Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường năng suất 10000 lítca

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT SỮA CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG SACCHAROSE NĂNG SUẤT 10.000 L/CA GVHD : ThS Châu Trần Diễm Ái SVTH : Trần Phương Tuấn LỚP : HC07TP Tp HCM, 06/2011 LỜI MỞ ĐẦU Trong tự nhiên không có sản phẩm nào mà thành phần dinh dưỡng lại có thể kết hợp một cách hài hoà như sữa. Sau sữa mẹ, sữa bò là thực phẩm chứa các chất dinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất, trong sữa có chứa glucid, protein, lipid, một số khoáng chất và vitamin rất cần thiết với nhu cầu trong khẩu phần ăn hàng ngày của con người. Việc chế biến sữa bò không chỉ tạo ra các sản phẩm thực phẩm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với dinh dưỡng của con người, nhất là với trẻ em, người già và người bệnh, mà còn mang lại nguồn lợi kinh tế hết sức to lớn. Do không ngừng đổi mới về công nghệ cũng như trang thiết bị hiện đại, ngành công nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh mẽ trong những năm qua và đã đáp ứng được một phần nhu cầu tiêu dùng của cộng đồng. Sự đi lên của ngành công nghiệp chế biến sữa là động lực để phát triển ngành chăn nuôi bò sữa, một trong những ngành tạo ra thu nhập tương đối cao cho người nông dân Việt Nam. Nước ta hoàn toàn có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển ngành này nhưng để ngành chăn nuôi bò sữa thật sự là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước thì sự phát triển các ngành công nghiệp chế biến sữa phải đi trước một bước. Ngày nay, các sản phẩm từ sữa bò hết sức đa dạng và phong phú. Từ sữa bò người ta đã sản xuất, chế biến vô vàn các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái và hương vị khác nhau. Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và lợi ích riêng của mỗi sản phẩm mà mức độ tiêu thụ của chúng trên thị trường cũng không giống nhau. Chất lượng cuộc sống của người tiêu dùng ngày càng được nâng cao nên nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm dinh dưỡng ngày càng tăng. Người tiêu dùng có xu hướng đòi hỏi cao hơn về tính phù hợp, sử dụng sản phẩm không những ngon, bổ mà còn phù hợp với thể trạng và túi tiền. Hiện nay, trong các sản phẩm từ sữa như: sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa bột, sữa cô đặc, sữa lên men,…, thì sữa cô đặc là dòng sản phẩm tiện ích và chiếm tỷ trọng cao nhất trong cơ cấu doanh thu trong nước của các công ty sản xuất, chế biến sữa.Theo báo cáo thường niên năm 2007 của Công ty cổ phần sữa Việt Nam – Vinamilk, dòng sữa đặc đã tăng trưởng doanh thu lên 38%, vượt qua sữa bột và trở thành nhóm sản phẩm có doanh thu cao nhất. Với ưu thế là sản phẩm lâu đời nhất, quen thuộc với nhiều thế hệ người tiêu dùng, sản phẩm sữa đặc có đường chiếm thị phần tương đối cao trên thị trường (như Vinamilk chiếm 79% thị phần toàn thị trường năm 2007). Hiện nay, sản phẩm sữa đặc có đường có mức tiêu thụ lớn bởi mục đích sử dụng của nó hết sức rộng lớn. Sữa đặc có đường không chỉ được sử dụng làm chất tạo ngọt, mà còn được dùng làm nguyên liệu để bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm khác góp phần đa dạng sản phẩm và tăng giá trị cảm quan như: uống cà phê, pha cocktail trái cây,…Tại những vùng nông thôn và những