Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy sữa tươi tiệt trùng

Thành phố Hồ Chí Minh_tháng 6/2013Lời nói đầu Sữa là nguồn dinh dưỡng hoàn hảo, nó chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng Pr, L, G, các vitamin và khoáng chất, canxi cần thiết cho cơ thể

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tiểu luận THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY

THỰC PHẨM

nhà máy sữa tươi tiệt trùng

GVHD: Nguyễn Hữu Quyền

Nguyễn Thị Hằng_2005100230

Võ Nguyễn Minh Hoang_2008100076

Võ Thị Ánh Hường_2008100178

Thành phố Hồ Chí Minh_tháng 6/2013

Lời nói đầu

Sữa là nguồn dinh dưỡng hoàn hảo, nó chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng Pr, L,

G, các vitamin và khoáng chất, canxi cần thiết cho cơ thể người, và chúng ở dạng cân đối

và dễ hấp thụ bởi cơ thể, có thể nói sữa là một thực phẩm tốt hơn bất kỳ thực phẩm nào:Protêin trong sữa có khoảng 20 loại amino axit khác nhau trong đó có 8 loại amino axitcần thiết cho người lớn và 9 amino axit không thay thế cho trẻ con, các loại amino axitnày cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn hàng ngày để cơ thể phát triển

và bảo vệ da tócVì vậy để có cuộc sống chất lượng cao, hàng ngày mỗi chúng ta đều phảidùng sữa để cung cấp năng lượng và các vitamin khoáng chất có lợi cho sức khỏe

Hiện nay mức thu nhập bình quân ở nước ta đã tăng lên đáng kể, số người giầu ngàycàng nhiều ở cả thành thị và nông thôn Trình độ nhận thức của người dân ngày càng cao,

họ đã có những hiểu biết và đề cao gía trị dinh dưỡng của sữa đặc biệt cho trẻ nhỏ vàngười già.vì vậy nhu cầu là rất lớn mà khẩ năng cung cấp còn hạn chế

Từ những điều trên cho thấy việc xây dựng thêm nhà máy sữa để chế biến sữa tươikhông chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn hướng tới thị trường nước ngoài

Do vậy, chúng em chọn đề tài “Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy chếbiến sữa tươi tiệt trùng” để tìm hiểu thêm về quy trình cũng như thiết bị sản xuất sữa tươitiệt trùng Bên cạnh đó, chúng em có thể tìm ra hướng thiết kế mới nhằm giúp cho việcsản xuất sữa đạt hiệu quả cao hơn

Trong quá trình thực hiện tiểu luận, nhóm chúng em không trách khỏi thiếu sót, mongthầy góp ý kiến để bài tiểu luận của nhóm được hoàn thiện hơn Chân thành cảm ơn thầy

Mục lục

Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG 4

Phần 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 8

I Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT 9

II Thuyết minh quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT 10

Phần 3: TÍNH SẢN XUẤT 22

Phần 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 31

Phần 5: TÍNH ĐIỆN- HƠI- NƯỚC- LẠNH 42

Phần 6: BẢN VẼ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 64

Kết luận 69

Phần 1 GIỚI THIỆU CHUNG

I Sữa tươi

Sữa là loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, được chứng minh có chứa hầu hết cácdưỡng chất cần thiết cho sức khỏe Có thể nói

rất ít loại thực phẩm nào mà toàn diện về các

chất như sữa Trong sữa có đầy đủ các chất

cần thiết cho việc tạo thành các tổ chức cơ thể

và cơ thể có khả năng hấp thụ sữa rất cao

Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng như

chất béo, đường lactoza, các vitamin, chất

khoáng, các enzym, Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ các axit amin không thaythế.Những thành phần trong sữa giúp con người tăng cường miễn dịch và hồi phục sứckhỏe Thực tế cho thấy, nơi nào sử dụng nhiều sữa thì tình trạng sức khỏe nơi đó được cảithiện rất tốt

Thành phần hóa học của sữa bò tươi gồm có:

 Nước

Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung môihòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinhhóa.Hàm lượngnước trong sữa chiếm khoảng 87%/lit sữa Phần lớn lượngnước ở trong sữa có thể thoát

ra ngoài khi đun nóng, người ta làm bốc hơi nướcở 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

