Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm năm

Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp chế biến nói chung và ngành công nghiệ chế biến sữa nói riêng đã và đang phát triển. Các sản phẩm sữa ngày càng phong phú đa dạng về chủng loại và số lượng. Cùng với sự phát triển về kinh tế, đời sống của người dân càng ngày càng đi lên, nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm từ sữa nâng cao. Sữa là một nguồn nguyên liệu có chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết. Ngoài các thành phần chính là protein, lipid, hydrat cacbon, trong sữa còn có rất nhiều các vitamin và khoáng chất thiết yếu cho cơ thể con người. Góp phần cung cấp năng lượng và giúp cơ thể khỏe mạnh, hệ xương vững chắc và tham gia vào cấu trúc tế bào là tác nhân cho một số phản ứng sinh học diễn ra trong cơ thể. Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ sữa thì sản phẩm sữa chua uống là một sản phẩm khá phổ biến trong nước và cả ngoài nước. Nhờ quá trình lên men lactic mà sữa chua uống có một vị chua rất đặc trưng, có lợi cho quá trình tiêu hoá thức ăn ở cơ thể người. Những năm gần đây ngành chế biến sữa chua uống ở nước ta phát triển khá mạnh nhưng khối lượng sữa cung cấp cho bình quân đầu người ở nước ta còn thấp, đặc biệt là ở thành phố đông dân, các khu công nghiệp lớn hay các khu du lịch. Do vậy việc tất yếu để chúng ta xây dựng thêm nhà máy chế biến sữa là cần thiết. Để khuyến khích ngành sữa ở nước ta phát triển thì ngoài việc phát triển thêm đàn bò ta còn phải xây dựng thêm nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm sữa. Do vậy chúng ta cùng tìm hiểu đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu với năng suất 8000 tấn sản phẩm/năm”. GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 1 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 1.1 Tổng quan về nguyên liệu 1.1.1 Sữa tươi Sữa tươi thường dùng là sữa bò. Thuộc loại sữa nguyên kem có hàm lượng chất béo 3.3% Hình 1.1 Nguyên liệu sữa tươi 1.1.1.1 Tính chất vật lý nguyên liệu sữa tươi Sữa tươi là một chất lỏng, màu từ trắng đến vàng nhạt, có vị ngọt nhẹ của đường lactose và có mùi thơm đặc trưng. Bảng 1.1 Các chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò Đại lượng Đơn vị Giá trị pH 6.5 6.7 Độ chua 0 D 15 18 Tỷ trọng g/cm 3 1.028 1.036 Điểm đông đặc 0 C -0.59 -0.54 Thế oxy hóa-khử V 0.1 0.2 Sức căng bề mặt ở 20 0 C Dynes/cm 50 Độ dẫn điện 0.004 0.005 1.1.1.2 Thành phần hóa học của sữa tươi GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 2 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm Gồm 2 thành phần chính là chất khô và nước. Chất khô gồm: đường, protein, chất béo, khoáng, vitamin, enzim, acid…. Bảng 1.2 Các thành phần chính có trong sữa tươi Thành phần Hàm lượng (%) Nước 85.8 89.5 Đường lactose 3.6 5.5 Protein 2.9 5 Chất béo 2.5 6 Khoáng 1.6 0.9 a) Nước Nước ở trong sữa tồn tại ở 2 dạng nước tự do và nước liên kết trong đó nước tự do chiếm khoảng 96-97% tổng lượng nước. Nước tự do có thể bốc hơi dưới tác dụng của nhiệt, còn nước liên kết thường gắn với các nhóm như: - NH 2 , -COOH, -CO, =NH. b) Đường lactose - Đường lactose là loại đường chủ yếu trong sữa, hàm lượng đường trung bình trong sữa 50g/lit sữa. Tồn tại ở 2 dạng -lactose và -lactose, khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì có sự chuyển hóa từ dạng này sang dạng kia . Lactose khi bị thủy phân tạo ra các phân tử đường glucose và một phần tử đường galactose. C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 Lactose Glucose Galactos - Lactose là đường khử. Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với saccarose, độ hòa tan trong nước cũng kém hơn. Nếu nhiệt độ lớn hơn 100 0 C thì xảy ra một số phản ứng Melanoidin, Caramen hóa. Bảng 1.3 Độ hòa tan trong nước của đường lactose Nhiệt độ ( 0 C) -lactose -lactose 0 5 45.1 GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 3 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm 25 8.6 45.1 39 12.6 45.1 100 70 94.7 - Lactose có thể lên men dưới tác dụng của vi sinh vât , đặc biệt là tạo thành acid lactic trong sản phẩm sữa lên men. C 12 H 22 O 11 + H 2 O 4CH 3 CHOH-COOH + H 2 O + CO 2 Lactose Acid lactic c) Protein - Protein trong sữa là thành phần chất đạm hoàn thiện, có chứa các acid amin không thay thế. Protein trong sữa gồm: casein và protein hòa tan. *Casein + Casein : có -casein, -casein, k-casein, lamda-casein + Là thành phần chủ yếu có trong sữa, chiếm 75-85%. Đông tụ ở pH = 4.6 + Casein tồn tại ở dạng mixen:mỗi mixen do 400 500 tiểu mixen hợp thành. Tiểu mixen có dạng hình cầu , đường kính dao động từ 10 15mm. + Trong cấu trúc mixen , các tiểu mixen liên kết với nhau nhờ muối canxiphotphat và sự tương tác giữa các gốc kị nước (-casein, -casein), gốc ưa nước là k-casein * Protein hòa tan + Chiếm 15-25% tổng protein trong sữa. + Bao gồm các protein: lactoglobulin chiếm 7-12%; lactalbumin chiếm 2-5%; protease-pepton chiếm 2-4%; Immunoglobulin chiếm 1.9 -3.3% ; Serum-albumin chiếm 0.7 – 1.3 % trongtổng protein trong sữa. d) Chất béo - Phân loại: chất béo trong sữa gồm 2 thành phần chính: GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 4 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm + Lipit đơn giản:chiếm 98.5% tổng khối lượng chất béo có trong sữa, gồm các acid béo no và không no như: acid oleic, acid palmitic, acid stearic. + Lipit phức tạp: thường chứa một ít P, N, S trong phân tử nên có tên gọi chung phosphoaminolipit. - Đặc tính lý hóa của chất béo: + Mật độ quang ở 15 0 C: 0.910.95 0 C + Nhiệt độ nóng chảy: 31 36 0 C + Nhiệt độ đông đặc: 2530 0 C + Chỉ số xà phòng hóa: 218 235 + Chỉ số acid bay hơi không hòa tan: 1.5 3 - Cấu trúc chất béo: chất béo tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình ôvan hoặc hình cầu, có đường kính 2-10 . e) Chất khoáng - Hàm lượng chất khoáng khoảng 8 10g/l. - Chất khoáng tồn tại ở dạng muối hòa tan hoặc dạng keo. - Thành phần chủ yếu: Ca,P,Mg…, ngoài ra còn có một sô nguyên tố vi lượng Cu,Zn, và khoáng độc Pb,As. - Muối canxi: hàm lượng canxi thấp sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm, hàm lượng cao đông tụ nhanh hơn nhưng quện sữa không mịn. - Muối kali, natri và acid phosphoric: giữ trạng thái cân bằng muối và hệ keo trong sữa. f) Các hợp chất khác GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 5 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm - Vitamin: gồm 2 loại vitamin hòa tan trong nước (vitamin nhóm B,C) và vitamin hòa tan trong chất béo (nhóm vitamin A,D,E) nhưng hàm lượng tương đối thấp, nhất là vitamin D. - Các chất khí: chủ yếu là O 2 , N 2 , CO 2 chiếm khoảng 5-6% thể tích , chất khí trong sữa thường tồn tại ở 3 dạng: dạng hòa tan, dạng liên kết hóa học với các chất và dạng phân tán. - Enzim: trong sữa có một số loại enzim sau: + Lactoperoxydase: chuyển hóa H 2 O 2 thành các chất oxi hóa khác, hàm lượng trung bình trong sữa 30g/l. + Catalase: xúc tác cho phản ứng H 2 O 2 H 2 O + O 2 + Lipase: phân huỷ liên kết este triglixerit làm tích lũy các acid béo tự do trong sữa, quá trình phân giải các acid béo làm cho sữa có mùi ôi khét… + Phosphate: xúc tác phản ứng thủy phân liên kết este giữa photphoric và glyxerin + Lysozim + Protease: có mặt trong các màng bao quanh các hạt cầu béo , liên kết với casein và bị kết tủa ở pH= 4.6 g) Hệ vi sinh vật có trong sữa - Vi khuẩn: + Vi khuẩn lactic: hình cầu hoặc hình gậy, t opt = 2547 0 C, bị tiêu diệt ở 80 0 C + Vi khuẩn coliform: hô hấp kị khí tùy tiện, t opt = 3040 0 C, bị tiêu diệt ở 75 0 C + Vi khuẩn clostridium:hô hấp kị khí bắt buộc, nhiệt độ thích hợp để hoạt động là 37 0 C + Vi khuẩn propionic GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 6 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm + Vi khuẩn gây thối - Trong đó quan trọng nhất là vi khuẩn lactic với các đặc tính chủ yếu sau: + Hô hấp tùy tiện (kị khí và hiếu khí) + Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau + Không sản sinh ra các hợp chất nitrat + Ít hay không tiết ra enzim proteaza trong sữa + Vi khuẩn lactic vận chuyển đường lactose qua màng tế bào. - Nấm men: chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae - Nấm mốc: một số loại như giống Penicillium, Aspergillus…. 