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

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Tiểu luận THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY THỰC PHẨM Đề tài: Thiết kế mặt phân xưởng nhà máy sữa tươi tiệt trùng GVHD: Nguyễn Hữu Quyền DANH SÁCH NHÓM: Lê Phan Phương Anh_2005100034 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 nguồn dinh dưỡng hồn hảo, chứa đầy đủ thành phần dinh dưỡng Pr, L, G, vitamin khoáng chất, canxi cần thiết cho thể người, chúng dạng cân đối dễ hấp thụ thể, nói sữa thực phẩm tốt thực phẩm nào: Protêin sữa có khoảng 20 loại amino axit khác có loại amino axit cần thiết cho người lớn amino axit không thay cho trẻ con, loại amino axit thể không tự tổng hợp mà phải lấy từ thức ăn hàng ngày để thể phát triển bảo vệ da tócVì để có sống chất lượng cao, hàng ngày phải dùng sữa để cung cấp lượng vitamin khống chất có lợi cho sức khỏe Hiện mức thu nhập bình quân nước ta tăng lên đáng kể, số người giầu ngày nhiều thành thị nơng thơn Trình độ nhận thức người dân ngày cao, họ có hiểu biết đề cao gía trị dinh dưỡng sữa đặc biệt cho trẻ nhỏ người già.vì nhu cầu lớn mà khẩ cung cấp hạn chế Từ điều cho thấy việc xây dựng thêm nhà máy sữa để chế biến sữa tươi không đáp ứng nhu cầu nước mà hướng tới thị trường nước ngồi Do vậy, chúng em chọn đề tài “Thiết kế mặt phân xưởng nhà máy chế biến sữa tươi tiệt trùng” để tìm hiểu thêm quy trình thiết bị sản xuất sữa tươi tiệt trùng Bên cạnh đó, chúng em tìm hướng thiết kế nhằm giúp cho việc sản xuất sữa đạt hiệu cao Trong trình thực tiểu luận, nhóm chúng em khơng trách khỏi thiếu sót, mong thầy góp ý kiến để tiểu luận nhóm hoàn thiện Chân thành cảm ơn thầy Mục lục Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG Phần 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I II Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT 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 GIỚI THIỆU CHUNG I Sữa tươi Sữa loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng, chứng minh có chứa hầu hết dưỡng chất cần thiết cho sức khỏe Có thể nói loại thực phẩm mà toàn diện chất sữa Trong sữa có đầy đủ chất cần thiết cho việc tạo thành tổ chức thể thể có khả hấp thụ sữa cao Trong sữa có đầy đủ chất dinh dưỡng chất béo, đường lactoza, vitamin, chất khống, enzym, Ngồi sữa có đầy đủ axit amin khơng thay thế.Những thành phần sữa giúp người tăng cường miễn dịch hồi phục sức khỏe Thực tế cho thấy, nơi sử dụng nhiều sữa tình trạng sức khỏe nơi cải thiện tốt Thành phần hóa học sữa bò tươi gồm có:  Nước Nước thành phần chiếm chủ yếu sữa đóng vai trò quan trọng, dung mơi hòa tan chất hữu vơ cơ, mơi trường cho phản ứng sinhhóa.Hàm lượng nước sữa chiếm khoảng 87%/lit sữa Phần lớn lượngnước sữa ngồi đun nóng, người ta làm bốc nướcở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh sữa bột sản phẩm dễ vận chuyển dễ bảo quản sữa tươi  Lipit Chất béo thành phần quan trọng sữa Hàm lượngchất béo sữa thay