vùng có phần lớn dân cư có thu nhập thấp, người tiêu dùng chủ yếu dùng sữa này để uống. Từ những điều đã nói ở trên cho thấy rằng dòng sản phẩm sữa đặc nói chung, sữa đặc có đường nói riêng đang có nhiều tiềm năng phát triển và mang lại lợi nhuận cao cho ngành công nghiệp chế biến sữa. Trước nhu cầu thực tế đó nên trong đề tài Đồ án môn học chuyên ngành thực phẩm, em đã chọn phương án:“Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường từ nguyên liệu sữa bò tươi, năng suất 10.000 lít/ca” nằm trong khuôn khổ của một nhà máy chế biến sữa tổng hợp. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Châu Trần Diễm Ái – người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành đồ án này. Chương 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Tiềm năng phát triển ngành chế biến sữa ở Việt Nam 1.1.1 Về nguyên liệu sữa bò Ngành công nghiệp chế biến sữa ngày càng phát triển mạnh mẽ làm cho ngành chăn nuôi bò sữa cũng ngày càng tăng lên. Với điều kiện nông nghiệp đáp ứng tốt, hiện nay cả nước có tổng đàn bò sữa với số lượng tương đối lớn và mỗi năm số lượng bò sữa cứ tăng một cách đều đặn. Năm 2008, cả nước có tổng đàn bò sữa đạt 107.983 con và năm 2009 là 115.518 con cho sản lượng sữa tăng từ 262.160 tấn/năm lên 278.190 tấn/năm (Theo Tổng cục thống kê – Ngành sữa Việt Nam). Riêng ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh lân cận như Bình Dương, Bình Phước, Đồng Nai, Long An, Bà Rịa-Vũng Tàu, Tây Ninh,Tiền Giang… tổng đàn bò đã có gần 96000 con với số lượng bò cái sữa chiếm 56% (Theo Cục chăn nuôi, 2009). Đồng thời hiện nay đang có nhiều dự án phát triển đàn bò để chủ động nguồn nguyên liệu sữa, tạo nguồn cung dồi dào cho ngành công nghiệp sữa nước ta. Bảng 1.1 Đàn bò sữa và sản lượng sữa tươi cả nước Khu vực Tổng đàn bò sữa (con) Bò cái sữa (con) Sản lượng sữa (tấn) Đồng bằng Sông Hồng 8337 7102 16291 Đông Bắc 1999 1367 3854 Tây Bắc 5218 2799 16990 Bắc Trung Bộ 1438 775 209 Duyên hải Miền Trung 519 218 479 Tây Nguyên 2839 2716 6089 Đông Nam Bộ 79569 45703 220125 Đồng Bằng Sông Cửu Long 15599 7266 14153 Cả nước 115518 67946 278190 Nguồn: Cục chăn nuôi, ngày 01/10/2009 Bảng 1.2 Đàn bò sữa và sản lượng sữa tươi phân theo địa phương khu vực Đông Nam Bộ và ĐBSCL Tỉnh/thành phố Tổng đàn bò sữa (con) Bò cái sữa (con) Sản lượng sữa (tấn) Đông Nam Bộ 76587 44125 209406 Ninh Thuận 6 4 20 Bình Thuận 6 - - Bình Phước 37 22 79 Tây Ninh 1407 1291 5764 Bình Dương 3112 2768 11622 Đồng Nai 1967 1553 2264 Bà Rịa-Vũng Tàu 521 278 522 Tp Hồ Chí Minh 69531 38209 189135 Đồng Bằng Sông Cửu Long 9136 5062 13186 Long An 5157 3254 10186 Tiền Giang 1246 609 1540 Bến Tre 51 36 15 Vĩnh Long 65 48 96 Đồng Tháp 95 67 78 An Giang 27 20 20 Cần Thơ 1018 510 767 Sóc Trăng 1477 518 484 Nguồn: Tổng cục thống kê – Ngành sữa Việt Nam, 2008 Theo Viện Chính sách chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn, đến cuối năm 2010 đàn bò sữa của Việt Nam đạt khoảng 135.000 con, tăng 10% so với năm 2009, cho sản lượng bình quân 320.000 tấn. Trong khi đó sản lượng sữa tươi hiện nay của ta mới chỉ đáp ứng xấp xỉ 28% tổng nhu cầu sản xuất trong nước. Phần lớn nguồn cung nguyên liệu chủ yếu hiện nay là nhập khẩu sữa dưới dạng sữa bột nguyên kem và bột sữa gầy. Nguồn: Tổng cục thống kê, VDSC Hình 1.1 Biểu đồ thể hiện nguyên liệu cho