thiết kế nhà máy sản xuất sữa

Sữa lên men sữa chua là một sản phẩm rất được ưa chuộng và ngày càng được xem là thành phần không thể thiếu trong thực đơn hằng ngày.. Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong k

MỤC LỤC

Danh mục bảng biểu.

Bảng 6 1 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp.

Bảng 7.1 Bảng tổng kết các công trình xây dựng toàn nhà máy.

Bảng 8 1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị

Bảng 9 1 Bảng tổng kết kiểm tra nguyên liệu.

Bảng 9 2 Bảng kiểm tra các công đoạn sản xuất.

Bảng 9 3 Bảng kiểm tra thành phần.

Danh mục hình vẽ

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hằng ngày việc lựa chọn nguồn thực phẩm đầy đủ giá trị dinh dưỡng và dễ hấp thụ là mối quan tâm hàng đầu của mỗi chúng ta Chính vì vậy sữa và các sản phẩm từ sữa được sử dụng rộng rãi ở mọi lứa tuổi đặc biệt với trẻ em, người già và người mới lành bệnh Sữa lên men (sữa chua) là một sản phẩm rất được ưa chuộng và ngày càng được xem là thành phần không thể thiếu trong thực đơn hằng ngày Bởi sữa chua rất giàu vi chất với rất nhiều lợi ích

“vàng” được chỉ tên Nó là nguồn bổ sung protein, vitamin nhóm B, vitamin PP và khoáng chất, giúp cân bằng cơ thể Nó cũng rất giàu canxi và hỗ trợ tích cực cho hệtiêu hóa nhờ các protein chuyên biệt Ngoài ra trong sữa chua cũng rất giàu các vi khuẩn có ích cho cơ thể và mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho sức khoẻ như giúp giảm cân, kéo dài tuổi thọ và nhiều lợi ích khác nữa

Sữa là thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hoàn hảo, được vắt từ vú các động vật cái khỏe, nuôi dưỡng tốt và không phải làm việc nặng Sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho con người như protein, lipit, các vitamin, các muối khoáng, do đó nó cũng là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho các loài sinh vật sinh trưởng và phát triển Để làm đa dạng và phong phú sản phẩm sữa đồng thời để bảo quản người ta đã tạo ra nhiều sản phẩm từ sữa tươi như: Sữa bột, sữa chua, sữa đặc, phô mai, bơ, kem…

Công nghiệp chế biến sữa luôn là một lĩnh vực quan trọng của ngành chế biến thực phẩm Ở nước ta hiện nay, ngành chế biến sữa đang phát triển mạnh,

sự ra đời của nhiều nhà máy sữa đã đáp ứng phần nào nhu cầu về sữa trong nước, hạn chế nhập khẩu sản phẩm sữa từ nước ngoài.

Chính vì thế, việc xây dựng một nhà máy sữa thật sự rất cần thiết Và tôi đã

được giao đề tài tốt nghiệp “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi với 2 dây chuyền :

- Sữa cô đặc có đường năng suất 20 triệu lít sản phẩm/ năm.

- Sữa chua uống hương dâu năng suất 19500 tấn sản phẩm/năm”

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

1.1 Sự cần thiết 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.

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

- Vị trí đặt nhà máy: gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.

- Giao thông vận tải thuận lợi.

- Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng.

- Cấp và thoát nước thuận lợi.

- Nguồn nhân lực dồi dào.

1.2 Vị trí đặt nhà máy.

Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu em chọn địa điểm xây dựng nhà máy chế biến sữa tại khu công nghiệp Hoà Khánh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng vì Đà Nẵng là một thị trường tiêu thụ sữa bậc nhất tại miền trung và là cầu nối giữa hai miền Nam Bắc Hơn nữa, chính quyền thành phố đang có những chính sách ưu đãi rất thiết thực cho các nhà đầu tư cả về giá đất

và các điều kiện khác.

1.2.1 Điều kiện tự nhiên của thành phố Đà Nẵng

Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao

và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không

đậm và không kéo dài Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9 0 C, độ ẩm không khí trung bình là 83,4%, lượng mưa trung bình hằng năm là 2504,57 mm/năm.[8]

1.2.2 Thông tin chung về khu công nghiệp Hoà Khánh

Khu công nghiệp Hòa Khánh được thành lập theo quyết định số

3698/QĐ-UB ngày 12/12/1996 của chủ tịch ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Nam Đà Nẵng (cũ), thuộc phường Hòa Khánh, quận Liên Chiểu với tổng diện tích ban đầu là 423,5 ha, nằm cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10 km, cảng biển Tiên Sa 20 km, cảng sông Hàn 13 km, cảng biển Liên Chiểu 5 km Dự án do công ty phát triển và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đà Nẵng Daizico trực thuộc ban quản lý các khu công nghiệp và chế xuất Đà Nẵng thực hiện Các công trình hạ tầng kỹ thuật như hệ thống cấp điện, cấp nước, bưu chính viễn thông, , đều đã được đầu tư xây dựng hoàn chỉnh, sẵn sàng phục vụ các nhà đầu tư đến đầu tư xây dựng nhà xưởng sản xuất và kinh doanh Các dịch vụ phục vụ sản xuất công nghiệp luôn sẵn

có để đáp ứng ngay nhu cầu của các nhà đầu tư.[7]

1.3 Giai thông vận tải.

Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, thuộc loại nhất nhì miền trung, nhà máy nằm gần đường quốc lộ 1A và cảng Tiên Sa, đây là điều kiện rất thuận lợi 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 đường cống của khu công nghiệp.

1.5 Nguồn cung cấp điện.

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, có nhiều trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp - đây là nguồn nhân lực dồi dào cho nhà máy.

1.7 Sự hợp thức hóa.

Nhà máy hợp tác với các nhà máy khác nằm trong khu công nghiệp như công ty nhựa, công ty bao bì, nhà máy xử lý nước thải để cùng chung phát triển

cơ sở hạ tầng.

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU

2.1 Thành phần hóa học của sữa

Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên 3 nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu Nhưng ở Việt Nam thì sữa bò vẫn là nguồn nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp sản xuất sữa Sữa là 1 hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí.

Bảng 2 1 Thành phần hóa học của một số loại sữa (% khối lượng.)

Tổng chất khô (%)

Chất béo (%)

Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng,

là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87%/lit sữa Phần lớn lượng nước ở trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng, người ta làm bốc hơi nước

ở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm

dễ vận chuyển và dễ bảo quản hơn sữa tươi.

