IV.1 Ngun liệu chính
Sữa bị tươi [3] ,[4]
Sữa bị tươi là chất lỏng màu trắng, đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét (Lê Thị Liên Thanh và Lê Văn Hoàng, 2002). Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số khoáng chất trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng - carotene có trong chất béo của sữa. Sữa bị thường có màu trắng đến vàng nhạt. Sữa bị có mùi vị rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ. Độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước (Lê Văn Việt Mẫn, 2010).
Hình IV-1: Sữa bị tươi
Ngun liệu chính của nhà máy đi từ sữa bị tươi. Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của bò. Yêu cầu về sữa nguyên liệu trong sản xuất sữa cô đặc:
Sữa sử dụng trong sản xuất sữa cô đặc phải đạt các chỉ tiêu về cảm quan, hoá lý và vi sinh tương tự như trong công nghệ sản xuất các sản phẩm khác từ sữa.
47
Hàm lượng các tế bào sinh dưỡng chịu nhiệt và các bào tử vi khuẩn trong nguyên liệu càng thấp càng tốt.
Q trình cơ đặc sữa thường được thực hiện trong điều kiện chân khơng
ở nhiệt độ 65÷700C. Trong khoảng nhiệt độ này, các tế bào VSV chịu nhiệt không bị tiêu diệt, chúng có thể vẫn tiếp tục trao đổi chất với môi trường. Hơn nữa, đây là khoảng nhiệt độ lý tưởng cho sự nảy mầm của các tế bào vi khuẩn.
Sự ổn định của các protein sữa với tác nhân nhiệt càng bền càng tốt.
Trong q trình cơ đặc bốc hơi, nhiệt độ có thể làm biến tính protein sữa, ta cần hạn chế hiện tượng này. Sự ổn định của phân tử protein đối với tác nhân nhiệt phụ thuộc vào giá trị pH, tỷ lệ hàm lượng các muối có trong sữa cũng như thành phần thức ăn của động vật và chu kỳ tiết sữa.
Bảng IV-1: Thành phần hóa học của sữa bị [20]
Bảng IV-2: Tính chất vật lý của sữa [20]
IV.2 Nguyên liệu phụ
IV.2.1 Sữa bột gầy
Sữa bột gầy là loại sữa lấy từ sữa tươi đã ly tâm tách béo và qua các q trình cơ đặc, sấy phun.
Sữa bột gầy thường được các nhà sản xuất sử dụng vì có thời gian bảo quản rất lâu có thể lên đến 3 năm (so với sữa bột nguyên kem có thời gian bảo quản trung bình chỉ 6 tháng). Ngồi ra, sử dụng phối hợp sữa bột gầy và chất béo khan từ sữa (AMF) sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khơ, chất béo trong sữa.
48
Hình IV-2: Sữa bột gầy
Bảng IV-3: Thành phần hóa học của sữa gầy (% khối lượng) Nước
Protein Chất béo Lactose Chất khoáng
Chất lượng của sữa bột gầy theo tiêu chuẩn TCVN 7404:2004 như sau: [6]
Bảng IV-4: Chỉ tiêu cảm quan của sữa gầyMàu Màu Mùi, vị Trạng thái Độ ẩm Hàm lượng chất béo Hàm lượng protein
Hàm lượng kim loại
Tổng số vi sinh vật hiếu khí Coliforms E.coli Salmonella Staphylococcus aureus Nấm men và nấm mốc
49
IV.2.2 Chất béo khan từ sữa AMF [21]
AMF (anhydrous milk fat) là sản phẩm được chế biến từ cream (thu được khi ly tâm sữa tươi thành sữa gầy và cream) hoặc bơ, khơng có sử dụng phụ gia (như các chất để trung hoà acid béo tự do). Hàm lượng chất béo sữa trong AMF tối thiểu là 99,8%. AMF thường được đóng trong thùng phuy 200 lít có nạp khí nitơ để tránh oxy hố chất béo. AMF là chất lỏng ở nhiệt độ trên 360C và đóng rắn ở nhiệt độ dưới 160C.