ngành sữa Việt Nam từ năm 2001 đến 2006 . Tuy nhiên, ngành công nghiệp sữa nước ta đang từng bước ưu tiên sử dụng nguồn nguyên liệu sữa tươi trong nước hơn vì vừa giảm chi phí vận chuyển, vừa tạo công ăn việc làm cho người nông dân ở những vùng mà khả năng canh tác cây trồng kém, góp phần xóa đói giảm nghèo, cải thiện cuộc sống dân sinh ngày một tốt hơn. Đây là mục tiêu hết sức quan trọng mà các cấp các nghành đang hết sức quan tâm. Bảng 1.3 Các nguồn cung cấp nguyên liệu chính cho Vinamilk Nguyên liệu Ghi chú Bột sữa các loại 100% nguyên liệu nhập khẩu Sữa tươi 100% nguyên liệu trong nước Đường Chủ yếu dùng sản phẩm trong nước Hộp thiếc các loại Chủ yếu dùng sản phẩm trong nước Nguồn: Bản cáo hạch Vinamilk, 2008 1.1.2 Về thị trường tiêu thụ Ngành sữa Việt Nam mới bắt đầu phát triển từ những năm 90, khi có sự tham gia thị trường của các Công ty nước ngoài. Đến nay, quy mô ngành vẫn còn nhỏ so với các nước khác trong khu vực. Thị trường sữa Việt Nam ước tính có quy mô khoảng 800 triệu USD năm 2007, tăng trưởng bình quân hằng năm khoảng 12- 15%/năm (Báo cáo thường niên 2007 của Vinamilk). Nguồn: Vinamilk, VDSC ước tính Hình 1.2 Biểu đồ thể hiện mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người Qua biểu đồ hình 1.2 cho thấy, mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người ở Việt Nam chỉ khoảng 9kg/năm, thấp hơn nhiều so với Trung Quốc và các nước Châu Âu. Tuy nhiên, với tốc độ tăng trưởng GDP trên 8% mỗi năm, mức sống người dân đang được cải thiện, tỷ trọng chi tiêu cho các sản phẩm dinh dưỡng ngày càng tăng đặt biệt là sữa. Bên cạnh đó, nước ta có dân số động, cơ cấu dân số trẻ, mỗi năm có hơn một triệu trẻ em ra đời cũng là một yếu tố thúc đẩy chỉ số tiêu thụ sữa bình quân tăng mạnh trong tương lai. Một vài số liệu thống kê: Nguồn: FAPRI, 2008 Hình 1.3 Biểu đồ về mức tiêu thụ một số sản phẩm sữa ở Việt Nam từ năm 1997 – 2007 Bảng 1.4 Mức tiêu thụ sữa trong nước từ năm 1998 - 2010 Sản phẩm Đơn vị Năm 1998 1999 2000 2005 2010 Sữa đặc có đường Sữa bột Sữa UHT Sữa chua Kem Sữa đậu nành Triệu lít (quy ra sữa tươi) 209,47 15,4 28,6 36,0 4,0 6,0 219,94 15,84 37,84 4,3 4,2 7,8 230,93 16,64 48,33 55,8 4,41 12,7 298,3 26,43 197,43 275 5,83 31,1 379 40,1 500 784,5 7,18 411 Nguồn: www.vinamilk.com.vn Theo bảng 1.3, cho thấy sữa đặc có đường vẫn là sản phẩm có số lượng tiêu thụ lớn nhất trong cơ cấu các sản phẩm sữa. Đối với thị trường nước ngoài, trong những năm qua các nhà máy trong nước đã áp dụng các công nghệ tiên tiến nên các sản phẩm sữa Việt Nam đã có mặt ở thị trường nhiều nước, điển hình là Tổng công ty sữa Việt Nam Vinamilk – là đơn vị luôn dẫn đầu về lĩnh vực chế biến sữa trong nước. Hằng năm, công ty đã xuất nhiều sản phẩm qua thị trường của nhiều nước như Mỹ, Canada, Pháp, Nga, Đức, Trung Quốc, khu vực Trung Đông, Lào, Campuchia,… đem lại nguồn lợi doanh thu lớn cho đất nước. Cho nên, xét về mặt hiện tại và tương lai thì Việt Nam hoàn toàn có nhiều điều kiện để phát triển ngành sữa nói chung cũng như công nghiệp chế biến sữa nói riêng. 