Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi với hai sản phẩm: Sữa tươi tiệt trùng UHT: 240 tấn sữa nguyên liệungày. Sữa chua yaourt: 150 tấn sữa nguyên liệungày”. Nguyên liệu chính dùng cho cả 2 quy trình sản xuất của nhà máy đi từ sữa bò tươi. Sữa tươi là một chất lỏng sinh lí được tiết ra từ tuyến vú của bò cái sau khi sinh con, có được từ một hoặc nhiều lần vắt sữa và không chịu bất kì xử lý nào làm thay đổi thành phần. Sữa tươi được coi là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng bởi nó là thực phẩm cân đối về thành phần các chất như: protein, lipit, muối khoáng, vitamin,..đặc biệt nó chứa tất các các acid amin không thay thế đây là các acid amin rất cần thiết cho cơ thể. Có thể nói ít có loại thực phẩm nào lại toàn diện và hài hòa về các chất như sữa.
MỞ ĐẦU Sữa loại thực phẩm sử dụng phổ biến Việt Nam nhiều nước giới Trong tự nhiên có loại thực phẩm có thành phần dinh dưỡng đầy đủ hài hòa sữa tươi Sữa khơng cung cấp nguồn nượng dồi mà cung cấp chất dinh dưỡng có giá trị cao, thiết yếu cân đối như: nước, đạm, đường, vitamin, khoáng… Đặc biệt sữa có nguồn protein hồn hảo, giúp cải thiện chiều cao, ngừa lỗng xương, phát triển trí não… Từ sữa tươi sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau: Sữa tươi trùng, sữa tươi tiệt trùng, sữa chua, sữa bột, kem, bơ, phô mai… Với giá trị dinh dưỡng cao, đa dạng chủng loại, tiện lợi cho người sử dụng, sữa ngày đóng vai trò quan trọng ngành cơng nghiệp thực phẩm Những năm gần đây, với phát triển kinh tế, đời sống người dân nâng cao, nhu cầu tiêu thụ sản phẩm sữa tăng mạnh ngày đòi hỏi tiêu chuẩn khắt khe với sản phẩm Điều tạo thị trường đầy tiềm cho ngành công nghiệp chế biến sữa nước ta Từ nhu cầu thị trường lợi ích sữa phát triển người phát triển kinh tế thấy việc xây dựng nhà máy sữa cần thiết Vì vậy, em nhận đề tài tốt nghiệp thiết kế nhà máy chế biến sữa với hai sản phẩm sữa tươi tiệt trùng sữa chua yaourt từ nguyên liệu sữa tươi Nội dung đề tài thiết kế sau: “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi với sản phẩm: Sữa tươi tiệt trùng UHT: 240 sữa nguyên liệu/ngày Sữa chua yaourt: 150 sữa nguyên liệu/ngày” CHƯƠNG I: LẬP LUẬN KINH TẾ Sự cần thiết việc xây dựng nhà máy sữa Về nhu cầu tiêu thụ sữa: Sau hai mươi năm đổi mới, nước ta thu thành tựu đáng khích lệ nhiều lĩnh vực kinh tế, văn hóa, đời sống xã hội… Tốc độ tăng trưởng hàng năm nước ta khoảng – 8%, thu hút đầu tư nước ngồi khơng ngừng tăng lên, sở hạ tầng khoa học kỹ thuật có bước tiến rõ rệt Đời sống người dân tăng lên, nhu cầu dinh dưỡng người dân tăng cao Nhu cầu sử dụng sữa/năm tăng mạnh từ 9kg năm 2003 lên 15,7 kg năm 2011 Dự báo đến năm 2020, số tăng gần gấp đôi, lên đến 28 kg/năm/người Tuy nhiên, mức độ tiêu thụ sữa Việt Nam khiêm tốn, đạt 16% so với mức trung bình khu vực Châu Á – Thái Bình Dương 7% mức dinh dưỡng kiến nghị hàng ngày Bảng 1.1 Mức tiêu thụ sữa bình quan đầu người năm 2011 Với quy mô dân số lớn, mức tăng dân số cao (khoảng 1,2%), thị trường sữa Việt Nam đánh giá tiềm với tốc độ phát triển nhanh, mạnh quy mơ tương đối lớn Về tình hình nguyên liệu - sản xuất sữa nước: Theo số liệu năm 2014, tỉ lệ sữa tươi nguyên liệu sản xuất nước đáp ứng khoảng 28% tổng nhu cầu nguyên liệu để sản xuất sữa (2014) Hàng năm Việt Nam phải nhập lượng lớn nguyên liệu (chủ yếu sữa bột) sản phẩm sữa từ nước để đáp ứng nhu cầu chế biến tiêu thụ nước Để chủ động nguồn nguyên liệu, trước hết ta phải phát triển đàn bò sữa nước vùng chăn ni lớn như: Mộc Châu, Lâm Đồng, Tp Hồ Chí Minh, Ba Vì – Hà Nội, Tuyên Quang, Hà Nam, Hưng Yên…và vùng lân cận