Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua năng suất 4000 tấn sản phẩmnăm

MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 PHẦN I: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 2 1.1. Giới thiệu chung về sữa chua 2 1.1.1. Định nghĩa 2 1.1.2. Nguồn gốc 2 1.1.3. Phân loại 2 1.1.4. Lợi ích sữa chua 3 1.1.5. Chỉ tiêu chất lượng của sữa chua 5 1.1.5.1. Chỉ tiêu cảm quan 5 1.1.5.2. Chỉ tiêu về lý hóa của sữa chua 5 1.1.5.3. Các chất nhiễm bẩn 5 1.1.5.4. Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 6 1.1.6. Những biến đổi không mong muốn của sản phẩm. 6 1.1.6.1. Hiện tượng tách whey. 6 1.1.6.2. Hiện tượng tạo màng. 6 1.1.6.3. Trạng thái sữa chua quá mềm. 6 1.1.6.4. Bề mặt sản phẩm không mịn. 6 1.1.6.5. Sản phẩm bị nhớt. 6 1.1.6.6. Sản phẩm bị nhạt 6 1.1.6.7. Mùi vị lạ. 7 1.2. Giới thiệu nguyên liệu 7 1.2.1. Nguyên liệu chính 7 1.2.1.1. Sữa bột gầy 7 1.2.1.2. Vi sinh vật 9 1.2.1.3. Nước 10 1.2.2. Nguyên liệu phụ 12 PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 13 2.1. Quy trình công nghệ 13 2.2. Thuyết minh quy trình 14 2.2.1. Nguyên liệu 14 2.2.2. Phối trộn 14 2.2.3. Lọc 14 2.2.4. Đồng hóa lần 1 15 2.2.5. Thanh trùng lần 1 15 2.2.6. Lưu nhiệt lần 1, làm lạnh 16 2.2.7. Ủ hoàn nguyên 16 2.2.8. Chuẩn hóa 16 2.2.9. Đồng hóa lần 2 16 2.2.10. Thanh trùng lần 2 17 2.2.11. Làm nguội 17 2.2.12. Lên men 17 2.2.13. Làm mát 17 2.2.14. Chờ rót 17 2.2.15. Rót vô trùng 18 2.2.16. Bảo quản lạnh 18 PHẦN III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 19 3.1. Kế hoạch sản xuất 19 3.2. Tính cân bằng vật chất 20 3.2.1. Số liệu ban đầu 20 3.2.2. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua 21 PHẦN IV: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 26 4.1. Lựa chọn thiết bị chính 26 4.1.1. Bồn phối trộn 26 4.1.2. Lọc 27 4.1.3. Thiết bị đồng hóa I và đồng hóa II 28 4.1.4. Thiết bị thanh trùng I và làm lạnh 29 4.1.5. Thiết bị ủ hoàn nguyên 29 4.1.6. Thiết bị thanh trùng II và làm nguội 31 4.1.7. Thiết bị chuẩn hóa 31 4.1.8. Thiết bị lên men 32 4.1.9. Thiết bị làm mát 33 4.1.10. Bồn chờ rót 34 4.1.11. Thiết bị rót vô trùng 35 4.2. Chọn thiết bị phụ 36 4.2.1. Nồi nấu siro đường 36 4.2.2. Tính và chọn bơm 37 4.2.3. Thiết bị gia nhiệt nước trước khi phối trộn 38 4.2.4. Bồn chứa sau khi phối trộn 39 4.2.5. Bồn chứa sau khi đồng hóa 40 PHẦN V: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 43 5.1. Tính hơi 43 5.1.1. Lượng hơi để gia nhiệt nước pha sữa 43 5.1.2. Hơi dùng trong thanh trùng I 43 5.1.3. Hơi dùng trong thanh trùng II 43 5.1.4. Chuẩn bị syrup 44 5.2. Tính lạnh 45 5.2.1. Chi phí lạnh sau thanh trùng lần I 45 5.2.2. Chi phí lạnh để hạ nhiệt độ dịch sữa sau thanh trùng lần II xuống nhiệt độ lên men 45 5.2.3. Chi phí lạnh để làm lạnh nhanh sữa chua sau lên men 45 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................47   DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua 5 Bảng 1.2. Các chỉ tiêu về hóa lý 5 Bảng 1.3. Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua 5 Bảng 1.4. Các chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua 6 Bảng 1.5. Chỉ tiêu cảm quan của sữa bột 7 Bảng 1.6. Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột 8 Bảng 1.7. Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa bột 8 Bảng 1.8. Hàm lượng các kim loại nặng 9 Bảng 1.9. Tình trạng bảo quản 9 Bảng 1.10. Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ của nước 11 Bảng 1.11. Chỉ tiêu hóa chất khử trùng và sản phẩm phụ 11 Bảng 1.12. Chỉ tiêu vi sinh vật của nước 11 Bảng 3.1. Biểu đồ sản xuất của phân xưởng 19 Bảng 3.2. Bảng hàm lượng các thành phần phối trộn 20 Bảng 3.3. Bảng tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn (%) 21 Bảng 3.4. Bảng cân bằng vật chất sữa chua đặc có đường 24 Bảng 4.1. Các thiết bị trong sản xuất 42   DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Lactobacillus bulgaricus 9 Hình 1.2. Streptoccocus thermophilus 10 Hình 4.1. Bồn khuấy trộn Fujitank 27 Hình 4.2. Thiết bị lọc lưới 27 Hình 4.3. Thiết bị đồng hóa GJB50025 28 Hình 4.4. Thiết bị thanh trùng 29 Hình 4.5. Cấu tạo bồn 30 Hình 4.6. Thiết bị chuẩn hóa Tetra Alfast Plus. 32 Hình 4.7. Thiết bị lên men 33 Hình 4.8. Thiết bị làm mát 34 Hình 4.9. Cấu tạo bồn 34 Hình 4.10. Thiết bị chiết rót hộp DGD300F 36 Hình 4.11. Nồi nấu 2 vỏ 37 Hình 4.12. Bơm ly tâm 38 Hình 4.13. Bơm răng khía 2CY325 38 Hình 4.14. Cấu tạo bồn 39 Hình 4.15. Cấu tạo bồn 40 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày một nâng cao thì người tiêu dùng càng quan tâm đến sức khỏe của mình nhiều hơn. Vì vậy, con người luôn tìm kiếm, lựa chọn những sản phẩm mang lại nhiều dinh dưỡng và cung cấp chúng một cách đầy đủ. Và sữa chua là một trong những lựa chọn đó. Sữa chua là sữa bò tươi hoặc sữa hoàn nguyên được lên men với các chủng vi khuẩn có lợi cho đường ruột như Lactobacillus bulgaricius, Streptococcus thermophilus giúp chuyển đường sữa thành acid lactic tạo độ chua cho sản phẩm. Sữa chua rất giàu dinh dưỡng, bổ sung protein, vitamin, tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, là thực phẩm làm đẹp không thể thiếu cho phái nữ… Sữa chua còn được biết đến như là sản phẩm thực phẩm hiệu quả trong vai trò tăng cường hoạt động của hệ tiêu hóa. Sữa chua cũng ngày một đa dạng và phong phú. Người ta có thể chế biến ra các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái, hương vị, tên gọi và các cách thức trang trí bao bì khác nhau có tác dụng quyết định đến việc lựa chọn loại sản phẩm của người tiêu dùng. Sữa chua đã và đang chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ rộng lớn trên khắp thế giới, người tiêu dùng yêu thích sản phẩm này không chỉ vì giá trị dinh dưỡng mà còn các ưu điểm như giá thành rẻ, thông dụng, dễ tiêu dùng và đặc biệt là hương vị đặc trưng mà các vi sinh vật lên men lactic trên sữa mang lại cho sữa chua. Với những lợi ích về sức khỏe cũng như giá trị dinh dưỡng mà sữa chua mang lại. Chính vì vậy, được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn, em thực hiện đề tài “Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua năng suất 4000 tấn sản phẩmnăm”.

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ - - BÁO CÁO CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT SỮA CHUA NĂNG SUẤT 4000 TẤN SẢN PHẨM/NĂM Giảng viên hướng dẫn : ThS TRẦN NGỌC KHIÊM Huế, tháng 4/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Cơ khí – Cơng nghệ Độc lập – Tự – Hạnh phúc -o0o - -o0o - NHIỆM VỤ BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lớp : Khoa : 1/ Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua suất 4000 sản phẩm/năm 2/ Các số liệu ban đầu - Năng suất: 4000 sản phẩm/năm 3/ Nội dung phần thuyết minh tính toán - Đặt vấn đề - Phần 1: Giới thiệu nguyên liệu - Phần 2: Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ - Phần 3: Tính cân vật chất - Phần 4: Tính chọn thiết bị - Phần 5: Tính cân lượng - Kết luận - Tài liệu tham khảo 4/ Các vẽ - vẽ dây chuyền sản xuất, khổ A1, A3, đính kèm thuyết minh - vẽ mặt phân xưởng, khổ A1 - vẽ mặt cắt phân xưởng, khổ A1 5/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 6/ Ngày bảo vệ: Huế, ngày TRƯỞNG BỘ MÔN CNTP (Ký, ghi rõ họ tên) tháng GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) năm LỜI CẢM ƠN Bài báo cáo chuyên đề tốt nghiệp hồn thành Trường Đại Học Nơng Lâm Huế Trong trình làm báo cáo chuyên đề tốt nghiệp em nhận nhiều giúp đỡ để hoàn tất luận văn Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Trần Ngọc Khiêm người thầy hướng dẫn cho em suốt thời gian làm báo cáo Mặc dù thầy bận công tác không ngần ngại dẫn em, định hướng cho em, để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Một lần em chân thành cảm ơn thầy, chúc thầy dồi sức khoẻ gạt hái nhiều thành cơng sống Để bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện cho em học tập toàn thể quý Thầy Cơ tận tình giảng dạy truyền đạt khối kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em dùng làm hành trang vững đầy tự tin bước vào đời Em xin chân thành gửi lời cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty Cổ Phần Kỹ Nghệ Thực Phẩm Á Châu, anh chị Công ty tạo điều kiện cho em học hỏi, nghiên cứu, tiếp cận với thực tế, vận dụng kiến thức học mà phát huy khả sáng tạo mình, đồng thời biết nhược điểm mà khắc phục, sữa đổi để hoàn thành báo cáo chuyên đề tốt nghiệp Cuối cùng, với lời trân trọng biết ơn sâu sắc lần em xin chân thành cảm ơn kính chúc Thầy Cơ, Ban Giám Đốc tồn thể anh, chị Cơng ty Cổ Phần Kỹ Nghệ Thực Phẩm Á Châu dồi sức khỏe, thành đạt thăng tiến công việc Em xin chân thành cảm ơn! Huế, ngày 10 tháng năm 2020 Sinh viên MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .1 PHẦN I: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 1.1 Giới thiệu chung sữa chua 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Nguồn gốc 1.1.3 Phân loại 1.1.4 Lợi ích sữa chua 1.1.5 Chỉ tiêu chất lượng sữa chua 1.1.5.1 Chỉ tiêu cảm quan 1.1.5.2 Chỉ tiêu lý - hóa sữa chua .5 1.1.5.3 Các chất nhiễm bẩn 1.1.5.4 Chỉ tiêu vi sinh vật sữa chua .6 1.1.6 Những biến đổi không mong muốn sản phẩm 1.1.6.1 Hiện tượng tách whey .6 1.1.6.2 Hiện tượng tạo màng .6 1.1.6.3 Trạng thái sữa chua mềm 1.1.6.4 Bề mặt sản phẩm không mịn 1.1.6.5 Sản phẩm bị nhớt 1.1.6.6 Sản phẩm bị nhạt .6 1.1.6.7 Mùi vị lạ 1.2 Giới thiệu nguyên liệu 1.2.1 Nguyên liệu .7 1.2.1.1 Sữa bột gầy .7 1.2.1.2 Vi sinh vật .9 1.2.1.3 Nước .10 1.2.2 Nguyên liệu phụ 12 PHẦN II: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 13 2.1 Quy trình công nghệ 13 2.2 Thuyết minh quy trình 14 2.2.1 Nguyên liệu .14 2.2.2 Phối trộn 14 2.2.3 Lọc 14 2.2.4 Đồng hóa lần 15 2.2.5 Thanh trùng lần 15 2.2.6 Lưu nhiệt lần 1, làm lạnh 16 2.2.7 Ủ hoàn nguyên 16 2.2.8 Chuẩn hóa .16 2.2.9 Đồng hóa lần 16 2.2.10 Thanh trùng lần 17 2.2.11.Làm nguội .17 2.2.12 Lên men 17 2.2.13 Làm mát 17 2.2.14 Chờ rót 17 2.2.15 Rót vô trùng 18 2.2.16 Bảo quản lạnh .18 PHẦN III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 19 3.1 Kế hoạch sản xuất .19 3.2 Tính cân vật chất 20 3.2.1 Số liệu ban đầu 20 3.2.2 Tính cân vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua 21 PHẦN IV: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 26 4.1 Lựa chọn thiết bị .26 4.1.1 Bồn phối trộn 26 4.1.2 Lọc 27 4.1.3 Thiết bị đồng hóa I đồng hóa II 28 4.1.4 Thiết bị trùng I làm lạnh 29 4.1.5 Thiết bị ủ hoàn nguyên 29 4.1.6 Thiết bị trùng II làm nguội 31 4.1.7 Thiết bị chuẩn hóa 31 4.1.8 Thiết bị lên men 32 4.1.9 Thiết bị làm mát 33 4.1.10 Bồn chờ rót 34 4.1.11.Thiết bị rót vơ trùng 35 4.2 Chọn thiết