4.4.1. Thiết bị thanh trùng dùng nhiệt
Sữa có thể đƣợc gia nhiệt trực tiếp hay gián tiếp để đạt nhiệt độ 80 – 85oC và đƣợc giữ nhiệt trong vài giây.
Thiết bị sử dụng trong phƣơng pháp gia nhiệt gián tiếp có ba loại phổ biến: Trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng (plate heat exchangers).
Trao đổi nhiệt dạng ống (tubular heat exchangers).
Trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học (scraped – heat
exchangers)
Thiết bị gia nhiệt trực tiếp:
Thiết bị phối trộn dạng ống với đầu phun hơi. Thiết bị phối trộn dạng hình trụ đứng.
a) Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng
Hình 4.2. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng
Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và đƣợc làm bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đƣờng rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
SVTH: Lương Duy Trường Page 46 Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống đƣờng vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt. Sữa lần lƣợt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để sữa đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở vùng gia nhiệt.
Hình 4.3. Thiết bị truyền nhiệt dạng bảng Hình 4.4. Thiết bị truyền nhiệt dạng mỏng của hãng Polaris bảng mỏng Tetra Plex CD
b) Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
Hình 4.5. Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
Có hai dạng:
Thiết bị gồm những ống hình trụ lồng vào nhau trong đó sữa và tác nhân gia nhiệt đi trong các ống xen kẽ nhau.
Thiết bị gồm một ống lớn và chùm ống nhỏ bên trong, sữa đi trong những ống nhỏ và tác nhân gia nhiệt đi ngoài ống lớn.
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 47
Tác nhân gia nhiệt và sữa có thể đi cùng chiều hay ngƣợc chiều nhau.
c) Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học
Hình 4.6. Thiết bị dạng ống có cánh khuấy
Thiết bị gồm hai ống hình trụ đồng trục có đƣờng kính khác nhau đặt lồng vào nhau. Trục là roto có gắn cánh khuấy và một số thanh chắn theo phƣơng thẳng đứng.
Sữa đƣợc bơm vào ống hình trụ bên trong từ phía đáy thiết bị và đƣợc tháo ra ở đỉnh. Ngƣợc lại, tác nhân gia nhiệt đƣợc nạp vào từ đỉnh theo khoảng không gian giữa hai thân trụ và tháo ra phía gần đáy.
4.4.2. Thiết bị ly tâm tách VSV kết hợp trong thanh trùng
Để giảm thời gian và nhiệt độ thanh trùng sữa tránh tổn thất giá trị dinh dƣỡng và vẫn đảm bảo hiệu quả thanh trùng, ngƣời ta sử dụng thiết bị ly tâm tách VSV trƣớc khi xử lý nhiệt. Ngƣời ta sử dụng thiết bị ly tâm dạng dĩa, hoạt động theo phƣơng pháp liên tục. Nguyên tắc hoạt động về cơ bản giống với thiết bị ly tâm tách béo.
Có hai dạng thiết bị ly tâm chính để tách VSV
Thiết bị có hai dòng thoát sản phẩm: Sữa nguyên liệu đƣợc nặp vào thiết bị ở phía đáy. Thông qua thiết bị ly tâm sẽ có hai dòng sữa ra khỏi thiết bị. Dòng sữa ít VSV có khối lƣợng riêng nhỏ hơn sẽ thoát ra ở đỉnh thiết bị, dòng sữa giàu VSV chiếm 3% thể tích sữa nguyên liệu có khối lƣợng riêng lớn sẽ thoát ra ở của hông thiết bị. Dòng sữa giàu VSV sẽ đƣợc tiệt trùng riêng, và dòng sữa ít VSV chỉ cần thanh trùng trong thời gian ngắn.