với giống bò tốt cho suất cao bò Hà Lan, bò Hà Lan lai Sind Gần đây, nhà nước ta đề dự án phát triển ngành chăn ni bò sữa Việt Nam đến năm 2020 Với dự án này, ngành công nghiệp sữa đẩy mạnh đặc biệt nguồn nguyên liệu sữa tươi từ hệ thống nông trại hứa hẹn cung cấp nguồn sữa tươi dồi cho người tiêu dùng thay cho sữa bột, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ sữa tương lai Theo Hội Chăn nuôi Việt Nam, tổng đàn bò sữa năm 2012 có 167 000 con, dự kiến tăng lên 400 000 vào năm 2020, đáp ứng 40 - 45% nhu cầu tiêu dùng nước Những năm qua ngành sữa Việt Nam phát triển nhanh, trước năm 1990 có 1-2 nhà máy sản xuất, phân phối thị trường sữa Việt Nam tăng lên 72 doanh nghiệp Bên cạnh thâm nhập thương hiệu sữa nước Abbbott, Babysan, Dumex, Dutch Lady, Nestlé….Sự phát triển chiến lược ngành sữa Việt Nam đáp ứng phần nhu cầu nước từ 10% (năm 2001) lên 22% (năm 2005) dự kiến tăng lên 34% (2015) 38% (2020) Mặc dù ngành cơng nghiệp chế biến sữa có nhiều nỗ lực đầu tư, phát triển số lượng nhà máy chế biến sữa không nhiều, khối lượng, chủng loại sản phẩm sữa sản xuất nước hạn chế nên chưa đủ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ nước Do việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất sữa cần thiết Việc xây dựng nhà máy sữa giải cơng ăn việc làm cho người lao động, giảm tình trạng thất nghiệp tệ nạn xã hội Về định hướng phát triển ngành công nghiệp sữa năm tới: Ngành sữa có vai trò quan trọng khơng kinh tế mà đời sống người dân liên quan trực tiếp đến sức khỏe trí tuệ hệ tương lai đất nước Theo Vụ công nghiệp nhẹ, Bộ Công thương: Định hướng phát triển ngành công nghiệp chế biến sữa đến 2015, nước phấn đấu đạt 1,9 tỷ lít quy sữa tươi – ước tính trung bình 21 lít/người/năm, đáp ứng 35% nhu cầu người tiêu dùng; đến năm 2025 3,4 tỷ lít quy sữa tươi, trung bình 34 lít/người/năm Hình: Sản lượng sữa hàng hóa Muốn vậy, ngành sữa Việt Nam cần phát triển theo hướng đại, bền vững, tiếp tục đầu tư mới, mở rộng sở sản xuất sẵn có nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nước dành phần xuất Phát triển công nghiệp chế biến sữa phải gắn chặt với việc phát triển đàn bò sữa nước Về sản phẩm sữa tươi tiệt trùng sữa chua yaourt: Báo cáo năm 2013 khối lượng giá trị tiêu thụ loại sản phẩm sữa cho thấy tiềm phát triển với hai loại sản phẩm: sữa tươi tiệt trùng sữa chua ăn lớn Hình : Khối lượng giá trị tiêu thụ loại sản phẩm sữa (2013) - Sữa tươi tiệt trùng sản phẩm sữa uống chế biến từ sữa tươi ngun liệu, có bổ sung khơng bổ sung đường, phụ gia qua xử lý nhiệt độ cao, để chuẩn hóa nguyên liệu cho phép bổ sung sữa bột chất béo sữa không 1% tính theo khối lượng sữa tươi nguyên liệu Như sữa tươi tiệt trùng có thành phần gần hồn tồn sữa tươi, khơng cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng mà mang đến hương vị thơm ngon tự nhiên sữa bò, tiện lợi cho người sử dụng áp dụng công nghệ tiệt trùng bảo quản tới tháng - Bên cạnh thị trường sữa chua dự báo phân khúc mang lại doanh thu lợi nhuận cao thị trường chưa phát triển nguồn cung lẫn nhu cầu tiêu thụ, nhiều tiềm cho doanh nghiệp Tại nước phát triển tỉ lệ sử dụng sữa chua cao so với sữa uống, chẳng hạn Singapore 70/30, Pháp 80/20 Theo ước tính chuyên gia ngành sữa, tỉ lệ doanh số bán sữa chua so với sữa uống đạt 20/80 Dự kiến khoảng năm Việt Nam nâng tỷ lệ sử dụng sữa chua so với sữa uống lên ngang Thái Lan (50/50) Từ phân tích thấy việc thiết kế nhà máy chế biến sữa tươi tiệt trùng sữa chua yaourt từ nguyên liệu sữa tươi hoàn toàn cần thiết Vậy vấn đề để xây dựng nhà máy đạt hiệu kinh tế cao Qua nghiên cứu khảo sát