AMF được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa. AMF có thể bảo quản ở nhiệt độ 30 – 400C từ 6 – 12 tháng.
Hình IV-3: Chất béo khan AMFThành phần hóa học Thành phần hóa học
Nước tự do chiếm 96 – 97% trong sữa
Đường lactose chiếm khoảng 50g/ 1 lít sữa
Các hợp chất chứa nito (casein, protein hòa tan, các enzyme).
Chất béo 0- 0,5% (do đã được tách một phần hoặc hoàn toàn chất béo).
Các vitamin: vitamin tan trong nước: B, C, H; vitamin không tan trong nước: A, D, E.
Các chất khoáng: canxi, magie, photpho, kali, kẽm…
Hocmone: trong sữa chứa các hocmone do tuyến nội tiết của động vật tiết ra có vai trị quan trọng trong q trình sinh trưởng của động vật.
Ngồi ra còn một số loại chất khác.
50
Bảng IV-7: Các chỉ tiêu chất lượng [6]
Hàm lượng axit béo tự do tổng số, % khối lượng
Trị số peroxit tối đa, milli đương lượng oxy/kg
IV.2.3 Đường saccharose
Saccharose là một disaccharide do glucose và fructose tạo thành. Việc sử dụng saccharose trong sản xuất sữa đặc có đường với mục đích chủ yếu là làm tăng áp suất thẩm thấu trong sản phẩm, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản sữa cơ đặc. Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE theo tiêu chuẩn TCVN 6958:2001.
Hình IV-4: Đường saccharose
51
Bảng IV-9: Tiêu chuẩn Việt Nam 6958:2001 vê đường RE [6]
Bảng IV-10: Chỉ tiêu hóa lý của đường trắng theo tiêu chuẩn quốc tế qui định bởi CAC [22] Thành phần chủ yếu và chỉ tiêu chất lượng - Pol(%) - RS(%) - Độ tro(%),(theo độ dẫn điện) - Độ ẩm(%), (sấy 1050C, 3 giờ) - Độ màu (IU) - SO2 (mg/kg) - As (mg/kg) - Cu (mg/kg) -Pb (mg/kg)
Ghi chú:
Độ Pol là số gram đường saccharose có trong 100g đường tổng, tính bằng 0
Z. RS là hàm lượng đường khử có trong đường tổng, tính bằng % khối lượng.
52
IV.2.4 Đường lactose
Trong sản xuất sữa đặc ngọt, lactose được bổ sung vào sữa dưới dạng mầm tinh thể nhằm mục đích điều khiển q trình kết tinh lactose sao cho kích thước tinh thể phải nằm trong một khoảng giá trị yêu cầu. Nếu kích thước tinh thể lactose quá lớn thì sẽ ảnh hưởng xấu đến giá trị cảm quan của sản phẩm. Trước khi sử dụng, đường lactose sẽ được sấy khơ và nghiền mịn đến kích thước vài µm.
Bảng IV-11: Chỉ tiêu của đường lactose [6] Tên chỉ tiêu
Hàm lượng tro (dẫn điện) Khối lượng sau sấy
pH
IV.3 Phụ gia
IV.3.1 Chất nhũ hóa Lecithin (INS 322)
– Chất hóa nhũ lecithin dạng lỏng, sệt, màu nâu, hơi có mùi và mùi đặc trưng. – Chất nhũ hóa lecithin được xem là một chất phụ gia thực phẩm rất phổ biến và được châu âu cơng nhận là an tồn với sức khỏe con người.
– Chất nhũ hóa lecithin có khả năng chống oxy hóa giúp ngăn chặn q trình phân hủy chất béo, làm tăng khả năng hấp thụ thức ăn & là mơi trường hịa tan tốt các vitamin
– Trong hệ nhũ tương nó làm ổn định nhũ tương, và cải thiện kết cấu
Bảng IV-12: Tính chất cảm quan của Lecithin theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11175:2015 [7]
Trạng thái Màu Mùi
1. Hàm lượng lecithin, % khối lượng chất không tan trong
axeton, không nhỏ hơn
2. Hao hụt khối lượng khi sấy ở 105 o
C trong 1 h, % khối lượng, không lớn hơn
4. Trị số peroxit, không lớn hơn
53
5. Hàm lượng chất không tan trong toluen, % khối lượng, khơng lớn hơn
6. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn
IV.3.2 Màu Plain Caramel (INS 150) [11]
- Để sản phẩm sữa đặc có một màu nâu như cánh gián nhạt để phản ánh được sản
phẩm có bổ sung thêm hương vị caramel. Phải sử dụng thêm màu thực phẩm thì mới
đạt được màu như mong muốn.