Nước tồn tại ở 2 dạng là nước tự do và nước liên kết Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước, nó có thể tách được trong quá trình sấy, cô đặc vì không

có liên kết hóa học với chất khô Nước liên kết chiểm tỉ lệ nhỏ, khoảng 3 – 4%, hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào thành phần nằm trong hệ keo: protein, phosphatit, polysacarit… Nước liên kết thường được gắn với các nhóm -NH2, -COOH, -OH, -CO-NH-, …Hàm lượng nước liên kết trong các sản phẩm sữa rất

khác nhau Nước liên kết đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0 0 C, không hoà tan muối, đường Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactoza dưới dạng

Chất béo gồm 2 loại: chất béo đơn giản và chất béo phức tạp Chất béo đơn giản(glyxerit và sterit) có hàm lượng 35-45 g/l gồm các axit béo no và không no như axit oleic, palmitic, stearic Chất béo phức tạp thường chứa N, P, S trong phân từ, tên gọi chúng là phosphoaminolipit.

 Đặc tính hóa lí của chất béo:

− Chỉ số axit bay hơi không hòa tan : 1,5 ÷ 3

− Chỉ số axit bay hơi hòa tan : 26 ÷ 30

mỡ có đường kính từ 0,1 ÷ 20 µm.

Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trung tâm các hạt tiểu cầu chứa các glyxerit có điểm nóng chảy thấp Trong khi

đó phần ngoại vi, nơi tiếp xúc với màng, có điểm nóng chảy rất cao có thể đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường.

Trong dung dịch có chưa hai kiểu protein khác nhau:

• Protein hoà tan: gồm albumin, imonoglobulin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza…

• Protein ởtrạng thái keo không bền: gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và canxi phosphat.

Protein sữa là loại protid hoàn thiện, chứa hầu hết các loại axit amin có trong tự nhiên và có tỉ lệ cân đối thích hợp cho sự hấp thu và đồng hoá của cơ thể người.

Cấu trúc thành phần sữa rất đa dạng:

Casein: là một phosphoprotein Trong thành phần của nó chứa gốc axit

phosphoric Casein có nhiều nhóm chức tựdo khác nhau như: -COOH, -NH2, =NH, -OH, -NH-CO-, -HS, … Chính nhờ các nhóm này mà casein có khả năng tham gia các phản ứng hoá học.

Trong sữa casein ởdạng canxi caseinat và nó lại kết hợp với canxiphosphat tạo thành phức hợp canxi photphat caseinat (các mixen) Mỗi mixen chứa

khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm Canxi, magie, phosphat và citrat) Mỗi mixen do khoảng 400÷500 tiểu mixen hợp thành Tiểu mixen có dạng hình cầu, đường kính dao động 10-15 nm bao gồm khoảng 10 phân tửcasein kết hợp lại với nhau.

Khi giảm độpH, các ion H + của axit sẽ liên kết với mixen casein mang điện tích âm và làm giảm điện tích của các mixen casein Khi tới giới hạn các mixen casein sẽ đông tụ (tạo thành gel) Bên cạnh đó casein còn bị đông tụ bởi renin (renin là một proteaza được chiết xuất từ dạ dày bê) Sau khi kết tủa casein, trong phần sữa còn lại (whey) chứa α-lactalbumin, β-lactoglobulin và một lượng nhỏ protein albumin.

• α-lactalbumin: có thành phần axit amin tương tựcasein Điểm đẳng điện ở pH = 5,1 và không bị đông tụ bởi men sữa.

• β-lactoglobulin: có điểm đẳng điện ởp H 5,3; β-lactoglobulin có 2 cầu disunfua và các nhóm –SH tự do, chúng có thể tự liên hợp tạo thành các dime, octame Khi đun nóng đến 80 0 C, β-lactoglobulin đông tụ một cách

dễ dàng.

• Imunoglobulin(Ig - các globulin miễn dịch): có thể kết tủa các globulin miễn dịch bằng magie sunfat, amon sunfat Trong sữa bình thường, hàm lượng globulin miễn dịch rất thấp Người ta tìm thấy 3 loại imunoglobulin trong sữa bò là IgG, IgA và IgM (trong đó IgG được tìm thấy với hàm lượng cao nhất).

2.1.2.3 Đường lactoza:

Lactoza chiếm vị trí hàng đầu trong gluxit của sữa, có hàm lượng trung bình 50 g/l Lactoza tồn tại ở hai dạng tự do và liên kết với các protein và các gluxit khác Tỉ lệ lactoza tự do/lactoza liên kết là 8/1

Mặt khác lactoza còn tồn tại ở 2 dạng α và β Ở20 0 C, α-lactoza chiếm 40%

và β-lactoza chiếm 60% Lactoza khi bị thuỷ phân tạo ra một phần tử đường glucoza và một phần tử đường galactoza theo phương trình:

Lactoza Thủy phân Glucoza Galactoza

C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

Trong sữa, đường lactoza luôn tồn tại ở trạng thái hoà tan Hai đường α, lactoza luôn tồn tại trong chất lỏng theo tỉ lệ nhất định và cân bằng này được thay đổi bởi nhiệt độ Khi thay đổi nhiệt độ, có sự chuyển đổi từ dạng α sang β và ngược lại Khi nhiệt độ giảm thì cân bằng giữa 2 dạng bị phá vỡ, một phần α- lactoza chuyển β-lactoza.

β-Độ ngọt của lactoza kém sacaroza 30 lần β-Độ hoà tan trong nước cũng kém hơn Trong quá trình chế biến ở nhiệt độ cao, sự có mặt của đường lactoza góp phần biến màu của sữa.

Đường lactoza dễ bị lên men dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo các sản phẩm khác nhau có lợi Quan trọng nhất là tạo thành axit lactic trong sản xuất sữa lên men.

C 12 H 22 O 11 H 2 O 4CH 3 CHOH-COOH Lactoza Axit lactic

Axit lactic dưới tác dụng của vi khuẩn tạo thành axit butyric và khí H 2 hay axit propionic và axit axetic.

