Các enzym nhóm protein sinh thể sống Chúng có khả tạo phản ứng hố học ảnh hưởng tới trình tốc độ phản ứng Các enzym sữa bắt nguồn từ bầu vú bò hay từ vi khuẩn Các enzym từ bầu vú bị thành phần thơng thường sữa gọi enzym gốc Các enzym từ vi khuẩn đa dạng kiểu loại số lượng, tuỳ thuộc vào chất mật độ vi khuẩn Một số loại enzym sữa sử dụng để thử nghiệm kiểm tra chất lượng Những enzym quan trọng là: peroxidaza, catalaza, photphataza, lipaza Như sữa sản phẩm thực phẩm giàu dinh dưỡng người môi trường lý tưởng cho phát triển vi sinh vật Chính u cầu đặt việc chế biến bảo quản sữa nghiêm ngặt Hiện mức thu nhập bình quân nước ta tăng lên đáng kể, số người giàu ngày nhiều thành thị nơng thơn Trình độ nhận thức người dân ngày cao, họ có hiểu biết đề cao giá trị dinh dưỡng sữa, đặc biệt cho trẻ nhỏ người già Vì nhu cầu sữa lớn mà khả cung cấp hạn chế Từ sữa tươi, nhiều kỹ thuật chế biến lên men, đặc, sấy, lạnh đơng… ta sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau: sữa chua, sữa đặc, sữa bột, kem, bơ, phômai… Với giá trị dinh dưỡng cao, đa dạng chủng loại sản phẩm sữa ngày đóng vai trị thiết yếu sống, ngành công nghiệp chế biến sữa ngày phát triển mạnh Bên cạnh đó, sữa yếu tố quan trọng chiến lược phát triển nòi giống, tăng chiều cao, cải thiện thể chất cho người Việt Nam Do việc phát triển chăn ni bị sữa sản xuất sữa cần thiết cho việc giải vấn đề suy dinh dưỡng bệnh tật cho nước phát triển có nước ta Để đẩy mạnh phát triển ngành công nghiệp chế biến sữa nước, giảm bớt lượng sữa nhập khẩu, nhà nước có nhiều sách khuyến khích hỗ trợ nơng dân ni bị sữa Đàn bò sữa tập trung nhiều vùng lân cận thành phố Hồ Chí Minh Hóc Mơn, Củ Chi, Đồng Nai, Bình Dương… Từ lợi ích sữa phát triển người phát triển kinh tế, việc xây dựng nhà máy sữa để đáp ứng nhu cầu thị trường tiêu thụ thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, góp phần phát triển nịi giống, tăng chiều cao, cải thiện thể chất cho người Việt Nam cần thiết Từ điều cho thấy không mở rộng xây dựng thêm nhà máy chế biến sữa để cung cấp chất dinh dưỡng với đa dạng sản phẩm phù hợp theo độ tuổi sở thích người để khơng đáp
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Ý nghĩa đề tài
Hiện nay, kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ nhờ vào xu hướng mở cửa và hợp tác quốc tế, dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong đời sống nhân dân Người dân ngày càng nhận thức rõ hơn về giá trị dinh dưỡng của sữa và có nhu cầu cao về sản phẩm này, không chỉ để ăn no mà còn để đảm bảo chất lượng dinh dưỡng Tuy nhiên, nguồn cung sữa hiện tại vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu, buộc chúng ta phải nhập khẩu sữa với giá thành cao Do đó, việc xây dựng thêm các nhà máy chế biến sữa để sản xuất đa dạng các sản phẩm như sữa UHT, sữa chua ăn, và sữa đặc có đường là cần thiết, nhằm cung cấp sản phẩm chất lượng cao với giá cả phù hợp cho người dân Việt Nam.
Số lượng kỹ sư thực phẩm tốt nghiệp ngày càng tăng, trong khi đó, các nhà máy chế biến sữa vẫn còn hạn chế Việc xây dựng thêm nhà máy chế biến sữa là cần thiết để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ sữa ngày càng cao trong nước Điều này không chỉ giúp tạo ra nhiều việc làm cho người lao động mà còn góp phần giảm thiểu tình trạng thất nghiệp và các vấn đề xã hội khác.
Nguồn nguyên liệu sữa cho ngành công nghiệp chế biến hiện nay rất thuận lợi, mặc dù nguồn sữa tươi trong nước còn hạn chế Việc nhập khẩu sữa nguyên liệu trở nên dễ dàng nhờ vào cơ chế thị trường và hệ thống giao thông phát triển Sữa nguyên liệu có thể được bảo quản từ 2 đến 3 năm, mang lại sự tiện lợi trong quá trình sử dụng với chất lượng ổn định Mỹ và New Zealand là hai địa điểm nổi bật cung cấp sữa nguyên liệu chất lượng cao với giá cả hợp lý.