 Lipit

Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa Hàm lượngchất béocủa sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng Có loại sữa ít béo,khoảng 3g trong 100mlsữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g trong 100mlsữa Đối với sữa bò hàm lượngbéo khoảng 3.9%.Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ Kích thướccủanhững hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy từng con vật,thờigian khác nhau trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thìdễ tách rakhỏi sữa hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ Khi để sữa yênlặng một thời gian,các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớpváng mỏng gọi là vángsữa.Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trongđó 2/3 làacid béo no và còn lại là acid béo chưa no Trong số những acid béotrong sữa có khánhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic) Chấtbéo của sữa cũng dễ xảy

ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần vàtính chất như quá trình thủyphân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượngcủa sữa và nhiều khi làm hỏngsữa.Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chấtkhác nhưnghàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0.5-0.7g trong một lítsữa, trong đó chủ yếu

là lexitin

 Protein

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein.Hàm lượngprotein của cácloại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giớihạn 3.0-4.6%.Riêng đốivới sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-3.5%.Các protein của sữa là những proteinhoàn thiện Trong thành phần proteincủa sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó

có đầy đủ các acid aminkhông thay thế được như: valin, lơxin, izolơxin, metionin,treonin, phenylalanin,triptophan và lyzin.Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu : Caseinchiếm khoảng 80%, lactalbuminchiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộlượng protein có trong sữavà còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đángkể

 Glucide

Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose Hàm lượng lactose trong sữa khoảng4.5-5.1%tùy theo từng loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng 4.9%Lactose ở trong sữa

dưới dạng hòa tan.Lactose khó bị thủy phân hơn các loại đường khác.Lactose bị thủyphân sẽcho một phân tử glucose và một phân tử galactose.

C 12 H 22 O 11 ->C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

Lactose Glucose Galactose

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen.Vì vậy khi khử trùng sữa, mộtphầnlactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫmhơn lúc chưakhử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amincủa protein sữa(casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm

II Công nghệ tiệt trùng UHT

Sữa tươi tiệt trùng là sữa được xử lí ở nhiệt độ cao, đảm bảo tiêu diệt hết các loại visinh vật và enzyme kể cả loại chịu nhiệt Thời hạn bảo quản cho phép là từ 3 tháng đến 6tháng Một quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng cũng phân thành 2 nhánh chính bao gồmquy trình khác nhau: quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng trong bao bì (bao bì thủytinh hay nhựa) và quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng ngoài bao bì UHT (bao bìgiấy vô trùng) Tại Việt Nam thì quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng ngoài bao bì chiếm

ưu thế hơn cả và những loại sữa tươi tiệt trùng Vinamilk, sữa TH true milk đều được sảnxuất theo quy trình này

Công nghệ chế biến tiệt trùng UHT là gia nhiệt sản phẩm ở 136-140oC trong thời gianngắn (4 - 6 giây), sau đó làm nguội nhanh ở 25oC Chính nhờ quy trình xử lý nhiệt độ cao

và làm lạnh cực nhanh này đã giúp tiêu diệt hết vi khuẩn có hại, các loại nấm men, nấmmốc , đồng thời giữ lại tối đa các chất dinh dưỡng và mùi vị tự nhiên của sản phẩmnguyên liệu

Sữa thành phẩm sau đó được đóng gói trong bao bì giấy tiệt trùng 6 lớp trong môitrường hoàn toàn tiệt trùng Nhờ vậy giúp ngăn 100% ánh sáng và vi khuẩn có hại từkhông khí xâm nhập vào - vốn là nguyên nhân chính khiến thực phẩm nhanh hư hỏng,biến chất Nhờ tiêu diệt hết vi khuẩn có trong sản phẩm ở khâu xử lý nhiệt và ngăn vikhuẩn có hại từ môi trường xâm nhập vào qua quy trình đóng gói hoàn hảo, các sản phẩmtiệt trùng an toàn tuyệt đối và có hạn sử dụng tới 6 tháng mà không cần dùng chất bảoquản và trữ lạnh

Trong bối cảnh quan ngại về vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, các mặt hàng đượcchế biến theo công nghệ tiệt trùng UHT trong đó có sữa được xem là lựa chọn thôngminh, an toàn cho người tiêu dùng.