bị phụ 36 4.2.1 Nồi nấu siro đường 36 4.2.2 Tính chọn bơm 37 4.2.3 Thiết bị gia nhiệt nước trước phối trộn .38 4.2.4 Bồn chứa sau phối trộn .39 4.2.5 Bồn chứa sau đồng hóa .40 PHẦN V: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 43 5.1 Tính .43 5.1.1 Lượng để gia nhiệt nước pha sữa 43 5.1.2 Hơi dùng trùng I 43 5.1.3 Hơi dùng trùng II 43 5.1.4 Chuẩn bị syrup 44 5.2 Tính lạnh .45 5.2.1 Chi phí lạnh sau trùng lần I 45 5.2.2 Chi phí lạnh để hạ nhiệt độ dịch sữa sau trùng lần II xuống nhiệt độ lên men 45 5.2.3 Chi phí lạnh để làm lạnh nhanh sữa chua sau lên men .45 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các tiêu cảm quan sữa chua Bảng 1.2 Các tiêu hóa lý Bảng 1.3 Hàm lượng kim loại nặng sữa chua Bảng 1.4 Các tiêu vi sinh vật sữa chua Bảng 1.5 Chỉ tiêu cảm quan sữa bột Bảng 1.6 Chỉ tiêu hóa lý sữa bột Bảng 1.7 Chỉ tiêu vi sinh vật sữa bột Bảng 1.8 Hàm lượng kim loại nặng .9 Bảng 1.9 Tình trạng bảo quản Bảng 1.10 Chỉ tiêu cảm quan thành phần vô nước 11 Bảng 1.11 Chỉ tiêu hóa chất khử trùng sản phẩm phụ 11 Bảng 1.12 Chỉ tiêu vi sinh vật nước 11 Bảng 3.1 Biểu đồ sản xuất phân xưởng .19 Bảng 3.2 Bảng hàm lượng thành phần phối trộn .20 Bảng 3.3 Bảng tiêu hao nguyên liệu cho công đoạn (%) 21 Bảng 3.4 Bảng cân vật chất sữa chua đặc có đường 24 Bảng 4.1 Các thiết bị sản xuất 42 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Lactobacillus bulgaricus Hình 1.2 Streptoccocus thermophilus 10 Hình 4.1 Bồn khuấy trộn Fujitank .27 Hình 4.2 Thiết bị lọc lưới 27 Hình 4.3 Thiết bị đồng hóa GJB500-25 28 Hình 4.4 Thiết bị trùng 29 Hình 4.5 Cấu tạo bồn 30 Hình 4.6 Thiết bị chuẩn hóa Tetra Alfast Plus 32 Hình 4.7 Thiết bị lên men 33 Hình 4.8 Thiết bị làm mát 34 Hình 4.9 Cấu tạo bồn 34 Hình 4.10 Thiết bị chiết rót hộp DGD-300F .36 Hình 4.11 Nồi nấu vỏ 37 Hình 4.12 Bơm ly tâm .38 Hình 4.13 Bơm khía 2CY3/25 38 Hình 4.14 Cấu tạo bồn 39 Hình 4.15 Cấu tạo bồn 40 ĐẶT VẤN ĐỀ Xã hội ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao người tiêu dùng quan tâm đến sức khỏe nhiều Vì vậy, người ln tìm kiếm, lựa chọn sản phẩm mang lại nhiều dinh dưỡng cung cấp chúng cách đầy đủ Và sữa chua lựa chọn Sữa chua sữa bị tươi sữa hồn nguyên lên men với chủng vi khuẩn có lợi cho đường ruột Lactobacillus bulgaricius, Streptococcus thermophilus giúp chuyển đường sữa thành acid lactic tạo độ chua cho sản phẩm Sữa chua giàu dinh dưỡng, bổ sung protein, vitamin, tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, thực phẩm làm đẹp thiếu cho phái nữ… Sữa chua biết đến sản phẩm thực phẩm hiệu vai trò tăng cường hoạt động hệ tiêu hóa Sữa chua ngày đa dạng phong phú Người ta chế biến sản phẩm có cấu trúc, trạng thái, hương vị, tên gọi cách thức trang trí bao bì khác có tác dụng định đến việc lựa chọn loại sản phẩm người tiêu dùng Sữa chua chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ rộng lớn khắp giới, người tiêu dùng u thích sản phẩm khơng giá trị dinh dưỡng mà ưu điểm giá thành rẻ, thông dụng, dễ tiêu dùng đặc biệt hương vị đặc trưng mà vi sinh vật lên men lactic sữa mang lại cho sữa chua Với lợi ích sức khỏe giá trị dinh dưỡng mà sữa chua mang lại Chính vậy, đồng ý giáo viên hướng dẫn, em thực đề tài “Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua suất 4000 sản phẩm/năm” PHẦN I: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 1.1.Giới thiệu chung sữa chua 1.1.1 Định nghĩa [2] Sữa chua (yoghurt) sữa bị tươi sữa hồn ngun cho lên men từ chủng Streptococcus thermophilus Lactobacillus bulgaricus… có khơng bổ sung