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

Axitlactic Axit butyric

3CH3CHOH-COOH 2CH3-CH2-COOH + CH3COOH + CO2 + H2O

Axit lactic Axit propionic Axit axetic

2.1.2.4 Các muối.

Do trong sữa có mặc các cation k + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ , và các loại anion axit phosphoric, limonic, chlohydrit nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau Các muối này thường bao gồm:

• Muối canxi protein : 0,16 g/l

Trong sữa các chất khoáng tồn tại dưới hai dạng cân bằng: dạng hòa tan và dạng keo Tuy nhiên, dạng cân bằng này có thể phá vỡ dưới các yếu tố công nghệ: nhiệt độ, pH…

Trong các muối trên, các muối canxi có ý nghĩa lớn đối với người, đặc biệt là trẻ em Hai nguyên tố canxi và phospho trong sữa có tỉ lệ hài hòa Ca/P = 1/1,31

và ở dạng cơ thể dễ hấp thụ Muối kali và natri có tác dụng giữtrạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường Các muối của axit phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng

hệ muối và hệ keo của sữa Các muối của axit limonic đặc biệt có ý nghĩa đối với

sự tạo thành các chất hơm trong các sản phẩm sữa lên men, các loại bơ Nhiệt độ cao sẽ thay đổi các thành phần muối của sữa, các muối hoà tan của axit phosphoric và axit limonic chuyển thành không hòa tan.

2.1.2.5 Axit hữu cơ.

Trong sữa chứa nhiều axit hữu cơ như: axit lactic, axit xitric, axit axetic… Trong đó, axit xitric là axit cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm của các sản phẩm bơ nhờ sự tạo thành axetoin, diaxetyl và 2,3-butylen-glycol.

Như trên, ta thấy trong sữa có rất nhiều loại vitamin gồm có hai loại:

• Hòa tan trong nước (vitamin nhóm B, C).

• Các vitamin hòa tan trong chất béo (A, D, E) nhưng hàm lượng tương đối thấp, đặc biệt là vitamin D.

Nếu xử lý nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm nhập vào thì nhiệt độ nhỏ hơn hay bằng 100 0 C không làm giảm đáng kể lượng các vitamin, trừ vitamin C rất nhạy cảm với nhiệt.

Nhiệt độ cao hơn 100 0 C làm phá huỷ một phần hoặc hầu hết các loại vitamin Khi để lọt không khí, có tác dụng của ánh sáng, bao bì hoặc thiết bị bẩn đều làm giảm lượng vitamin các loại Vitamin C bị phá huỷ hoàn toàn trong điều kiện trên.

2.1.2.7 Chất khoáng.

Chất khoáng trong sữa là hàm lượng trơ Nó bao gồm các nguyên tố Ca, Mg,

Na, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P,S, Al, Pb, Sn, Ag, As… trong đó nguyên tố Ca, Mg, Na, K,

P, S và Cl chiếm tỉlệcao hơn cả Các nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như tới chất lượng các sản phẩm.

2.1.2.8 Các enzyme.

Enzym là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Sự có mặt của các enzym trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hoá học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc hư hỏng sữa Tuy nhiên, một số enzym trong sữa như lactoperoxydaza, lysozyme có vai trò kháng khuẩn Trong sữa có chứa các enzym thường gặp trong tự nhiên Chúng có mặt trong sữa từ tuyến sữa, từ vi sinh vật có trong không khí và từ nhiều nguồn khác Các enzym của sữa và các loại dùng trong chế biến sữa được chia làm hai loại: enzym thuỷ phân và enzym oxy hoá sinh học.

 Các loại enzym thủy phân gồm: lipaza, phosphotaza kiềm, protease hoặc galactaza, amylaza.

• Lipaza: có nguồn gốc từ tuyến sữa Khi gặp điều kiện thuận lợi lipaza phân huỷ một phần chất béo của sữa và làm cho sữa và sản phẩm sữa

có vị đắng, mùi ôi Lipaza hoà tan tốt trong chất béo, dễ dàng xâm nhập vào các cầu mỡ nên chế độ thanh trùng tức thời ở 72-75 0 C không đủ tiêu diệt lipaza Đây là một trong những nguyên nhân làm hư hỏng sản phẩm sữa.

• Phosphotaza kiềm: thuỷ phân các loại este phosphat như glyxerrolphosphat, phenylphosphat Enzym này được sử dụng như một yếu tố để kiểm tra sự thanh trùng sữa và cream.

• Galactaza hoặc proteaza: Các enzym này có thể phân huỷ protit đến sản phẩm pepton và axit amin.

 Các enzym oxy hóa sinh học: gồm reductaza, lactoperoxydaza, catalaza.Error: Reference source not found

2.1.2.9 Các chất khí và sắc tố của sữa

Trong sữa bò chứa các chất khí, chủ yếu là: CO 2 , O 2 và N 2 Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5-6% thể tích sữa Các chất khí trong sữa thường tồn tại 3 dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết hoá học với các chất khác và dạng phân tán Lượng chất khí hoà tan trong sữa khoảng 70 ml/l trong đó 50 ÷ 70% là CO 2,

5÷10% oxy và 20 ÷ 30% là nitơ Sữa mới vắt ra chứa một lượng lớn khí sau đó sẽ giảm dần và đạt mức bình thường Trong số các khí có mặt trong sữa chỉ có oxy

là ảnh hưởng xấu vì nó có thể là nguyên nhân phát triển các quá trình oxy hoá Khi sữa được gia nhiệt khí CO 2 , N 2 , và O 2 bị bay hơi và hàm lượng của chúng trong sữa giảm không ít hơn 20%.

2.1.2.10 Hormon.

Trong sữa bò, có thể tìm thấy nhiều loại hormon, được chia làm 3 nhóm: proteohormon, hormon peptide và hormon steoride, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả và hàm lượng trung bình của nó trong sữa bò là 50 g/l.

2.1.2.11 Các hợp chất khác.

Thỉnh thoảng, người ta phát hiện trong sữa có chứa các hợp chất hoá học (thường ở dạng vết) gây độc cho người sử dụng như:

• Chất kháng sinh: penicillin, chloramphenicol

• Chất tẩy rửa: nước javel, kiềm

• Pesticide: heptachlore và các epoxyde, aldride, dieldrine, chlordane

• Kim loại nặng.

• Nguyên tố phóng xạ, nitrate, độc tốVSV

2.2 Tính chất vật lý của sữa

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 − β caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa đã tách béo) thường có màu trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.

2.2.3 Áp suất thẩm thấu.

Áp suất thẩm thấu của sữa tương đối ổn định và trung bình 6,6 at ở 0 0 C Áp suất thẩm thấu phụ thuộc nhiều vào hàm lượng lactoza và muối phân bố ở dạng phân tử và ion.