Công nghệ tiệt trùng UHT được đánh giá là phát minh quan trọng nhất trong ngànhchế biến thực phẩm của thế kỷ 20 Mỗi năm, hàng trăm tỷ lít sữa tiệt trùng UHT được bán

ra trên toàn thế giới, giúp hàng tỷ người tiếp cận với nguồn dinh dưỡng này

Phần 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

III Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT

Sữa tươi xe bồn

(t = 4 0 C )

Tiếp nhận nguyên liệu

Lọc , tách khí

Làm lạnh

Trữ lạnh ( 2 0 C - 4 0 C) Khuấy ( 45 v/p)

Tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo

Gia nhiệt

t = 65 0 C

Bài khí

Đồng hóa 200bar (160/40) T=60 0 C

IV Thuyết minh quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT

1 Sữa tươi nguyên liệu :

Sữa tươi dùng để sản xuất các sản phẩm sữa nói chung phải là sữa có chất lượng cao

Tiêu chuẩn về nước sản xuất (QCVN 02:2009/BYT) Cảm quan:

- Màu sắc: Không màu

- Axit cacbonic ăn mòn: không có

- Tổng lượng sắt hoà tan  500 mg/l

- Hàm lượng kim loại nặng:

RE là chữ viết tắt của Refined Extra Đường RE là đường tinh luyện thượnghạng.Đường RE có vai trò giúp tạo độ ngọt và cung cấp năng lượng cho sữa.Trong sảnxuất sữa tươi tiệt trùng, đường RE cần đạt các chỉ tiêu sau đây:

Bảng 3.4 Tiêu chuẩn đường RE (TCVN 7968:2008)

Bảng 3.5 Tiêu chuẩn chất ổn định, phị gia (TCVN 6471-98).

STT Các thông số Yêu cầu

1 Cảm quan Trạng thái Dạng bột mịn, tơi, không vón cục

2 Chỉ tiêu vi sinh Tổng số VSV Max 5000 cfu/g

Bao bì có nhiều lớp với lớp PE ởngoài

5 Thời hạn sử dụng - Còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng,

3 Kiểm tra - thu nhận

 Mục đích: đảm bảo chất lượng cho nguồn sữa nguyên liệu

 Phương pháp: Sữa tươi được thu mua từ các trại chăn nuôi 2 lần trong một ngày, sữa

đưa đến nhà máy được kiểm tra về chất lượng cũng như số lượng trước khi bơm vàocác bồn chứa, trên đường ống có lắp đặt hệ thống lọc tạp chất, làm sạch sơ bộ sữa

 Thiết bị: thiết bị tiếp nhận sữa của hãng Tetra Pak

- Nguyên lý hoạt động: Hệ thống được điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển Hệ thốngđược lắp đặt trên cùng mặt phẳng với nơi các xe bồn đến giao sữa tạo ra một đầu hútdương trước bộ khử khí, sữa đi vào bộ khử khí nhờ trọng lực Không khí được loại trừmột cách hữu hiệu nhờ chân không và kết quả là việc đo lường được chính xác vàchất lượng sữa được cải thiện Việc vận hành của bơm chân không bộ xả khí và lưulượng của sữa được điều khiển theo mức trong bộ khử khí Sau khi nạp lượng sữa đã

đo lường được đọc và ghi vào hệ thống

4 Làm lạnh bảo quản:

 Mục đích:

- Làm lạnh hạn chế vi sinh vật làm hư hỏng sữa tươi nguyên liệu

- Hạn chế sự phân hủy chất dinh dưỡng của sữa dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵntrong sữa tươi

 Phương pháp:

- Làm lạnh nhiệt độ của sữa tươi xuống 4- 6 0C

- Trong quá trình tạm chứa cần khuấy trộn đều, làm nhiệt độ khối sữa đồng đều Đồngthời kiểm tra liên tục chỉ tiêu vi sinh vật nhằm khắc phục kịp thời những hư hỏng củasữa tươi.