Quốc gia đầu tư chính: Hàn Quốc, Pháp, Nhật Bản
Tình hình chăn nuôi bò sữa tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi cần thiết phải thiết kế một nhà máy chế biến sữa để đáp ứng nhu cầu sản xuất, chế biến và tiêu thụ các sản phẩm sữa Việc xây dựng nhà máy này không chỉ giúp giải quyết các yêu cầu cấp bách hiện tại mà còn thúc đẩy ngành công nghiệp sữa phát triển bền vững trong tương lai.
Vậy vấn đề là làm sao để xây dựng được 1 nhà máy đạt hiệu quả kinh tế cao nhất?
Nhà máy xây dựng cần đảm bảo được các chỉ tiêu kinh tế như sau:
Giá thành công xưởng thấp nhất
Năng suất nhà máy cao nhất
Chi phí vận tải ít nhất
Dự trữ nguyên liệu và lưu kho sản phẩm hợp lý nhất
Tiêu hao năng lượng ít nhất
Để đảm bảo hoạt động ổn định cho nhà máy và đạt được các chỉ tiêu kinh tế, việc lựa chọn địa điểm là yếu tố quan trọng Sau khi nghiên cứu và khảo sát, nhóm chúng tôi đã quyết định đặt nhà máy tại khu công nghiệp Biên Hòa I, phường An Bình, Biên Hòa, Đồng Nai.
Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng nhà máy
Khu đất nằm trong khu công nghiệp Biên Hòa 1, tỉnh Đồng Nai, một trong những vùng kinh tế trọng điểm phía Nam với nhiều khu công nghiệp Nhà máy được đặt trên diện tích hơn 40.000 ha, cách thành phố Biên Hòa khoảng 5 km và cách trung tâm TP Hồ Chí Minh khoảng 30 km Địa hình khu vực có độ nghiêng nhẹ từ Bắc xuống Nam với độ dốc chỉ 1%, mực nước ngầm thấp và cường độ chịu lực của đất đạt 1÷2 kg/cm³, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy công nghiệp.
Nhà máy tọa lạc trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi thời tiết nóng ẩm và lượng mưa lớn Với nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ 25 đến 26 độ C, khu vực này có khí hậu ôn hòa, ít chịu ảnh hưởng của bão lụt, không xảy ra ngập nước và động đất.
+ Tổng lượng mưa trung bình trong năm 1600 – 1800 mm
+ Nhiệt độ cao đều trong năm 23-29 0 C
Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nhà máy
Để đảm bảo sự ổn định trong sản xuất của nhà máy chế biến sữa, nguồn cung cấp nguyên liệu cần phải được duy trì liên tục Nguyên liệu chính cho ngành chế biến sữa bao gồm sữa bò tươi được thu mua từ các hộ nông dân chăn nuôi bò sữa trong khu vực và sữa bột nhập khẩu Sữa bột này được nhập qua cảng Đồng Nai và cảng Sài Gòn, sau đó được vận chuyển bằng xe tải về nhà máy.
Trong tương lai có thể lấy nguồn nguyên liệu từ các trang trại chăn nuôi bò sữa trong khu vực hoặc các vùng lân cận nhiều hơn
Nguồn cấp điện là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của nhà máy Điện được cung cấp từ lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp 2 x 40 MVA Để duy trì sự ổn định, nhà máy cần trang bị thêm máy phát điện dự phòng.
Nước trong nhà máy thực phẩm đóng vai trò quan trọng và cần được cấp theo mục đích sử dụng cụ thể, kèm theo quy trình xử lý phù hợp Các chỉ số vi sinh vật trong nước phải tuân thủ nghiêm ngặt theo yêu cầu sản xuất để đảm bảo an toàn thực phẩm.
Nguồn nước sạch được cung cấp chủ yếu từ nhà máy Thiện Tân
Ngoài ra nhà máy còn có giếng khoan và có trạm xử lý nước
Hơi được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau, với áp suất thông thường là 3 at, và có thể lên đến 6 at trong một số trường hợp Lò hơi thường sử dụng dầu FO làm nhiên liệu đốt.
Dùng dầu FO được cấp từ công ty xăng dầu Petrolimex Dùng FO giảm bụi, ô nhiễm môi trường hơn dùng than
Việc thoát nước là cực kỳ quan trọng, bởi nước thải từ nhà máy chứa nhiều chất hữu cơ cần được xử lý trước khi xả ra môi trường Phương pháp vi sinh được áp dụng để xử lý nước thải, đồng thời xung quanh nhà máy cần có hệ thống cống rãnh hiệu quả.
– Nước thải được xứ lý tại nhà máy nước thải tập trung KCN Biên Hòa I với công suất hiện tại 4.000 m 3 /ngày (công suất thiết kế 8.000m 3 /ngày)
Nước thải từ các nhà máy trong khu công nghiệp Biên Hòa I được thu gom về trạm bơm và xử lý tại nhà máy xử lý nước thải Biên Hòa II.
