3.2.1. Sữa tươi nguyên liệu:
Sữa tươi dùng để sản xuất các sản phẩm sữa nói chung phải là sữa có chất lượng cao:
- Cảm quan:
+ Trạng thái đồng nhất, không bị tách bơ, không có tạp chất + Màu vàng kem nhạt
+ Mùi đặc trưng, không có mùi lạ (chất kháng sinh, chất tẩy rửa, thức ăn…) + Hương vị tự nhiên.
Bảng 3.1. Yêu cầu sữa tươi nguyên liệu [2].
STT Các thông số Yêu cầu
1 Hàm lượng chất béo 3- 4 % 2 Hàm lượng chất khô 11,8- 12,8%
3 pH 6,6
4 Tỷ trọng 1,027 – 1,032
5 Độ axit 12 – 18oT
Bảng 3.2. Thành phần sữa thành phẩm [theo công ty].
STT Sản phẩm Các thông số Yêu cầu
1 Sữa tươi tiệt trùng có đường
Tổng chất khô (%) 15,8
Hàm lượng chất béo (%) 3,2
Hàm lượng chât khô không mỡ (%) 8,6
Hàm lượng đường (%) 4,0
pH 6,4 – 6,8
3.2.2. Các nguyên liệu khác:
Nước là nguồn nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất các sản phẩm sữa nói chung. Ngoài ra sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường còn sử dụng đường RE và chất ổn định để duy trì trạng thái đồng nhất của sản phẩm sữa.
Bảng 3.3. Tiêu chuẩn về nước sản xuất (QCVN 02:2009/BYT)
Cảm quan:
- Màu sắc: Không màu - Mùi vị: Không Chỉ tiêu VSV:
- Tổng số vi khuẩn hiếu khí ≤ 1000 cfu/ml - Coliform ≤ 0/100 ml
Chỉ tiêu hoá lý: - pH: 7 - 8,5
- Độ cứng: ≤ 70 mg/l
- Hàm lượng Clo dư ≤ 0,3 mg/l - Hàm lượng sắt tổng số ≤ 0,1 mg/l - Ammonia ≤ 0,5 mg/l - Mangan ≤ 0,005 mg/l - Nitrat ≤ 30 mg/l - Nitrit ≤ 0,02 mg/l - Sunfat ≤ 100 mg/l
- Axit cacbonic ăn mòn: không có - Tổng lượng sắt hoà tan ≤ 500 mg/l - Hàm lượng kim loại nặng:
Ca ≤ 20 mg/l Cd ≤ 0,003 mg/l Pb ≤ 0,01 mg/l Hg ≤ 0,001 mg/l
Bảng 3.4. Tiêu chuẩn đường RE (TCVN 7968:2008)
STT Các thông số Tiêu chuẩn
1 Chỉ tiêu cảm quan
Trạng thái Tinh thể đồng đều không vón cục màu trắng
Vị Vị ngọt đặc trưng, không có vị lạ
Mùi Không có mùi lạ
2 Chỉ tiêu hóa lí Hàm lượng Saccharose ≥ 99,9% Hàm lượng tro ≤ 0,03% Độ màu ≤ 30 ICUMSA Hàm lượng ẩm ≤ 0,05% Tạp chất ≤ 2 ppm Đường khử < 0,02% 3 Chỉ tiêu vi sinh Nấm men, nấm mốc ≤ 10/10 g
Clostridium perfringens 0/g 4 Chỉ tiêu kim loại Chì – Pb ≤ 5 ppm
5 Quy cách đóng gói 50 kg/bao
Bao bì gồm 2 lớp: PP và PE
6 Date Còn ít nhất 18 tháng tại thời điểm
nhập
Tiêu chuẩn về 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).
STT Các thông số Yêu cầu
1 Cảm quan Trạng thái Dạng bột mịn, tơi, không vón cục Màu sắc Màu trắng nhạt.
2 Chỉ tiêu vi sinh Tổng số VSV Max 5000 cfu/g
Nấm men Max 500 cfu/g
Nấm mốc Max 500 cfu/g
Enterobacteiaceae 0/ 0,01 g
Staphylococcus 0/ 0,01 g
E.coli 0/0,1 g
Salmonella 0/25 g
3 Chỉ tiêu kim loại nặng (mg/kg)
As ≤ 3,0
Pb ≤ 5,0
Hg ≤ 1,0
Cd ≤ 1,0
4 Quy cách đóng gói 25 kg/bao,
Bao bì có nhiều lớp với lớp PE ở ngoài
5 Thời hạn sử dụng - Còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng,
3.2.3. Kiểm tra - thu nhận:
- 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.
3.2.4. 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.
Tiến hành: 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.
3.2.5. Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa:
- 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.
Tiến hành:
Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm nóng lên 45 oC để giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm.
Nguyên tắc: Sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết bị ly tâm. chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0.4mm. Sữa trong thùng quay chuyển động với tố tộ 2– 3 cm/s. dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ phân chia sữa. Các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ chuyển động về phía trục quay tập trung xung quanh trục giữa. Các cầu mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm. càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần.
Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi. Sữa nguyên liệu tiếp 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%.
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.
Tiến hành: Sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng nâng nhiệt độ dịch sữa lên 650C.
3.3.7. Bài khí:
Mục đích:
Tách khí còn lại trong sữa giúp quá trình đồng hóa đạt hiệu quả cao nhất. Tiến hành: Sữa sẽ được bơm từ thiết bị gia nhiệt sang thiết bị bài khí. Yêu cầu: phải tách tối đa hàm lượng khí còn lại trong sữa.
3.2.8. Đồng hóa:
Mục đích:
- Làm giảm kích thước cầu mỡ, tăng tốc độ phân tán của sữa.
- 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.