5 Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa:

 Mục đích:

- Tách một phần chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu

- Ly tâm làm sạch nhằm loại bỏ triệt để các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng chosữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh hư hỏng cho các máy mócthiết bị

 Phương pháp: Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm

nóng lên 45oC để giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm

 Thiết bị:

- Cấu tạo:

Thiết bị gồm có thân máy, bên trong là thùng quay, được nối với một motor truyềnđộng bên ngoài thông qua trục dẫn.Các đĩa quay có đường kính dao động từ 20 ÷102

cm và được xếp chồng lên nhau Các lỗ trên đĩa ly tâm sẽ tạo nên những kênh dẫntheo phương thẳng đứng Khoảng cách giữa hai đĩa ly tâm liên tiếp là 0.5 ÷ 1.3 mm

- Nguyên tắc hoạt động :

Sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết bị ly tâm, chảy theo cácrãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa Khe hở giữa các đĩacủa thùng quay khoảng 0.4mm.Sữa trong thùng quay chuyển động với tốc độ 2– 3 cm/s.Dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ phân chia sữa.Các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụngcủa lực ly tâm sẽ chuyển động về phía trục quay tập trung xung quanh trục giữa.Các cầu

mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm.càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần.Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi Sữa nguyên liệu tiếp tụcđược đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên Cream theo một đườngriêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài Sữa gầy đi qua một đường khác ra ngoài,chảy vào bình đựng sữa gầy Hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%, còn trongcream là 40%.Sữa trong đường ống sẽ được phối trộn với sữa gầy và sữa béo thành sữa

có hàm lượng chất béo là 3,2%

6 Gia nhiệt:

 Mục đích: Nhằm nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình đồng hóa,

giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật mà chủ yếu là tạp trùng

 Phương pháp: Sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng nâng nhiệt độ dịch sữa lên 650C

bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp các bề mặt để tạo

sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt Khi ghép các bảng mỏng lại với nhau trên

bộ khung của thiết bị sẽ hình thành trên những hệ thống đường vào và ra cho sữa

7 Đồng hóa

 Mục đích:

- Khi đồng hóa, các hạt cầu béo sẽ được xé nhỏ và phân bố đều trong phaliên tục, ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phần khác trong sữa làmcho sữa có trạng thái nhũ tương bền vững

- Tăng hệ số truyền nhiệt của sữa, từ đó giúp quá trình tiệt trùng sữa được tốthơn

 Phương pháp: sử dụng phương pháp đồng hóa bằng áp lực cao Hệ phân tán sẽ được

một bơm cao áp đưa vào một khe hẹp có tiết diện giảm dần Kích thước khe hẹp daođộng từ 15-30 Tốc độ chuyển động của hạt phân tán khi đến khe hẹp sẽ lên tới 50– 200 m/s Sau khi đi qua khe hẹp, các hạt phân tán bị giảm kích thước và phân bố đềutrong pha liên tục

Bơm cao áp được vận hành bởi động cơ điện (1) thông qua một trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston.Các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp suất cao.Bên trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc.

Mẫu nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston Bơm sẽ tăng

áp lực cho hệ nhũ tương từ 3bar lên đến 100 ÷ 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe hẹp (5) người ta sẽ tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cáchkhe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3) Đối áp này được duy trì bởi một bơm thuỷ lực sử dụng dầu Khi đó áp suất đồng hoá sẽ cân bằng với

áp suất dầu tác động lên piston thuỷ lực

Vòng đập (2) được gắn với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đậpvuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp Như vậy, một số hạt của phaphân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2) bị vỡ ra và giảm kích thước Quá trình đồng hoáchỉ xảy ra trong vòng 15 giây

8 Thanh trùng

 Mục đích: Tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém kéo dài thời gian bảo quản cho sữa.

 Phương pháp: Sữa từ thiết bi đồng hóa bơm sang thiết bị gia nhiệt Ở đây, sữa được

chảy qua các tấm gia nhiệt lên 75 0C Khi sữa đạt lên 75 0C rồi được chuyển qua cácống lưu nhiệt 15- 20 s Sau đó sữa lại quay về các thiết bị gia nhiệt Lúc này, sữa ra sẽtiếp xúc với sữa vào và truyền nhiệt cho sữa vào để giảm nhiệt độ xuống.Sữa sau khi thanhtrùng xong được đưa qua bồn chứa sau thanh trùng, thời gian chứa tối đa là 48h Yêucầu: sữa phải được thanh trùng đạt 75 0C trong 15s

9 Phối trộn (đường, chất ổn định, chất nhũ hóa)

 Mục đích:

- Tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dùng

- Tạo trạng thái ổn định cho sữa tránh phân lớp

- Tăng thời gian bảo quản

 Phương pháp:

- Bơm 25% sữa làm sữa nền rồi gia nhiệt lên 65 – 70 0C rồi chovào bồnalmix.