em chọn địa điểm nhà máy khu công nghiệp Châu Sơn, Phủ Lý, Hà Nam Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên vị trí xây dựng nhà máy Vị trí địa lý: Nhà máy nằm khu cơng nghiệp Châu Sơn, phía Tây Nam thành phố Phủ Lý, Hà Nam Tổng diện tích tồn khu công nghiệp 169 Điều kiện tự nhiên: + Khí hậu nhiệt đới gió mùa + Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm: 23oC Nhiệt độ trung bình tháng cao nhất: 29oC Nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất: 15,1oC + Độ ẩm: Độ ẩm trung bình hàng năm: 85% Độ ẩm trung bình tháng cao nhất: 95,5% Độ ẩm thấp nhất: 82,5% + Mưa: Mưa tháng , mưa nhiều vào tháng: 6,7 Lượng mưa trung bình hàng năm là: 1900mm + Gió: Có hai hướng chủ đạo năm giáo Đơng Bắc thổi vào mùa đơng gió Đơng Nam thổi vào mùa hè, ngồi mùa hè có gió nóng thổi theo hướng Tây Nam Vùng nguyên liệu Do người tiêu dùng ngày ưa chuộng sản phẩm sữa từ nguồn nguyên liệu sữa tươi, nhà máy cần xây dựng cần vùng có nguồn nguyên liệu dồi để đáp ứng yêu cầu sản xuất nhà máy Bên cạnh đó, việc xây dựng nhà máy cần phải đảm bảo không cách xa vùng nguyên liệu nhằm tránh hư hỏng xảy với sữa nguyên liệu trình vận chuyển Tính đến cuối năm 2014, tổng đàn bò sữa tỉnh Hà Nam đạt 1200 con, tập trung chủ yếu huyện: Duy Tiên, Kim Bảng, Lý Nhân Hà Nam phát triển Đề án phát triển chăn ni bò sữa, theo kế hoạch năm 2015 phấn đấu đạt 2166 bò sữa Các địa bàn lân cận phát triển ngành chăn ni bò sữa theo khn khổ Chương trình Kinh doanh phát triển bền vững An ninh Lương thực (giai đoạn 2014 – 2018) Dự kiến sau xây dựng nhà máy, vùng nguyên liệu đáp ứng nhu cầu sữa nguyên liệu Thị trường tiêu thụ Thị trường tiêu thụ nhà máy tỉnh Hà Nam tỉnh lân cận như: Hưng Yên, Hà Nội, Ninh Bình, Nam Định…Sau vào hoạt động ổn định kết hợp với quảng cáo, truyền thông phương tiện thông tin đại chúng nhà máy xây dựng hệ thống phân phối sản phẩm nước Nguồn cung cấp nước Nước sử dụng với nhiều mục đích khác nhà máy sữa: Nước dùng chế biến, nước làm mát thiết bị, nước dùng cho nồi hơi, nước dùng cho chu trình CIP… Do chất lượng nước đưa vào sản xuất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm ảnh hưởng tới môi trường, nhà máy xây dựng hệ thống xử lý nước với nguồn cung cấp nước ngầm Nước sau xử lý phải đủ tiêu chuẩn dùng cho sản xuất sữa đồng thời nước thải nhà máy sau xử lý phải đảm bảo phù hợp tiêu chuẩn quy định Nguồn cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy nằm mạng lưới máy điện quốc gia, lấy từ nguồn dây cao 35 kv, qua trạm biến áp nhà máy chuyển 220/380V Để đảm bảo ổn định nhà máy dự trữ thêm số máy phát điện đề phòng có lưới điện đột xuất Nguồn cung cấp nước Hơi nước nguồn phụ trợ quan trọng nhà máy sản xuất, nhà máy nước sử dụng với nhiều mục đích khác Hơi cấp phải bão hòa cung cấp lò có áp suất >9,5 atm Hơi nước dùng sản xuất trước sử dụng phải qua lọc để đảm bảo không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, không bị tắc đường ống Nguồn cung cấp nhiên liệu Để đảm bảo cho lò hoạt động tốt, cho nhiệt lớn, độc hại đáp ứng yêu cầu sản xuất đảm bảo vệ sinh môi trường, nhà máy sử dụng dầu FO mua từ cơng ty dầu khí Petrolimex Hệ thống thoát nước Nước thải nhà máy chế biến sữa chủ yếu nước rửa thiết bị chứa nhiều chất hữu cơ: cặn đường, protein… Đây môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Hệ thống thoát nước phải đảm bảo yêu cầu hết nước, khơng bị ứ đọng, khơng ảnh hưởng đến vệ sinh, môi trường khu vực sản xuất 10 Giao thơng vận tải Nhà máy đặt gần khu vực chăn ni bò sữa nên việc vận chuyển sữa nguyên liệu tới nhà máy nhanh chóng, giảm chi phí vận chuyển