– Trong khu công nghiệp có mạng lưới giao thông thuận tiện cho việc đi lại, vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm
– Có hệ thống đường bộ với nhiều con đường huyết mạch của cả nước như: quốc lộ 1A, quốc lộ 51, quốc lộ 1K, tỉnh lộ 768, tỉnh lộ 16,…
– Một mặt giáp Quốc lộ 1, tuyến giao thông huyết mạch Bắc – Nam và điểm giao lộ giữa Đồng Nai – Tp Hồ Chí Minh – Vũng Tàu
– Đường giao thông và đường nội bộ hoàn chỉnh Mặt đường thảm bê tông nhựa với tải trọng (H30 - 30MT/cm 2 )
– Hệ thống đường thủy và đường hàng không cũng khá thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu cũng như sản phẩm
– Hệ thống giao thông thuận lợi
Khu công nghiệp tại Biên Hòa sở hữu nhiều nhà máy đa dạng ngành nghề, nằm gần thành phố Hồ Chí Minh - trung tâm đô thị văn hóa và công nghiệp lớn Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hợp tác với các cơ quan xí nghiệp khác trong việc cung cấp thông tin, thiết bị, nguyên vật liệu, nhân lực và tiêu thụ sản phẩm.
Biên Hòa là một tỉnh kinh tế phát triển với đa dạng ngành nghề, thu hút nhiều cơ hội làm ăn từ khắp nơi Nơi đây sở hữu hạ tầng giao thông thuận lợi, tạo điều kiện dễ dàng cho việc di chuyển và giao tiếp Nhờ vị trí gần thành phố Hồ Chí Minh, việc tuyển chọn nhân lực, đặc biệt là kỹ sư, trở nên thuận lợi hơn bao giờ hết.
Thị trường tiêu thụ sản phẩm
Trong cơ chế thị trường, hoạt động tiêu thụ sản phẩm đóng vai trò quyết định đối với sự tồn tại và phát triển của doanh nghiệp Mỗi doanh nghiệp sẽ có những nhận định khác nhau về tầm quan trọng của việc tiêu thụ sản phẩm trong chiến lược kinh doanh của mình.
Trong xã hội hiện đại, nhu cầu duy trì sức khỏe trong khi hoàn thành công việc ngày càng trở nên quan trọng Các sản phẩm sữa bột chủ yếu phục vụ cho trẻ sơ sinh và trẻ dưới 2 tuổi, trong khi sữa nước lại thu hút một đối tượng đa dạng hơn Từ trẻ em trên 2 tuổi, thanh thiếu niên, người lớn cho đến người già, tất cả đều lựa chọn sữa nước như một nguồn bổ sung dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể.
– Trong khu công nghiệp có số lượng người đông, có thể bán cho các nhà máy khác để làm đồ ăn thêm cho công nhân
Biên Hòa là một thành phố có nền kinh tế phát triển mạnh mẽ, với đời sống người dân cao và dân số đông Nơi đây không chỉ thu hút khách du lịch mà còn là điểm đến lý tưởng cho các hoạt động buôn bán Sản phẩm từ Biên Hòa còn được tiêu thụ rộng rãi ở các vùng lân cận.
Bình Dương và thành phố Hồ Chí Minh đã xây dựng một mạng lưới phân phối sản phẩm rộng khắp trên toàn quốc Để quảng bá sản phẩm, các phương tiện thông tin đại chúng như tivi, đài, báo và mạng internet được sử dụng một cách hiệu quả Đồng thời, các chương trình sữa học đường và các đợt khuyến mãi cũng được tổ chức nhằm tăng cường nhận thức và thúc đẩy tiêu thụ sản phẩm.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường
Tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo
Bài khí Đồng hóa 200bar (160/40) T` 0 C
Hòa tan chất ổn định t = 65 - 70 0 C
Chất ổn định Đường RE
Quy trình công nghệ sản xuất sữa không đường được thể hiện trong sơ đồ 3.1, trong đó không bổ sung đường, nhưng vẫn giữ nguyên lượng chất ổn định và chất nhũ hóa tương tự như sữa tươi tiệt trùng có đường.
Thuyết minh quy trình
Sữa tươi dùng để sản xuất các sản phẩm sữa nói chung phải là sữa có chất lượng cao
Trạng thái đồng nhất, không bị tách bơ, không có tạp chất
Mùi đặc trưng, không có mùi lạ (chất kháng sinh, chất tẩy rửa, thức ăn…)
Nước là nguyên liệu thiết yếu trong sản xuất các sản phẩm sữa, đặc biệt là sữa tươi tiệt trùng có đường Để đảm bảo sản phẩm đạt trạng thái đồng nhất, quá trình sản xuất còn sử dụng đường RE và chất ổn định.
Tiêu chuẩn về chất ổn định
Mục đích của việc sử dụng chất ổn định nhằm duy trì trạng thái đồng nhất của dịch sữa trong thời gian dài
Chất ổn định được sử dụng phải hoà tan ngay và hoàn toàn trong dung dịch sữa
Trong suốt quá trình chế biến, độ nhớt không được tăng lên nhằm tránh gây ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị
Sữa tươi được thu mua từ các trại chăn nuôi hai lần mỗi ngày và được kiểm tra chất lượng cũng như số lượng trước khi đưa vào bồn chứa Trên đường ống dẫn, hệ thống lọc tạp chất được lắp đặt nhằm làm sạch sơ bộ sữa.