SVTH: Lương Duy Trường Page 48
Hình 4.7. Thiết bị ly tâm tách vi sinh vật với hai dòng thoát sản phẩm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thiết bị có một dòng thoát sản phẩm: dòng sữa đã tách VSV sẽ thoát ra ở đỉnh thiết bị, các tế bào sinh dƣỡng và bào tử VSV dƣới tác dụng của lực ly tâm sẽ bám trên thân thùng quay và đƣợc tháo bỏ định kỳ. Phần sữa chứa VSV trong thiết bị chiếm 0,15% thể tích sữa nguyên liệu.
Nhiệt độ tối ƣu để tách VSV ra khỏi sữa là 55 – 60oC. Phƣơng pháp này có thể tách phần lớn các tế bào sinh dƣỡng và bào tử của nhóm vi khuẩn chịu nhiệt nhƣ Clostridium
nhờ vậy giảm nhiệt độ thanh trùng sữa. 4.4.3. Thiết bị cô đặc
Quá trình cô đặc sẽ tách bớt một lƣợng nƣớc ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí cho quá trình sấy sữa tiếp theo.
Trong quá trình cô đặc bằng nhiệt ngƣời ta sử dụng hơi để gia nhiệt sữa và nâng nhiệt độ của sữa lên tới điểm sôi. Khi đó nƣớc từ trạng thái lỏng sẽ chuyển qua trạng thái hơi và thoát ra môi trƣờng xung quanh. Cùng với nƣớc, các chất khí và các cấu tử dễ bay hơi có trong sữa cũng sẽ bị mất đi. Tốc độ bốc hơi sẽ bị ảnh hƣởng bởi tốc đô truyền nhiệt trong sữa và tốc độ truyền khối của các bọt hơi.
Cùng với kỹ thuật membrane, cô đặc nhiệt là một kỹ thuật truyền thống thƣờng đƣợc sử dụng cho mục đích trên. Nhìn chung, năng lƣợng sử dụng trong quá trình cô đặc bằng nhiệt thƣờng cao hơn khi ta so sánh với các kỹ thuật cô đặc. Tuy nhiên, hàm lƣợng chất khô trong mẫu qua cô đặc nhiệt có thể đạt đƣợc giá trị rất cao mà các kỹ thuật khác không thể đạt đƣợc. Chính vì vậy mà kỹ thuật cô đặc bằng nhiệt vẫn đƣợc sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa và các công nghiệp thực phẩm khác (sản xuất đƣờng saccharose, nƣớc trái cây cô đặc,…)
Ngƣời ta chủ yếu sử dụng phƣơng pháp cô đặc chân không. Nhiệt độ của sữa trong quá trình cô đặc không vƣợt quá 76oc.
Các thiết bị cô đặc bốc hơi trong thực phẩm rất đa dạng. Trong công nghiệp chế biến sữa, ngƣời ta sử dụng hai nhóm thiết bị: bốc hơi tuần hoàn và bốc hơi màng rơi. Nhóm thiết bị cô đặc tuần hoàn sử dụng trong trƣờng hợp cần bay hơi một lƣợng nhỏ nƣớc trong sữa. Sữa sau quá trình cô đặc, chuẩn bị cho quá trình sấy phun có nồng độ chất khô
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 49
khoảng 45-55%. Do đó thiết bị đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay là nhóm bốc hơi màng rơi
Dựa vào cấu tạo, nhóm thiết bị này đƣợc chia thành - Hệ thống một cấp:
- Hệ thống bốc hơi nhiều cấp
Hình4.8 Thiết bị cô đ c của hãng IE ND Hình4.9 Thiết bị cô đ c bảng mỏng
4.4.4. Thiết bị đồng hóa
Do hàm lƣợng béo trong sữa sau quá trình cô đặc khá cao, một số nhà sản xuất thực hiện quá trình đồng hóa để làm giảm kích thƣớc hạt béo và phân bố đều trong sữa.
Sử dụng thiết bị đồng hóa 2 cấp, áp lực đồng hóa cho mỗi cấp lần lựơt là 200 bar và 50 bar.