đồng thời đảm bảo chất lượng nguyên liệu Nhà máy dựng vị trí giao thơng vận tải thuận lợi: - Cách quốc lộ 1A 2km - Cách trung tâm thành phố Hà Nội 55 km - Cách cảng Thịnh Châu sơng Đáy 500m (tàu 200 chạy qua) - Cách ga Phủ Lý (trên tuyến đường sắt Bắc – Nam) 3km Vì vậy, việc vận chuyển nguyên vật liệu phân phối sản phẩm đến nơi khác dễ dàng, thông suốt 11 Nguồn nhân lực Hà Nam tỉnh có số lượng người độ tuổi lao động lớn khoảng 600 nghìn người thành phố Phủ Lý có khoảng 55 nghìn người Lực lượng lao động đông đảo đáp ứng nhu cầu lao động tri thức, phổ thông cho nhà máy Tuy nhiên nhà máy có sách hợp lý để thu hút cán kỹ thuật có trình độ cao từ địa phương khác → Qua việc phân tích nhu cầu tiêu thụ sản phẩm khả đáp ứng nhu cầu cho thấy việc xây dựng nhà máy sữa với hai sản phẩm ban đầu sữa tươi tiệt trùng sữa chua yaourt hồn tồn có sở Nhà máy lựa chọn xây dựng Hà Nam có tính khả thi cao CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng sữa chua yaourt Sữa tươi nguyên liệu (từ trạm thu mua) Kiểm tra chất lượng Tiếp nhận sữa Bảo quản lạnh Gia nhiệt Ly tâm làm Đường, phụ gia Ly tâm tiêu chuẩn hóa chất béo Tiêu chuẩn hóa Sữa tươi tiệt trùng Lưu Làm Chiết trữnguội vơ róttrùng Cream Ly tâm tiêu chuẩn hóa chất béo Đường, phụ gia Tiêu chuẩn hóa SữaLàm chua dạng Phối Trữ Chiết lạnh đệm trộn rótkhuấy Gia nhiệt Đồng hóa Tiệt trùng UHT Gia nhiệt Đồng hóa Thanh trùng Chủng VSV lạnh đông Làm nguội Tan giá Làm nguội Lên men Bồn chứa vơ trùng Làm lạnh Rót hộp Rót hộp Hồn thiện Làm lạnh, ủ chín Sữa tươi tiệt trùng Sữa chua yaourt Nhằm nâng nhiệt độ sữa lên để giảm độ nhớt khối sữa, tăng hiệu q trình đồng hóa tiêu diệt phần vi sinh vật Tiến hành: Sữa trao đổi nhiệt với sữa sau tiệt trùng ngăn tận dụng nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt dạng Nhiệt độ sữa nâng lên 75oC 3.1.7 Đồng hóa Mục đích: - Làm giảm kích thước cầu mỡ, làm cho chúng phân bố dịch sữa, tạo trạng thái đồng cho sữa - Ngăn chặn tượng phân lớp, tách chất béo thời gian bảo quản - Giảm q trình oxy hóa tránh tượng cầu mỡ liên kết lại với lên bề mặt, bị oxy hóa tiếp xúc với khơng khí gây khét cho sản phẩm - Tăng chất lượng sữa (tăng mức độ phân tán cream, phân bố lại pha chất béo plasma) Tiến hành: Sữa bơm vào thiết bị đồng hóa cấp nhờ piston, sau dịch sữa qua khe hẹp với áp suất 200 bar, 75oC - Máy đồng hóa bơm piston ba cấp Các cầu mỡ bị phân chia nhỏ kết thay đổi đột ngột tốc độ sữa qua khe van Khi sữa từ buồng tăng áp vào khe van nhỏ, áp suất giảm đột ngột nên tốc độ tăng lớn Khi cầu mỡ chuyển từ vùng có tốc độ thấp vào vùng có tốc độ cao, phần phía trước cầu mỡ vào khe van với tốc độ lớn bị kéo căng phần bị đứt khỏi cầu mỡ Tốc độ lớn cầu mỡ bị kéo mạnh gần thành sợi thu cầu mỡ có kích thước nhỏ 3.2 Thuyết minh cho quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng 3.2.1 Tiệt trùng UHT Mục đích: - Tiêu diệt vi sinh vật bào tử vi sinh vật sữa, vô hoạt enzyme từ tăng thời gian bảo quản sữa Thời gian lưu nhiệt ngắn giúp bảo vệ chất dinh dưỡng bền nhiệt, hạn chế thay đổi giá trị dinh dưỡng cảm quan cho sản phẩm Tiến hành: - Tiệt trùng sữa phương pháp tiệt trùng gián tiếp: thiết bị gia nhiệt sản phẩm cần tiệt trùng không tiếp xúc trực tiếp với nhau, cách thiết bị tiếp xúc bề mặt So với tiệt trùng trực tiếp, phương pháp có ưu điểm là: dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ gia nhiệt, tiết kiệm lượng, sản phẩm không bị pha lỗng, dễ kiểm sốt q trình - Sữa sau đồng hóa xong trở thiết bị trao đổi nhiệt mỏng có nhiều ngăn Dịch sữa vào trao đổi nhiệt với dịch sữa sữa sau tiệt trùng để nâng nhiệt lên khoảng 