Làm lạnh hạn chế vi sinh vật làm hư hỏng sữa tươi nguyên liệu
Hạn chế sự phân hủy chất dinh dưỡng của sữa dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵn trong sữa tươi
Tiến hành: làm lạnh nhiệt độ của sữa tươi xuống 4- 6 0 C
Trong quá trình tạm chứa, cần thực hiện khuấy trộn đều để đảm bảo nhiệt độ của khối sữa được đồng nhất Đồng thời, việc kiểm tra liên tục các chỉ tiêu vi sinh vật là rất quan trọng nhằm kịp thời phát hiện và khắc phục những hư hỏng có thể xảy ra ở sữa tươi.
3.2.5 Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa
Tách một phần chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu
Ly tâm làm sạch giúp loại bỏ hoàn toàn các tạp chất nhỏ, nâng cao chất lượng sữa, hỗ trợ quá trình ly tâm tách béo và bảo vệ máy móc thiết bị khỏi hư hỏng.
Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm nóng lên
45 o C để giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm
Sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết bị ly tâm, sau đó chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa, tạo thành lớp mỏng giữa các đĩa với khe hở khoảng 0,4mm Trong quá trình quay, sữa chuyển động với tốc độ 2–3 cm/s và dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa sẽ được phân chia Các cầu mỡ nhẹ hơn sẽ di chuyển về phía trục quay, tập trung xung quanh trục giữa, trong khi các cầu mỡ lớn hơn sẽ tập trung gần tâm, tạo ra sự giảm dần lượng kem khi xa khỏi tâm.
Sữa gầy có trọng lượng nặng hơn, do đó nó di chuyển về phía ngoại vi trong quá trình chế biến Sữa nguyên liệu được tiếp tục đưa vào, tạo áp suất để đẩy sữa gầy và cream lên trên Cream được dẫn qua van điều chỉnh và được lấy ra ngoài, trong khi sữa gầy chảy qua một đường khác để vào bình chứa Hàm lượng chất béo trong sữa gầy chỉ đạt 0,05%, trong khi cream có hàm lượng chất béo lên tới 40%.
Sữa trong đường ống sẽ được phối trộn với sữa gầy và sữa béo thành sữa có hàm lượng chất béo là 3,2 %
Để nâng cao hiệu quả quá trình đồng hóa sữa, cần tăng nhiệt độ của sữa Việc này không chỉ giúp giảm độ nhớt của khối sữa mà còn tiêu diệt một phần vi sinh vật, chủ yếu là tạp trùng.
Sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng nâng nhiệt độ dịch sữa lên 65 0 C
Tách khí còn lại trong sữa giúp quá trình đồng hóa đạt hiệu quả cao nhất
Sữa sẽ được bơm từ thiết bị gia nhiệt sang thiết bị bài khí
Phải tách tối đa hàm lượng khí còn lại trong sữa
Mục đích của việc xử lý sữa là giảm kích thước cầu mỡ và tăng tốc độ phân tán, từ đó ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phần khác, giúp sữa có trạng thái nhũ tương bền vững Đồng thời, quá trình này cũng giảm thiểu oxy hóa và nâng cao chất lượng sữa bằng cách tăng mức độ phân tán của kem, phân bố lại giữa các pha chất béo và plasma, cũng như thay đổi thành phần và tính chất của protein.
Tiến hành: Sữa được bơm vào thiết bị đồng hóa nhờ piston Sau đó dịch sữa đi qua một khe hẹp với áp suất suất 180200 bar ở t o = 6070 o C
Phương pháp: Máy đồng hóa hoạt động với 3 piston chuyển động lệch pha nhau
1/3 chu kì Sữa được nén trong xy lanh 3 cấp ở áp suất 200 bar
Tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém, kéo dài thời gian bảo quản cho sữa
Sữa được chuyển từ thiết bị đồng hóa sang thiết bị gia nhiệt, nơi nhiệt độ của sữa được nâng lên 75°C Sau khi đạt nhiệt độ này, sữa sẽ được lưu trong ống trong khoảng 15-20 giây trước khi quay trở lại thiết bị gia nhiệt Tại đây, sữa ra sẽ tiếp xúc với sữa vào, giúp truyền nhiệt và giảm nhiệt độ của sữa vào.
Sữa sau khi thanh trùng xong được đưa qua bồn chứa sau thanh trùng, thời gian chứa tối đa là 48h
Yêu cầu: sữa phải được thanh trùng đạt 75 0 C trong 15s
Phối trộn đường và chất ổn định cùng với chất nhũ hóa
- Tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dùng
- Tạo trạng thái ổn định cho sữa Tránh phân lớp
- Tăng thời gian bảo quản
Bơm 25% sữa làm sữa nền rồi gia nhiệt lên 65 – 70 0 C rồi cho vào bồn almix
Trộn chất ổn định và chất nhũ hóa trong vòng 10 – 15 phút, sau đó QA kiểm tra chất lượng Khi đạt yêu cầu, cho lượng sữa còn lại vào và tiếp tục cho đường vào tuần hoàn.