1.1.1.3 Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi - Sữa tươi sử dụng phải đảm bảo đạt yêu cầu chất lượng. Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải: + Sữa được lấy từ những con bò khỏe mạnh + Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa. + Sữa có thành phần tự nhiên. GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 7 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Hình 1.2 Sữa tươi Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm + Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến nhiệt độ 8-10 0 C. + Kho và thiết bị phải sạch sẽ và phải bảo quản đúng ở nhiệt độ yêu cầu. - Chỉ tiêu cảm quan: Bảng 1.4 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu Chỉ tiêu Yêu cầu Màu sắc Từ màu trắng đục đến nhạt Mùi, vị Mùi vị thơm ngon đặc trưng của sữa tươi, không có mùi vị lạ Trạng thái Dịch thể đồng nhất, không phân lớp Bảng 1.5 Hàm lượng kim loại nặng có trong sữa tươi ngyên liệu Chỉ tiêu Mức tối đa (mg/l) Asen (As) 0.5 Chì (Pb) 0.05 Thủy ngân (Hg) 0.05 Cadimi (Cd) 1 - Chỉ tiêu hóa lý: + Tổng lượng chất khô: 11.5 % khối lượng. + Hàm lượng chất béo: 2.8 + Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) : 0.2% - Chỉ tiêu vi sinh vật: + Tổng số tạp trùng không được quá 50000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa. + Colifom nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa. + Không được có vi trùng gây bệnh. 1.1.2 Đường Để tăng độ ngọt thì người ta bổ sung thêm đường (glucose, saccharose…) trong quá trình chế biến. Đường được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái cây . GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 8 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm * Các chỉ tiêu cửa đường cát trắng RE: - Chỉ tiêu cảm quan: vị ngọt, không có mùi vị lạ, màu trắng sáng, trạng thái đồng đều, không vón cục, không lẫn tạp chất. - Chỉ tiêu hóa lý: + Hàm lượng saccarose tính bằng % chất khô : 99.7% + Độ ẩm: 0.05% + Hàm lượng đường khử : 0.08% + Hàm lượng tro:0.05% chất khô. + pH 6 + Dư lượng SO 2 :7mg/kg + Cỡ hạt trung bình: 0.6 -0.9 mm - Chỉ tiêu vi sinh: + Tổng số tạp trùng: 200 tế bào/10gam + Nấm men, nấm mốc: 10 tế bào/10gam Trái cây như các loại như dâu … thường được bổ sung dưới dạng puree. Có 2 dạng puree: puree tự nhiên và puree có bổ sung thêm đường. Hàm lượng đường trong puree thường chiếm khoảng 50-55%. 1.1.3 Hương dâu tổng hợp Hương dâu tổng hợp được sử dụng nhằm tạo mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm sữa chua uống. 1.1.4 Chất ổn định GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 9 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm - Chất ổn định bổ sung nhằm tạo trạng thái bền vững và tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. - Chất phụ gia đưa vào sản phẩm cần đạt các yêu cầu sau: + Không mang tính chất dinh dưỡng. + Không độc hại đối với sức khỏe con người. + Phải tuân theo những quy định của tổ chức lương thực thế giới (FAO), theo tiêu chuẩn Việt Nam. - Chất ổn định có thành phần chủ yếu là pectin. Hàm lượng sử dụng 0.4%. 1.1.5 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 lý: điểm nóng chảy 23-34 0 C. - Chỉ tiêu vi sinh: nấm men mốc 20 con/gam, không có salmonella. 1.1.6 Vi sinh vật - Tên vi khuẩn sử dụng ở đây là Lactobacillus bulgaricus thuộc loài vi khuẩn lactic lên men điển hình, phát triển tôt ở nhiệt độ 45-50 0 C, trong môi trương có độ acid. - Ngoài ra còn có Streptococcus thermophilus phát triển ở nhiệt độ 40 0 C sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành acid formic. GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 10 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly [...]... Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm Hương dâu Chất ổn định Đồng hóa 2 Tiệt trùng Sản phẩm Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua uống hương dâu 2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 2.2 1 Lọc a) Mục đích: Loại bỏ tạp chất trong sữa b) Biến đổi: Dịch sữa trong hơn c) Tiến hành: Sử dụng thiết bị lọc Hình 2.2 Thiết bị lọc sữa GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương.. .Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm Hình 1.3 Vi khuẩn 1.1.7 Nước sản suất Nước dùng để sản xuất phải tuân thủ quy 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 1.2 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 1.2.1 Chỉ tiêu cảm quan - Màu sắc: màu đặc trưng của hương liệu dâu - Mùi,... + H = 2.23 (m) 4.2 Thiết bị lọc sữa: Lượng sữa cần lọc: 7881.68 (kg/ca) Đổi sang thể tích: = 1019.29 (l/h) (vì mỗi ca làm việc 8 tiếng) -Chọn thiết bị lọc thũy tĩnh GEA KA 70-76 GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 35 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm Hình 4.2 Thiết bị lọc sữa Thông số kỹ thuật: + Năng suất thiết bị : 1500lit/h... 4: TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ *Tỷ trọng sữa tươi nguyên liệu: d= Với : F là hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng) GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 33 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm SNF là hàm lượng chất khô không béo trong sữa W là hàm lượng nước trong sữa d= = 1.031 (g/cm3) * Tỷ trọng sản phẩm sữa: d = = 1.064 (g/cm3)... phẩm c) Tiến hành : Sử dụng thiết bị đồng hóa 1 cấp GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 17 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm - Cấu tạo: Hình 2.5 Thiết bị đồng hóa A Van đồng hóa B Đế van C Vòng đập D Khe hở E Sản phẩm ban đầu F Sản phẩm đồng hóa - Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hóa bởi một bơm... carton Sản phẩm sữa chua uống sau khi rót cần phải bảo quản trong kho lạnh ở nhiệt độ 240C - Thông số kỹ thuật: + Vận tốc quay của roto: 1420 vòng/phút + Nhiệt độ của khí tiệt trùng khi tiệt trùng máy: 280-3100C + Nhiệt độ của khí sạch khi máy đang rót sữa: 35-400C GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 25 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm. .. trong sữa nguyên liệu, bơ, sản phẩm , sau khi chuẩn hóa (a=3.3% , b=82% và c= 3.5 %) Ta có hệ phương trình : Vậy trong quá trình chuẩn hóa khối lượng sữa tươi là 7842.27(kg/ca) và khối lượng bơ là 19.98 (kg/ca) GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 31 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm 3.10 Công đoạn lọc kiểm tra: Khối lượng sữa. .. men, có 2 lớp vỏ máy dể giữ nhiệt ở bên trong Khi kết thúc quá trình lên men, GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 21 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm dưới tác dụng của cánh khuấy thì làm phá vỡ cấu trúc gel của khối đông rồi làm lạnh xuống 18-200C, sau đó đưa ra ngoài qua của tháo sản phẩm ở phía dưới đáy thiết bị - Thông... trên bề mặt Hình 2.6 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng 1 Bản 2 Lỗ 3 Đường vào của sữa 4.Đường ra của sữa - Nguyên tắc hoạt động: + Tác nhân gia nhiệt là nước nóng và hơi, tác nhân làm nguội là nước lạnh GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Trang 19 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm + Trong thiết bị khoang chứa sản phẩm và khoang chứa... Minh Phương Trang 12 SVTH: Đoàn Thị Khánh Ly Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 8000 tấn sản phẩm / năm CHƯƠNG 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Quy trình công nghệ Sữa nguyên liệu Lọc Chuẩn hóa Bài khí Vi khuẩn lactic dạng đông khô Đồng hóa 1 Đường Hòa tan Xử lý nhiệt Hoạt hóa Nấu Cấy giống Nước Lọc Lên men GVHD: Th.s Ngô Thị Minh Phương Phối trộn 13 Trang Rót sản phẩm