85 – 90oC Tiếp theo dịch sữa qua ngăn khác để trao đổi nhiệt với dòng nước, nâng nhiệt độ sữa lên 137 oC Ở nhiệt độ sữa dẫn dọc theo đường ống lưu nhiệt 4s 3.2.2 Làm nguội Mục đích: Hạ nhiệt độ sữa sau tiệt trùng Tiến hành: Sữa tiệt trùng sau qua ống lưu nhiệt trao đổi nhiệt với dịch sữa vào để hạ dần nhiệt độ Cuối dịch sữa trao đổi nhiệt với dòng nước lạnh để làm nguội khoảng 20oC Sau dịch sữa đưa đến bồn chứa vơ trùng chờ rót 3.2.2 Bồn chờ rót Mục đích: chứa dịch sữa đảm bảo vô trùng trước rót Tiến hành: Dịch sữa sau qua hệ tiệt trùng làm nguội vào bồn chờ rót vơ trùng Bồn chờ rót thiết bị kín có cánh khuấy, tồn hoạt động bồn điều khiển máy tính lập trình sẵn 3.2.3 Rót vơ trùng hồn thiện Mục đích: - Cách ly sữa thành phẩm với môi trường bên ngoài, hạn chế nhiễm tạp vi sinh vật xâm nhập q trình rót - Nhằm hồn thiện sản phẩm - Tạo điều kiện thuận lợi cho trình vận chuyển, tiêu thụ sử dụng sản phẩm dễ dàng Tiến hành: - Đưa băng giấy qua bể H2O2 để tiệt trùng giấy, có nồng độ 32 – 38% Sau loại bỏ H2O2 bề mặt bao bì tiếp xúc với sản phẩm trục ép - Khi tiến hành rót, hộp hút chân khơng đồng thời nạp khí nito, để cấu trúc hộp vững chắc, tạo khoảng không cho sữa giãn nở sản phẩm uống có cảm giác đồng - Trong rót hộp, khoảng 45 phút lần sau hết cuộn giấy, nhân viên vận hành máy phải kiểm tra xem hộp có kín khơng, có vng cạnh khơng QA thường xun kiểm tra q trình đóng hộp q trình lấy mẫu đầu q trình rót, cuối q trình rót 20 phút/lần - Sau rót xong tự động dán ống hút theo băng tải khu vực đóng gói - Đóng block đóng thùng: hộp/block, 10 block/thùng, 100 thùng/pallet 3.2.4 Sản phẩm - Sản phẩm sau đóng gói lưu kho -7 ngày, thời hạn sử dụng sản phẩm sữa tươi tiệt trùng: tháng điều kiện thường - Sản phẩm kiểm tra chất lượng (đặc biệt tiêu vi sinh vật), đảm bảo an tồn phù hợp tiêu chuẩn, có định xuất kho từ phòng QA sữa xuất kho - Yêu cầu cảm quan: + Sản phẩm dạng lỏng, đồng + Màu trắng sữa, hương thơm đặc trưng sữa, khơng có mùi vị lạ, vi 3.3 Thuyết minh cho dây chuyền sản xuất sữa chua yaourt 3.3.1 Thanh trùng Mục đích: - Nhằm tiêu diệt vi sinh vật, đảm bảo cho trình lên men sau khơng bị nhiễm tạp khuẩn - Tăng khả hydrat hóa casein (khả giữ nước tốt, hạn chế tách nước, quện sữa mịn, chắc) Tiến hành: - Dịch sữa sau khỏi thiết bị đồng hóa vào ngăn thứ thiết bị trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với nước nóng nâng nhiệt độ sữa tới 95 oC, nhiệt độ trùng cài đặt điều khiển nhờ kiểm soát nhiệt độ tự động Sữa 95 oC dẫn vào ống lưu nhiệt thời gian phút 3.3.2 Làm nguội Mục đích: Làm nguội dịch sữa đến nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men Tiến hành: Sữa sau trùng dẫn vào ngăn thứ thiết bị trao đổi nhiệt dạng Tại đây, sữa trao đổi nhiệt với dịch sữa chuẩn bị vào q trình đồng hóa, sau tiếp tục làm nguội nước thường ngăn thứ nước lạnh ngăn thứ thiết bị trao đổi nhiệt dạng để đạt 45 oC Sau sữa bơm sang bồn lên men 3.3.3 Lên men Mục đích: Tạo sản phẩm có cấu trúc mùi hương đặc trưng Tiến hành: a Chuẩn bị chủng vi sinh vật - Chủng vi sinh vật sử dụng dạng đông khô bao gồm Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus với tỉ lệ 1:1 Chúng có khoảng nhiệt độ hoạt động tối ưu 40 – 450C - Phương pháp cấy chủng vi sinh vật: nhà máy chọn phương pháp bổ sung vi sinh vật lên men trực tiếp khơng qua khâu hoạt hố chủng giúp tránh nhiễm tạp, thuận tiện kinh tế Chủng vi sinh vật đóng gói vào bảo quản tủ đơng – 18oC Chủng giống chuyển khỏi tủ đông sang ngăn mát -8oC 20 – 24h để nhiệt độ phòng 30 – 40 phút trước sử dụng Khử trùng bên ngồi gói men, cắt miệng bổ sung vào bồn lên