Quá trình và thiết bị cô đặc sữa có đường công suất 1000 kg nguyên liệu h

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: “Quá trình thiết bị cô đặc sữa có đường công suất 1000 kg nguyên liệu/h” Giáo viên hướng dẫn: Nhóm sinh vên: MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… PHẦN I: TỔNG QUAN…………………………………………………………… I Tìm hiểu nguyên liệu sản phẩm……………………………………………… Khái niệm……………………………………………………………………… Thành phần hóa học…………………………………………………………… Đặc điểm, tính chất………………………………………………………………7 II Tìm hiểu trình …………………………………………………………….8 1.Khái niệm……………………………………………………………………… 2.Mục đích………………………………………………………………………….8 3.Các biến đổi chính……………………………………………………………… 4.Các yếu tố ảnh hưởng…………………………………………………………….9 5.Phương pháp thực hiện………………………………………………………… III Quy trình cô đặc sữa…………………………………………………………… 1.Sữa nguyên liệu………………………………………………………………….11 2.Lọc……………………………………………………………………………….11 3.Gia nhiệt…………………………………………………………………………11 4.Đồng hóa……………………………………………………………………… 11 5.Thanh trùng 12 Làm nguội……………………………………………………………………… 12 Cô đặc…………………………………………………………………………….12 Làm lạnh kết tinh Lactose……………………………………………………… 12 Tạm chứa chờ rót kiểm tra……………………………………………………….13 10 Rót hộp ghép mí…………………………………………………………… 13 11 Hoàn thiện sản phẩm……………………………………………………………13 VI Thiết bị………………………………………………………………………….13 PHẦN II: TÍNH TOÁN…………………………………………………………….16 I.Cân vật chất………………………………………………………………….16 II Cân lượng…………………………………………………………….17 KẾT LUẬN…………………………………………………………………………20 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 21 LỜI MỞ ĐẦU Sữa nguồn thực phẩm thơm ngon, bổ dưỡng Công nghệ chế biến sữa ngày phát triển mạnh mẽ cho đời sản phẩm sữa đa đạng Từ nguyên liệu sữa người ta sản xuất hàng loạt thức uống như: Sữa tiệt trùng, sữa bột, sữa cô đặc, fomat,…và nguyên liệu cho ngành sản xuất bánh, kẹo, Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới, thiên nhiên ưu đãi cho đồng cỏ xanh tốt, thích hợp cho chăn nuôi gia súc đặc biệt chăn nuôi bò sữa Hiện nay, thị trường nước ta sản phẩm sữa đa dạng, nhu cầu tiêu dùng người dân ngày tăng Tuy nhiên, ngành công nghệ chế biến sữa nước ta non trẻ, việc chăn nuôi chưa đồng bộ, sản lượng sữa chế biến nước từ sữa tươi chưa nhiều Do đó, để đáp ứng đủ nhu cầu thị trường, sản phẩm sữa nước nhập chiếm thị phần lớn Từ thực tế này, Nhà nước ngành liên quan cần có đầu tư thích đáng để phát triển ngành công nghệ sữa nhiều tiềm Sữa cô đặc có đường sản phẩm đời từ sớm ngành chế biến sữa Đây loại sản phẩm có hàm lượng đường cao, nhiều tiện lợi, nhiều người ưa chuộng, Để hiểu rõ sữa cô đặc có đường, chúng em xin thực đề tài: “ Quá trình thiết bị cô đặc sữa có đường công suất 1000 kg nguyên liệu/h ” PHẦN I: TỔNG QUAN I.Tìm hiểu nguyên liệu sản phẩm Khái niệm