- Trước kia, người ta thường dùng đường kính. Khi rang, do nhiệt độ cao nên đường bị caramen hóa làm cho nước cà phê có mầu nâu đen đậm hơn, có vị đắng tương tự như vị đắng của cà phê và dư vị ngọt do đường cịn sót lại.
- Tuy nhiên hiện nay người ta rất ít dùng đường mà dùng chế phẩm caramen được sản xuất với số lượng lớn ở quy mơ cơng nghiệp.
- Dạng lỏng tan hồn tồn trong nước
- Thuộc nhóm 1 trong 4 nhóm caramel được chế biến bằng cách gia nhiệt các hợp chất carbohydrat, có hoặc khơng có axit hoặc kiềm; khơng sử dụng các hợp chất amoni hoặc sulfit.
- Khi được dùng với hàm lượng thấp, màu caramel không gây ảnh hưởng lớn đến mùi vị của thực phẩm.
Chỉ tiêu chất lượng :
Không lớn hơn 50 % chất màu liên kết với celulose DEAE và không lớn hơn 50 % chất màu liên kết với celulose phosphoryl.
Bảng IV-14: Chỉ tiêu lí - hóa của caramel [11] Tên chỉ tiêu
1. Hàm lượng chsất khô, % khối lượng
2. Cường độ màu
3. Hàm lượng nitơ tổng số, % khối lượng tính theo chất khô
4. Hàm lượng lưu huỳnh tổng số, % khối lượng tính theo chất
khơ
5. Hàm lượng lưu huỳnh dioxit, % khối lượng tính theo chất
khơ
6. Hàm lượng nitơ amoniac, % khối lượng tính theo chất khơ
7. Hàm lượng 4-metylimidazole (MEI) - tính theo tổng khối lượng chất khơ, mg/kg
- tính theo khối lượng chất màu tương đương, mg/kg
- tính theo tổng khối lượng chất khơ, mg/kg
- tính theo khối lượng chất màu tương đương, mg/kg 9. Hàm lượng asen, mg/kg, không lớn hơn
10. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn
IV.3.3 Hương caramel [12]
- Dạng lỏng
- Hương thơm đặc trưng của caramel, tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.
- Liều lượng khuyến nghị là 0,06% đến 0,3%.
IV.4 Nước sản xuất
Nước chiếm tỷ lệ lớn trong sản phẩm. Nước được cung cấp từ các nhà máy nước
ở khu đô thị, nước cấp theo hệ thống đường ống từ các trạm cấp nước tập trung cho 500 người trở lên. Nước dùng trong sản xuất, chế biến thực phẩm phải đảm bảo theo Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống theo Quyết định số 1329/2002/QĐ-BYT ngày 18/04/2002.
