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). Ngoài 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.
Hình IV-2: Sữa bột gầy
Bảng IV-3: Thành phần hóa học của sữa gầy (% khối lượng) Nước 4,3%
Protein 35,0%
Chất béo 1,0%
Lactose 51,9%
Chất khoáng 7,8%
Chất lượng của sữa bột gầy theo tiêu chuẩn TCVN 7404:2004 như sau: [6]
Bảng IV-4: Chỉ tiêu cảm quan của sữa gầy Màu Màu tự nhiên, từ trắng sữa đến kem nhạt Màu Màu tự nhiên, từ trắng sữa đến kem nhạt
Mùi, vị Mùi thơm, ngọt dịu, không mùi lạ
Trạng thái Dạng bột, đồng nhất, khơng vón cục, khơng có tạp chất
Bảng IV-5: Chỉ tiêu hóa lý của sữa gầy Độ ẩm Độ ẩm
Hàm lượng chất béo
Hàm lượng protein (tính theo hàm lượng chất khơ khơng béo)
Độ axit chuẩn độ (tính theo axit lactic)
Hàm lượng kim loại
Asen Chì Cadimi Thủy ngân
Độc tố nấm mốc Aflatoxin M1
Bảng IV-6: Chỉ tiêu vi sinh của sữa gầy
Tổng số vi sinh vật hiếu khí khuẩn lạc/1g sản phẩm
Coliforms vi khuẩn/1g sản phẩm
E.coli khơng được có trên 1g sản phẩm
Salmonella khơng được có trên 25g sản phẩm
Staphylococcus aureus khơng được có trên 1g sản phẩm
5% 1, 5% 33% 18 0, 05mg kg/ 0, 5mg kg/ 1mg kg/ 0, 05mg kg/ 0, 5g kg/ 4 10 10
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 hoá 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 AMF Thành 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.
Bảng IV-7: Các chỉ tiêu chất lượng [6] Chất béo sữa dạng khan/dầu bơ dạng khan Chất béo sửa dạng lỏng Dầu bơ dạng lỏng Ghee Hàm lượng axit béo tự
do tổng số, % khối lượng theo axit oleic
0,3 0,4 0,4 0,4
Trị số peroxit tối đa, milli đương lượng oxy/kg
chất béo
0,3 0,6 0.6 0,6
Mùi và vị
Có thể chấp nhận được đối với các yêu cầu của thị trường sau khi làm nóng mẫu đến khoảng từ
40 °C đến 45 oC
Cấu trúc Nhuyễn và từ hạt mịn đến trạng thái lỏng, tùy thuộc
vào nhiệt độ
Bảng IV-8: Các giới hạn [6] Kim loại nặng Mức tối đa
Đồng 0,05 mg/kg
Sắt 0,2 mg/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 cô đặc. Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE theo tiêu chuẩn TCVN 6958:2001.
Bảng IV-9: Tiêu chuẩn Việt Nam 6958:2001 về đường RE [6] Tên chỉ tiêu Đặc trưng của đường RE
Chỉ tiêu cảm quan
- Màu: trắng ngà, đồng đều - Mùi: khơng có mùi lạ - Vị: ngọt, khơng có vị lạ
- Trạng thái: hạt, tương đối đồng đều, khơng tạp chất, khơng vón cục.
Chỉ tiêu hóa lý
- Độ Pol: ≥ 99,8 - Tro:
- Đường khử: - Dư lượng SO2: - Hàm lượng kim loại: + Asen:
+ Đồng: + Chì:
Chỉ tiêu vi sinh - Tổng vi sinh vật hiếu khí: cfu/g
- Coliforms: khơng có
Bảo quản - Nơi khơ ráo, sạch sẽ, thống mát.
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 Loại A Loại B - 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 0Z. RS là hàm lượng đường khử có trong đường tổng, tính bằng % khối lượng.
0, 03% 0, 03% 7ppm 1mg kg/ 2mg kg/ 0,5mg kg/ 4 5.10 99, 70 0, 04 0, 04 0,1 60 20 1 2 2 99, 50 0,1 0,1 0,1 150 70
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 khô và nghiền mịn đến kích thước vài m.
Bảng IV-11: Chỉ tiêu của đường lactose [6] Tên chỉ tiêu Giới hạn tối đa Hàm lượng tro (dẫn điện) ≤ 0,3 (% m/m)
Khối lượng sau sấy ≤ 6,0 (%m/m)
pH 4,5-7,0 (10% m/m)
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
Thay đổi từ dạng dẻo đến dạng lỏng, phụ thuộc vào hàm lượng axit béo tự do và hàm lượng dầu cũng như sự có mặt hay khơng có mặt của các chất pha lỗng khác
Màu Có thể từ màu vàng nhạt đến màu nâu, tùy theo nguồn gốc, theo mùa vụ và việc có tẩy hay khơng tẩy màu
Mùi Khơng mùi hoặc có mùi đặc trưng của hạt.
