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, không 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 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 trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật.
Ngoài 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 cô 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 0Z. 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 quá 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 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 công nhận là an toàn với sức khỏe con người.
– Chất nhũ hóa lecithin có khả năng chống oxy hóa giúp ngăn chặn quá trình phân hủy chất béo, làm tăng khả năng hấp thụ thức ăn & là môi trường hòa 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 oC 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, không lớn hơn
6. Hàm lượng chì, mg/kg, không 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 còn 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 hoàn toàn trong nước
- Thuộc nhóm 1 trong 4 nhóm caramel được chế biến bằng cách gia nhiệt các hợp chất carbohydrat, có hoặc không có axit hoặc kiềm; không 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
khô
5. Hàm lượng lưu huỳnh dioxit, % khối lượng tính theo chất
khô
6. Hàm lượng nitơ amoniac, % khối lượng tính theo chất khô
7. Hàm lượng 4-metylimidazole (MEI) - tính theo tổng khối lượng chất khô, mg/kg
- tính theo khối lượng chất màu tương đương, mg/kg
- tính theo tổng khối lượng chất khô, 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, không 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 khô không béo
Tổng chất khô
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 công 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 khô 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 cô đặc:
Lượng saccharose khô 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 khô 99.8% cần là: 11 775 ×99100.8 = 11 798.6 (kg/ca)
Trong sản phẩm có tổng khô không đường là 28%. Do đó lượng khô không 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 khô không đường khi vào thiết bị: 7 108.332 ×100100−2 = 7 253.4 (kg/ca)
Trong sữa nguyên liệu hàm lượng chất khô 13%. Do đó lượng sữa đi vào thiết bị cô 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 hoá 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 hoá: 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 cô 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 quá trình cô 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 x100 97 = 4.502.597,938 (kg/năm)
Vì độ hòa tan là 99% nên lượng sữa gầy chưa kể tiêu hao là : 4.502.597,938 x10099 = 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 x10099 = 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 x10099 = 4.548.078,725 (kg/năm) Lượng AMF thực tế cần dùng:
1.719.173,759 x100
99 = 1.736.539,151 (kg/năm)
Lượng Lecithin thực tế cần dùng: 100
65.512,8 x99 = 66 174,54 ( kg/năm)
Lượng màu caramel thực tế cần dùng:100
21.837,6 x99 = 22 058,18 (kg/ năm)
Lượng hương caramel thực tế cần dùng: 21.837,6 x100
99 = 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 nguyên liệu trong từng quá trình sản xuất
Stt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hoàn thiện 60 download by : skknchat@gmail.com
Bảng V-4 Bảng khối lượng nguyên/phụ liệu STT Nguyên/phụ liệu 1 Sữa bò 2 Bột sữa gầy 3 AMF 4 Lactose 5 Saccharose 6 Lecithin 7 Hương caramel 8 Màu caramel VI TÍNH TOÁN THIẾT BỊ [1], [4]
VI.1 Chuẩn hóa
Sử dụng thiết bị phối trộn
- Lượng sữa cần phối trộn: 7224.032 (kg/h)
- Số thiết bị = Đ =7224.
12000032 = 0.602
Chọn 1 thiết bị Tetra Almix Spark 10V của hãng Tetra Pak cung cấp, năng suất 12.000 kg/h
Các chi tiết chính của thiết bị gồm:
Bồn trộn chân không thể tích 3.000 lít, động cơ đặt dưới đáy bồn, có van an
toàn, van đổi hướng dòng chảy và vỏ bọc ngoài kết nối CIP.
Ba bồn trung gian, mỗi bồn có thể tích 6.000 lít, gắn hệ thống đường ống nối giữa các bồn với nhau và với bồn trộn chân không qua một bơm để tuần hoàn hỗn hợp phối trộn.
Phễu nạp bột sữa gầy
Bảng điều khiển với các nút nhấn, công tắc chính và tắt khẩn cấp, khởi động
động cơ, van điện từ, báo động. Các thông số kỹ thuật:
Công suất tiêu thụ: 21kW
Công suất bơm: 3kW
Áp suất sữa vào bồn trộn: 0,5 bar
Áp suất sữa ra khỏi bồn trộn: 1,5 bar
Điện áp: 220-440 VAC, tần số 50-60Hz
Vật liệu chế tạo:
61
+ Các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm được làm bằng thép không rỉ AISI316. + Các bộ phận khác làm bằng thép không rỉ AISI304. Kích thước: + Chiều dài: 1600mm + Chiều rộng: 1200mm + Chiều cao: 1720mm. Thông số vận chuyển:
Khối lượng thiết bị: 550kg
Khối lượng tổng: 699kg
Hình VI-1: Thiết bị phối trộn Tetra Almix Spark 10V
Hình VI-2: Sơ đồ thiết bị phối trộn
VI.2 Hệ thống thanh trùng
o Thiết bị thanh trùng
- Chế độ thanh trùng: nhiệt độ 820C trong thời gian 10p gồm 4p gia nhiệt, 2p giữ nhiệt và 4p làm nguội.
- Tổng thời gian thanh trùng là 45 phút.
- Lượng sữa cần thanh trùng: 57503.29 /8 = 7187.911 kg/h Số thiết bị = Đ =7187.
12000911 =0.599
Chọn 1 thiết bị thanh trùng dạng bảng mỏng Tetra Plex MS6 của hãng Tetra Pak-
Thụy Điển:
62
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị:
Bộ phận chính là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng, làm bằng thép không rỉ AISI 316L. Mỗi tấm bảng có 4 lỗ ở 4 góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Các tấm bảng mỏng được ghép lại với nhau trên bộ khung của thiết bị làm bằng thép đặc không rỉ (solid stainless steel), hình thành nên những hệ thống đường vào và đường ra cho nguyên liệu và chất tải nhiệt.
Chất tải nhiệt là nước nóng. Nước nóng và sữa chuyển động ngược chiều nhau