Sữa dung dịch sinh học tạo thành từ tuyến sữa động vật Sữa chứa đầy đủ chất dinh dưỡng, enzyme, hoocmon, khoáng chất, vitamin cần thiết cho phát triển trẻ em động vật non đặc tính sữa tính hài hòa cân đối (5) 2.Thành phần hóa học Sữa tươi nguyên liệu có thành phần hóa học với tỷ lệ phần trăm trình bày bảng sau Bảng: Các thành phần lít sữa (1) Các thành phần Nước Pha lỏng + Dạng tự do: lactoza (do galactoza glucoza) Gluxit trạng thái phân tử (40-60 g/l) + Dạng kết hợp: galactoza, galactosamin, axitsialic trạng thái keo, liên kết với protein ˂ g/l + Ở dạng cầu béo: giọt chất béo có Chất béo đường kính từ 1-10µm, bao màng (25-45 g/l) lipoprotein, dạng nhũ tương +Ở dạng hợp chất hòa tan chất béo: sắc tố (β caroten), sterol (cholesterol), vitamin + Ở dạng mixen 28g: dạng huyền phù, phức Hợp chất nitơ canxi phosphat liên kết với liên hợp (25-40 g/l) casein + Ở dạng hòa tan 4,7g: cao phân tử albumin immune globulin Trọng lượng 902 % 87,4 49 4,75 39 3,78 33 3,2 + Nitơ phi protein 0,3g: ure, axit uric, creatin… Chất khoáng (25-40 g/l) Ở trạng thái keo hòa tan: + Ở dạng phân tử ion: axitxitric, K, Ca, P, Na, Cl, Mg,… + Ở dạng nguyên tố trung lượng (oligoelement): Zn, Al, Fe, Cu, I… Chất khô tổng Sữa làm bốc nước 130 số (MST) + Các chất xúc tác sinh học: vitamin (A, D, Các chất khác E, K, B1, B2, PP, B6, B12, C…) enzim Vết + Các khí hòa tan: CO 2, O2, N2, 4-5% thể tích sữa 0,87 12,6 3.Đặc điểm, tính chất a.Sữa tươi * Tính chất vật l ý: - Tỷ trọng: Phụ thuộc vào thành phần sữa, tỷ trọng dao động khoảng 1,026 - 1,032 g/cm3 ( trung bình 1,029 ) - Độ nhớt: Độ nhớt sữa thường xác định theo tỷ số so với độ nhớt nước gọi độ nhớt tương đối, giá trị trung bình 1,8 cP (centipoa) - Áp suất thẩm thấu nhiệt độ đóng băng + Áp suất thẩm thấu tương đối ổn định trung bình 6,6 at 0⁰C + Nhiệt độ đóng băng sữa -0,555⁰C, dao động từ - 0,540 đến 0,590⁰C - Sức căng bề mặt sữa tươi 42,4 – 46,5 dyn/cm, sữa gầy 47,2 – 51,9 dyn/cm - Độ dẫn điện: 46.10-4Ω (có thể dao động từ 38.10-4 đến 60.10-4Ω) - Nhiệt dung (tỷ nhiệt): Trong khoảng 10-20⁰C nhiệt dung tăng hàm lượng chất béo tăng - Độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt sữa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc sản phẩm nhiệt độ - Hệ số dẫn nhiệt độ: Hệ số dẫn nhiệt độ cao trình đun nóng làm lạnh sản phẩm nhanh * Tính chất hóa học - Độ axit chung: Giá trị trung bình độ axit sữa bò 16-18⁰T - Độ axit hoạt động: Trung bình 6,6 - Tính chất oxy hóa – khử sữa: Ngoài protein, lipit, lactoza sữa chứa hợp chất khác dễ bị oxy hóa, bị khử ( vitamin C, E, B2, enzim, chất màu,…) -Tính chất keo sữa: Sữa dung dịch keo có ba pha tồn đồng thời + Dung dịch thực: Thành phần gồm nước chất hòa tan lactoza, muối khoáng vitamin hòa tan nước Nhờ có muối