đổi phạm vi rộng Có loại sữa béo,khoảng 3g 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g 100mlsữa Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9%.Chất béo sữa dạng hạt hình cầu nhỏ Kích thước củanhững hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy vật,thời gian khác thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thìdễ tách khỏi sữa hạt chất béo có kích thước nhỏ Khi để sữa yênlặng thời gian, hạt chất béo sữa lên mặt thành lớpváng mỏng gọi váng sữa.Trong thành phần chất béo sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trongđó 2/3 acid béo no lại acid béo chưa no Trong số acid béotrong sữa có nhiều acid béo dễ hòa tan nước (ví dụ acid caproic) Chấtbéo sữa dễ xảy trình phân hủy làm thay đổi thành phần vàtính chất q trình thủy phân, q trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượngcủa sữa nhiều làm hỏng sữa.Ngồi chất béo thuộc nhóm lipit sữa có photphatit số chấtkhác hàm lượng khơng nhiều, photphatit có khoảng 0.5-0.7g lítsữa, chủ yếu lexitin  Protein Nhóm hợp chất hữu quan trọng cửa sữa protein.Hàm lượngprotein loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm giớihạn 3.0-4.6%.Riêng sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-3.5%.Các protein sữa protein hồn thiện Trong thành phần proteincủa sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, có đầy đủ acid aminkhông thay như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin,triptophan lyzin.Trong sữa có loại protein chủ yếu : Casein chiếm khoảng 80%, lactalbuminchiếm 12% lactoglobulin chiếm 6% tồn lượng protein có sữavà vài loại protein khác hàm lượng khơng đáng kể  Glucide Gluxit có sữa chủ yếu lactose Hàm lượng lactose sữa khoảng4.5-5.1% tùy theo loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng khoảng 4.9%Lactose sữa dạng hòa tan.Lactose khó bị thủy phân loại đường khác.Lactose bị thủy phân sẽcho phân tử glucose phân tử galactose C12H22O11->C6H12O6 + C6H12O6 Lactose Glucose Galactose Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen.Vì khử trùng sữa, mộtphần lactose bị caramen hóa nên màu sữa sau khử trùng thường sẫmhơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose kết hợp với nhóm amincủa protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm II Công nghệ tiệt trùng UHT Sữa tươi tiệt trùng sữa xử lí nhiệt độ cao, đảm bảo tiêu diệt hết loại vi sinh vật enzyme kể loại chịu nhiệt Thời hạn bảo quản cho phép từ tháng đến tháng Một quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng phân thành nhánh bao gồm quy trình khác nhau: quy trình cơng nghệ sản xuất sữa tiệt trùng bao bì (bao bì thủy tinh hay nhựa) quy trình cơng nghệ sản xuất sữa tiệt trùng ngồi bao bì UHT (bao bì giấy vơ trùng) Tại Việt Nam quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng ngồi bao bì chiếm ưu loại sữa tươi tiệt trùng Vinamilk, sữa TH true milk sản xuất theo quy trình Cơng nghệ chế biến tiệt trùng UHT gia nhiệt sản phẩm 136-140 oC thời