2.2.4 Nhiệt độ đóng băng của sữa.

Nhiệt độ đóng băng của sữa là -0,555 0 C; khi độ chua của sữa tăng thì sẽ làm giảm nhiệt độ đóng băng do tăng lượng phân tử tạo thành khi phân giải lactoza.

2.2.5 Sức căng bề mặt.

Sức căng bề mặt của sữa không ổn định Nó phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố

mà trước hết là thành phần hoá học, nhiệt độ và thời gian bảo quản

Sự tạo thành bọt trong quá trình sấy, cô đặc sữa, sự tạo thành bơ và hàng loạt các công đoạn khác nữa đều có mối liên quan với sức căng bề mặt của sữa.

2.2.6 Độ dẫn điện.

Sữa có khả năng dẫn điện do chúng có các ion tự do, các phân tử mang điện tích và các phân tử trung hoà Độ dẫn điện của sữa là 46.10 -4 Ω Độ dẫn điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian có thai, giống gia súc, bệnh tật.

Khi pha thêm nước dộ dẫn điện giảm, khi độ axit tăng độ dẫn điện tăng.

2.2.7 Nhiệt dung.

Nhiệt dung riêng được xác định bằng lượng nhiệt cần để đun nóng 1 đơn vị khối lượng 1kg lên 1 0 C Nhiệt dung riêng của sữa: 0,933 ÷ 0,954 (cal/g 0 C).

Bảng 2 3 Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa.

2.3.2 Tính chất oxy hóa – khử của sữa.

Khả năng oxy hoá khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxy hoá khử.

Kí hiệu E h (đơn vịV hay mV) Đối với sữa bình thường E h = 0,2 ÷ 0,3V.

2.3.3 Tính kháng khuẩn.

Trong sữa tươi mới vắt ra, có một khoảng thời gian vi khuẩn không phát triển, thậm chí có thể giảm là do trong sữa có một số chất như lactoferin, lactoperoxydaza lactin có khả năng tiêu diệt hoặc ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn.

2.4 Giá trị dinh dưỡng của sữa.

Sữa là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhất Trong sữa có đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết và dễ được cơ thể hấp thụ.

Lipit của sữa giữ vai trò quan trọng trong dinh dưỡng Khác với các loại mỡ động vật và thực vật khác, mỡsữa chứa nhiều nhóm axit béo khác nhau, chứa nhiều vitamin, mỡ sữa có độ tiêu hoá cao.

Protein của sữa rất đặc biệt, có chứa nhiều và hài hoà các axit amin cần thiết Hằng ngày mỗi người chỉ cần dùng 100 g protein sữa đã có thể thoả mãn hoàn toàn nhu cầu về axit amin Độ tiêu hoá của protein sữa 96 ÷ 98%.

Hàm lượng muối canxi và phospho trong sữa cao giúp cho quá trình tạo thành xương, các hoạt động của não.

Sữa là nguồn cung cấp tất cả các vitamin, enzim và các nguyên tố vi lượng không thể thay thế Sữa còn có tác dụng chữa bệnh, giải độc.

sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hoá học trong quá trình bảo quản sữa.

 Phân loai: có 2 nhóm vi khuẩn lactic

• Vi khuẩn lactic đồng hình: axit lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó chiếm tỉ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác.

• Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm được tạo thành từ quá trình chuyển hóa đường gồm có: axit lactic, axit axetic, ethanol, khí CO2, Hàm lượng axit lactic thu được không cao hơn nhiều so với hàm lượng các sản phẩm còn lại.

Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữa thuộc nhiều giống khác nhau như Streptococcus, Lactococcus, Lactobaccillus, Leuconostoc, Bifidobacterium Chúng gồm các nhóm vi khuẩn lên men đồng hình lẫn dị hình.

b) Vi khuẩn Coliform:

Coliform thuộc nhóm vi khuẩn Gram (-), kị khí tuỳ tiện Trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hoá đường lactose tạo axit lactic và các axit hữu cơkhác, khí CO2, H2, Chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu.

c) Vi khuẩn sinh axit butyric (giống Clostridium):

Là vi khuẩn Gram (+), thuộc nhóm kị khí bắt buộc, Clostridium có khả năng sinh bào tử Vi khuẩn Clostridium chuyển hoá đường trong sữa thành nhiều sản

phẩm khác nhau như axit butyric, butanol, ethanol, khí CO2, H2 làm thay đổi thành phần hoá học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản.

d) Vi khuẩn propionic(giống Propionibacterium):

Vi khuẩn propionic có hình cầu, xếp thành đôi hoặc chuỗi, Gram (+), thuộc nhóm kị khí không bắt buộc Vi khuẩn propionic chuyển hoá đường thành axit propionic, axit axetic, khí CO2làm hư hỏng chất lượng sữa.

e) Vi khuẩn gây thối:

Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là Pseudomonas, Brevibacterium, Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Micrococcus Chúng có dạng hình cầu hoặc hình gậy, thuộc nhóm hiếu khí lẫn kị khí, có khả năng sinh tổng hợp proteaza ngoại bào trong môi trường sữa.

2.6 Yêu cầu của nguyên liệu sữa.

Sữa được lấy từ những con bò khoẻ mạnh, không chứa vi khuẩn gây bệnh Sữa có mùi vị tự nhiên, không có mùi vịlạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa Sữa có thành phần tự nhiên Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến 4 ÷

6 0 C sau khi vắt.

2.7 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng của sữa.

2.7.1 Chỉ tiêu cảm quan.

- Màu sắc: sữa có màu đặc trưng từ trắng đục đến nhạt.

- Mùi vị: mùi vị thơm ngon, không có mùi lạ.

- Trạng thái: đồng nhất không phân lớp.

2.7.2 Chỉ tiêu hóa lí.

- Tổng hàm lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng.

- Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 2,8%

- Tổng trọng lượng đo bằng lactometer không nhỏhơn 1,029

- Hàm lượng axit (tính theo axit lactic) không nhỏ hơn 0,2%

2.7.3 Chỉ tiêu vi sinh vật.

- Tổng số tạp trùng không được quá 50000 khuẩn lạc trong 1ml sữa

- Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc trong 1ml sữa

- Không được có vi trùng gây bệnh.