thành phần phụ liệu 1.1.2 Nguồn gốc [3] Sữa chua người du mục vùng Mount Elbus (Nga) phát cách khoảng 5000 năm trước công nguyên Ngày xưa, người ta bắt đầu hóa dê cừu lấy sữa chúng dự trữ bầu chứa nước, đến thời tiết ấm áp, sữa trữ trở nên vón cục Và điều khởi đầu cho kỷ nguyên thực phẩm sữa chua 1.1.3 Phân loại [3] Trên thị trường nay, sản phẩm đa dạng chủng loại Cấu trúc mùi vị sữa chua nhà sản xuất thay đổi để phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng Sản phẩm phân loại sau: - Sữa chua truyền thống Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau xử lý, cấy giống rót vào bao bì Quá trình lên men diễn bao bì làm xuất khối đơng - Sữa chua dạng khuấy Khối đơng sản phẩm sau q trình lên men phá huỷ phần khuấy trộn học Sữa lên men thiết bị chuyên dùng, làm lạnh rót vào bao bì - Sữa chua uống Khối đơng xuất sau q trình lên men bị phá huỷ hồn tồn phương pháp khuấy trộn đồng hoá, làm giảm độ nhớt, tạo sản phẩm dạng lỏng - Sữa chua dạng lạnh đông Sản phẩm tương tự kem Quá trình lên men sữa thực thiết bị chuyên dùng Hỗn hợp sau lên men đem xử lý lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm đóng gói - Sữa chua dạng đặc Hình 4.8 Thiết bị làm mát [15] 4.1.10 Bồn chờ rót Lượng nguyên liệu chờ rót 920,86 (kg/h) Bồn chờ rót có dạng hình trụ đứng, đáy chỏm cầu, vỏ thùng làm thép khơng gỉ, bên thùng có gắn kim loại có tác dụng khuấy đảo, động gắn cánh khuấy bố trí bên thành thùng Gọi: + D đường kính thân hình trụ + r bán kính hình chỏm cầu + Ht chiều cao thân hình trụ D Ht + h chiều cao phần chỏm cầu + H chiều cao thùng, H = Ht + 2h Chọn: Ht = 1,3.D h Hình 4.9 Cấu tạo bồn h = 0,3.D Chiều cao toàn thiết bị là: H = Ht + 2.h = 1,9.D Ta có: V = V0 +2Vc + Thể tích phần thân trụ: + Thể tích phần chỏm cầu: = 0,132.D3 (m3) Thể tích bồn chứa: V = Vt + 2.Vc = 1,28.D3 Thể tích lượng sữa bồn chờ rót là: Thùng có hệ số chứa đầy 0,85 nên ta có: Đường kính thùng là: 33 H Chọn: D = 1m Suy ra: V = 1,28.D3 = 1,28.13 = 1,28 (m3) h = 0,3.D = 0,3.1 = 0,3 m Ht = 1,3.D = 1,3.1 = 1,3 m H = Ht + 2h = 2.0,3+ 1,3 = 1,9 m Ta có số lượng thùng là: Vậy chọn số lượng thiết bị thiết bị có D = 1000mm, H = 1900mm 4.1.11 Thiết bị rót vơ trùng Số hộp cần dùng để sản xuất 1h 8735 hộp Chọn thiết bị rót hộp DGD-300F của công ty JIMEI Việt Nam.[17] Thông số kỹ thuật + Năng suất tối đa : 10000 hộp/h + Công suất : kW + Kích thước thiết bị : 4200 × 3000 × 2880 mm Hình 4.10 Thiết bị chiết rót hộp DGD-300F [17] - Số lượng thiết bị: Vậy chọn số lượng thiết bị thiết bị 4.2.Chọn thiết bị phụ 34 4.2.1 Nồi nấu siro đường Lượng siro đường cần dùng: 83,2 (kg/h) - Thể tích lượng siro đường: Với 1,349 khối lượng riêng đường nồng độ 70% [4,62] - Chọn thiết bị nồi nấu vỏ, model BK- NN-75 xuất xứ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [18] + Năng suất : 75 L + Kích thước nồi : D = 500 mm, H = 930 mm + Áp suất bão hòa: 0,7 – (bar) + Điện tiêu thụ : 5,4 kW - Số lượng thiết bị: Vậy chọn thiết bị nấu syrup Hình 4.11 Nồi nấu vỏ [18] 4.2.2 Tính chọn bơm Dựa vào suất dây chuyền, tính chất sản phẩm khả làm việc thiết bị ta chọn bơm ly tâm cho nguyên liệu chất lỏng, có độ nhớt khơng cao bơm cánh khía dùng để bơm chất lỏng có độ nhớt cao - Bơm ly tâm Chọn Bơm Ly Tâm Panasonic GP-20HCN1L(SVN) sản xuất Indonesia [19] Thông số kỹ thuật 35 Năng suất : 144 l/phút Cơng suất : HP(1,480W) Đường kính ống hút : 42 mm Đường kính ống đẩy: 38 mm Chiều cao hút : m Kích thước : 340 × 230 × 300 mm Hình 4.12 Bơm ly tâm [19] Vậy dây chuyền sản xuất sữa chua, ta cần: 17 