5 - 10 phút rồi cho qua bồn chứa sau trộn Kiểm tra chất lượng nếu đạt thì đi lọc rồi đưa đi tiệt trùng UHT
Quá trình được thực hiện trong bồn trộn có cánh khuấy với số vòng quay 250-
Lọc những đường và những chất chưa tan trong quá trình phối trộn
Tiến hành: Sữa sẽ được lọc qua thiết bị lọc
Tương tự đồng hóa lần 1 nhưng ở nhiệt độ 70 – 75 0 C
3.2.13 Tiệt trùng UHT Đây là giai đoạn chính trong dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng Sử dụng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn
Mục đích của quá trình xử lý sữa là tiêu diệt tất cả các vi sinh vật và enzyme, bao gồm cả những loại chịu nhiệt Nhờ đó, thời hạn bảo quản và sử dụng sữa ở nhiệt độ thường có thể được kéo dài lên đến hơn 6 tháng.
Chế độ tiệt trùng: 140 o C ± 4/4giây
Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng có nhiều ngăn
Quá trình được thực hiện qua 4 công đoạn chính:
Hạ nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu
Quá trình tiệt trùng sữa bắt đầu khi dịch sữa mới được đưa vào, trao đổi nhiệt với dịch sữa đã tiệt trùng để nâng nhiệt độ lên khoảng 85-90 °C Tiếp theo, dịch sữa sẽ tiếp tục trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi, đạt nhiệt độ tiệt trùng từ 136-140 °C và duy trì ở mức này trong 4 giây dưới áp suất 6 bar Sau quá trình tiệt trùng, dịch sữa sẽ hạ nhiệt bằng cách trao đổi nhiệt với dịch sữa mới vào và cuối cùng là nước lạnh 2 °C để đạt nhiệt độ yêu cầu trước khi ra khỏi thiết bị Sữa được xử lý trong thiết bị tiệt trùng dạng ống lồng ống và được làm nguội xuống 28 °C ngay trong thiết bị trước khi bơm vào thiết bị Alsafe.
Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương trình đã lập trình sẵn
Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót
Sau khi sữa được tiệt trùng và làm nguội, quy trình tiếp theo là chuyển sữa vào bồn chờ rót vô trùng Bồn này là một thiết bị kín có cánh khuấy, và toàn bộ hoạt động của nó được điều khiển bởi một máy tính đã được lập trình sẵn.
Mục đích của việc rót sữa vào bao bì thích hợp là để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng và vận chuyển sản phẩm Sữa được đóng vào hộp giấy 180ml trong môi trường hoàn toàn vô trùng, sau đó được dán ống hút, in ngày sản xuất và xếp vào hộp carton để bảo quản.
– Đưa băng giấy qua bể H2O2 để tiệt trùng giấy, có nồng độ 32–38%, sau đó loại bỏ H2O2 trên bề mặt bao bì tiếp xúc với sản phẩm bằng trục ép
Khi thực hiện quá trình rót, hộp được hút chân không và nạp khí nitơ, giúp cấu trúc hộp trở nên vững chắc Điều này tạo ra khoảng không cho sữa dãn nở, mang lại cảm giác đồng đều khi thưởng thức sản phẩm.
TÍNH TOÁN XÂY DỰNG
Nhiệm vụ và yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy là giai đoạn quan trọng, có nhiệm vụ nghiên cứu và phân tích dữ liệu dự án để đưa ra các giải pháp bố trí thực tế phù hợp với địa hình khu đất đã được lựa chọn Giai đoạn này đóng vai trò then chốt trong việc tổ chức xây dựng nhà máy hiệu quả.
4.1.1 Các nhiệm vụ khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy Đánh giá các điều kiện tự nhiên, nhân tạo của khu đất xây dựng nhà máy làm cơ sở cho các giải pháp bố trí sắp xếp các hạng mục công trình, các công trình kĩ thuật, các biện pháp giải quyết các vấn đề về khí hậu của nhà máy và các phân xưởng sản xuất… sao cho phù hợp tối đa với yêu cầu dây chuyền công nghệ của nhà máy cũng như của các nhà máy lân cận trong vùng công nghiệp
Xác định cơ cấu mặt bằng và hình khối kiến trúc cho các hạng mục công trình là rất quan trọng, bao gồm việc định hướng nhà, tổ chức mạng lưới công trình công cộng, và trồng cây xanh Cần hoàn thiện khu đất xây dựng, xác định thời kỳ xây dựng và nghiên cứu khả năng mở rộng, phát triển của nhà máy để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong tương lai.
Giải quyết các vấn đề đô thị liên quan đến môi trường là cần thiết để đảm bảo vệ sinh công nghiệp, kiểm soát tiếng ồn, và ngăn chặn ô nhiễm nước và không khí Đồng thời, cần chú trọng đến an toàn sản xuất, đặc biệt là trong việc phòng chống hỏa hoạn và các sự cố đặc biệt khác.