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THIẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ Sữa tươi

Bao bì vô trùng

Sữa chua uống hương

dâu Rót vô trùng

Tiệt trùng UHT(137 o C,4s), và làm nguội(20÷25 o C)

Đồng hóa t= 65÷70 o C, p=200bar

Sữa đặc có đường Đóng hộp

Siro,

Lên men (T=3÷4h, pH=3,9÷4,1)

Bồn vô trùng

Kết tinh– làm nguội

Cô đặc 48÷53 0 C Thanh trùng Đồng hóa(70 0 C) Lọc

Phối trộn (60 0 C)

Vi khuẩn lactic dạng khô

Thanh trùng (90÷95 0 C, 5 phút) và làm nguội (40÷45 0 C)

Gia nhiệt sơ bộ, chuẩn hóa thành phần

Định lượng Lọc, kiểm tra

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.

3.2.1 Thuyết minh công đoạn chung của cả 2 dây chuyền.

3.2.1.1 Sữa tươi

Sữa tươi dùng để sản xuất sữa đặc có đường có thể dùng loại sữa tươi có chất lượng bình thường, nhưng bảo đảm các yêu cầu quy định, màu sắc, mùi vị phải đặc trưng của sữa tươi, sữa không bị vón cục, không bị đục, không tạp chất, không tách váng sữa…

3.2.1.2 Lọc, kiểm tra.

- Mục đích: Loại bỏ các tạp chất còn lẫn trong sữa để cho chất lượng sữa tốt.

- Tiến hành: Tiến hành kiểm tra băng cách lấy mẫu và xác định các chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu sinh học của sữa tươi So sánh các kết quả kiểm tra với các yêu cầu của nguyên liệu sữa tươi.

Tiến hành lọc bằng thiết bi lọc thủy tĩnh GEA KA 70-76.

3.2.2 Thuyết minh quy trình sữa cô đặc có đường

3.2.2.1 Gia nhiệt sơ bộ, chuẩn hóa thành phần.

- Mục đích: Điều chỉnh thành phần: bột sữa nguyên cream, dầu bơ, dầu cọ, đường tinh luyện , vitamin theo tỷ lệ phù hợp với thành phần khô, béo, đường cho từng loại sản phẩm sữa đặc

- Cream và đường RE:

• Cream là nguyên liệu sữ dụng trong sản xuất.

• Mỗi ứng dụng thì phải có một yêu cầu đặc trưng đối với cream, khi hòa tan vào nước thì cream phải dễ tan và có mùi vị cũng như chất lượng dinh dưỡng thích hợp.

- Đường: mục đích của việc bổ sung đường vào không những làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm mà còn làm tăng áp suât thẩm thấu đến mức có thể hạn chế sự hoạt động và phát triển của bộ phận vi sinh vật có trong sữa đặc Hiệu quả này đạt được khi hàm lượng đường trong nước ít nhất 62,5% và không vượt quá 65,5% để tránh kết tinh.

- Mục đích gia nhiệt: Đình chỉ hoạt động của enzyme diatase mà hoạt động của chúng có thể đưa đến mùi vị bất thường Loại được phần lớn vi sinh vật

- Chế độ xử lý nhiệt: Nhiệt độ 100÷116 0 C, thời gian 1÷3 phút Sau quá trình

xử lý nhiệt, sữa được làm nguội về 70 0 C rồi đưa vào công đoạn tiếp theo.

• Hóa học: không đáng kể.

- Tiến hành: Nhiệt độ dịch trộn giới hạn ở 60 0 C, nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ đẩy nhanh phản ứng caramel hóa Các nguyên liệu được trộn tuần hoàn trong bồn trộn bằng cánh khuấy Hệ thống bồn trộn có cánh khuấy, hệ thống gồm 2 bồn trộn, vỉ trao đổi nhiệt và ba bồn trung gian.

- Quy trình:

Nước gia nhiệt 50 0 C Bồn trộn Dịch trộn 60 0 C (tan hoàn toàn)

Dịch trộn tan hoàn toàn Quá trình chế biến

3.2.2.3 Lọc.

- Mục đích: Loại bỏ những cặn bã hay tạp chất có trong nguyên liệu

- Tiến hành: Dịch trộn được bơm qua bộ phận lọc dạng ống, kích thước lỗ lọc <300µm sau khi loại bỏ tạp chất, dịch trộn được đưa qua bồn cân bằng để ổn định dòng nước trước khi qua vỉ trao đổi nhiệt Trong quá trình này, chỉ có cặn được tách ra, không có sự biến đổi nào của sữa Sữ dụng thiết bị lọc dạng túi tháo rời.

Chất ổn định+ bột cream+siro đuờng

3.2.2.4 Đồng hóa.

- Mục đích: Đồng hóa là quá trình xử lý cơ học, dùng lực tác động lên các hạt chất béo, giúp phân tán đồng đều chất béo, làm bền hệ nhũ tương huyền phù, màu sắc trắng hơn kích thích cảm quan và sữ dụng.

- Tiến hành: Hệ nhũ tương sữa được bơm qua 1 khe hẹp với tốc độ cao, kích thước các hạt cầu béo giam do cơ chế và đập giữa các hạt phân tác khác nhau Khe hẹp có tiết diện giảm dần do đó tốc độ dòng sản phẩm đi qua khe hẹp ngày một tăng cao đạt đến chế độ chảy rối, các hạt phân tán va đập với nhau khiến chúng vỡ ra tạo thành các hạt phân tán nhỏ hơn, ngoài ra các hạt phân tán còn

va đập với bong bóng khí và còn va đập với thành thiết bị Sữ dụng thiết bị đồng hóa 2 cấp sữ dụng áp suất cao Nhiệt độ thích hợp để phân tán hoàn toàn các hạt cầu béo ở 70 0 C, các cầu béo tồn tại ở pha lỏng và liên kết bình thường với sữa Lúc này đồng hóa xảy ra hiệu quả nhất đồng thời ở nhiệt độ này sự thay đổi hóa học xảy ra không đáng kể.

- Tiến hành: Xử lý nhiệt bằng hệ thống UHT, trao đổi nhiệt gián tiếp qua đĩa Thiết bị vỉ trao đổi nhiệt PHE (plate heat exchanger).

Sữa sau đồng hóa vỉ nước nóng vỉ dịch trộn đầu vỉ nước lạnh

bồn buffer ổn định lưu lượng sữa.