bơm ly tâm - Bơm cánh khía Chọn bơm khía 2CY3/25 [20] Thơng số kỹ thuật Năng suất : 2,5 (m3/h) Số vòng quay : 960 (vịng/phút) Cơng suất : 1,7 kW Kích thước : 450 × 240 × 265 (mm) 36 Hình 4.13 Bơm khía 2CY3/25 [20] Vậy q trình sản xuất sữa chua ăn ta chọn bơm đặt nồi nấu siro 4.2.3 Thiết bị gia nhiệt nước trước phối trộn Lượng nước đem gia nhiệt 613,36 (kg/h) Chọn thiết bị làm mát loại TX3 – AN hãng Taibong Hàn Quốc với thông số kỹ thuật: [17] + Năng suất : 2000 lít/h + Kích thước : 517 × 346 × 775mm +Bề mặt trao đổi nhiệt : 0,17 m2 Vậy chọn thiết bị gia nhiệt 4.2.4 Bồn chứa sau phối trộn Lượng nguyên liệu sau trộn 915,2 (kg/h) Bồn có dạng hình trụ đứng, đáy chỏm cầu, vỏ thùng làm thép khơng gỉ, bên thùng có gắn kim loại có tác dụng khuấy đảo, động gắn cánh khuấy bố trí bên thùng Gọi: + D đường kính thân hình trụ D + r bán kính hình chỏm cầu + Ht chiều cao thân hình trụ Ht + h chiều cao phần chỏm cầu + H chiều cao thùng, H = Ht + 2h h Chọn: Ht = 1,3D Hình 4.14 Cấu tạo bồn h = 0,3D Chiều cao toàn thiết bị là: H = Ht + 2h = 1,3D + 2×0,3D = 1,9D Ta có: V = Vt + 2Vc + Thể tích phần thân trụ: Vt = π× D × Hπ× D ×1,3D t = 4 = 1,02× D3 + Thể tích phần chỏm cầu: 37 (m3) H Vc = π π D � � × h × (h + 3r ) = × 0,3D × � (0,3D) + 3× ( ) �= 0,13× D 6 � � Thể tích bồn chứa: V = Vt + 2Vc = 1,02×D3 + 2×0,13×D3 = 1,28× D3 => D= V 1, 28 Thể tích lượng sữa bồn chứa là: Chọn hệ số chứa đầy thiết bị 0,85 Nên ta có: Chọn: D = 1m Suy V = 1,28.D3 = 1,28.13 =1,28 (m3) h = 0,3D = 0,3 × = 0,3 (m) Ht = 1,3D = 1,3 × = 1,3 (m) H = Ht + 2h = 1,3 + 2×0,3 = 1,9 (m) Ta có số lượng thùng là: Vậy chọn thiết bị có kích thước: D = 1000 mm, H = 1900 mm 4.2.5 Bồn chứa sau đồng hóa Lượng nguyên liệu sau trộn 911,54 (kg/h) Bồn có dạng hình trụ đứng, đáy chỏm cầu, vỏ thùng làm thép không gỉ, bên thùng có gắn kim loại có tác dụng khuấy đảo, động gắn cánh khuấy bố trí bên thùng Gọi: + D đường kính thân hình trụ D + r bán kính hình chỏm cầu + Ht chiều cao thân hình trụ Ht + h chiều cao phần chỏm cầu + H chiều cao thùng, H = Ht + 2h Chọn: Ht = 1,3D h Hình 4.15 Cấu tạo bồn 38 H h = 0,3D Chiều cao toàn thiết bị là: H = Ht + 2h = 1,3D + 2×0,3D = 1,9D Ta có: V = Vt + 2Vc + Thể tích phần thân trụ: π× D × Hπ× D ×1,3D t Vt = = 4 = 1,02× D3 (m3) + Thể tích phần chỏm cầu: Vc = π π D � � × h × (h + 3r ) = × 0,3D × � (0,3D) + 3× ( ) �= 0,13× D 6 � � Thể tích bồn chứa: V = Vt + 2Vc = 1,02×D3 + 2×0,13×D3 = 1,28× D3 D= V 1, 28 Thể tích lượng sữa bồn chứa là: Chọn hệ số chứa đầy thiết bị 0,85 Nên ta có: Chọn: D = 1m Suy V = 1,28.D3 = 1,28.13 =1,28 (m3) h = 0,3D = 0,3 × = 0,3 (m) Ht = 1,3D = 1,3 × = 1,3 (m) H = Ht + 2h = 1,3 + 2×0,3 = 1,9 (m) Ta có số lượng thùng là: Vậy chọn thiết bị chứa đồng hóa I thiết bọ chứa đồng hóa II có kích thước: D = 1000 mm, H = 1900 mm 39 Bảng 4.1 Các thiết bị sản xuất ST T Thiết bị Kích thước Số lượng D = 900, H = 2140 D= 200, H = 600 1 Phối trộn Lọc Đồng hóa I 1000 x 750 x 1100 Thanh trùng I làm lạnh 1500 x 1500 x 2000 Ủ hoàn nguyên D = 1500, H = 2850 Chuẩn hóa 1425 x 1000 x 2600 Đồng hóa II 1000 x 750 x 1100 Thanh trùng II làm nguội 1500 x 1500 x 2000 Lên men D = 1780, H = 3250 10 Làm mát 517 x 346 x 775 11 Bồn chờ rót D = 1000, H = 1900 12 Thiết bị rót vơ trùng 4200 x 3000 x 2880 13 Nồi nấu siro D = 500, H = 930 14 Gia nhiệt nước 517 x 346 x 775 15 Bồn chứa nguyên liệu sau phối trộn D = 1000, H = 1900 16 Bồn chứa sữa sau đồng hóa D = 1000, H = 1900 17 Bơm cánh khía 450 x 240 x 265 18 Bơm li tâm 340 x 230 x 300 18 40 PHẦN