Giải quyết vấn đề đô thị và môi trường giúp nhà máy hòa nhập tốt hơn với các cơ sở lân cận, đồng thời phù hợp với không gian tự nhiên của khu vực Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của thiết kế cần xem xét các yếu tố như hiệu quả sử dụng đất và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chuyên ngành.
4.1.2 Các yêu cầu khi thiết kế mặt bằng nhà máy Để có phương án tối ưu khi thiết kế, quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy công nghiệp cần thoả mãn các yêu cầu cụ thể sau:
Giải pháp thiết kế tổng mặt bằng nhà máy cần tối ưu hóa chiều dài dây chuyền công nghệ, đảm bảo không có sự trùng lặp và lộn xộn, đồng thời hạn chế tối đa sự giao nhau giữa các quy trình Điều này giúp tăng cường mối liên hệ giữa các hạng mục công trình và hệ thống giao thông, cũng như các mạng lưới cung cấp kỹ thuật bên trong và bên ngoài nhà máy.
Khu đất xây dựng nhà máy cần được chia thành các khu vực chức năng phù hợp với đặc điểm sản xuất, yêu cầu vệ sinh, và các yếu tố như sự cố, khối lượng phương tiện vận chuyển, cũng như mật độ công nhân Việc phân chia này sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý và vận hành hiệu quả các khu vực chức năng trong nhà máy.
Diện tích khu đất xây dựng được thiết kế hợp lý, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của dây chuyền công nghệ, tối ưu hóa không gian cho cây xanh và môi trường công nghiệp, đồng thời tạo điều kiện cho việc mở rộng nhà máy trong tương lai.
Tổ chức hệ thống giao thông vận chuyển hợp lý là cần thiết để phù hợp với dây chuyền công nghệ và đặc tính hàng hóa, nhằm đáp ứng mọi yêu cầu sản xuất và quản lý Luồng người và hàng hóa cần được thiết kế ngắn nhất, không trùng lặp và không cắt nhau Bên cạnh đó, việc khai thác phải tương thích với mạng lưới giao thông quốc gia và các cụm nhà máy lân cận cũng rất quan trọng.
Để đảm bảo vệ sinh công nghiệp và giảm thiểu sự cố sản xuất, cần áp dụng các giải pháp phân khu chức năng hợp lý và bố trí hướng nhà theo hướng gió chủ đạo Khoảng cách giữa các hạng mục công trình phải tuân thủ quy phạm thiết kế, tạo điều kiện cho thông thoáng tự nhiên và hạn chế bức xạ nhiệt từ mặt trời vào nhà máy.
Khai thác tối đa các đặc điểm tự nhiên và khí hậu địa phương giúp giảm thiểu chi phí cho san nền, xử lý nền đất, tiêu thuỷ và các công trình ngầm khi bố trí hạng mục công trình.
Để tối ưu hóa hiệu quả kinh tế và tiết kiệm diện tích đất xây dựng, cần thiết lập mối quan hệ hợp tác chặt chẽ với các nhà máy trong khu công nghiệp Việc sử dụng chung các công trình kỹ thuật xử lý chất thải và chống ô nhiễm môi trường, cũng như các cơ sở hạ tầng hành chính phục vụ công cộng, sẽ giúp giảm thiểu vốn đầu tư cho việc xây dựng nhà máy.
+ Phân chia thời kì xây dựng hợp lý, tạo điều kiện thi công nhanh, sớm đưa nhà máy vào sản xuất, nhanh chóng hoàn vốn đầu tư xây dựng
Đảm bảo các yêu cầu thẩm mỹ cho từng công trình trong nhà máy Biên Hòa, đồng thời tạo ra một tổng thể hài hòa, góp phần làm đẹp cảnh quan xung quanh và hình thành khung cảnh kiến trúc công nghiệp đô thị.
Những biện pháp có tính nguyên tắc khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy
4.2.1 Phân chia khu đất về phương diện chức năng
4.2.1.1 Khái niệm chung Đây là biện pháp có tính định hướng ban đầu để có thể đi đến giải pháp quy hoạch tổng mặt bằng nhà máy hợp lý Thực chất của biện pháp này là phân chia các bộ phận chức năng của nhà máy thành các nhóm theo đặc điểm sản xuất, khối lượng và đặc điểm vận chuyển hàng hóa, đặc điểm phân bố nhân lực, đặc điểm về các yêu cầu vệ sinh công nghiệp cũng như các đặc thù sự cố của các công đoạn sản xuất Những nhóm chức năng này được bố trí trên các khu đất của nhà máy trong mối quan hệ của công nghệ sản xuất cũng như các yêu cầu về quy phạm sự cố và vệ sinh công nghiệp
Trên cơ sở nguyên lý ta đưa ra các biện pháp phân chia khu đất xây dựng nhà máy thành các vùng chức năng
Tùy thuộc vào đặc thù sản xuất của từng nhà máy, các nhà thiết kế sẽ áp dụng nguyên tắc phân vùng một cách hợp lý Trong thực tế, việc chia khu đất thành các vùng theo đặc điểm sử dụng là phương pháp phổ biến nhất Phương pháp này thường chia khu đất của nhà máy thành bốn vùng chính.