Bảng IV-15: Tiêu chuẩn nước sản xuất theo 1329/2002/QĐ-BYT [23] Tên chỉ tiêu - Màu sắc - Mùi vị - Độ đục - pH - Độ cứng - Tổng chất rắn hòa tan (TDS) - Hàm lượng kim loại:
Asen Cu Fe Pb Mg Zn Hg Na Cd Al - Hàm lượng clorua
- Hàm lượng amoni (theo NH4+
) - Hàm lượng Nitrat - Hàm lượng Nitrit - Hàm lượng Sunfat - Độ oxy hóa 55 download by : skknchat@gmail.com
V CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Bảng V-1: Thành phần có mặt trong sữa tươi và sữa đặc có đường
Thành phần
Nước Đường saccharose
Chất béo Chất khơ khơng béo
Tổng chất khơ
Tính thị trường tới 2024:
Thị trường năm 2019: 135 nghìn tấn
Euromonitor ước tính. tốc độ tăng trưởng cải thiện. ước đạt 3.7%/ năm trong giai đoạn 2020 – 2024F. [8] - Năm 2020: 135 + (135 × 3.7%) = 139.99 nghìn tấn - Năm 2021: 139.99 + (139.99 × 3.7%) = 145.17 nghìn tấn - Năm 2022: 145.17 + (145.17 × 3.7%) = 150.54 nghìn tấn - Năm 2023: 150.54 + (150.54 × 3.7%) = 156.11 nghìn tấn - Năm 2024: 156.11 + (156.11 × 3.7%) = 161.89 nghìn tấn - 161.89 − 135 = 26.89 nghìn tấn
Để đáp ứng sản lượng tiêu thụ trong 1 năm. Nhà máy dự kiến sản xuất 21 837 600 kg sản phẩm/ năm.
Thời gian hoạt động của nhà máy có cơng suất hoạt động 300 ngày/ năm. với tần suất hoạt động 3 ca/ ngày và mỗi ca 8 tiếng cho ra 24 264 (kg/ca)
Nhà máy có thể cho ra 63 852 lon/ca (380g)
Nguyên liệu sữa tươi
Chất béo 3.9% Tổng chất khơ 13%
Sản phẩm sữa đặc có đường
Nước 27% Đường 45%
Tổng khô không đường 28%
Tỉ trọng sữa thành phẩm: =
Năng suất tính theo khối lượng:
18000 × 1.348 = 24 264 (kg/ca)
56
Bảng V-2 Hao hụt STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Theo giả thuyết về hao hụt.
Lượng sữa khi cho vào giai đoạn hoàn thiện là: 24 264 × 100100−1 = 24 509.1 (kg/ca)
Giai đoạn ghép mí: 24 509.1 × 100100−1.5 = 24 882.325 (kg/ca) Giai đoạn rót:
24 882.325 × 100100−1 = 25 133.662 (kg/ca) Giai đoạn kết tinh: 25 133.662 × 100100−0.5 = 25 260 (kg/ca) Giai đoạn làm nguội: 25 260 × 100100−0.5 = 25 386.9 (kg/ca) Quá trình cơ đặc:
Lượng saccharose khơ cần bổ sung: 25 386.9 × 10045 = 11 424.103 (kg/ca)
Lượng saccharose khô thêm vào khi hao hụt 2%: 11 424.103 × 100100−2 = 11 657.248 (kg/ca)
Lượng saccharose khô cần để nấu khi hao hụt là 1%: 11 657.248 × 100100−1 = 11 775 (kg/ca)
Lượng saccharose khơ 99.8% cần là: 11 775 × 99100.8 = 11 798.6 (kg/ca)
Trong sản phẩm có tổng khơ khơng đường là 28%. Do đó lượng khơ khơng đường sau khi cô đặc phải đạt 28% so với sữa đi vào thiết bị làm nguội: Suy ra lượng chất khô không đường khi ra khỏi thiết bị cô đặc:
25 386.9 × 10028 = 7 108.332 (kg/ca)
Hao hụt 2% nên lượng chất khơ khơng đường khi vào thiết bị: 7 108.332 × 100100−2 = 7 253.4 (kg/ca)
Trong sữa ngun liệu hàm lượng chất khơ 13%. Do đó lượng sữa đi vào thiết bị cơ đặc:
7 253.4 × 10013 = 55 795.384 (kg/ca)
Theo giả thuyết hao hụt. lượng sữa vào phối trộn: 55 795.384 × 100100−1 = 56 359 (kg/ca)