Có 2 loại 1 hoặc 2 cấp
Thiết bị của hãng Niro Thiết bị đồng hóa 2 cấp.
Áp suất cấp thứ nhất có thể đạt tới 1500 bar.
SVTH: Lương Duy Trường Page 50 Thiết bị của hãng Tetra Pak
Tetra Alex S15: phạm vi ứng dụng cho các nhóm sản phẩm từ sữa nhƣ sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng UHT, yaourt, kem, sữa cô đặc…và nhóm các sản phẩm đồ uống nhƣ nƣớc cam ép, puree, sản phẩm từ cà chua…
Thông số
Pressure, bar (psi)Max, Capacity, l/h (gph) 400 (5 800) 1 130 (300)
315 (4 600) 1 500 (395) 250 (3 600) 1 900 (500) 200 (2 900) 2 500 (650) 160 (2 300) 3 200 (840)
Hình 4.11. Thiết bị đồng hóa hãng Tetrapak
4.4.5. Thiết bị sấy
Để làm giảm hàm ẩm trong sữa và thu đƣợc sữa bột, ngƣời ta thƣờng tiến hành sấy sữa bằng phƣơng pháp sấy thăng hoa, sấy trục và sấy phun. Tuy nhiên phƣơng pháp sấy thăng hoa do chi phí năng lƣợng lớn, vốn đầu tƣ cao, năng suất thấp nên đến nay vẫn chƣa đƣợc ứng dụng trong sản xuất thực tế. Vì vậy trong bài báo cáo sẽ không đề cập đến thiết bị này.
a) Thiết bị sấy trục
Hình 4.12. Hoạt động của thiết bị sấy trục (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyên tắc hoạt động:
Đây là thiết bị truyền nhiệt gián tiếp. Hơi nƣớc sau khi đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ khoảng 150-2000C sẽ đƣợc đƣa vào bên trong trục sấy, tại đây nó sẽ truyền nhiệt cho toàn bộ bề mặt trục sau đó một phần hơi sẽ bị ngƣng tụ và đƣợc tháo liên tục ra khỏi trục.
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 51
Tùy theo cấu tạo của thiết bị mà nguyên liệu sẽ đƣợc nạp liên tục dƣới dạng một màng mỏng ở phía trên hay dƣới trục sấy. Khi trục quay, nhiệt từ hơi nƣớc bên trong sẽ truyền cho trục rồi truyền cho lớp nguyên liệu bên ngoài trục. Nƣớc trong nguyên liệu sẽ bay hơi và tách ra ở phía trên thiết bị. Nguyên liệu sẽ đƣợc tách ra khỏi trục bằng dao cạo rồi rơi xuống buồng bên dƣới, trục vít vận chuyển sữa ra cửa thoát sản phẩm. Sau đó sữa lại tiếp tục đƣợc đƣa qua máy nghiền, rây để hoàn thiện cấu trúc sản phẩm.
b) Thiết bị sấy phun
Thiết bị này hiện đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất sữa bột, hoạt động theo nguyên tắc phun vật liệu lỏng thành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy. Thời gian tiếp xúc giữa sữa và không khí nóng rất ngắn nên nhiệt độ sữa không tăng quá cao, sản phẩm thu đƣợc ở dạng bột mịn.
Cấu tạo: Thiết bị sấy phun thƣờng gồm những bộ phận sau:
Caloriphe dùng để gia nhiệt và hệ thống vận chuyển không khí sau khi gia nhiệt: tác nhân gia nhiệt dùng trong caloriphe thƣờng là hơi nƣớc. Quạt ly tâm đƣợc dùng để vận chuyển toàn bộ tác nhân sấy qua hệ thống. Ngƣời ta có thể bố trí một quạt hay hai quạt, ở đầu và cuối hệ thống có gắn bộ phận chắn gió để điều khiển vận tốc khí.