Cấu tạo thiết bị thanh trùng gồm có nhiều lõi thép không rỉ (inox) được xếp thành một hệ thống truyền nhiệt Hệ thống này bao gồm nhiều khu vực xử lý nhiệt khác nhau: gia nhiệt, làm nguội Môi chất nóng là nước nóng và môi chất

lạnh là nước lạnh Những đĩa trong hệ thống được cấu tạo đặc biệt (có dạng nếp gấp hay gợn sóng), nên quá trình truyền nhiệt được tối ưu Các chất lỏng đi vào

và đi ra qua những lỗ trên một góc của đĩa Trong thực tế sản xuất, để tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa quá trình sản xuất, các nhà kỹ thuật thiết kế riêng một

hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt: gia nhiệt, giữ nhiệt, làm nguội cùng hệ thống điều khiển nhiệt tự động bằng các cảm biến nhiệtvà các van nhiệt chuyên dùng Trong

hệ thống này có thiết bị giữ nhiệt, có tác dụng giữ dòng sữa trong khoảng thời gian xác định là 5 phút ở nhiệt độ thanh trùng Nó được cấu tạo gồm các ống được sắp xếp theo hình xoắn ốc hay zig-zag, bên ngoài được bao phủ bởi 1 lớp vỏ

áo cách nhiệt Chiều dài của đường ống này và tốc độ chảy của dòng sữa trong ống được tính toán sao cho thời gian lưu của sữa trong thiết bị bằng với khoảng thời gian yêu cầu của quá trình thanh trùng.

Nguyên lý hoạt động: Vỉ gồm có 4 ngăn: ngăn nước – hơi, ngăn nước nóng – sữa, ngăn sữa – sữa, ngăn sữa – nước lạnh Dịch sữa ra khỏi máy đồng hóa đi vào ngăn thanh trùng trao đổi nhiệt với nước nóng để tăng nhiệt độ lên theo yêu cầu công nghệ Ra khỏi ngăn thanh trùng dịch sữa đi vào hệ thống ống lưu nhiệt, quay lại ngăn trao đổi nhiệt với dòng sữa vào, tiếp tục qua ngăn làm nguội trao đổi nhiệt với nước lạnh, nhiệt độ giảm xuống 45-50 0 C và ra khỏi vỉ thanh trùng Sữa được tuần hoàn qua vỉ, trao đổi nhiệt với hơi nước ở áp suất 3 Bar Áp suất của dịch sữa khi đi vào vỉ thanh trùng là 2 -2.5 Bar Sữa được đưa vào bồn buffer nhằm ổn định lưu lượng sữa trước khi vào thiết bị cô đặc Bồn buffer là bồn vô trùng, phải đảm bảo kín để sữa không bị nhiễm vsv.

3.2.2.6 Cô đặc.

- Mục đích: Tăng nồng độ chất khô của sữa từ nồng độ chất khô của dịch trộn ban đầu 23,46% lên giá trị yêu cầu của sản phẩm sữa (72-73%) Loại bỏ khí hòa tan trong dịch sữa nhờ quá trình bốc hơi trong điều kiện chân không.

- Tiến hành: Sữ dụng thiết bị bay hơi trong quá trình là tháp cô đặc hoạt động áp suất chân không Dịch sữa chảy theo vòng xoắn ốc từ trên xuống, thiết bị gồm ba tầng với áp suất và nhiệt độ bốc hơi dịch sữa khác nhau.

• Tầng 1: thực hiện quá trình bốc hơi nước trong điều kiện chân không làm giảm nhiệt độ của sữa Áp suất chân không được tạo ra bởi bơm chân không 44 0 C.

• Tầng 2: tiếp tục thực hiện quá trình bốc hơi 33 0 C.

• Tầng 3: bốc hơi nước, làm nguội sữa về 24-28 0 C, thực hiện quá trình cấy mầm lactose có kích thước cực nhỏ với tỷ lệ <0,002% Áp suất chân không ở tầng 2 và tầng 3 được tạo nhờ bơm chân không và sự

hỗ trợ của các ejecter Hơi nén áp suất cao có trong ejecter có tác dụng lôi cuốn hơi nước từ tầng 2 và tầng 3 vào tháng ngưng tụ

• Tháp ngưng tụ hơi nước: phần hơi, khí hòa tan được dẫn qua đường ống trên đỉnh tháp cô đặc đi vào tháp nhưng tụ Tại đây hơi nước được ngưng tụ và bơm ra ngoài.

do đó động cơ khuấy trộn trong bồn kết tinh phải đủ mạnh để khuấy điều dịch sữa.

3.2.2.8 Bồn vô trùng.

- Mục đích: Sữa được chứa trong bồn này để cung cấp và trữ nguyên liệu

đầu vào cho máy rót và phải đảm bảo vô trùng trước khi rót

3.2.2.9 Đóng hộp.

Sữa sau khi chứa ở bồn vô trùng thì được bơm vận chuyển đến máy rót và đóng hộp, trong suốt quá trình rót và đóng hộp phải hạn chế tối đa việc để sữa tiếp xúc trực tiếp với không khí chưa được khử trùng nếu không sữa sẽ bị nhiễm khuẩn và sẽ ảnh hưởng đến thời gian lưu trữ của sữa sau khi đóng hộp Hộp sữa

và nắp sữa phải được tiệt trùng trước khi đóng hộp Nhiệt độ đầu rót 125-190 0 C,

sau khi rót, lon được nạp khí nitơ, ghép nắp, in code, dán nhãn Sản phẩm được xếp vào thùng carton 40 lon/thùng Sau đó được lưu kho và chờ xuất hàng Ngoài

ra, quy trình rót, đóng nắp và thiết bị sữ dụng phải hoạt động trong điều kiện vô trùng.[14]

3.2.3 Thuyết minh quy trình sản xuất sữa chua uống hương dâu.

3.2.3.1 Thanh trùng và làm nguội.

- Mục đích: Thanh trùng nhằm tiêu diệt và ức chế đến mức tối đa vi sinh vật

và các enzyme có trong sữa nhằm tránh những bất lợi với công đoạn tiếp theo Đồng thời làm tăng khả năng hydrat hóa của casein (khả năng giữ nước tốt, hạn chế sự tách nước, quện sữa mịn, chắc) Sau khi thanh trùng, sữa được làm nguội nhằm đưa dịch sữa đến nhiệt độ lên men, đồng thời ức chế được vi sinh vật chịu nhiệt.

- Tiến hành: Dịch sữa trong thùng chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị trao nhiệt bản mỏng, chế độ xử lý nhiệt 90÷95 o C trong 5 phút Và sau đó tiền hành làm nguội đến nhiệt độ 40÷45 o C.

3.2.3.2 Hoạt hóa giống.

- Mục đích: Để tiết kiệm thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm vi khuẩn cần dùng, ta hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường sữa bột gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ 9÷12%.