Khu vực bố trí các nhà hành chính quản lý và các tiện ích phục vụ sinh hoạt bao gồm cổng ra vào, gara ô tô và nhà để xe Đối với các nhà máy nhỏ hoặc có quy mô lớn, diện tích phía trước thường được dành cho bãi đỗ xe ô tô, xe đạp, xe máy, cổng bảo vệ, bảng tin và cây xanh cảnh quan Diện tích khu vực này tùy thuộc vào đặc điểm sản xuất và quy mô của nhà máy, thường chiếm từ 4% đến 20% tổng diện tích nhà máy.
Khu vực bố trí các nhà và công trình trong dây chuyền sản xuất chính của nhà máy, bao gồm các phân xưởng sản xuất chính, phụ và sản xuất phụ trợ, chiếm từ 22% đến 52% diện tích tổng thể của nhà máy Đây là khu vực quan trọng nhất, vì vậy cần chú ý đặc biệt khi thực hiện bố trí để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.
+ Khu đất được ưu tiên về địa hình, địa chất cũng như về hướng
Các nhà sản xuất chính, phụ và sản xuất phụ trợ thường có số lượng công nhân lớn, do đó, cần được bố trí gần cổng hoặc trục giao thông chính của nhà máy Đặc biệt, việc ưu tiên về hướng cũng là yếu tố quan trọng trong việc sắp xếp vị trí.
Các phân xưởng sản xuất có thể gây ra nhiều tác động tiêu cực như tiếng ồn lớn, bụi bẩn, và nhiệt thải, đồng thời dễ xảy ra sự cố như cháy, nổ hoặc rò rỉ hóa chất Do đó, việc bố trí các phân xưởng cần đặt ở cuối hướng gió và tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn vệ sinh công nghiệp.
Vùng các công trình phụ bao gồm các nhà và công trình cung cấp năng lượng như điện, hơi, nước, và xử lý nước thải, cùng với các công trình bảo quản kỹ thuật khác Diện tích của vùng này dao động từ 14% đến 28%, tùy thuộc vào mức độ công nghệ yêu cầu.
Vùng kho tàng và phục vụ giao thông
Trong thiết kế nhà máy, cần xem xét việc bố trí các hệ thống kho tàng, bến bãi, cầu bốc dỡ hàng hóa và sân ga, phù hợp với đặc điểm sản xuất và quy mô của nhà máy, chiếm từ 23% đến 37% tổng diện tích Một số điểm quan trọng cần lưu ý trong quá trình thiết kế là khả năng tối ưu hóa không gian và đảm bảo tính hiệu quả trong vận hành.
Bố trí các công trình trên vùng đất cần phải xem xét không chỉ về hướng mà còn phải đảm bảo sự phù hợp với các khu vực tập kết nguyên liệu và sản phẩm của nhà máy, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc nhập và xuất hàng hóa.
Trong nhiều trường hợp, hệ thống kho tàng có thể được bố trí trực tiếp bên cạnh bộ phận sản xuất, nhằm đáp ứng yêu cầu của dây chuyền công nghệ Do đó, một phần của hệ thống kho tàng có thể nằm ngay trong khu vực sản xuất.
4.2.1.3 Một số điểm cần lưu ý khi bố trí
Để tối ưu hóa hệ thống cung cấp kỹ thuật, cần hạn chế chiều dài của nó bằng cách bố trí hợp lý giữa nơi cung cấp và nơi tiêu thụ năng lượng Việc khai thác tối đa hệ thống trên không và ngầm dưới mặt đất sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
– Tận dụng các khu đất không lợi về hướng hoặc giao thông để bố trí các công trình phụ
– Các công trình có nhiều bụi, hoặc chất thải bất lợi đều phải đặt cuối hướng gió chủ đạo
4.2.1.4 Ưu – nhược điểm của nguyên tắc phân vùng
Dễ quản lý theo ngành, theo các phân xưởng, theo các công đoạn của dây chuyền sản xuất của nhà máy
Thích hợp vơí các nhà máy có những phân xưởng, những công đoạn có các đặc điểm và điều kiện sản xuất khác nhau
Đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp là rất quan trọng, giúp dễ dàng kiểm soát và xử lý các yếu tố gây bất lợi trong quá trình sản xuất, bao gồm bụi, khí độc, cũng như nguy cơ cháy nổ.
Dễ bố trí hệ thống giao thông bên trong nhà máy
Thuận lợi trong quá trình phát triển mở rộng của nhà máy
Phù hợp với đặc điểm khí hậu xây dựng của nước ta
Dây chuyền sản xuất phải kéo dài
Hệ thống đường ống kĩ thuật và mạng lưới giao thông tăng
Hệ số xây dựng, hệ số sử dụng thấp
4.2.2 Biện pháp hợp khối và nâng cao mật độ xây dựng
4.2.2.1 Mục đích Để đạt được hiệu quả cao trong ứng dụng các tiến bộ khoa học kĩ thuật tự động hóa sản xuất phù hợp với xu hướng phát triển trong công tác thiêt kế công nghiệp trên thế giới và Việt Nam trong giai đọan hiện nay
Tiết kiệm chi phí xây dựng là một trong những ưu tiên hàng đầu của chủ đầu tư và nhà thiết kế Để thực hiện điều này, cần áp dụng biện pháp hợp khối và tối ưu hóa mật độ xây dựng bằng cách sắp xếp hợp lý các công trình trên khu đất.