1.2 Địa điểm xây dựng nhà máy Phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường nằm trong khuôn khổ của một nhà máy chế biến sữa tổng hợp. Địa điểm chọn đặt nhà máy là khu công nghiệp Tây Bắc - Củ Chi tọa lạc tại Quốc lộ 22, thị trấn Củ Chi, huyện Củ Chi, thành phố Hồ Chí Minh. Tổng diện tích khu công nghiệp 220,643ha.Vị trí của nhà máy có những đặc điểm thuận lợi sau: 1.2.1 Nguồn nguyên liệu: Chương trình sản xuất sữa đã được Chính phủ phê duyệt với mục tiêu đưa đàn bò sữa từ 35.000 con (năm 2000) lên 100.000 con (năm 2005) và lên 200.000 con (đến năm 2010). Trong tổng đàn bò sữa trong cả nước hiện có, trên 80 - 85% tập trung ở TP Hồ Chí Minh (TP HCM) và các tỉnh phụ cận Miền Đông Nam Bộ (MĐNB) cung cấp nguồn nguyên liệu dồi dào. Vị trí của TP HCM và MĐNB rất quan trọng trong chương trình sản xuất sữa của Nhà nước. Đàn bò sữa của TP HCM tăng từ 25.000 con lên 50.000 và 70.000 con tại ba thời điểm: 2000, 2005 và 2010. Các tỉnh MĐNB có đàn bò sữa từ 5.000 lên 20.000 và 60.000 tương ứng với ba thời điểm trên. Đây là mức tăng mạnh đưa tỷ trọng bò sữa ở các tỉnh MĐNB so với TP HCM từ 20% lên 28% và 46% ở ba thời điểm trên (theo báo cáo của Hội nghị KH- CN-MT các tỉnh MĐNB lần 7). Mặc khác, TP Hồ Chí Minh có lợi thế gần nhà máy chế biến, có nguồn phụ phẩm nông, công nghiệp, người chăn nuôi lại có kinh nghiệm chăn nuôi bò sữa, có hệ thống dịch vụ, kỹ thuật thú y tốt, nên đàn bò sữa tăng lên ngày một nhiều. Trong vùng MĐNB thì các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương, Long An có vị trí quan trọng và nằm lân cận TP HCM, nhưng nói chung các tỉnh MĐNB đều có tiềm năng lớn về đất đai, có nhiều khu du lịch và công nghiệp lớn, có đàn bò lai Sind rất tốt, nguồn phụ phế phẩm nông công nghiệp dồi dào, gần nơi tiêu thụ sữa, lại có hơn 10 năm kinh nghiệm phát triển bò sữa (cùng thời với TP HCM) nên chắc chắn các tỉnh MĐNB sẽ đuổi kịp và vượt xa TP HCM về chăn nuôi bò sữa. Bảng 1.5 Dự báo phát triển bò sữa miền Đông Nam Bộ và TP HCM Vùng 2000 2005 2010 Tổng đàn (con) % Bò vắt sữa (con) Tổng đàn (con) % Bò vắt sữa (con) Tổng đàn (con) % Bò vắt sữa (con) Đồng Nai 1.800 37,5 850 5.000 25,0 2.250 15.000 25,0 6.500 Bình Dương 1.400 25,0 580 5.000 25,0 2.250 15.000 25,0 6.500 Tây Ninh 150 3,3 70 2.000 10,0 900 6.000 10,0 2.800 Bà Rịa – Vũng Tàu 50 1,0 20 1.500 7,5 675 4.500 7,5 2.000 Long An 850 17,7 380 5.000 25,0 2.250 15.000 25,0 6.700 Lâm Đồng 750 15,5 400 1.500 7,5 675 4.500 7,5 2.000 Cộng 5000 100 2.300 20.000 100 9000 60.000 100 27.000 TP HCM 25.200 12.500 23.000 70.000 32.000 Nguồn: Hội nghị KH-CN-MT các tỉnh MĐNB lần 7 Bảng 1.6 Dự báo sản lượng sữa của miền Đông Nam Bộ và TP HCM Nguồn: Hội nghị KH-CN-MT các tỉnh MĐNB lần 7 Theo bảng 1.5, sản lưởng sữa cả nước sẽ tăng lên từ 55.600 tấn (năm 2000) lên 163.800 tấn (năm 2005) và 360.000 (năm 2010). Nâng mức tiêu dùng sữa bình quân đầu người/năm từ 6,5kg năm 2000 lên 9kg năm 2005 và 12kg năm 2010. Tăng tỷ trọng sữa sản xuất trong nước so với nhu cầu nguyên liệu trong các nhà máy sữa từ 10% lên 20% đến 40% năm 2010, từ đó giảm dần sữa nguyên liệu phải nhập khẩu từ nước ngoài. Sản lượng sữa các tỉnh MĐNB và TP HCM ngày càng tăng mạnh: MĐNB cho sản lượng từ 8.050 tấn lên 36.000 tấn và đạt 121.500 tấn năm 2010, còn TP HCM thì từ 44.000 tấn lên 96.600 tấn và 153.600 tấn. Trong khi đó, tỷ trọng sản lượng sữa tại các tỉnh MĐNB theo chiều hướng tăng, còn TP HCM ngày càng giảm và tới một thời điểm không xa đàn bò sữa và sản lượng sữa MĐNB sẽ ngang bằng với TP HCM, thậm chí vượt xa TP HCM vì có tiềm năng phát triển khá