men, sau khấy 10 phút, bắt đầu tính thời gian lên men - Tỉ lệ sử dụng men giống 0,0003% b Quá trình lên men - Lên men lactic trình sản xuất sữa chua Trong q trình lên men, vi khuẩn phát triển nhanh lên men lactoza thành axit lactic làm giảm pH sữa Khi pH = 4,5 – 4,6 điểm đẳng điện protein sữa làm casein đông tụ Các casein tồn dạng caseinat canxi phân bố dịch sữa Sự có mặt axit lactic gây phản ứng tạo axit caseinic khơng hòa tan, nhờ sữa chuyển từ dạng lỏng sang trạng thái đơng tụ Ngồi ra, vi khuẩn tạo chất thơm cho sản phẩm diaxetyl, aldehyt, este, CO2…Tất yếu tố tạo nên hương vị đặc trưng hài hồ cho sản phẩm sữa chua - Q trình lên men tiến hành thiết bị lên men dạng hình trụ đứng, đáy hình chỏm cầu, làm thép khơng rỉ có cánh khuấy Khi bổ úng chủng vi sinh vật vào dịch sữa cần bật cánh khuấy khoảng 15 phút, tắt cánh khuấy kiểm tra pH, bắt đầu tính thời gian lên men Trong suốt q trình lên men, nhiệt độ ln khống chế khoảng 42 – 43oC - Quá trình lên men kết thúc pH = 4,4 – 4,5 Tiến hành lên men nhiệt độ 43 0C thời gian kéo dài khoảng 10 - 11h, pH tiêu đánh giá q trình lên men hồn thành hay chưa 3.3.4 Làm lạnh Mục đích: Làm lạnh sơ dịch sữa chua để dừng trình lên men Tiến hành: Mở cánh khuấy – phút sau kết thúc lên men, sau sữa bơm làm lạnh xuống 20oC, đường sữa đưa làm lạnh có sử dụng van tiết lưu với áp suất 1,5 – 2,5 bar để làm mịn sữa chua Sữa chua sau làm lạnh đưa vào bồn trữ để chuẩn bị rót hộp 3.3.5 Rót hộp Mục đích: - Cách ly sữa thành phẩm với mơi trường bên ngồi, hạn chế nhiễm tạp vi sinh vật xâm nhập q trình rót - Nhằm hoàn thiện sản phẩm - Tạo điều kiện thuận lợi cho trình vận chuyển, tiêu thụ sử dụng sản phẩm dễ dàng Tiến hành: - Sữa từ bồn đệm sữa chua đưa đến máy rót vơ trùng - Thể tích hộp sữa sau rót 110ml - Bao bì loại nhựa trắng có cấu trúc cứng tạo dáng nhờ khn mẫu có sẵn Tồn q trình thực máy rót bao gói tự động Bencopak - Nguyên tắc hoạt động thiết bị: + Bao bì từ cuộn bao bì tiệt trùng nhờ thiết bị gia nhiệt, màng PE mềm ra, dẫn qua khn định hình tạo hộp Sau sữa rót vào hộp nhờ cấu đong thể tích (110 ml), tiếp hộp sữa chuyển đến phận ghép nắp màng nhôm, màng nhơm tiệt trùng tia cực tím, sau dán nắp xong chuyển đến phận cắt mí cắt dời hộp/vỉ Sau vỉ sữa chua theo băng tải khu vực xếp thùng carton - Trong trình máy vận hành công nhân vận hành phải theo dõi thường xuyên hoạt động máy để xử lý có cố kiểm tra yêu cầu kĩ thuật sản phẩm khỏi máy như: độ bền mối hàn vị trí nắp, màu sắc hình dáng hộp, trọng lượng hộp 3.3.6 Làm lạnh, ủ chín Mục đích: - Hoàn thiện sản phẩm, tạo mùi vị trạng thái cần thiết cho sản phẩm trước lưu thông phân phối Tiến hành: Sản phẩm sau rót hộp ủ chín phòng lạnh – oC thời gian 6h trước lưu thông phân phối 3.3.7 Sản phẩm - Thời gian bảo quản 45 ngày 4oC -Yêu cầu cảm quan: sản phẩm có màu vàng ngà, trạng thái đơng đặc, mịn, đồng nhất, không vữa, không tách lớp mùi thơm đặc trưng sữa lên men CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Kế hoạch sản xuất + Một năm sản xuất 300 ngày + Một tháng trung bình sản xuất 25 ngày + Một ngày sản xuất ca + Một ca sản xuất 3.2 Tính cân bằng vật chất 3.2.1 Chọn thành phần nguyên liệu sản phẩm Nguyên liệu sữa tươi: - Chất khô tổng số: 13% - Chất béo: 4% Sữa tươi tiệt trùng: - Chất béo: 3,5% - Hàm lượng sữa tươi: 95,9% - Chất khô tổng số: 16,6% - Đường sacaroza: 4% - Phụ gia: 0,1% Sữa chua yaourt: - Chất béo: 3,5% - Hàm lượng sữa tươi: 90,4% - Chất khô tổng số: 22,1% - Đường sacaroza: 9% - Phụ gia: 0,6% - Chủng vi sinh vật: 0,0004% 3.