- Tiến hành: Trước khi hoạt hóa giống môi trường phải được thanh trùng ở 90÷95 o C trong thời gian 30÷45 phút Quá trình hoạt hóa giống được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở 43 o C, quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85÷90 o D

3.2.3.3 Lên men.

- Mục đích: Chuyển hóa đường lactoza trong sữa thành axit lactic và chất tạo mùi (chất thơm) dưới tác dụng của hệ vi khuẩn lactic.

- Tiến hành: Dịch sữa từ thùng chứa tạm sau khi thanh trùng và làm nguội

sẽ được cấy giống và lên men trong thiết bị lên men PH-OTH-2 kiểu đứng Men giống sau khi hoạt hóa cho vào thiết bị với tỉ lệ 7% so với lượng sữa lên men Tiến hành khuấy trộn trong một thời gian nhất định để phân tán đều tế bào vi khuẩn

trong môi trường sữa Lên men trong 3 giờ, nhiệt độ 43 o C Trong quá trình lên men thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và pH, quá trình lên men kết thúc khi pH của sản phẩm đạt 3,9÷4,1 Dịch sữa sau lên men sẽ đi phối trộn

3.2.3.4 Phối trộn

- Mục đích:

• Bổ sung hương dâu để tạo hương cho sản phẩm.

• Bổ sung thêm dịch đường 70% vào làm tăng hàm lượng chất khô, tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dùng, tăng giá trị cho sản phẩm.

- Tiến hành: Sau khi quá trình lên men kết thúc, người ta bơm dịch sữa vào thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống từ 43 o C xuống 15÷22 o C Tổng thời gian hạ nhiệt độ cho toàn bộ khối sản phẩm là khoảng 20÷30 phút Khối sản phẩm sẽ được đưa vào thiết bị có cánh khuấy đã chứa sẵn dịch đường, hương dâu, chất ổn định với

tỉ lệ nhất định Trong quá trình phối trộn, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán các chất có trong dịch sữa.

3.2.3.5 Tiệt trùng UHT và làm nguội.

- Mục đích: Tiệt trùng nhằm tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật chịu nhiệt và bào

tử của nó, kéo dài thời hạn sữ dụng cho sản phẩm, đảm bảo an toàn tiệt đối về mặt vi sinh cho sản phẩm.

- Tiến hành: Quá trình được tiến hành qua 4 công đoạn chính:

• Nâng nhiệt sơ bộ.

gồm hai thiết bị gia nhiệt dạng ống để tiếp tục gia nhiệt lần 2 lên 95 o C rồi nâng nhiệt độ tiệt trùng lên 137 o C giữ trong 3 giây, sau đó hạ nhiệt sơ bộ đến nhiệt độ 90÷100 o C bằng nước lạnh, rồi làm nguội đến 20÷25 o C bằng nước đá Toàn bộ quá trình được điều khiển bằng chương trình đã lập trình sẵn.

3.2.3.6 Rót vô trùng.

- Mục đích: Nhằm tạo kiểu dáng thích hợp cho tiêu dùng và thuận tiện khi bao gói vận chuyển Cách li sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời hạn sữ dụng của sản phẩm.

- Tiến hành: Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguôi sẽ được chứa trong bồn chờ rót vô trùng Tetra park Sau đó, dịch sữa sẽ được đưa đi rót hộp bằng máy rót vô trùng Thể tích mỗi hộp sữa sau khi rót là 250ml, là loại họp giấy

có hình dáng được ưa chuộng hệt trên thị trường hiện nay Toàn bộ các thao tác trên được thực hiện tự động bằng một chương trình đã được lập trình sẵn.[1]

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Số liệu ban đầu.

Nguyên liệu: Sữa tươi có hàm lượng chất khô 13% trong đó chất béo 3,5% Yêu cầu sản phẩm:

- Sữa cô đặc:

+ Tổng chất khô: 29% trong đó 8% chất béo và 43% đường saccharose + Năng suất: 20 triệu lít/năm.

- Sữa chua uống hương dâu:

+ Với tổng chất khô là 12%, 5% đường

+ Năng suất : 19500 tấn sản phẩm/năm.

4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy.

Nhà máy hoạt động với 2 dây chuyền sản xuất chính:

+ Dây chuyền sản xuất sữa đặc có đường 20 triệu lít/năm.

+ Dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương dâu 19500 tấn sản phẩm/năm.

Công nhân trong xưởng được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ lớn trong năm.

- Các tháng 9,10,11,12 làm việc 2 ca/ngày vì thị trường tiêu thụ thời gian này giảm do khí hậu lạnh của mùa đông.

- Các tháng 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 làm việc ngày 3 ca vì để đáp ứng nhu cầu vào mùa nóng.

- Tháng 10 nghỉ vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị, máy móc 7 ngày.

Bảng 4 2 Biểu đồ làm việc theo ca của nhà máy.

Sản

phẩm

Thán g ca

Tổng số ngày sản xuất là: 293 ngày.

4.3 Tính cân bằng vật chất.

4.3.1 Dây chuyền sữa cô đặc có đường.

4.3.1.1 Số liệu ban đầu.

- Sữa tươi có hàm lượng chất khô 13% trong đó 3,5% chất béo.

- Yêu cầu sản phẩm sữa cô đặc

+ Tổng chất khô 29% trong đó 8% chất béo; 43% đường saccharose.

+ Năng suất: 20 triệu lít/năm.

4.3.1.2 Tính toán.

Tỉ trọng của sữa cô đặc là d = (g/cm 3 ) = kg/l.

Với: F- hàm lượng chất béo trong sữa, F 0 = 8%.

SNF- hàm lượng chất khô không béo trong sữa,

Chọn tiêu hao qua từng công đoạn như sau:

Bảng 4 4 Bảng tiêu hao cho từng công đoạn sản xuất sữa cô đặc.

+ X là % hao hụt qua từng công đoạn sản xuất, tính bằng % nguyên liệu ban đầu.

+ S là lượng nguyên liệu còn sót lại sau mỗi công đoạn trên một đơn vị sản phẩm.

Theo yêu cầu đề tài, năng suất G 0 = 33,478 tấn/ca.

 Lượng sữa trước khi vào công đoạn đóng hộp:

 Tính toán công đoạn cô đặc.

• Tính lượng siro đường saccharose 70%:

- Lượng đường saccharose trước khi đưa vào công đoạn kết tinh - làm nguội.

