STT Cơng đoạn Tiêu hao (%) Kí hiệu
1 Tiếp nhận, bảo quản nguyên liệu 1 x0
2 Tách vỏ 20 x1
3 Tách hạt 21 x2
5 Nghiền ướt 2 x4 6 Trích ly 1 1 x5 7 Trích ly 2 2 x6 8 Phối trộn 0,5 x7 9 Gia nhiệt 0,5 x8 10 Bài khí 0,5 x9 11 Đồng hóa 0,5 x10 12 Tiệt trùng UHT 1 x11 13 Làm nguội 0,5 x12 14 Rót và bao gói 1 x13
Sữa bắp có thành phần như sau: - Hàm lượng protein: 0,61% - Hàm lượng chất béo: 1,5% - Hàm lượng đường: 8.5% - Hàm lượng chất khơ: 11% 3.2.2. Tính tốn - Ta có cơng thức tính tỉ trọng của sản phẩm là: [16] d= 100 F 0,93+1,608SNF +W g/cm3=kg/l Trong đó:
F: hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)
SNF: hàm lượng chất khô không béo trong sữa (% khối lượng) W: hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)
+ Đối chỉ tiêu sản phẩm sữa bắp non ta có: W = 89%
F = 1,5%
SNF = 11% - 1,5% = 9,5%
Áp dụng công thức tỉ trọng của sữa bắp non là:
d= 1,5 100
0,93+1,6089,5 +89
- Theo giả thiết về tiêu hao ta có cơng thức tính lượng ngun liệu thu được qua các cơng đoạn là:
Ti=Si× 100
100−xi
Trong đó:
Ti là khối lượng nguyên liệu trước công đoạn thứ i (tấn). Si là khối lượng nguyên liệu sau công đoạn thứ i (tấn).
xi là hao hụt nguyên liệu tại công đoạn thứ i so với lúc đưa vào (%) Năng suất của sữa bắp non là 11,7 triệu lít = 12 121 200 kg = 12 121,2 tấn
= 26,2364 tấn/ ca = 3,4982 tấn/h
3.2.2.1. Cơng đoạn chiết rót và bao gói
Khối lượng ngun liệu vào cơng đoạn này là:
M1=M0×100
100−x13=3,4982100−1×100=3,5335tấn/h
3.2.2.2. Công đoạn làm nguội
Khối lượng nguyên liệu vào công đoạn này là:
M2=M1×100
100−x12=3,5335100−0,5×100=3,5513tấn/h
3.2.2.3. Cơng đoạn tiệt trùng UHT
Khối lượng ngun liệu vào cơng đoạn này là:
M3=M2×100
100−x11=3,5513100−1×100=3,5871tấn/h
3.2.2.4. Cơng đoạn đồng hóa
Khối lượng ngun liệu vào cơng đoạn này là:
M4=M3×100
100−x10=3,5871100−0,5×100=3,6052tấn/h
3.2.2.5. Cơng đoạn bài khí
Khối lượng ngun liệu vào cơng đoạn này là:
M5=M4×100
100−x9 =3,5871100−0,5×100=3,6233tấn/h
3.2.2.6. Cơng đoạn gia nhiệt
M6=M5×100
100−x8 =3,6233100−0,5×100=3,6415tấn/h
3.2.2.7. Cơng đoạn phối trộn
Khối lượng ngun liệu sau phối trộn chính là khối lượng nguyên liệu vào gia nhiệt M6 = 3,6415 tấn/h.
Sơ đồ phối trộn như sau:
M7
M6
Tỉ lệ phối trộn dịch sữa bắp : bột sữa hoàn nguyên : syrup đường = 10 : 1 : 2
Gọi 10x là khối lượng dịch sữa bắp đem đi phối trộn với hàm lượng chất khô là K %, đơn vị tấn/h.
Gọi x là khối lượng sữa bột đã hoàn nguyên, đã pha với nước đem đi phối trộn với hàm lượng chất khô là 15%, đơn vị tấn/h.
Gọi 2x là khối lượng syrup đường đem đi phối trộn với hàm lượng chất khô là 70%, đơn vị tấn/h.