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng với suất nguyên liệu 240 tấn/ngày Năng suất nguyên liệu dây chuyền tính theo kg/ca là: = 80000 kg/ ca Bảng cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng ST Khối T nguyên liệu vào công đoạn 80000 79840 79680,32 79600,64 79521,04 % Tiếp nhận sữa 0,2 Tạm chứa 0,2 Gia nhiệt 0,1 Ly tâm làm 0,1 Ly tâm TCH chất 0,1 kg 160 159,68 79,68 79,6 78,76 79840 79680,32 79600,64 79521,04 78676,6 78676,6 81771,07 81689,3 81607,61 81526,0 81444,47 béo Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt Đồng hóa Tiệt trùng UHT Chờ rót Rót 163,87 81,78 81,69 81,61 81,53 407,22 81771,07 81689,3 81607,61 81526,0 81444,47 81037,25 10 11 lượng Tên cơng đoạn Hao hụt Còn lại (kg) 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,5 Lượng sữa sau công đoạn tiếp nhận là: = 79840 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn tạm chứa là: = 79680,32 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn gia nhiệt để chuẩn bị cho ly tâm làm là: = 79600,64 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn ly tâm làm là: = 79521,04 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn ly tâm tiêu chuẩn hóa chất béo: Hàm lượng chất béo yêu cầu sau tiêu chuẩn hóa là: = 3,65 % Lượng sữa sau ly tâm tiêu chuẩn hóa chất béo: Áp dụng quy tắc tam giác ta có: 4% 4-3,65 40 – X 3,65% Ta có: Y 79521,04 40% = = Lượng sữa tiêu chuẩn hóa có hàm lượng chất béo 3,65% thu là: X = 79521,04 x = 78755,36 (kg/ca) Lượng cream tách thu là: Y = 79521,04 x = 765,68 (kg/ca) Do tổn thất trình ly tâm tiêu chuẩn hóa vận chuyển đường ống, lượng sữa sau q trình tiêu chuẩn hóa vào cơng đoạn sau là: = 78676,6 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn tiêu chuẩn hóa - Lượng đường bổ sung: = 3147,06 (kg/ca) Vì đường có độ ẩm 1%, nên lượng đường thực tế cần bổ sung là: = 3178,85 (kg/ca) - Lượng phụ gia (chất ổn định + chất nhũ hóa) bổ sung là: = 78,68 (kg/ca) Vì phụ gia có độ ẩm 1%, nên lượng chất phụ gia thực tế cần bổ sung là: = 79,47 (kg/ca) Coi hao phí q trình tiêu chn hóa 0,2% Vậy tổng lượng sữa sau q trình tiêu chuẩn hóa vào công đoạn là: (78676,6 + 3178,85 + 79,47) x = 81771,07 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn gia nhiệt = 81689,3 (kg/ca) Lượng sữa sau cơng đoạn đồng hóa = 81607,61 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn tiệt trùng UHT = 81526,0 (kg/ca) 10 Lượng sữa sau cơng đoạn chờ rót = 81444,47 (kg/ca) 11 Lượng sữa sau trình rót = 81037,25 (kg/ca) Tính tốn số hộp, số thùng: - Tỉ trọng sản phẩm: Tỷ trọng Trong đó: M – hàm lượng chất béo %; S0 –hàm lượng chất khô %; W- hàm lượng nước % - Lượng sữa sau q trình rót tính theo thể tích là: = 78999,07 (l/ca) Sưa tươi tiệt trùng rót vào hộp giấy tích 180ml Vậy số hộp cần dùng là: x 103 = 438883 (hộp/ca) Đóng thùng 48 hộp/thùng Vậy số thùng cần dùng là: = 9143 (thùng) Bảng phân phối nguyên liệu sản xuất sữa tươi tiệt trùng Nguyên liệu Lượng sử dụng Lượng sử dụng Lượng sử dụng Sữa tươi (kg) Đường (kg) Phụ gia (kg) Số hộp (hộp) Số thùng (thùng) /ca 80000 3178,85 79,47 438 883 9143 /ngày 240000 536,55 238,41 316 649 27 429 /năm 72 000 000 860 965 715,23 349 994 700 228 700 3.2.