Thiết bị phun sƣơng: phun nguyên liệu sữa thành các hạt nhỏ. Có ba dạng đầu phun:
Đầu phun áp lực (pressure nozzle): chất lỏng đƣợc đẩy bằng bơm áp suất có thể lên tới 200 at. Để phun đều ngƣời ta cấu tạo những vòi phun có đƣờng kính nhỏ hơn 0.5 mm với lƣu lƣợng lớn nhất là 100l/h.
Đầu phun khí động (two-fluid nozzle): dùng vòi phun trong đó chất lỏng đƣợc đẩy bằng khí nén với áp suất từ 2.5-3.5 at.
Đầu phun ly tâm (centrifugal atomiser): cho chất lỏng rơi vào một đĩa có đƣờng kính từ 2in (5.08 cm) đến 30in (76.2 cm) quay nhanh với tốc độ từ 50000-4000
vòng/phút, dƣới tác dụng của lực quán tính ly tâm do đĩa quay, chất lỏng bị văng ra thành những hạt sƣơng.
Hình 4.13. Trục thiết bị và đầu phun ly tâm
Trong ba phƣơng pháp trên thì ly tâm là phƣơng pháp đƣợc sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp sản xuất sữa bột.
Buồng sấy: là nơi trộn tác nhân sấy với vật liệu sấy. Tác nhân sấy có thể đi cùng chiều, ngƣợc chiều hay hỗn hợp so với vật liệu sấy.
SVTH: Lương Duy Trường Page 52
Ngƣợc chiều Hỗn hợp Cùng chiều
Hình 4.14. Đường đi của khí nóng
Bộ phận thu hồi sản phẩm: trong thiết bị sấy phun, phần lớn nguyên liệu sẽ rơi xuống dƣới đáy thiết bị sau đó đƣợc vận chuyển đi, một phần nhỏ sẽ bị cuốn theo không khí ra khỏi thiết bị sấy. Vì vậy ngƣời ta luôn bố trí cyclon để thu hồi lƣợng sản phẩm bị cuốn theo không khí.
Trong sản xuất công nghiệp, ngƣời ta có thể bố trí thiết bị sấy phun một giai đoạn, hai giai đoạn hoặc ba giai đoạn
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 53
HÌnh 4.15. Thiết bị sấy phun một giai đoạn.
Hình 4.16. Thiết bị sấy hai giai đoạn
SVTH: Lương Duy Trường Page 54
4.4.6. Thiết bị bao gói
Sữa bột sau quá trình sấy phun sẽ đƣợc đƣa qua hệ thống rây rồi vào hệ thống đóng gói. Thông thƣờng ngƣời ta sử dụng bao bì kim loại hay bao bì giấy để đựng sản phẩm. Yêu cầu chung là sản phẩm tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng, không khí và độ ẩm từ môi trƣờng xung quanh. Ngƣời ta thƣờng đóng gói ở trong điều kiện chân không hoặc thổi hỗn hợp 90% nitơ và 10% hidro vào bao bì trƣớc khi ghép mí để kéo dài thời gian bảo quản của nguyên liệu.
Hãng sản xuất: Niro Inc, 9165 Rumsey Road, Columbia, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyên tắc vận hành: thiết bị đóng gói sẽ hoạt động theo nguyên tắc “bottom-up” đƣợc minh họa nhƣ sau:
Giai đoạn 1: băng tải sẽ vận chuyển bao bì đến vị trí nhập liệu, thiết bị sẽ nâng bao bì lên sát vào cơ cấu nhập liệu.
Giai đoạn 2: thiết bị từ từ nhập nguyên liệu vào đầy bao bì
Giai đoạn 3: khi bao bì vừa đƣợc nhập đầy sản phẩm thì sẽ rời khỏi thiết bị theo băng chuyền vận chuyển đến nơi khác để xuất xƣởng.