V: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 5.1.Tính Hơi dùng cơng đoạn - Gia nhiệt - Chuẩn bị dung dịch syrup - Thanh trùng - Vệ sinh thiết bị 5.1.1 Lượng để gia nhiệt nước pha sữa Lượng nhiệt tiêu tốn: Q1 = Gnc.Cnc (t2 – t1) Trong đó: Gnc: lượng nước cần gia nhiệt: Gnc = 613,36 (kg/h ) Cnc: nhiệt dung riêng nước: Cnc = (kcal / kg 0C) t1 = 250C, t2 = 650C Do đó: Q1 = 613,36.1 (65 - 25) = 24534,4 (kcal/h) Giả sử tiêu tốn cho trình 5% Lượng dùng cho h là: d1 = 24534,4 / 0,95 = 25825,68 (kcal/h) 5.1.2 Hơi dùng trùng I - Khối lượng sữa cần xử lý nhiệt: M1 = 911,54 (kg/h) - Sữa nâng nhiệt độ t3 = 65°C lên khoảng t4 = 75°C Nhiệt dung riêng sữa: Cs = 0,932 kcal/kg.độ Tổn thất trao đổi nhiệt cho nước: 5% - Nhiệt lượng cần cung cấp: Q2 = M1.Cs.(t4 – t3)/0.95 = 8942,69 (kcal/h) 5.1.3 Hơi dùng trùng II - Khối lượng sữa cần xử lý nhiệt: M2 = 898,85 (kg/h) - Sữa nâng nhiệt độ: t5 = 65°C lên khoảng : t6 = 95°C Nhiệt dung riêng sữa: Cs = 0,932 kcal/kg.độ Tổn thất trao đổi nhiệt cho nước: 5% - Nhiệt lượng cần cung cấp: Q2 = M2.Cs.(t6 – t5)/0.95 = 26454,57 (kcal/h) 41 5.1.4 Chuẩn bị syrup Hơi dùng để nấu syrup chia làm phần: gia nhiệt - giữ nhiệt - đun sơi -Tính Qa: gia nhiệt Nhiệt lượng cần để nấu đường từ 28°C lên đến 85°C Qa = Ga.C.(tc - tđ) Ta có: tc = 85°C, tđ = 28°C C: nhiệt dung riêng dung dịch đường C = Ca + Cb Trong + Ca: nhiệt dung riêng dung dịch đường, Ca = 0,34 (kcal/kg) + Cb: nhiệt dung riêng nước, Cb = 1(kcal/kg) + x : nồng độ dung dịch đường, x = 70% Suy C = 0,34 + = 0,539 (kcal/kg) G1: khối lượng dung dịch đường cần nấu, G1 = 83,2 (kg/h) Suy ra: Qa = 83,2.0,539.(85 - 28) = 2556,15 (kcal/h) -Tính Qb: giữ nhiệt Trong trình giữ nhiệt, khối lượng dịch syrup khơng đổi có tổn thất nhiệt nên cần cung cấp để đảm bảo nhiệt độ 85°C Cho nhiệt độ dịch cịn 80°C Q trình giữ nhiệt khoảng 10 phút Do Qb = 83,2.0,539.(85 - 80) = 224,22 (kcal/h) -Tính Qc: đun sơi Nâng nhiệt độ từ 85°C lên đến 100°C để q trình hịa tan thực triệt để Do Qc =83,2.0,539.(100-85) = 672,67 (kcal/h) Suy Q3= Qc+ Qb+ Qa = 672,67 + 224,22 + 2556,15 = 3453,04 (kcal/h) 5.2 Tính lạnh Trong nhà máy chế biến sữa cơng nghệ lạnh khơng thể thiếu, sữa có 42 chứa nhiều chất dinh dưỡng môi trường thuận lợi cho vi sinh vật sinh trưởng phát triển , sử dụng công nghệ lạnh để hạn chế hư hỏng sản phẩm Trong qúa trình sản xuất, chế biến sản phẩm loại sản phẩm cần có chế độ lạnh phù hợp để đảm bảo u cầu cơng nghệ Lạnh cịn sử dụng để hạ nhiệt độ cho sản phẩm q trình gia nhiệt… 5.2.1 Chi phí lạnh sau trùng lần I Dịch sau trùng 750C trao đổi nhiệt với nước lạnh hạ xuống 50C Cần chi phí lạnh để hạ nhiệt độ sữa từ 750C xuống 50C: Q = Gs.Cs.( t1 – t2) Trong đó: t1, t2: nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối qúa trình làm lạnh Gs : khối lượng sữa cần làm lạnh, Gs = 911,54 (kg/h) Cs : nhiệt dung riêng dịch sữa Cs = 0,932 (kcal/kg 0C) Q = 911,54.0,932.(75 – 5) = 59468,87 (kcal/h) 5.2.2 Chi phí lạnh để hạ nhiệt độ dịch sữa sau trùng lần II xuống nhiệt độ lên men Sau trùng lần II 950C thực trao đổi nhiệt với nước lạnh để hạ xuống nhiệt độ lên men là: 420C Chi phí lạnh là: Q = Gs.Cs.( t1 – t2) Trong đó: t1, t2: nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối qúa trình làm lạnh Gs: khối lượng sữa cần làm lạnh, Gs = 898,85 (kg/h) Cs: nhiệt dung riêng dịch sữa, Cs = 0,932 (kcal/kg 0C) Q = 898,85.0,932.