đó F : là hàm lượng chất béo trong sữa, (% khối lượng)
SNF : là hàm lượng các chất khô không béo trong sữa, (% khối lượng)
W: hàm lượng nước trong sữa, W = 100 - F - SNF , (% khối lượng)
Tỷ trọng của sữa tươi