Ngoài ra trong thiết bị còn có thể có một số đƣờng ống dẫn khí để bơm hỗn hợp khí N2 và H2 vào trong bao bì trong lúc đóng gói để làm tăng thời gian bảo quản của thiết bị.
Hình 4.18. Nguyên lý vận hành của thiết bị bao gói
Ƣu điểm của hệ thống: hạn chế tối đa lƣợng không khí xâm nhập vào trong bao bì sản phẩm; tăng độ chính xác khi bao gói; giảm lƣợng bột bay vào trong không khí trong quá trình bao gói từ đó giúp cải thiện điều kiện làm việc tốt hơn.
Thiết bị trong hệ thống bao gói:
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 55
Hình 4.19. Thiết bị bao gói theo dây chuyền
Hình 4.20. Thiết bị bao gói có xoay tròn
Sau khi đã đƣợc bao gói, bao bì sẽ đƣợc vận chuyển đến máy ghép mí.
Hình4.21. Máy ghép mí (heat sealer)
Ngoài ra trong dây chuyền bao gói còn có thêm một số thiết bị bổ trợ khác nhƣ Máy kiểm tra khối lƣợng (check weigher)
SVTH: Lương Duy Trường Page 56 Máy đẩy (bag reject unit) thƣờng đƣợc nối với máy kiểm tra khối lƣợng và máy phát hiện kim loại, khi phát hiện bao bì nào không đúng quy cách thì máy sẽ có cơ cấu đẩy ra khỏi dây chuyền.
Máy chuyển hƣớng (bag re-direction): chuyển hƣớng vận chuyển bao bì trong dây chuyền.
Sau khi ra khỏi hệ thống bao gói, các bao sản phẩm sẽ đƣợc các cánh tay robot xếp vào pallet để vận chuyển đến nơi phân phối
4.5. Một số sản phẩm sữa bột nguyên kem trên thị trƣờng
Hiện nay trên thị trƣờng trong nuớc có rất nhiều các sản phẩm sữa có bổ sung them các dƣỡng chất nhƣ : DHA, choline, taurine, Ca, Fe, omega 3, omega 6 giúp cho trẻ phát triển chiều cao và trí não:
Dựa vào hàm lƣợng chất béo sữa chia ra làm 2 nhóm sản phẩm: Sữa gầy (skimmilk powder): hàm lƣợng béo 1%
Sữa nguyên kem (whole powder milk): hàm lƣợng béo 26 †33% Sữa nuti nguyên kem:
Hình 4.22. Sữa nuti nguyên kem
Hãng sản xuất: Nutifood
Phù hợp cho hầu hết mọi ngƣời (ngƣời trƣởng thành, ngƣời lớn, ngƣời cao tuổi, ngƣời già yếu suy kiệt, ngƣời suy dinh dƣỡng, trẻ em từ 1 tuổi trở lên, thanh thiếu niên..)
Đặc biệt Nuti nguyên kem đƣợc bổ sung Vitamin A và vitamin D là hai vitamin thƣờng thiếu trong thói quen ăn uống và sinh hoạt của ngƣời Việt Nam. Vitamin A đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì và bảo vệ mắt khỏe mạnh, giúp hoàn thiện chức năng miễn dịch của cơ thể.
Báo cáo thực tập tốt nghiệp GVHD: TS Trần Lệ Thu
SVTH: Lương Duy Trường Page 57
Sữa bột nguyên kem có đƣờng Vinamilk Dinh Dƣỡng
Hình 4.23. Sữa bột nguyên kem có đường Vinamilk Dinh Dưỡng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhận xét:
Nói chung ngành công nghiệp sản xuất sữa hiện nay đang rất phát triển trên thế giới, ở Việt Nam những năm gần đây khi nền kinh tế phát triển thì nhà nƣớc đã quan tâm và chú trọng tới ngành sữa - đang là sản phẩm rất cần thiết cho mọi lứa tuổi. Đây là tiềm năng