Tổng hàm lượng chất ổn định bổ sung là:
0,05% M6 = 0,05% × 3,615 = 0,0018 tấn/h Hàm lượng hương liệu bổ sung là:
0,05% M6 = 0,05% × 3,615 = 0,0018 tấn/h Hàm lượng chất bảo quản E202 bổ sung là:
0,1% M6 = 0,1% × 3,615 = 0,036 tấn/h Khi đó:
10x + 2x + x = M6 - 0,0018 – 0,036 – 0,0018 = 3,6342 tấn/h Như vậy, khối lượng bột sữa đã hồn ngun bổ sung vào là:
x=3,6342
13 =0,2796tấn/h Ta có tỉ lệ hồn ngun sữa là 1:4
Lượng bột sữa hịa tan là:
Phối trộn Syrup, phụ gia,
0,2796 :5=0,0559tấn/h
Lượng nước bổ sung để hịa tan sữa là:
0,05592×4=0,2237tấn/h
Khối lượng syrup đường bổ sung vào là:
2x = 0,2796 × 2 = 0,5591 tấn/h Khối lượng sữa bắp đem đi phối trộn là:
10x = 0,2796 × 10 = 2,796 tấn/h Phương trình bảo tồn khối lượng:
M6=Msữa hoàn nguyên+Msyrup+Mphụ gia+Mhương liệu+ME202+Mdịch sữa
Khối lượng riêng của syrup đường 70% là: d = 1,349kg/m3 nên lượng syrup đường thực tế cần bổ sung là:
Msyrup = 1,349 × 0,5591 = 0,7542 tấn/h
Trong thực tế đường sẽ bị tiêu hao trong quá trình nấu syrup. Giả sử tỉ lệ tiêu hao là 2% và đường có hàm lượng chất khơ là 99,8% ta tính lượng đường thực tế cần dùng là:
Mđường=Msyrup×99,8 %70% ×100−2100
Mđường=0,7542×99,8 %70% ×100−2100 =0,5398tấn/h
Khối lượng nước trong syrup là:
Mnước lýthuyết=Msyrup−Mđường=0,7542−0,5398=0,2144tấn/h
Giả thiết nước hao hụt trong nấu syrup đường là 25%, khối lượng nước thực tế cần sử dụng để nấu đường là:
Mnước thựctế=Mnước lý thuyết×100
100−25 =0,2144100−25×100=0,2859tấn/h Khối lượng dịch sữa vào cơng đoạn phối trộn là:
M7=10100−x×100x
7
=2,7955100−0,5×100=2,8096tấn/h
3.2.2.8. Cơng đoạn trích ly 1 và 2
SVTH: Hà Diệu Hiền GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh Trích ly 1
Trích ly 2 Bã 1 Nước 2 : 1
Sau trích ly 1 và 2 ta thu được lượng dịch sữa chính là lượng dịch vào cơng đoạn phối trộn nên mdịch sữa sau trích ly 1,2 = M7 = 2,8096 tấn/h.
Gọi khối lượng dịch sữa vào cơng đoạn trích ly 1 và 2 lần lượt là Tv1 và Tv2 . Gọi khối lượng dịch sữa thu được sau trích ly 1 và 2 lần lượt là Tr1 và Tr2 . Gọi khối lượng bã sau trích ly 1 là mbã 1 = y.
Hàm lượng chất khô trong hạt ngơ ngọt là khoảng 83%. Trong đó, giả sử hàm lượng chất khơ hịa tan chiếm 85%, cịn lại là hàm lượng chất khơ khơng hịa tan chiếm 15% lượng chất khô tổng.