- Trộn chất ổn định và chất nhũ hóa vào tuần hoàn trong vòng 10 – 15 phút,

QA kiểm tra chất lượng đạt rồi cho lượng sữa còn lại vào, tiếp tục cho đường vào tuầnhoàn 5 - 10 phút rồi cho qua bồn chứa sau trộn Kiểm tra chất lượng nếu đạt thì đi lọcrồi đưa đi tiệt trùng UHT

- Quá trình được thực hiện trong bồn trộn có cánh khuấy với số vòng quay250- 300 vòng/ phút

 Mục đích: Để tiêu diệt tất cả các vi sinh vật cũng như các enzyme, kể cả loại chịu

nhiệt có trong sữa Do đó thời hạn bảo quản và sử dụng sữa ở điều kiện nhiệt độthường có thể kéo dài tới hơn 6 tháng

 Hạ nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu

- Dịch sữa mới vào sẽ trao đổi nhiệt với dịch sữa sau tiệt trùng đẻ nâng nhiệt sơ bộ lênkhoảng 85- 90 0C Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng lênnhiệt độ tiệt trùng là 136- 140 0C và sẽ được lưu ở nhiệt độ này trong thời gian 4 giây,

áp suất tiệt trùng là 6 bar Sau đó, dịch sữa sau tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt vớidịch sữa mới vào để hạ dần nhiệt độ Cuối cùng dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với nước

lạnh 2 0C để đạt nhiệt độ yêu cầu khi ra khỏi thiết bị Sữa được vào thiết bị tiệt trùngdạng ống lồng ống và thực hiện quá trình tiệt trùng Cuối cùng sữa được làm nguội về

28oC ngay trong thiết bị tiệt trùng và được bơm vào thiết bị Alsafe

- Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương trình đã lậptrình sẵn

13 Lưu trữ vô trùng

 Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót.

 Phương pháp: Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót

vô trùng Dịch sữa đươc khuấy trộn trước khi chiết rót

 Thiết bị

- Cấu tạo: Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy.Toàn bộ hoạt động của bồn dược điềukhiển bằng môt máy tính đã lập trình sẵn

14 Rót và bao gói

 Mục đích: rót vào bao bì thích hợp giúp tạo điều kiện thuận lợi khi sử dụng và vận

chuyển sản phẩm Sữa được rót vào bao bì hộp giấy 180ml trong điều kiện hoàn toàn

vô trùng Sau đó được dán ống hút in date và xếp hộp carton

 Phương pháp

- Đưa băng giấy qua bể H2O2 để tiệt trùng giấy, có nồng độ 32– 38%, Sau đó loại

bỏ H2O2 trên bề mặt bao bì tiếp xúc với sản phẩm bằng trục ép

- Khi tiến hành rót, hộp được hút chân không đồng thời được nạp khí nitơ, để cấutrúc hộp vững chắc, tạo khoảng không cho sữa dãn nở và sản phẩm khi uống có cảm giácđồng đều

- Trong khi rót hộp, khoảng 45 phút một lần hoặc sau khi hết một cuộn giấy, nhânviên vận hành máy phải kiểm tra xem hộp có kín không, có vuông cạnh không QAthường xuyên kiểm tra quá trình đóng hộp quá trình lấy mẫu đầu quá trình rót, cuối quátrình rót và 20 phút/ lần

- Đóng block và đóng thùng: 4 hộp/block, 10 block/thùng, 100 thùng/pallet

15 Sản phẩm

Sản phẩm dạng lỏng, đồng nhất có qua xử lý tiệt trùng

Không sử dụng chất bảo quản.