- Giảm quá trình oxy hóa.
- Tăng chất lượng của sữa (tăng mức độ phân tán của cream. phân bố lại giữa các pha chất béo và plasma. thay đổi thành phần và tính chất của protein).
Tiến hành: Sữa được bơm vào thiết bị đồng hóa nhờ piston. sau đó dịch sữa đi qua một khe hẹp với áp suất suất 180÷200 bar, ở to = 60÷70 oC.
Phương pháp: Máy đồng hóa hoạt động với 3 piston chuyển động lệch pha nhau 1/3 chu kì. Sữa được nén trong xy lanh 3 cấp ở áp suất 200 bar.
3.2.9. Thanh trùng:
Mục đích:
- Tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém kéo dài thời gian bảo quản cho sữa.
Tiến hành: Sữa từ thiết bi đồng hóa bơm sang thiết bị gia nhiệt nâng 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. ở đây 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.
3.2.10. Phối trộn:
Phối trộn đường và chất ổn định và 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. Tiến hành:
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.
3.2.11. Lọc:
Mục đích:
- Lọc những đường và những chất chưa tan trong quá trình phối trộn. Tiến hành: Sữa sẽ được lọc qua thiết bị lọc.
3.2.12. Đồng hóa lần 2:
Tương tự đồng hóa lần 1 nhưng ở nhiệt độ 70 – 75 0C.
3.2.13. Tiệt trùng UHT:
Tiệt trùng đây là giai đoạn chính trong dây truyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng. Sử dụng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn.
- Để tiêu diệt tất cả các vi sinh vật cũng như các enzym. 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.
- Chế độ tiệt trùng: 140 oC ± 4/4giây. Thực hiện:
+ 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. * Tiệt trùng.
* Hạ 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.
3.2.14. Bồn chờ rót:
Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót.
Tiến hành: Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót vô trùng.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.
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.
Tiến hành:
- 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.
3.2.16. 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, vị ngọt. - Có pH = 6,4 – 6,8; % khô = 15,8 ± 0,1; % béo = 3,2
PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1. Thời vụ nguyên liệu:
Bảng 4.1. Thời vụ nguyên liệu:
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Sữa tươi nguyên liệu X X X X X X x X X X X X
4.2. Biểu đồ nhập nguyên liệu:
Bảng 4.2. Biểu đồ nhập liệu:
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Sữa tươi nguyên liệu X X X X X X x X X X X X
Ghi chú: Tháng 7 nhà máy sẽ nghỉ nửa tháng để bảo dưỡng máy móc và 6 ngày nghỉ tết.
4.3. Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy:
Sản xuất sản lượng 160 tấn/ngày. trong đó kế hoạch sản xuất theo tuần trong đó: 4 ngày sản xuất sữa có đường và 3 ngày sản xuất sữa không đường.
Bảng 4.3. Biểu đồ kế hoạch sản xuất Tháng Số ngày sản xuất trong tháng
Sữa tươi tiệt trùng có đường
Sữa tươi tiệt trùng không đường Số ngày sản xuất trong tháng Số ca sản xuất trong tháng Số ngày sản xuất trong tháng Số ca sản xuất trong tháng 1 31 15 45 10 30 2 28 16 48 12 36 3 31 19 57 12 36 4 30 16 48 14 42 5 31 18 54 13 39 6 30 18 54 12 36 7 31 8 24 8 24 8 31 19 57 12 36 9 30 17 51 13 39 10 31 17 51 14 42 11 30 18 54 12 36 12 31 17 51 14 42 1 năm 365 594 438
Vậy một năm làm 1032 ca.
4.5. Tính cân bằng vật chất:
Sản xuất sản lượng 160 tấn sản phẩm/ngày.
Một ngày nhà máy sẽ sản xuất được 20 giờ, còn 4 h để vệ sinh thiết bị. 160 tấn sản phẩm sẽ được chia làm 20 mẻ.
Lượng nguyên liệu sữa tươi là 160 tấn/ngày = 8 (tấn/mẻ) = 8 (tấn/h). Đổi sang thể tích: 7.692,307( / ). 04 , 1 000 . 8 me l = Áp dụng công thức: Gv (100Gr 100gh) − × = Trong đó:
- Gr là lượng sữa sau mỗi công đoạn. - gh là lượng sữa tiêu hao ở mỗi công đoạn.
4.5.1. Số liệu ban đầu:
Sữa tươi tiệt trùng: yêu cầu về thành phẩm. +Chất khô của sữa: 12,5% (không kể sacharoza). + Chất béo: 3,2%.
+ Khối lượng riêng: 1,04 kg/l = 1.04.103 kg/m3. + Dung tích hộp: 180 ml/ hộp.
4.5.2. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường:
Một ngày nhà máy sẽ sản xuất được 20 giờ, còn 4 h để vệ sinh thiết bị. 160 tấn sản phẩm sẽ được chia làm 20 mẻ.
Lượng nguyên liệu sữa tươi là 160 tấn/ngày = 8 (tấn/mẻ) = 8 (tấn/h). Đổi sang thể tích: 7692,307( / ). 04 , 1 8000 me l = Áp dụng công thức: Gv (100Gr 100gh) − × = Trong đó:
- Gv là lượng sữa trước khi vào mỗi công đoạn. - Gr là lượng sữa sau mỗi công đoạn.
- gh là lượng sữa tiêu hao ở mỗi công đoạn.
12. Lượng sữa trước khi chiết rót:
Lượng sữa hao hụt ở công đoạn chiết rót là 1%. ) / ( 7770 ) 1 100 ( 307 , 7692 me l G = − = .
11. Lượng sữa trước khi tiệt trùng:
Lượng sữa hao hụt ở công đoạn tiệt trùng là 0,2%. ) / ( 578 ,