hòa tan mà sữa tươi có pH = 6,7 + Dung dịch huyền phù: Chủ yếu protein chất liên kết khác lipoprotein + Dung dịch nhũ tương: Chủ yếu chất béo dạng cầu mỡ b.Sữa cô đặc có đường: - Có màu vàng, độ nhớt cao, trông giống maione - Hàm lượng đường sản phẩm cao, làm tăng áp suất thẩm thấu sữa tới mức hầu hết vi sinh vật bị tiêu diệt II.Tìm hiểu trình Khái niệm Cô đặc trình làm tăng nồng độ chất hòa tan phương pháp làm sôi dung môi (nước) (3) Mục đích Quá trình cô đặc sữa nhằm mục đích: + Tăng nồng độ chất khô sữa từ nồng độ chất khô dịch trộn ban đầu 26,72% lên giá trị yêu cầu sản phẩm sữa đặc (72-73%) + Loại bỏ khí hòa tan dịch sữa nhờ trình bốc điều kiện chân không (1) Các biến đổi Hóa lí: Có chuyển pha nước từ lỏng sang hơi, làm cho nồng độ chất khô sữa tăng nhanh kèm theo tăng khối lượng riêng, tỉ trọng, nhiệt độ sôi, đặc biệt độ nhớt Giảm thể tích khối sữa ban đầu Sinh học: Quá trình cô đặc làm giảm lượng nước nguyên liệu, đồng thời tăng hàm lượng chất khô dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu, ngăn chặn phát triển vi sinh vật Hóa sinh: Xảy phản ứng Maillard, caramen hóa ngưng tụ axit amin có nhiều sữa phân tử đường làm cho sữa có màu vàng kem (1) 4.Các yếu tố ảnh hưởng Nhiệt độ cô đặc nhà máy thấp: b= 254,5 (kg/h) Vì đường cho thêm vào sữa đường siro với nồng độ 60% nên lượng siro đường cho thêm vào sữa là: = 424 (kg/h) Vậy dung lượng sữa vào : 1424 kg/h = Gđ Nồng độ chất khô sữa 26,72% Ta có : Nồng độ đầu: xo = 26,72% To = 45oC Nồng độ cuối: x = 73% Tc = 55oC Nồng độ hiệu1: x1 = 40% T1 = 70oC Nồng độ hiệu2 : x2 = 60% T2 = 60oC Nồng độ hiệu3: x3 = 73% T3 = 50oC * Lượng nước bốc hệ thống : W = Gđ( - ) = 1424 ( - ) = 902,78 kg/h * Lượng nước bốc hiệu : X1 = Gđ => W1 = Gđ - = 1424 - = 472,77 kg/h * Lượng nước bốc hiệu : W2 = Gđ – W1– = 1424 – 472,77- = 317,07 kg/h Ta có : W = W1 + W2 + W3 * Lượng nước bốc hiệu W3 = 112,94 kg II Cân lượng 15 Gọi D : Lượng đốt cho vào nồi kg/h I : hàm nhiệt ( enthalpy) đốt J/kg tđ , tc : nhiệt độ đầu , cuối dung dịch oC þ : nhiệt độ nước ngưng , coi nhiệt độ nước ngưng nhiệt độ đốt Cđ , Cc , Cn : nhiệt dung riêng dung dịch đầu , cuối nước ngưng i: hàm nhiệt (enthalpy) thứ J/kg Ta có: D = W ( ) + Gđ Cđ ( ) Tại hiệu : I1(100oC) = 2676,1 kJ/kg = Hv I2( 70oC) = 2626,8 kJ/kg I3(60 oC) = 2609,6 kJ/ kg þ = 120 oC ( Tra bảng 793 Physical properties of water and air) * Nhiệt dung riêng vào: Cp = % Nước = 73,28% % protein = 2,25% % Tro = 0,61% % CHO = 21,21% Với T = 45 oC : Cp w = 1176,2 – 0,0909 45 + 5,4731 10-3 452 = 4,183 kJ/kg Cp w = 1176,2 – 0,0909 45 + 5,4731 10-3 452 = 4,183 kJ/kg oC Cp CHO = 1548,8 + 1,9625 45 - 5,9399 10-3 452 = 1,625 kJ/kg oC Cp pr = 2008,2 + 1,2089 45 – 1,3129 10-3 452 = 2,060 kJ/kg oC Cp fat = 1984,2 + 1,4373 45 – 