Màu trắng ngà, hương thơm đặc trưng của sữa

Có pH = 6,4 – 6,8; % khô = 15,8  0,1; % béo = 3,2

Phần 3 TÍNH SẢN XUẤT

I Kế hoạch sản xuất

- Năng suất nhà máy là 150 tấn sữa tiệt trùng/ngày

- Nhà máy sản xuất:

 3 ca/ ngày; 1 ca = 8 giờ (thực tế chỉ làm 7h, 1h cho công nhân nghỉ)

 Thực tế, một ngày nhà máy sản xuất 21 giờ

 Một tháng nghỉ 4 ngày chủ nhật

 Tháng 7, nhà máy nghỉ 15 ngày để bảo dưỡng máy móc; nghỉ 2 ngày chủ nhậtcủa 2 tuần cuối tháng

 Nhà máy nghỉ Tết Nguyên đán 4 ngày (vào tháng 2 dương lịch)

Bảng thể hiện kế hoạch sản xuất của nhà máy trong 1 năm

Tháng Số ngày sản xuất

trong tháng

Số ca sản xuất trong tháng

Năng suất trong tháng (tấn)

1 Số liệu ban đầu

Thành phần Hàm lượng trong sữa

2 Tính cân bằng vật chất của dây chuyền sản xuất sữa trong một ngày

Lượng sữa tươi tiệt trùng được sản xuất trong một ngày là 150 tấn = 150000 kg

Trong đó: - Gvlàlượng sữa trước khi vào mỗi công đoạn.

- Grlà lượng sữa sau mỗi công đoạn

- ghlà lượng sữa tiêu hao ở mỗi công đoạn

Lượng sữa sau một công đoạn bằng với lượng sữa vào công đoạn tiếp theo trong quytrình Để tìm được lượng nguyên liệu ban đầu, ta tính cân bằng vật chất từ công đoạncuối đến công đoạn đầu như sau:

2.1 Lượng sữa trước khi chiết rót

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn chiết rót là 1%.Lượng sữa sau khi chiết rótchính là lượng sữa thành phẩm để đạt năng suất 150 tấn/ngày

Ta có: G r (chiết rót) = V sữa thành phẩm =

G v(chiết rót)=

2.2 Lượng sữa trước khi tiệt trùng

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn tiệt trùng là 0,2%.Lượng sữa sau khi tiệt trùngbằng lượng sữa trước khi chiết rót

Ta có: G r (tiệt trùng) = G v (chiết rót) =

G v (tiệt trùng)=

2.3 Lượng sữa trước khi đồng hóa lần 2

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn đồng hóa là 0,1%.Lượng sữa sau khi đồng hóabằng lượng sữa trước khi tiệt trùng

Ta có: G r (đồng hóa) = G v (tiệt trùng) =

G v (đồng hóa)=

2.4 Lượng sữa trước khi lọc

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn lọc là 0,1% Lượng sữa sau khi lọc bằng lượngsữa trước khi đồng hóa

Ta có: G r (lọc) = G v (đồng hóa) =

G v (lọc)=

2.5 Lượng dịch sữa trước khi phối trộn

Lượng sữa sau khi phối trộn (chưa tính hao hụt) bằng lượng sữa trước khi lọc

Ta có: G r (phối trộn) = G v (lọc) =

Để tính số lượng các thành phần khác bổ sung vào sữa trong công đoạn phối trộn, tachuyển lượng sữa sau khi phối trộn sang đơn vị khối lượng

mr (phối trộn) = Gr (phối trộn) = = 152122,89 (kg)

 Tính lượng đường saccharose cần thêm vào sữa trong công đoạn phối trộn

- Hàm lượng đường saccharose trong sữa là 4% và đường saccharose có độ tinh khiết

là 99,7% Ta có lượng đường cần cho công đoạn phối trộn (chưa tính hao hụt)

- Lượng đường hao hụt trong công đoạn phối trộn là 0,5% Ta có lượng đường cầnthêm vào thực tế là:

mđường (thực tế)=

 Tính lượng chất ổn định thêm vào (hao hụt không đáng kể)

Hàm lượng chất ổn định trong sữa là 0,7%:

2.6 Lượng sữa trước khi lưu trữ, gia nhiệt

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn này là 0,1% Lượng sữa sau khi lưu trữ và gianhiệt bằng lượng sữa trước khi phối trộn