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua yaourt với suất nguyên liệu 150 tấn/ngày Năng suất nguyên liệu dây chuyền tính theo kg/ca là: = 50000 (kg/ ca) Bảng cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất sữa chua yaourt ST Khối lượng T nguyên liệu Tên công đoạn 10 11 12 Còn lại (kg) vào cơng đoạn Hao hụt % kg 50000 49900 49800,2 49750,4 49700,65 49472,3 54161,07 54106,91 54052,8 Tiếp nhận sữa Tạm chứa Gia nhiệt Ly tâm làm Ly tâm TCH chất béo Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt Đồng hóa Thanh trùng – làm 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 100 99,98 49,8 49,75 49,52 108,4 54,16 54,12 54,05 49900 49800,2 49750,4 49700,65 49472,3 54161,07 54106,91 54052,8 53998,75 53998,75 53912,31 53804,49 nguội Lên men Làm lạnh Rót hộp 0,2 0,1 0,5 108,04 53,91 53912,31 53804,49 53535,47 Lượng sữa sau công đoạn tiếp nhận là: = 49900 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn tạm chứa là: = 49800,2 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn gia nhiệt để chuẩn bị cho ly tâm làm là: = 49750,4 (kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn ly tâm làm là: = 49700,65 (kg/ca) Lượng sữa sau cơng đoạn ly tâm tiêu chuẩn hóa chất béo: Hàm lượng chất béo yêu cầu sau tiêu chuẩn hóa là: = 3,87 % Lượng sữa sau ly tâm tiêu chuẩn hóa chất béo: Áp dụng quy tắc tam giác ta có: 4% 4-3,87 40 – X 3,87% Ta có: Y 49700,65 40% = = Lượng sữa tiêu chuẩn hóa có hàm lượng chất béo 3,87% thu là: X = 49700,65 x = 49521,82(kg/ca) Lượng cream tách thu là: Y = 49700,65 x = 178,83 (kg/ca) Do tổn thất q trình ly tâm tiêu chuẩn hóa vận chuyển đường ống, lượng sữa sau trình tiêu chuẩn hóa vào cơng đoạn sau là: = 49472,3 (kg/ca) Lượng sữa sau cơng đoạn tiêu chuẩn hóa - Lượng đường bổ sung: = 4452,51 (kg/ca) Vì đường có độ ẩm 1%, nên lượng đường thực tế cần bổ sung là: = 4497,48 (kg/ca) - Lượng phụ gia (chất ổn định + chất nhũ hóa) bổ sung là: = 296,83 (kg/ca) Vì phụ gia có độ ẩm 1%, nên lượng chất phụ gia thực tế cần bổ sung là: = 299,83 (kg/ca) Coi hao phí q trình tiêu chuẩn hóa 0,2% Vậy tổng lượng sữa sau trình tiêu chuẩn hóa vào cơng đoạn là: (49472,3 + 4497,48 +299,83) x = 54161,07(kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn gia nhiệt = 54106,91 (kg/ca) Lượng sữa sau cơng đoạn đồng hóa = 54052,8(kg/ca) Lượng sữa sau công đoạn trùng – làm nguội là: = 53998,75(kg/ca) 10 Lượng sữa sau công đoạn lên men - Lượng vi sinh vật bổ sung 0,0004% dịch lên men Vậy khối lượng vi sinh vật bổ sung là: 53998,75 x 0,000% = 21,6 (kg/ca) - Khối lượng dịch sữa sau công đoạn lên men là: (53998,75 + 21,6) x = 53912,31 (kg/ca) 11 Lượng sữa sau công đoạn làm lạnh = 53804,49 (kg/ca) 12 Lượng sữa sau q trình rót hộp = 53535,47 (kg/ca) Tính tốn số hộp, số thùng: - Tỉ trọng sản phẩm: Tỷ trọng Trong đó: M – hàm lượng chất béo %; S0 –hàm lượng chất khô %; W- hàm lượng nước % - Lượng sữa sau trình rót tính theo thể tích là: = 51078,59 (l/ca) Sưa tươi tiệt trùng rót vào hộp nhựa tích 110ml Vậy số hộp cần dùng là: x 103 = 464350 (hộp/ca) Đóng thùng 48 hộp/thùng Vậy số thùng cần dùng là: = 9673 (thùng) Bảng phân phối nguyên liệu sản xuất sữa chua yaourt Nguyên liệu Lượng sử dụng Lượng sử dụng Lượng sử dụng Sữa tươi (kg) Đường (kg) Phụ gia (kg) Chủng vi sinh vật (kg) /ca 50000 4497,48 299,83 21,6 /ngày 150 000 13 492,44 899,49 64,8 /năm 45 000 000 047 732 269 847 19 440 Số hộp (hộp) Số thùng (thùng) 464350 9673 393 050 29 019 417 915 000 705 700 ... triển với hai loại sản phẩm: sữa tươi tiệt trùng sữa chua ăn lớn Hình : Khối lượng giá trị tiêu thụ loại sản phẩm sữa (20 13) - Sữa tươi tiệt trùng sản phẩm sữa uống chế biến từ sữa tươi nguyên liệu, ... 20 /80 Dự kiến khoảng năm Việt Nam nâng tỷ lệ sử dụng sữa chua so với sữa uống lên ngang Thái Lan (50/50) Từ phân tích thấy việc thiết kế nhà máy chế biến sữa tươi tiệt trùng sữa chua yaourt từ. .. tiệt trùng Sữa chua yaourt Nguyên liệu sản xuất 2. 1 Sữa tươi Ngun liệu dùng cho quy trình sản xuất nhà máy từ sữa bò tươi Sữa tươi chất lỏng sinh lí tiết từ tuyến vú bò sau sinh con, có từ nhiều