Thành phần dịch sữa bắp sau khi nghiền bao gồm: bắp sạch và nước công
nghệ 70oC với tỷ lệ nghiền là 1 : 5 nên lượng bắp đem nghiền chiếm 1/6 Tv1
Mà mchất khơtổng=83%×T6v1×100−1100
Suy ra:
mchất khơhịatan=85%×83%× Tv61×100−1100 mchất khơ khơnght=15%×83%× Tv61×100−1100
Giả sử hiệu suất trích ly 1 đạt 92% thì lượng chất khơ hịa tan thu thực tế là:
mchất khơhịatan 1=92%×85%×83%× Tv61×100−1100
Lượng chất khơ hịa tan cịn sót lại trong bã chiếm 8% là:
mchất khơht sót lại1=8 %×85%×83%× Tv61×100−1100
Giả sử hàm lượng ẩm của bã sau trích ly 1 là 45% thì hàm lượng chất khơ là 55% 55 %× y=mchất khơkhơng ht+mchất khơht sót lại1
55%× y=(0,1233+0,0559)× Tv61=0,0299×Tv1 y=0,0543× Tv1(1)
Hịa tan bã sau trích ly 1 với nước theo tỷ lệ 2 nước : 1 bã thì khối lượng nước thêm vào bã 1 là 2y. Ta có:
Tr1 + mbã 1 = Tv1 nên Tr1 = Tv1 – mbã 1 = Tv1 – y
mbã 2 = Tv2 – Tr2 = 3y – (2,8096 – Tr1 ) = 3y – 2,4774 + Tv1 – y = 2y + Tv1 – 2,8096 Giả sử hiệu suất trích ly lần 2 là 97% khi đó:
mchất khơ ht cịnsót lại2=3%× mchất khơht cịn sótlại1
mchất khơht cịnsót lại2=3%×8%×85%×83%× Tv61×100−1100
Giả sử hàm lượng ẩm của bã sau trích ly 2 là 45% thì hàm lượng chất khơ là 55%. 55%× mbã2=mchất khơkhơng ht+mchất khơht cịnsót lại2
55%×(2y+T v1–2,8096)=(0,1233+0,0017)× Tv1
6 =0,0208×Tv1 2y+T v1–2,8096=0,0379× Tv1
2y+0,9621× Tv1=2,8096(2)
Giải phương trình (1) và (2), ta được: y = 0,1424 tấn/h , Tv1 = 2,6241 tấn/h. Khi đó: Tr1 = Tv1 – mbã1 = 2,6241 – 0,1424 = 2,4816 tấn/h. Tr2 = M7 - Tr1 =2,8096 – 2,4816= 0,3280 tấn/h. Tv2 = 3y = 0,4273 tấn/h. mbã 2 = 0,0994 tấn/h mnước bs vào bã 1 = 0,2849 tấn/h Kết luận:
- Tại trích ly 1, lượng dịch sữa vào là 2,6241 tấn/h, lượng dịch sữa thu được là 2,4816 tấn/h, bã thu hồi là 0,1424 tấn/h.
- Tại trích ly 2, lượng dịch sữa vào là 0,4273 tấn/h, lượng dịch sữa thu được là 0,3280 tấn/h, bã thu hồi là 0,0994 tấn/h.
Mẻ thứ 2
- Tại cơng đoạn nghiền mẻ 2
Có thêm dịch bắp trích ly 2 bổ sung lại vào quá trình nghiền ướt. Sau trích ly 2 thì lượng dịch sữa thu được là 0,4273 tấn/h.
SVTH: Hà Diệu Hiền GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh Nghiền ướt Trích ly lần 1 Bã 1 Trích ly lần 2 lần 1 Trích ly lần 2 Nước Nước
Thiết kế nhà máy chế biến sữa bắp non năng suất 11,7 triệu lít sản phẩm/ năm
Do đó, tổng lượng chất khơ khi nghiền ở mẻ 2 (gồm chất khơ hịa tan và khơng hịa tan) bằng tổng lượng chất khơ từ dịch sữa sau trích ly 2 và lượng chất khô của nguyên liệu bắp đi vào giai đoạn nghiền.