Ta có: G r (lưu trữ, gia nhiệt) = G v (phối trộn) =

G v (lưu trữ, gia nhiệt) =

2.7 Lượng sữa trước khi thanh trùng

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn thanh trùng là 0,1% Lượng sữa sau khi thanhtrùng bằng lượng sữa trước khi lưu trữ và gia nhiệt

Ta có: G r (thanh trùng) = G v (lưu trữ, gia nhiệt) =

G v (thanh trùng) =

2.8 Lượng sữa trước khi đồng hóa lần 1

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn thanh trùng là 0,1% Lượng sữa sau khi đồnghóa lần 1 bằng lượng sữa trước khi thanh trùng

Ta có: G r (đồng hóa lần 1) = G v (thanh trùng) =

G v (đồng hóa lần 1) =

2.9 Lượng sữa trước khi bài khí, gia nhiệt

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn bài khí, gia nhiệt là 0,2% Lượng sữa sau khibài khí, gia nhiệt bằng lượng sữa trước khi đồng hóa lần 1

Ta có: G r (bài khí, gia nhiệt) = G v (đồng hóa lần 1) =

G v (bài khí, gia nhiệt) =

2.10 Lượng sữa trước khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo

 Ta có hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%, còn trong cream là 40% Đối vớisữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9% Sữa gầy và sữa chưa tách béo được hòa trộn vớinhau thành sữa có hàm lượng chất béo là 3,2%

X(3,9% béo) Y(3,9% béo)

T (40% béo)

M (3,9% béo)3,9%

Z (0,05%)

 Lượng sữa sau khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo bằng lượng sữa trướckhi bài khí và gia nhiệt, bao gồm sữa gầy và sữa chưa tách béo

- Ta có : G r (ly tâm, chuẩn hóa) = G v (bài khí, gia nhiệt) =

- Đổi sang khối lượng :

(kg)

 Tính lượng sữa trước khi ly tâm tách béo

- Ta gọi : M : lượng sữa trước khi ly tâm tách béo (gồm cả lượng sữa cần ly tâm vàlượng sữa không cần ly tâm tách béo) (kg)

X: lượng sữa tươi cần phải ly tâm tách béo(kg)

Y: lượng sữa tươi không ly tâm tách béo (kg)

Z: lượng sữa gầy thu được sau khi ly tâm tách béo (kg)

T: lượng cream thu được sau khi tách béo (kg)

- Sơ đồ ly tâm tách béo:

- Phương trình cân bằng vật chất :

X+ Y = T + Z + Y = M

Z + Y =

- Theo công thức đường chéo Peason:

 Với lượng sữa tươi cần ly tâm tách béo (là hỗn hợp của sữa gầy và cream)

(Z) 0,05 36,1

3,9

 Với lượng sữa tươi cần chuẩn hóa hàm lượng chất béo (là hỗn hợp của sữa gầy

và sữa tươi chưa tách béo)

(Y) 3,9 3,15

3,2(Z) 0,05 0,7

 Giải hệ phương trình sau:

Z - 9,38T = 0 Z = 26514,13

- 4,5 Z + Y = 0 T = 2826,67

- Lượng sữa tươi không ly tâm tách béo là: Y = 119313,6 (kg)

- Lượng cream thu được sau khi ly tâm là: T =2826,67 (kg)

- Lượng sữa gầy thu được sau khi ly tâm là: Z = 26514,13 (kg)

- Lượng sữa cần ly tâm

Gv (ly tâm, chuẩn hóa) =

2.11 Lượng sữa trước khi làm lạnh

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn làm lạnh là 0,1% Lượng sữa sau khi làm lạnhbằng lượng sữa trước khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng chất béo

Ta có: G r (làm lạnh) = G v (ly tâm, chuẩn hóa) =

G v (làm lạnh) =

2.12 Lượng sữa trước khi lọc tách khí

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn lọc tách khí là 0,2%.Lượng sữa sau khilọc táchkhí bằng lượng sữa trước khi làm lạnh