- Lượng dịch sữa trước khi chuẩn hóa:

G s3 = = 83,329 tấn/ca (*)

• Tính lượng cream cần bổ sung

- Lượng chất béo có trong dịch sữa khi đi vào quá trình chuẩn hóa:

Sửa hình này nhỏ lại

Với x là lượng cream cần bổ sung vào công đoạn chuẩn hóa để sản phẩm có hàm lượng chất béo 8%, ta có: 40%× x + 2,917 = 3,015.

Suy ra: x = 0,245 tấn/ca.

Trải qua các công đoạn, lượng cream có trong dịch sữa trước khi vào

công đoạn cô đặc bị hao hụt còn: G cr = = 0,229 tấn/ca.(3)

• Tính lượng nguyên liệu trước khi vào công đoạn cô đặc

- Từ (1), (2) và (3) suy ra được lượng nguyên liệu trước khi vào công đoạn cô đặc là: G 4 = 21,627 + 77,830 + 0,229 = 99,686 tấn/ca.

• Tính % chất khô trước khi vào cô đặc

- Tổng hàm lượng chất khô trước khi vào công đoạn cô đặc.

K = = 25,349 tấn/ca.

- Tính % chất khô trước khi vào cô đặc.

K% = × 100 = 25,429 %

• Lượng nước bốc hơi trong qua trình cô đặc

x đ , x c : Nồng độ trước và sau khi cô đặc (%).

 Lượng nguyên liệu trước khi vào công đoạn thanh trùng.

4.3.2 Dây chuyền sữa chua uống hương dâu.

4.3.2.1 Số liệu ban đầu.

- Sữa tươi có hàm lượng chất khô 13% trong đó chất béo 3,5%.

- Yêu cầu sản phẩm:

Sữa chua uống hương dâu

+ Với hàm lượng đường 5%, tổng chất khô 12%.

+ Năng suất 19500 tấn sản phẩm/năm.

4.3.2.2 Tính toán.

Năng suất của dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương dâu trong một

ca là: = 24936,062 kg/ca = 24,936 tấn/ca.

Chọn tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn.

Bảng 4 5 Tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn.

- S: là lượng nguyên liệu còn sót lại sau mỗi công đoạn trên một đơn vị sản phẩm.

Theo yêu cầu của đề tài, với năng suất H 0 = 24,936 tấn/ca.

 Lượng sữa và dịch đuờng trước khi phối trộn.

Ta có, lượng sữa và dịch đường khi đi vào công đoạn phối trộn là:

Y là lượng siro đường 70% đem đi phối trộn.

H 5 là lượng sữa và dịch siro đường khi đi vào công đoạn phối trộn.

Ta có:

Vậy lượng đường RE cần dùng là: H đ = = 1,311 tấn/ca.

Giả sử lượng đường tiêu hao trong khi bổ sung là 3%, vậy lượng đường thực tế cần bổ sung là: H tt = = 1,352 tấn/ca.

- Lượng hương dâu chiếm 0,001% trong dịch sữa sau khi phối trộn:

H d = = 2,435×10 -4 tấn/ca = 0,244 kg/ca.

 Lượng sữa và giống hoạt hóa trước khi lên men.

X (13%)

Phối trộn 5% đường

Bởi vì lượng sữa sau thanh trùng và làm nguội được đem đi sử dụng để tiến hành hoạt hóa giống và lên men nên ta có lượng sữa trước khi đi vào công đoạn lên men là:

Ở đây ta có thể coi lượng giống sau khi hoạt hóa gần bằng lượng môi

trường để hoạt hóa lấy từ dịch sữa trước khi lên men nên lượng dịch sữa trước

và sau khi lên men không thay đổi, có thể bỏ qua sự chênh lệch này.

 Lượng sữa trước khi thanh trùng và làm nguội.

H 7 = = 24,970 tấn/ca.

 Trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống, sau khi phối trộn với siro đường 70% thì hàm lượng chất khô và béo có các thay đổi như sau:

(Tự tính - Theo mục 4.4.3 là 3,25% và 8,75%- em phải tính ở phần này thì đến mục 4.4.3 em mới có kết quả để tính được.)

• Tính hàm lượng chất khô thay đổi sau phối trộn:

4.3.3 Tính cân bằng vật chất cho cả 2 dây chuyền.

- Lượng sữa chung cho cả 2 dây chuyền:

H c = G 10 + H 7 = 83,329 + 24,970 = 107,799 tấn/ca.

Bảng 4 6 Bảng tiêu hao qua các công đoạn trong dây chuyền chung.

- Lượng sữa nguyên liệu trước khi đưa vào công đoạn định lượng

Với: F- hàm lượng chất béo trong sữa, F 0 = 3,5%.

SNF- hàm lượng chất khô không béo trong sữa, SNF 0 = ∑chất khô – F 0 = 9,5%.

W- hàm lượng nước trong sữa, W = 100 – 13 = 87%.

d 0 = = 1,033 (kg/l).

4.4.2 Tính tỉ trọng của sữa đi vào dây chuyền sữa cô đặc.

- Tỷ trọng sữa sau phối trộn.

4.4.3 Tính tỉ trọng của sữa đi vào dây chuyền sữa chua uống hương dâu.

Tỉ trọng của sữa chua uống:

d = (g/cm 3 ) = kg/l.

Với: - F: hàm lượng chất béo trong sữa, F = 3,25%.

-SNF: hàm lượng chất khô không béo trong sữa, 8,75%.

-W: Hàm lượng nước trong sữa, W = 100 – 12 = 88%.

=> d = 1,030 g/cm 3

4.5 Tính số hộp, số thùng dùng cho sản xuất.

4.5.1 Sữa cô đặc.

4.5.1.1 Số hộp.

Sữa đặc có đường được rót vào lon sắt tây có khối lượng 380g.

Ta có: Năng suất trước khi vào máy rót là 33,988 tấn/ca.

Số lượng lon cần dung: = 89442,105 lon/ca.

Với hao hụt khi rót là 4% vậy số lon thực tết cần dùng là:

4.5.2 Sữa chua uống hương dâu.

4.5.2.1 Số hộp.

Chọn thể tích mỗi hộp giấy là 250ml, hệ số chứa đầy là 0,9 Như vậy thể tích sữa chứa trong mỗi hộp là: 250×0,9 = 225 ml = 0,225 ml.

Lượng sữa trước khi rót: 25,188 tấn/ca = 24406,980 lít/ca.

Số hộp giấy sản xuất ra trong 1 ca: = 108475,47 hộp/ca.

Bảng 4 7 Bảng tổng kết nguyên liệu qua từng công đoạn.

Tấn/ca Lít/ca.