Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính

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 th

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

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 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 axit cần thiết cho người lớn và 9 amino axit không thay thế cho trẻ con, các loại amino axit này 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 phải

dùng 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 ngày càng 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 và

người 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 tươi

không 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 chế biến sữa tươi tiệt trùng” để tìm hiểu thêm về quy trình cũng như thiết bị sản xuất sữa tươi tiệt trùng Bên cạnh đó, chúng em có thể tìm ra hướng thiết kế mới nhằm giúp cho việc sản xuất sữa đạt hiệu quả cao hơn

Trong quá trình thực hiện tiểu luận, nhóm chúng em không trách khỏi thiếu sót, mong thầy 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 .Thuyế t 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 các

dưỡng 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 thay thế.Những thành phần trong sữa giúp con người tăng cường miễn dịch và hồi phục sức khỏe Thực tế cho thấy, nơi nào sử dụng nhiều sữa thì tình trạng sức khỏe nơi đó được cải thiện 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 môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinhhóa.Hàm lượng

nước 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 béo của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng Có loại sữa ít béo,khoảng 3g trong 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g trong 100mlsữa Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9%.Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ Kích thước củanhững hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy từng con vật,thời gian khác nhau trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thìdễ tách ra khỏi 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 váng sữa.Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trongđó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa no Trong số những acid béotrong sữa có khá nhiều 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 thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượngcủa sữa và nhiều khi làm hỏng sữa.Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chấtkhác nhưng hàm 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 các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giớihạn 3.0-4.6%.Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-3.5%.Các protein của sữa là những protein hoàn 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 : Casein chiếm khoảng 80%, lactalbuminchiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ

lượng protein có trong sữavà còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng

kể

 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 thủy phân sẽcho một phân tử glucose và một phân tử galactose

C12H22O11->C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Glucose Galactose

Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen.Vì vậy khi khử trùng sữa, mộtphần lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫmhơn lúc chưa khử 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 vi sinh vật và enzyme kể cả loại chịu nhiệt Thời hạn bảo quản cho phép là từ 3 tháng đến 6 tháng Một quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng cũng phân thành 2 nhánh chính bao gồm quy trình khác nhau: quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng trong bao bì (bao bì thủy tinh hay nhựa) và quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng ngoài bao bì UHT (bao bì giấy 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 sản xuất theo quy trình này

Công nghệ chế biến tiệt trùng UHT là gia nhiệt sản phẩm ở 136-140oC trong thời gian ngắn (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, nấm mốc , đồng thời giữ lại tối đa các chất dinh dưỡng và mùi vị tự nhiên của sản phẩm nguyên liệu

Sữa thành phẩm sau đó được đóng gói trong bao bì giấy tiệt trùng 6 lớp trong môi trường hoàn toàn tiệt trùng Nhờ vậy giúp ngăn 100% ánh sáng và vi khuẩn có hại từ

không 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 vi khuẩn có hại từ môi trường xâm nhập vào qua quy trình đóng gói hoàn hảo, các sản phẩm tiệt trùng an toàn tuyệt đối và có hạn sử dụng tới 6 tháng mà không cần dùng chất bảo quản và trữ lạnh

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

Công nghệ tiệt trùng UHT được đánh giá là phát minh quan trọng nhất trong ngành chế 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

STT Các thông số Yêu cầu

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

- Axit cacbonic ăn mòn: không có

- Tổng lượng sắt hoà tan  500 mg/l

- Hàm lượng kim loại nặng:

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

4 Chỉ tiêu kim loại Chì – Pb  5 ppm

Bao bì gồm 2 lớp: PP và PE

6 Date Còn ít nhất 18 tháng tại thời điểm

nhập

 Chất ổn định

Mục đích của việc sử dụng chất ổn định nhằm duy trì trạng thái đồng nhất của dịch sữa trong thời gian dài.Chất ổn định được sử dụng phải hoà tan ngay và hoàn toàn trong dung dịch sữa Trong suốt quá trình chế biến độ nhớt không được tăng lên nhằm tránh gây ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị

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

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 ở ngoài

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 vào các 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 thống được lắp đặt trên cùng mặt phẳng với nơi các xe bồn đến giao sữa tạo ra một đầu hút dương trước bộ khử khí, sữa đi vào bộ khử khí nhờ trọng lực Không khí được loại trừ một cách hữu hiệu nhờ chân không và kết quả là việc đo lường được chính xác và chất lượng sữa được cải thiện Việc vận hành của bơm chân không bộ xả khí và lưu lượng 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 sẵn trong 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 Đồng thời kiểm tra liên tục chỉ tiêu vi sinh vật nhằm khắc phục kịp thời những hư hỏng của sữa 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 cho sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh hư hỏng cho các máy móc thiết 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 truyền động 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 dẫn theo phương thẳng đứng Khoảng cách giữa hai đĩa ly tâm liên tiếp là 0.5 ÷ 1.3 mm

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 tục được đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên Cream theo một đường riêng 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 trong cream 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

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 pha liên tục, ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phần khác trong sữa làm cho sữa có trạng thái nhũ tương bền vững

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

 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 dao động 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 đều trong pha liên tục

 Thiết bị:

- Cấu tạo:

- Nguyên lý hoạt động:

Gồm hai bộ phận chính bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp

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 cách khe 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 đập vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp Như vậy, một số hạt của pha phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2) bị vỡ ra và giảm kích thước Quá trình đồng hoá chỉ 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 các ống lưu nhiệt 15- 20 s Sau đó sữa lại quay về các thiết bị gia nhiệt Lúc này, sữa ra sẽ tiếp xúc với sữa vào và truyền nhiệt cho sữa vào để giảm nhiệt độ xuống.Sữa sau khi thanh trùng xong được đưa qua bồn chứa sau thanh trùng, thời gian chứa tối đa là 48h Yêu cầu: 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 bồn almix

- 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 tuần hoàn 5 -

10 phút rồi cho qua bồn chứa sau trộn Kiểm tra chất lượng nếu đạt thì đi lọc rồi đưa

đi tiệt trùng UHT

- Quá trình được thực hiện trong bồn trộn có cánh khuấy với số vòng quay 250- 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 độ thường có thể kéo dài tới hơn 6 tháng

 Phương pháp:

- Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng có nhiều ngăn Quá trính được thực hiện qua 4 công đoạn chính:

 Nâng nhiệt sơ bộ

 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 lên khoảng 85- 90 0C Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng lên nhiệt 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 với dịch 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 trùng dạng 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 lập trình 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 điều khiển 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 cấu trúc hộp vững chắc, tạo khoảng không cho sữa dãn nở và sản phẩm khi uống có cảm giác đồng đều

- Trong khi rót hộp, khoảng 45 phút một lần hoặc sau khi hết một cuộn giấy, nhân viên vận hành máy phải kiểm tra xem hộp có kín không, có vuông cạnh không QA thường xuyên kiểm tra quá trình đóng hộp quá trình lấy mẫu đầu quá trình rót, cuối quá trình 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 nhật của 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

Đổi sang thể tích

Để tính cân bằng vật chất trong từng công đoạn của quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng

UHT, ta áp dụng công thức:

) 100 (

100

gh

Gr Gv





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 quy trình Để tìm được lượng nguyên liệu ban đầu, ta tính cân bằng vật chất từ công đoạn cuối 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 rót chính 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 trùng bằng 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 hóa bằng 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 lượng sữa 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, ta chuyển 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)

mđường (kg)

- Lượng đường hao hụt trong công đoạn phối trộn là 0,5% Ta có lượng đường cần thêm 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 gia nhiệt 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 thanh trùng 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 đồng hóa 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 khi bài 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 với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9% Sữa gầy và sữa chưa tách béo được hòa trộn với

nhau thành sữa có hàm lượng chất béo là 3,2%

 Lượng sữa sau khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo bằng lượng sữa trước

khi 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 và lượng 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)

X(3,9% béo) Y(3,9% béo)

T (40% béo)

M (3,9% béo) 3,9%

Z (0,05%)

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

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 lạnh bằng 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 tách khí 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

Gọi D là đường kính của thân hình trụ

Hlà chiều cao của thân hình trụ



Thì Vtb =

4

3 , 1 D2 D



Vtb = 0,325 .D3 (m3)

Chọn bồn có thể tích 10.000 (l)= 10 m3

Vậy V = 10 (m3)  D = 2,14 (m)

Ta tính được kích thước của bồn:

H= 1,3xD = 2,78(m)

- 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

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