Ta có: G r (lọc tách khí) = G v (làm lạnh) =

G v (lọc tách khí) =

3 Tính số lượng hộp sữa và số lượng thùng carton cần dùng trong công đoạn bao gói

3.1 Tính số hộp sữa cần dùng trong một ngày

Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng

Phần 4 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

1 Bồn chứa sữa nguyên liệu

- Bồn tạm chứa có dạng hình trụ đứng

- Công suất thiết bị: 5 KW/h

- Tính kích thước thùng:

Gọi D là đường kính của thân hình trụ

Hlà chiều cao của thân hình trụ

Chọn: H = 1,3D

Gọi Vtb là thể tích của thùng hoàn nguyên

Vtb =Vtrụ =

4

.D2 H



Thì Vtb =

4

3 , 1 D2 D

Vì đây là thiết bị hoạt động gián đoạn nên chọn 2 bồn để đảm bảo sản xuất và vệ sinh

2 Thiết bị tiếp nhận sữa tươi:

- Chọn cụm thiết bị thu nhận sữa có mã hiệu M42 – 2193 của Tetra Pak

- Cụm thiết bị bao gồm có bồn khử khí, bơm, bộ lọc, đồng hồ đo lưu lượng

- Các thông số kỹ thuật như sau:

 Năng suất 1 bơm : 8.000 lít/h

 Công suất thiết bị: 7,5 KW/h

 Sai số đồng hồ đo : ± 0.1%

 Các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm bằng

 Nhiệt độ làm việc tối đa : 100oC

- Công dụng: để tiếp nhận, đo lường lượng sữa được giao từ các xe bồn

- Lượng sữa từ xe bồn là 6900,17(l/h)

- Vậy số thiết bị là: 0,86 1

8000

17,6900







- Vậy chọn 1 cụm thiết bị tiếp nhận sữa

3 Thiết bị làm lạnh sau tiếp nhận:

- Chọn thiết bị gia nhiệt kiểu tấm bản MS 10 của Tetra Pak:

 Áp suất làm việc tối đa: 6 bar

- Công dụng: làm lạnh sữa nguyên liệu đầu vào từ 12oC xuống 4oC

Gọi D là đường kính của thân hình trụ

Hlà chiều cao của thân hình trụ



Thì Vtb =

4

3 , 1 D2 D

- Lượng dịch sữa cần chứa sau làm lạnh là: 6879,48 l/h.

- Chọn hệ số chứa đầy là 0,85

1 81 , 0 85 , 0 000 10

 Kích thước của thiết bị là 1200x800x1500 mm

 Motor: 11 kW/h, ḍng điện xoay chiều 3 pha – 60 Hz, 400 V

- Công dụng: giúp tách chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu

Lượng sữa trước khi vào ly tâm là: 28486,21(l/ngày) = 1356,49 (l/h)

- Số thiết bị cần là: 8000 0,85 1

21,28486

6 Thùng tiêu chuẩn hóa hàm lượng béo

- Bồn tạm chứa có dạng hình trụ đứng, đáy hình chỏm cầu, vỏ thùng được làm bằngthép không gỉ, bên trong thùng có gắn các tấm kim loại có tác dụng là khuấy đảo,phía trên thùng là động cơ được gắn với cánh khuấy nằm ở sát đáy

- Công suất thiết bị: 5 KW/h

- Tính kích thước thùng:

Gọi D là đường kính của thân hình trụ

Ht là chiều cao của thân hình trụ

h là chiều cao của thân hình chỏm cầu

Chọn: Ht = 1,3D

h = 0,3D

Chiều cao toàn thiết bị là H0:

Vậy Ho = Ht + 2x h = 1,3D +2x 0,3D = 1,9D

Gọi Vtb là thể tích của thùng hoàn nguyên.

Vnón là thể tích thân hình hình nón

Vtb =Vtrụ + 2x Vnón =

4

.D2 Ht



4 3

1 2



+ D 0 , 3 D

4 3

1 2

- Vì đây là thiết bị hoạt động gián đoạn nên chọn 2 bồn để đảm bảo sản xuất và vệ sinh

7 Thiết bị gia nhiệt

- Chọn thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản MS 10 của Tetra Pak

- Nhiệt độ gia nhiệt :65oC

- Công dụng: gia nhiệt cho sữa tươi dùng trong chế biến bằng hơi nước

- Lượng sữa đi qua thiết bị là: 6741,92 (l/h)