gian ngắn (4 - giây), sau làm nguội nhanh 25oC Chính nhờ quy trình xử lý nhiệt độ cao làm lạnh cực nhanh giúp tiêu diệt hết vi khuẩn có hại, loại nấm men, nấm mốc , đồng thời giữ lại tối đa chất dinh dưỡng mùi vị tự nhiên sản phẩm nguyên liệu Sữa thành phẩm sau đóng gói bao bì giấy tiệt trùng lớp mơi trường hồn tồn tiệt trùng Nhờ giúp ngăn 100% ánh sáng vi khuẩn có hại từ khơng khí xâm nhập vào - vốn nguyên nhân khiến thực phẩm nhanh hư hỏng, biến chất Nhờ tiêu diệt hết vi khuẩn có sản phẩm khâu xử lý nhiệt ngăn vi khuẩn có hại từ mơi trường xâm nhập vào qua quy trình đóng gói hồn hảo, sản phẩm tiệt trùng an tồn tuyệt đối có hạn sử dụng tới tháng mà không cần dùng chất bảo quản trữ lạnh Trong bối cảnh quan ngại vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, mặt hàng chế biến theo công nghệ tiệt trùng UHT có sữa xem lựa chọn thơng minh, an tồn cho người tiêu dùng Cơng nghệ tiệt trùng UHT đánh giá phát minh quan trọng ngành chế biến thực phẩm kỷ 20 Mỗi năm, hàng trăm tỷ lít sữa tiệt trùng UHT bán toàn giới, giúp hàng tỷ người tiếp cận với nguồn dinh dưỡng Phần QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ III Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT - IV Thuyết minh quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT Sữa tươi nguyên liệu: Sữa tươi dùng để sản xuất sản phẩm sữa nói chung phải sữa có chất lượng cao  Chỉ tiêu cảm quan Trạng thái:lỏng, đồng nhất, không bị tách bơ, tạp chất Màu sắc: màu trắng ngà Mùi: đặc trưng, khơng có mùi lạ (chất kháng sinh, chất tẩy rửa, thức ăn…) Vị: tự nhiên,  Chỉ tiêu hóa lý STT Các thơng số Hàm lượng chất béo Hàm lượng chất khô pH Yêu cầu 3- % 11,8- 12,8% 6,6 10 5.2.2.2 Lượng nhiệt tiết kiệm công đoạn tiệt trùng: Lượng sữa công đoạn tiệt trùng là: 7229,47 (kg/mẻ) - ts1 nhiệt độ sữa nóng làm nguội nước lạnh 950C - ts2 nhiệt độ sữa sau làm nguội 350C Cs 1 (1  0,125)  0,95 0,125 0,994kcal / kg.o C Q 7.2 7229,47 0,994 (95  35) 431165,59(kcal ) Vậy tổng lượng nhiệt cần cấp là: Q  Q1   Q8  Q7.1  Q7.2 (kcal ) Q = 246218,57 + 407162,17 + 172181,18 + 103205,53 + 101282,23 + 35965,90 + 359304,66 – (137607,37 + 431165,59) = 856547,28 (kcal) Vậy lượng cần cấp là: D 856547,28 1821,12kg (649,3  126,7) 0,9 Lượng cán công nhân viên 1h là: 77 0,5 38,5(kg ) Lượng dùng để chạy vệ sinh thiết bị, tiệt trùng bồn chứa chiếm khoảng 20% tổng lượng hơi: 0,2 1821,12 364,22(kg / h) Tổng lượng tiêu thụ toàn nhà máy là: 1821,12  38,5  364,22 2222,84(kg / h) 5.2.3: Nhiên liệu: Chọn nồi hơi:1 nồi đốt dầu ống lò lệch tâm: Cơng suất hơi: 3000 ~ 4000 kg/h Áp suất hơi: 10 bar 54 Nhiệt độ hơi: 183 0C  Dầu FO sử dụng cho lò hơi: D G (i h  i n ) Q. Trong đó: Q: nhiệt lượng dầu Q = 6728,2 kcal/kg G: suất G =2222,84 kg/h : hiệu suất lò  = 70 % ih: hàm nhiệt áp suất làm việc ih = 657,3 kcal/kg in: hàm nhiệt nước áp suất làm việc in = 152,2 kcal/kg D 2222,84 (657,3  152,2) 166,87(kg / h) 6728,2 0,7 Lượng dầu sử dụng năm: 410,78124 365 2.306.123,712 (kg/năm)  Xăng: Sử dụng 600 lít/ngày Lượng xăng sử dụng năm: 206.400 (l/năm)  Dầu DO: Dùng cho máy phát điện,sử dụng (l/ngày) Lượng dầu DO sử dụng năm: 2.752 (lít/năm)  Dầu nhờn: Dùng bơi trơn thiết bị 10 (lít/ngày) Lượng dầu DO sử dụng năm: 3.440 (lít/năm) 5.3 Chi phí lạnh dùng cho sản xuất: 5.3.1 Chi phí lạnh cho bảo quản sữa tươi nguyên liệu: 55 Q1 Gs Cs (t1  t ) (kg/ca) Trong đó: Gs: khối lượng sữa tươi (kg/mẻ) Cs: Nhiệt dung riêng sữa tươi (kcal/kg.oC) t1 t2: nhiệt độ sữa trước sau làm lạnh (oC) - Gs =144230,77 (l/ngày) = 6868,13 (l/mẻ) = 7142,85 (kg/mẻ) - Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô 12.5%) - t1 = 10oC, t2 = 4oC  Q1 7142,85 0,994 (10  4) 42599,96 (kcal/mẻ) 5.3.2 Chi phí lạnh cho q trình trùng: Sữa làm nguội nước xuống 35 0C làm nguội tiếp lạnh 5.3.2.1 Lượng nước cần cấp để làm nguội sữa là: Qn1 Gs Cs (t1  t ) (kg/mẻ) Trong đó: Gs: khối lượng sữa tươi (kg/ca) Cs: Nhiệt dung riêng sữa tươi (kcal/kg.oC) t1, t2: nhiệt độ sữa trước sau làm lạnh (oC) - Gs = 7142,85 (kg/mẻ) - Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô 12.5%) - t1 = 75oC, t2 = 35oC 56  Qn1 7142,85 0,994 (75  35) 283999,72 (kcal/mẻ) Lượng nước cần làm nguội là: Theo định luận bảo toàn ta có: Qn1 Qn m.cn (t s  t t ) Q 283999,72 Suy ra: c(t  t ) 1 (35  25) 28399,972(l ) =28,39997(m3) s t 5.3.2.2 Chi phí làm lạnh: Q2 Gs Cs (t1  t ) (kg/mẻ) Trong đó: Gs: khối lượng sữa tươi (kg/ca) Cs: Nhiệt dung riêng sữa tươi (kcal/kg.oC) t1 t2: nhiệt độ sữa trước sau làm lạnh (oC) - Gs = 7142,85 (kg/mẻ) - Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô 12.5%) - t1 = 35 oC, t2 = oC  Q2 7142,85 0,994 (35  6) 205899,79 (kcal/mẻ) 5.3.3 Chi phí lạnh cho trình tiệt trùng: Sữa sau tiệt trùng làm nguội nước lạnh xuống 35 0C Qn Gs Cs (t1  t ) (kg/mẻ) 57 Trong đó: Gs: khối lượng sữa tươi (kg/ca) Cs: Nhiệt dung riêng sữa tươi (kcal/kg.oC) t1, t2: nhiệt độ sữa trước sau làm lạnh (oC) - Gs = 6951,41 (l/mẻ) = 7229,47(kg/mẻ) - Cs = 0.994 kcal/kg.oC (với hàm lượng chất khô 12,5%) - t1 = 90oC, t2 = 35oC  Qn 7229,47 0,994 (90  35) 395235,12 (kcal/mẻ) Lượng nước cần làm nguội là: Theo định luận bảo tồn ta có: Qn1 Qn m.cn (t s  t t ) Q 395235,12 Suy ra: c(t  t ) 1 (35  25) 39523,51(l ) 39,524m s t Nhiệt làm lạnh sau UHT Q9 = Gs Cs (t1 – t2) (kcal/ca) Gs: lượng dịch cần làm lạnh sau UHT (kg/mẻ) Cs: nhiệt dung riêng dịch sữa (kcal/kg.oC) t1: nhiệt độ dịch sữa sau UHT.t1=35oC t2: nhiệt độ dịch sữa sau làm lạnh t2 = 28oC - Gs = 7229,47(kg/mẻ) 58 - Cs = 0,994 kcal/kg.oC (với độ khô 12,5%) Q3 7229,47 0,994 (35  28) 50302,65 (kg/mẻ) Vậy tổng lượng nhiệt cần là: Q = Q1+ Q2 + Q3 Q 42599,96  205899,79  50302,65 298802,4(kcal / h) (1kcal/h = 1,163 W) Đổi kw ta được: 347,51 (kw) Chọn máy lạnh có cơng suất 400 (kw) 5.4 TÍNH NƯỚC: 5.4.1 Nước dùng cho lò hơi: 2,604 m3/h=62,496(m3/ngày) 5.4.2 Nước dùng cho sinh hoạt  Nước dùng cho sinh hoạt cán công nhân viên 35 (l/ngày): Tính cho 60% nhân lực đơng ca: 0,6 77 35 2,5 4.042,5 (l/ngày)  Nước dùng rửa xe: 2m2  Nước tưới xanh: 2m2  Nước cứu hoả (trường hợp dự phòng): 2,5-5 lit/s tính 36000x5x3=54000 lit/h =54 (m3/h) 5.4.3.Nước dùng vệ sinh thiết bị: Lấy trung bình: 1,5 m3/h Vậy lượng nước dùng cho thiết bị ngày: 24 1,5 36 (m3/h) 59 Nước dùng cho nhà máy: G 62,496  36   4,042  54  151,274 347,812 (m3) 5.4.4.Lượng nước sinh hoạt vệ sinh cho nhà máy ngày là: Chi phí nước kể đến hệ số sử dụng không (K = 1,5) G 347,812 1,5 521,718 (m3) 5.4.5 Thốt nước: Thốt nước có hai loại  Loại sạch: Nước từ nơi giàn ngưng tụ nước làm nguội gián tiếp thiết bị trao đổi nhiệt Để tiết kiệm nước tập trung vào bể chứa để sử dụng vào nơi khơng u cầu có độ cao  Loại không sạch: Bao gồm nước từ nơi như: Nước rửa thiết bị.rửa sàn nhà loại nước chứa nhiều tạp chất hữu nên không sử dụng lại môi trường tốt cho vi sinh vật hoạt động loại nước phải xử lý trước thải môi trường.rãnh nước phải có nắp đậy Hệ thống phải bố trí xung quanh phân xưởng để nước kịp thời Đường kính rảnh 0,8m 60 Phần BẢN VẼ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG CHÍNH 61  Phân xưởng có diện tích xây dựng sau: Dài :24m Rộng :12m Tầng (trệt): cao 4,2 m Tần 2: cao 3m  Chú thích: Bồn chứa nguyên liệu Thiết bị tiếp nhận nguyên liệu Thiết bị làm lạnh sau tiếp nhận Bồn tạm trữ Thiết bị ly tâm tách béo Thùng tiêu chuẩn hóa hàm lượng béo Thiết bị gia nhiệt Thiết bị khí Thiết bị đồng hóa (lần 1) 10 Thiết bị trùng 11 Bồn chứa sau trùng 12 Thiết bị gia nhiệt trước phối trộn 13 Thiết bị phối trộn 14 Thiết bị lọc khung 15 Thiết bị đồng hóa (lần 2) 16 Thiết bị tiệt trùng UHT 17 Bồn chứa sau tiệt trùng UHT 18 Thiết bị chiết rót 62 63 64 65 66 67 Kết luận Sau thực tiểu luận này, chúng em học hỏi nhiều kiến thức bổ ích Ngồi việc nắm rõ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng thiết bị dùng quy trình, chúng em nâng cao khả lập luận lựa chọn thiết bị phù hợp cho quy trình Từ đó, chúng em thiết kế mặt phân xưởng nhà máy sản xuất sữa tươi Những kiến thức giúp cho chúng em nhiều nghề nghiệp sau Hy vọng rằng, ngành sản xuất sữa tươi tiệt trùng nước ta ngày phát triển với nhiều nhà máy công suất lớn, đáp ứng nhu cầu nước xuất sang nước khác giới Tài liệu tham khảo Bài giảng Thiết kế công nghệ nhà máy thực phẩm_Nguyễn Hữu Quyền Công nghệ chế biến thực phẩm_Lê Văn Việt Mẫn http://www.tetra pak.com - 68 ... chọn đề tài Thiết kế mặt phân xưởng nhà máy chế biến sữa tươi tiệt trùng để tìm hiểu thêm quy trình thiết bị sản xuất sữa tươi tiệt trùng Bên cạnh đó, chúng em tìm hướng thiết kế nhằm giúp... trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT - IV Thuyết minh quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT Sữa tươi nguyên liệu: Sữa tươi dùng để sản xuất sản phẩm sữa nói chung phải sữa có chất lượng... yêu cầu khỏi thiết bị Sữa vào thiết bị tiệt trùng dạng ống lồng ống thực trình tiệt trùng Cuối sữa làm nguội - 28oC thiết bị tiệt trùng bơm vào thiết bị Alsafe Tồn q trình tiệt trùng làm nguội