lớn. Ngoài ra, các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long trong những thời gian gần đây cũng đã tập trung chú ý đầu tư phát triển đàn bò sữa rất mạnh như Cần Thơ, An Giang, Long An, Đồng Tháp, Tiền Giang, Trà Vinh, …, điển hình là nông trường Sông Hậu (thành phố Cần Thơ) đã thành lập xong trang trại bò sữa lớn nhất vùng với đàn bò trên 510 con, xây dựng theo tiêu chuẩn Úc. Long An cũng có đàn bò 6104 con, Sóc Trăng là 5071, Tiền Giang là 3371 con, các tỉnh khác có từ vài trăm con trở lên. Nhiều dự án đầu tư phát triển đàn bò sữa cho vùng ĐBSCL như Long An đầu tư 52 tỷ đồng, Cần Thơ cũng dành 140 tỷ đồng, Đồng Tháp 95 tỷ đồng, mang lại nhiều niềm vui cho người nông dân chăn nuôi bò sữa và ngành công nghiệp chế biến sữa khu vực Miền Nam nói chung, thành phố Hồ Chí Minh nói riêng. Hơn nữa, hệ thống giao thông ĐBSCL đang dần hoàn thiện. Cầu Cần Thơ thông xe, nối liền toàn tuyến quốc lộ 1A, đoạn đi xuyên vùng ĐBSCL; đường cao tốc Trung Lương – TP HCM cũng đã đưa vào sử dụng và không bao lâu nữa nhiều tuyến đường dọc, nằm song song, nối TPHCM với vùng ĐBSCL đang hoàn thiện dần, rồi những trục đường ngang cũng đang định hình. Bức tranh giao thông đường bộ của vùng ĐBSCL đang dần hoàn chỉnh tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguồn nguyên liệu từ các tỉnh ĐBSCL lên TP HCM để sản xuất. Do đó, đặt nhà máy tại thành phố Hồ Chí Minh sẽ không lo thiếu nguồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất. (Các số liệu lấy từ Cục Chăn nuôi-2009, Cục Nông nghiệp – 2006 và Hội nghị KH-CN-MT các tỉnh MĐNB lần 7: Nghiên cứu phát triển bò sữa – PGS.TS Lê Xuân Cương). 1.2.2 Cơ sở hạ tầng: Khu Công Nghiệp Tây Bắc Củ Chi toạ lạc tại trung tâm Huyện Củ Chi cách trung tâm Tp Hồ Chí Minh 32Km về phía Tây Bắc, cách sân bay Tân Sơn Nhất 30 Km và cách cảng Sài Gòn 36 Km. Khu công nghiệp nằm sát cạnh đường cao tốc xuyên Á, do đó rất thuận lợi cho tuyến giao thông từ Tp Hồ Chí Minh đi Campuchia, Thái lan,…và ngược lại. Đường giao thông trong khu công nghiệp được tải nhựa: đường chính dài 3,2km và rộng 23m; đường nội bộ có mặt đường rộng 15m được bố trí cho mỗi khu thuận lợi cho container ra vào, thuận lợi cho việc vận chuyển hàng hóa. Mặc khác, hệ thống điện sử dụng điện trung thế 22Kv thuộc mạng lưới quốc gia đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định cho sản xuất. Hệ thống thoát nước mưa, nước bẩn được bố trí trước hàng rào xí nghiệp để đấu nối với hệ thống của các xí nghiệp, trong Khu Công Nghiệp có nhà máy xử lý nước thải tập trung và xử lý nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp trong Khu Công Nghiệp thải ra. Có nhà máy và hệ thống cung cấp nước sạch dẫn đến hàng rào các xí nghiệp. . Thanh, 2003). - Sữa cô đặc có đường saccharose: loại này có bổ sung đường saccharose trong quy trình sản xuất. 2.1.2 Sữa cô đặc có đường saccharose Sữa đặc có đường hay còn gọi là sữa đặc ngọt. trong sữa đặc có đường bị ức chế mạnh mẽ. Ngày nay, sữa đặc có đường được sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm (sản xuất kem, bánh kẹo,…). 2.2 Bảo quản sản phẩm Sữa đặc có đường. biến sữa. Trước nhu cầu thực tế đó nên trong đề tài Đồ án môn học chuyên ngành thực phẩm, em đã chọn phương án: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường từ nguyên liệu sữa bò tươi, năng suất