mtổngck2mẻ2=(m¿¿ck trly2+mck)×100−1100 ¿
Tổng lượng chất khơ có trong dịch sữa bắp là:
mchất khơtổng=83%×T6v1×100−1100 =0,3594tấn/h
Tổng lượng chất khơ có trong dịch sữa bắp sau trích ly 2 là:
mck trly2vàodịch=8%×85%×83%×Tv1
6 ×100−1100 =0,0244tấn/h Khi đó:
mtổngck mẻ2=(0,3594+0,0244)×100−1100 =0,3800tấn/h
Tại cơng đoạn trích ly 1 mẻ thứ 2
Lượng chất khơ hịa tan vào dịch sữa sau khi trích ly lần 1 là:
mckht sautrly1=(m¿¿ck trly2vàodịch+mckht)×92%¿
mckht sautrly1=¿ (0,0244 + 0,3055) ×92% = 0,3035 tấn/h Lượng chất khơ khơng hịa tan trong bã trích ly 1 là:
mck bã1mẻ2=mtổngck mẻ2−mck sau trly1
mck bã1mẻ2=0,3800−0,3035=¿0,0765 tấn/h
Giả sử lượng bã khơng tan có 45% ẩm nên khối lượng bã sau trích ly 1 mẻ 2 là:
mbã1mẻ2=1−0,07650,45=0,1390tấn/h
mvàotrly1=(m¿¿bã1mẻ2+M7)×100−1100 ¿
mvàotrly1=(0,1390+2,8096)×100−1100 =2,9784tấn/h
3.2.2.9. Cơng đoạn nghiền ướt
Khối lượng dịch sữa bắp đi vào trích ly 1 chính là khối lượng dịch sữa bắp thu được sau khi nghiền ướt: Mvào nghiền = 2,9784 tấn/h.
Thành phần dịch sữa bắp sau khi nghiền bao gồm: bắp sạch (a) và nước công nghệ 70oC (b) với tỷ lệ nghiền là a : b = 1 : 5
Vậy lượng bắp có trong dịch nghiền là:
a=2,97846 =0,4964tấn/h
Lượng nước có trong dịch nghiền là:
b=5×0,4964=2,4820tấn/h
Giả sử hao hụt nước để nghiền là 15% khi đó lượng nước cần bổ sung trong q trình nghiền thực tế là:
b'=100−15b×100 =2,9200tấn/h
Lượng ngun liệu bắp vào cơng đoạn này là:
M9=100−x100
5
=0,4914100−2×100=0,5065tấn/h
Mẻ thứ 2
Do có dịch trích ly 2 bổ sung vào cơng đoạn nghiền ướt từ mẻ thứ 2 nên lượng nước bổ sung là: 2,9200 - 0,4273 = 2,4927 tấn/h.
3.2.2.10. Công đoạn rửa
Lượng ngun liệu bắp vào cơng đoạn này là:
M10=M9×100
100−x4 =0,5065100−1×100=0,5116tấn/h
3.2.2.11. Cơng đoạn tách hạt
Lượng nguyên liệu bắp vào công đoạn này là:
M11=M10×100
100−x4 =0,5116100−1×100=0,5168tấn/h
Lõi bắp chiếm khoảng 20% khối lượng tồn trái nên khối lượng bắp cịn lõi (bắp nguyên trái bỏ vỏ) là 0,6891 tấn/h.
3.2.2.12. Công đoạn tách vỏ
Vỏ bắp chiếm khoảng 20% khối lượng toàn trái.
Lượng nguyên liệu bắp nguyên trái vào công đoạn này là 0,8614 tấn/h.
3.2.2.13. Công đoạn tiếp nhận và bảo quản
Lượng nguyên liệu bắp vào công đoạn này là:
M13=M12×100
100−x2 =0,8614100−1×100=0,8701tấn/h
3.2.3. Tính số hộp và thùng cần dùng để bao gói.
Thể tích sữa đem đi rót hộp là: M1 = 3,5335 tấn/h = 3533,5kg/h = 3410,7143 l/h = 3410714,2857ml/h
Chọn hộp có dung tích 180ml. Lượng hộp giấy phải dùng là:
H0=3410714,2857180 =18948,4hộp/ca
Giả sử hao hụt hộp là 5% khi rót, vậy số hộp thực tế là:
H0=18948,4100−5×100=19945,7hộp/ca≈19946hộp/ca
Cứ 1 thùng là 24 hộp sữa. Số thùng cần dùng là:
T0=19946
24 =831,083thùng/ca
Giả sử hao hụt thùng là 5% khi bao gói, vậy số thùng thực tế là:
H0=831,083100−5×100=874,824thùng/ca≈875thùng/ca
Vậy số hộp cần để bao gói sữa trong 1 ca là 19946 hộp, số thùng cần dùng trong 1 ca là 875 thùng.
3.3. Tổng kết