(95 – 42) = 44399,59 (kcal/h) 5.2.3 Chi phí lạnh để làm lạnh nhanh sữa chua sau lên men Hạ nhiệt độ lên men xuống nhiệt độ 180C để tiến hành chiết rót Q = Gs.Cs ( t1 – t2) Trong đó: t1, t2: nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối qúa trình làm lạnh Gs: khối lượng sữa cần làm lạnh, Gs = 920,8 (kg/h) Cs: nhiệt dung riêng dịch sữa, Cs = 0,932 (kcal/kg 0C) Q = 920,8.0,932.(42 – 18) = 200596,45 (kcal/h) 43 KẾT LUẬN Trong trình làm báo cáo chuyên đề tốt nghiệp, giúp đỡ tận tình thầy ThS.Trần Ngọc Khiêm bạn lớp, em hoàn thành đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua với suất 4000 sản phẩm/năm” thời hạn quy định Trong báo cáo chuyên đề giải vấn đề sau: - Giới thiệu tính chất sữa nguyên liệu, sữa chua lợi ích sữa chua - Lựa chọn quy trình cơng nghệ sản xuất sữa chua - Tính lựa chọn thiết bị dựa quy trình cơng nghệ - Bố trí mặt phẳng phân xưởng Mặc dù, em cố gắng tích cực tìm hiểu kiến thức nhiều hạn chế, thiếu hiểu biết tiếp xúc thực tế, tìm hiểu tài liệu chưa thực đầy đủ nên báo cáo chuyên đề tốt nghiệp khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong đóng góp, hướng dẫn bảo chân thành quý thầy cô để chuyên đề báo cáo hoàn thiện 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Lâm Xuân Thanh, Giáo trình cơng nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2003 [2] Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất sản phẩm từ sữa, (Tập I), NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2004 [3] Lương Đức Phẩm, Giáo trình công nghệ lên men, NXB Giáo dục Việt Nam, 2012 [4] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất (Tập I), NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005 [5] Trần Thế Truyền, Cơ sở thiết kế nhà máy, Khoa Hố trường ĐHBK Đà Nẵng, 2006 [6] Tài liệu Cơng ty cổ phần kỹ nghệ thực phẩm Á Châu Tài liệu tham khảo từ web [7] http://congbotieuchuansanpham.vn/sua-chua/ [8] https://eva.vn/suc-khoe/10-tac-dung-cua-sua-chua-cuc-tot-cho-suc-khoeban-nen-su-dung-c131a386326.html [9] https://congbosanpham.vn/tcvn-7030-2002-sua-chua/ [10] http://congbotieuchuansanpham.vn/sua-bot-2/ [11] http://congnghevotrung.com/bon-khuay-tron/ [12] https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/fruit-juice-homogenizerfood-viscolizer-921235152.html [13] http://www.congnghevotrung.com/tb-trao-doi-nhiet/ [14] https://ifoodvietnam.com/thiet-bi-len-men/ [15] https://titania.com.vn/thiet-bi-trao-doi-nhiet-dang-tam/ [16] http://www.congnghevotrung.com/rot-cup-yg/ [17] http://www.bkholdings.com.vn/vn/Thiet-bi/Noi-nau-vo.html [19] https://meta.vn/may-bom-nuoc-ly-tam-panasonic-gp-20hcn1-2hp-svn-p53312 [20] https://vimexcor.com/bom-banh-rang-khop-ngoai-2cy325.html [21] http://m.sanitaryindustry.com/products/tetrapak/tetra-alfast 174-standardization.html [22] http://vatuxulynuoc.com/loi-loc-inox.html 45 [23].https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=Lactobacillus %20bulgaricus#imgrc=5GSDtUwVCqIgZM [24].https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=Streptoccocus %20thermophilus#imgrc=GUuUqI8i06bQZM 46 ... CHẤT 3.1 Kế hoạch sản xuất Dây chuyền sản xuất sữa chua suất 4000 sản phẩm/ năm Bảng 3.1 Biểu đồ sản xuất phân xưởng Sữa chua Tháng Số ngày sản xuất tháng Số ngày sản xuất tháng Số ca sản xuất ngày... Họ tên sinh viên: Lớp : Khoa : 1/ Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua suất 4000 sản phẩm/năm 2/ Các số liệu ban đầu - Năng suất: 4000 sản phẩm/năm 3/ Nội dung phần thuyết minh tính... sữa mang lại cho sữa chua Với lợi ích sức khỏe giá trị dinh dưỡng mà sữa chua mang lại Chính vậy, đồng ý giáo viên hướng dẫn, em thực đề tài ? ?Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua suất 4000 sản