4,8008 10-3 452 = 2,039 kJ/kg oC Cp tro = 1092,6 + 1,8896 45 – 3,6817 10-3 452 = 1,170 kJ/kg oC Nên: Cp = 4,183 0,7328 + 1,625 0,2121 + 2,060 0,0225 + 2,039 0,0265 + 1,170 6,1 10-3 = 3,517 kJ/kg oC 16 * Nhiệt dung riêng nước ngưng Cp(70oC) = 4,187 kJ/kgoC Cp(60oC) = 4,181 kJ/kgoC Cp(50oC) = 4,178 kJ/kgoC Tra bảng 792 Physical properties of water and Air =>D1 = W1( ) + Gđ Cđ ( ) = 472,77( ) + 1424 3,517 ( ) = 488,75 + 55,46 = 544,21 kg/h Lượng nhiệt cô đặc hiệu : Q1 = D1 ( I1 – Cn1þ1 ) = 544,21 ( 2676,1 – 4,187 100) = 1228499,6 kJ/h = 341kW Lượng nhiệt tổn thất hiệu là: 0,05 Q1 = 17,05 kW Lượng nhiệt cô đặc hiệu Q2 = W1 ( I2 – Cn2þ2) = 472,77 ( 2626,8 – 4,181 70 ) = 1103506,6 kJ/h = 306 kW Lượng nhiệt tổn thất hiệu :0,05 Q2 = 15,35 kW Lượng nhiệt cô đặc hiệu : Q3 = W2 ( I3 – Cn3þ3) = 317,07 ( 2609,6 – 4,1798 60) = 747923,7 kJ/h = 207,7 kW Nhiệt lượng tổn thất hiệu là: 0,05Q3=10.385 kW Tham khảo: (2) *Tính toán số ống thiết bị D = 2,5 cm l= 1,5 cm (Dựa vào số liệu số toán tính toán thiết bị cô đặc) h= 2600 W/ m2oC Tại hiệu 1: Q1 = n1 A h T 17 n1= = = 37,11 n1=38 ống Tại hiệu 2: n2= = = 99,9 n2=100 ống Tại hiệu 3: n3= = = 67,8 n3=68 ống (Tham khảo: (3)) KẾT LUẬN Các sản phẩm sữa nói chung sữa cô đặc có đường nguồn thực phẩm bổ dưỡng, giàu dinh dưỡng Công nghệ chế biến sữa có khả phát triển mạnh nước ta Để đạt hiệu sản xuất cao phải không ngừng cải tiến quy trình, 18 thiết bị trình sản xuất Bên cạnh cần ý khâu vệ sinh an toàn thực phẩm, giá trị cảm quan để sản phẩm sữa đạt chất lượng tốt nhất, đáp ứng nhu cầu, đòi hỏi ngày cao khách hàng 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1).Giáo trình Công nghệ sản phẩm sữa- Ts Lâm Xuân Thanh, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2008 (2) Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, Phạm Xuân Toản, NXB khoa học kỹ thuật,2008 (3).Bài giảng Kỹ thuật thực phẩm Các QT TB hóa lý CNTP,Trần Thị Định, Học viện Nông nghiệp Việt Nam (4) Nguồn:http://www.slideshare.net/cango5/thit-k-nh-my-sn-xut-sa-tit-trngsachuasa-c-c-ng (5) Nguồn: quytrinhsnxutsaccong http://www.slideshare.net/nhungnguyen3591/45209401- 20 ... hiểu rõ sữa cô đặc có đường, chúng em xin thực đề tài: “ Quá trình thiết bị cô đặc sữa có đường công suất 1000 kg nguyên liệu/ h ” PHẦN I: TỔNG QUAN I.Tìm hiểu nguyên liệu sản phẩm Khái niệm Sữa dung... lớp, lớp 24 h p, thùng có 48 h p VI Thiết bị Chọn thiết bị cô đặc chân ống tuần hoàn chân không hiệu 12 Nguyên tắc hoạt động: Cô đặc hiệu áp suất chân không trình sử dụng thứ thay cho đốt để đun... nhu cầu, đòi h i ngày cao khách h ng 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1).Giáo trình Công nghệ sản phẩm sữa- Ts Lâm Xuân Thanh, NXB Khoa h c kỹ thuật H Nội, 2008 (2) Các trình thiết bị công nghệ h a chất