Lượng sữa khi vào giai đoạn đồng hố 56 359 × 100100−1 = 56 928.256 (kg/ca)
Lượng sữa khi vào thanh trùng: 56 928.256 × 100100−1 = 57 503.29 (kg/ca)
Lượng sữa khi vào chuẩn hố: 57 503.29 × 100100−0.5 = 57 792.251 (kg/ca)
Sữa nguyên liệu: 57 792.251 × 100100−0.5 = 58 082.664 (kg/ca)
Vậy để đảm bảo năng suất cho nhà máy thì lượng sữa nguyên liệu là:
58 082.664 (kg/ca)
Nồng độ đường và sữa trước cơ đặc:
= × 100%
58
mct: khối lượng chất tan trong dung dịch (kg/ca) md: khối lượng hỗn hợp dung dịch (kg/ca)
Lượng dịch đường saccharose đi vào thiết bị cô đặc: 11 657.248 × 10070 = 16 653.211 ( / )
11 657.248 + 7 253.4
= 16 653.211 + 55 795.384 × 100% = 26.102 %
Lượng nước bốc hơi trong q trình cơ đặc: w = y [1 - ( x đ /xc)]
xd. xc: nồng độ hỗn hợp sữa. đường trước và sau khi cô đặc (%)
y: khối lượng dung dịch trước khi cô đặc (kg/ca) y= 16 653.211 + 55 795.384 = 72 448.595 (kg/ca)
w = 72 448.595 [1 - ( 26.102 / 100-27)] = 46 543.75628 (kg/ca) Lượng đường lactose bổ sung vào để cấy mầm kết tinh: 25
100386.9 × 0.02 = 5.077 (kg/ca)
( chọn lượng đường lactose chiếm 2% khi ra khỏi thiết bị cô đặc) Chất khô không béo của sữa :
21 837 600 x 20% = 4.367.520 (kg/ năm) Chất béo : 21 837 600 x 8% =1.747.008 (kg/ năm) Sữa bột gầy : o Ẩm : 3% o Hàm lượng béo : 1% o Độ hòa tan : 99% 4.367.520 x 10097 = 4.502.597,938 (kg/năm)
Vì độ hịa tan là 99% nên lượng sữa gầy chưa kể tiêu hao là : 4.502.597,938 x 10099 = 4.548.078,725 (kg/năm)
Lượng chất béo từ sữa gầy cung cấp là : 4.502.597,938 x 1% = 45.025,979 (kg/năm) Lượng chất béo từ AMF cung cấp là :
1.747.008 – 45.025,979 = 1.701.982,021 (kg/năm) o AMF : Chất béo : 99% 1.701.982,021 x 10099 = 1.719.173,759 (kg/năm) o Lecithin 21 837 600 x 0.3% = 65.512,8 (kg/năm) o Màu caramel 21 837 600 x 0.1% = 21.837,6 (kg/năm) o Hương caramel 59 download by : skknchat@gmail.com
21 837 600 x 0.1% = 21.837,6 (kg/năm)
Giả sử hao hụt 1% so với thực tế :
Lượng sữa gầy thực tế cần dùng:
4.502.597,938 x 10099 = 4.548.078,725 (kg/năm) Lượng AMF thực tế cần dùng:
1.719.173,759 x 10099 = 1.736.539,151 (kg/năm)
Lượng Lecithin thực tế cần dùng: 100
65.512,8 x 99 = 66 174,54 ( kg/năm)
Lượng màu caramel thực tế cần dùng:100
21.837,6 x 99 = 22 058,18 (kg/ năm)
Lượng hương caramel thực tế cần dùng: 21.837,6 x 10099 = 22 058,18 (kg/ năm)
Số lon 1 ca: 63 852 lon/ca
Số lon 1 năm: 57 466 800 lon/năm Số nắp nhựa 1 năm: 57 466 800 nắp/năm Số nhãn 1 năm: 57 466 800 nắp/năm
Số lon thực tế sản xuất trong 1 năm với hao hụt 1% là: 57 466 800 × 100100−1 = 58 047 272 (lon/năm)
Số nắp nhựa thực tế sản xuất trong 1 năm với hao hụt 1% là: 57 466 800 × 100100−1 = 58 047 272 (nắp/năm)
Số nhãn thực tế sản xuất trong 1 năm với hao hụt 1% là:
Bảng V-3: Bảng ngun liệu trong từng q trình sản xuất
Stt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hồn thiện