Bảng IV-13: Chỉ tiêu lí - hóa của lecithin [7]
Tên chỉ tiêu Mức yêu cầu
1. Hàm lượng lecithin, % khối lượng chất không tan trong
axeton, không nhỏ hơn 60
2. Hao hụt khối lượng khi sấy ở 105 oC trong 1 h, % khối
5. Hàm lượng chất không tan trong toluen, % khối lượng,
không lớn hơn 0,3
6. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn 2
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 mô công 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 Mức yêu cầu
Nhóm I
1. Hàm lượng chsất khô, % khối lượng 62 + 77
2. Cường độ màu 0,01 + 0,12
3. Hàm lượng nitơ tổng số, % khối lượng tính theo chất khơ không lớn hơn 0,1 4. Hàm lượng lưu huỳnh tổng số, % khối lượng tính theo chất
khơ
khơng lớn hơn 0,3 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 - 8. Hàm lượng 2-axetyl-4-tetrahydroxy-butylimidazole (THI)
- 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 1
10. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn 2
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 Đơn vị tính Giới hạn tối đa
- 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 TCU NTU mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 15 Khơng có mùi vị lạ 2 6,5 – 8,5 300 1000 0,01 2 0,5 0,01 0,5 3 0,001 200 0,003 0,2 250 1,5 50 3
V CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Bảng V-1: Thành phần có mặt trong sữa tươi và sữa đặc có đường Thành phần
Hàm lượng trong sữa tươi
(%)
Hàm lượng trong sữa đặc có đường (%)
Nước 87 27
Đường saccharose 0 45
Chất béo 3,9 8,0
Chất khô không béo 9,1 20
Tổng chất khô 13 73
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: 𝑑 = 𝐹 100
0.93+𝑆𝑁𝐹
1.608+𝑊= 3.9 100 0.93+69.1
1.608+27= 1.348 𝑔 𝑐𝑚⁄ 3 Năng suất tính theo khối lượng:
Bảng V-2 Hao hụt STT Công đoạn tiêu hao Hao hụt
(%) Nguyên nhân
1 Nguyên liệu 0.5 Do sản phẩm cịn sót lại trong đường ống 2 Chuẩn hoá 0.5 Do sản phẩm cịn sót lại trên thành bồn, trên
đường ống, trong thiết bị
3 Thanh trùng 1 Do sản phẩm cịn sót lại trong thiết bị 4 Đồng hoá 1 Do sản phẩm cịn sót lại trên đường ống,
trong thiết bị
5 Phối trộn 1 Do sản phẩm cịn sót lại trên thành bồn, trên
đường ống, trong thiết bị
6 Cô đặc 2 Do sản phẩm cịn sót lại trên thành bồn, trên
đường ống, trong thiết bị
7 Làm nguội 0.5 Do sản phẩm cịn sót lại trong thiết bị
8 Kết tinh 0.5 Do sản phẩm cịn sót lại trên thành bồn, trên
đường ống, trong thiết bị
9 Rót lon 1 Do sản phẩm cịn sót lại trong thiết bị, lon
hỏng, sữa rơi ra ngồi
10 Ghép mí 1.5 Do sản phẩm cịn sót lại trong thiết bị, mí hư 11 Hồn thiện sản phẩm 1 Sản phẩm bị lỗi
Theo giả thuyết về hao hụt.
Lượng sữa khi cho vào giai đoạn hoàn thiện là: 24 264 × 100 100−1= 24 509.1 (kg/ca) Giai đoạn ghép mí: 24 509.1 × 100 100−1.5= 24 882.325 (kg/ca) Giai đoạn rót: 24 882.325 × 100 100−1 = 25 133.662 (kg/ca) Giai đoạn kết tinh:
25 133.662 × 100
100−0.5= 25 260 (kg/ca) Giai đoạn làm nguội:
Lượng saccharose khô cần bổ sung: 25 386.9 × 45
100= 11 424.103 (kg/ca)
Lượng saccharose khô thêm vào khi hao hụt 2%: 11 424.103 × 100
100−2 = 11 657.248 (kg/ca)
Lượng saccharose khơ cần để nấu khi hao hụt là 1%: 11 657.248 × 100
100−1 = 11 775 (kg/ca) Lượng saccharose khô 99.8% cần là: 11 775 ×100
99.8 = 11 798.6 (kg/ca)
Trong sản phẩm có tổng khơ khơng đường là 28%. Do đó lượng khơ khơng đường sau khi cơ 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 cơ đặc: 25 386.9 × 28
100= 7 108.332 (kg/ca)
Hao hụt 2% nên lượng chất khô không đường khi vào thiết bị: 7 108.332 × 100
100−2 = 7 253.4 (kg/ca)
Trong sữa nguyên liệu hàm lượng chất khơ 13%. Do đó lượng sữa đi vào thiết bị cơ đặc:
7 253.4 ×100
13 = 55 795.384 (kg/ca)
Theo giả thuyết hao hụt. lượng sữa vào phối trộn: 55 795.384 × 100
100−1 = 56 359 (kg/ca) Lượng sữa khi vào giai đoạn đồng hố 56 359 × 100
100−1= 56 928.256 (kg/ca) Lượng sữa khi vào thanh trùng: 56 928.256 × 100
100−1 = 57 503.29 (kg/ca) Lượng sữa khi vào chuẩn hố:
57 503.29 × 100
100−0.5 = 57 792.251 (kg/ca) Sữa nguyên liệu:
57 792.251 × 100
100−0.5= 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 cô đặc: 𝑥𝑎 = 𝑚𝑐𝑡
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 cơ đặc:
11 657.248 ×100
70 = 16 653.211 (𝑘𝑔/𝑐𝑎) 𝑥𝑑 = 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:
25 386.9
100 × 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)