Cần lưu ý khi sử dụng nguyên tắc này là:
Các phân xưởng sản xuất và công trình kỹ thuật có những đặc điểm sản xuất tương đồng hoặc không gây ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình tổ chức và vận hành sản xuất.
Đặc điểm vệ sinh công nghiệp giống nhau, tương tự hoặc ít ảnh hưởng đến nhau trong quá trình sản xuất
Không có những công đoạn sản xuất gây ô nhiễm độc hại hoặc có sự cố công nghiệp ảnh hưởng đến các bộ phận khác
Các điều kiện vi trí, khí hậu và điều kiện chiếu sáng tương tự nhau
Tổ chức giao thông và mạng lưới kĩ thuật
4.3.1 Phân luồng giao thông bên trong nhà máy
Là 1 biện pháp có tính nguyên tắc cần được tôn trọng khi thiết kế mặt bằng chung nhằm đạt được sự hợp lý tối đa trong sản xuất, quản lý sử dụng và an toàn lao động
Do đặc điểm của giao thông trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp thường được phân chia thành 2 luồng chuyển động chính
Luồng hàng: Được định hình do sự vận chuyển của nguyên liệu bán thành phẩm, thành phẩm Chúng được chia thành 2 luồng: luồng ra và luồng vào
Luồng người được hình thành do sự chuyển động của cán bộ công nhân trên khu đất nhà máy
Luồng người, luồng hàng nên tổ chức rõ ràng, ngắn gọn không trùng lặp, chồng chéo ảnh hưởng đến nhau
Luồng hàng, luồng người nên độc lập với nhau, hạn chế cắt nhau trên mặt phẳng ngang Nếu cắt nhau nên thiết kế cầu hoặc đường ngầm
4.3.2 Các loại đường sử dụng trong nhà máy
Hiệu quả kinh tế trong hoạt động sản xuất của nhà máy phụ thuộc vào hệ thống giao thông và cơ sở hạ tầng kỹ thuật Việc tiết kiệm chi phí vận chuyển mỗi tấn hàng hóa không chỉ làm giảm giá thành sản phẩm mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế tổng thể Do đó, việc lựa chọn phương án tổ chức giao thông là một nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế quy hoạch mặt bằng chung của nhà máy.
Dựa vào tình hình giao thông xung quanh nhà máy, cùng với đặc điểm công nghệ sản xuất và khối lượng hàng hóa cần vận chuyển, cần đưa ra quyết định hợp lý về phương án tổ chức giao thông.
Tổ chức hệ thống đường vận chuyển ô tô và đi lại
Giao thông vận chuyển ô tô là phương tiện phổ biến trong các nhà máy lớn và nhỏ, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa chính và trung chuyển giữa các nhà sản xuất và kho tàng bên trong cũng như bên ngoài nhà máy.
Việc lựa chọn giải pháp quy hoạch hệ thống đường ô tô trong nhà máy cần dựa trên dây chuyền sản xuất, khối lượng vận chuyển và đặc điểm khu đất, đồng thời xem xét mạng lưới giao thông bên ngoài để đảm bảo tính hợp lý và hiệu quả.
Chiều rộng của lòng đường được xác định dựa trên cấp đường, phụ thuộc vào khối lượng vận chuyển tại nhà máy Cụ thể, đường cấp III được sử dụng cho các tuyến có lượng hàng hóa vận chuyển dưới 60 tấn mỗi giờ.
Tính toán các hạng mục công trình
4.4.1 Phân xưởng sản xuất chính
Chọn phân xưởng sản xuất có kích thước:
Nhà bêtông cốt thép một tầng được thiết kế với cột chịu lực kích thước 400 x 600 mm và tường bao che dày 200 mm Công trình có nhiều cửa ra vào để thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm, đồng thời tạo điều kiện cho công nhân đi lại Ngoài ra, nhà còn được trang bị nhiều cửa sổ nhằm đảm bảo thông gió và ánh sáng tự nhiên.
Lớp gạch chịu axit: 100 (mm)
Lớp bê tông chịu lực: 300 (mm)
Lớp đất nện chặt cuối cùng
Giàn tam giác trực tiếp lên dầm bê tông làm theo kết cấu mạng chịu lực
Lớp gạch chịu nhiệt dày: 70 (mm)
4.4.2 Phòng thường trực bảo vệ
Hai cái ở 2 cổng chính vào của nhà máy và cổng phụ gần kho thành phẩm phía sau nhà máy
Chọn nhà có kích thước:
Xây dựng nhà 2 tầng có kích thước: 20 x 8 x 8 (m)
– Diện tích các phòng được tính tối thiểu cho 2/3 số người của ca đông nhất
– Chọn diện tích nhà ăn: 25 x 10 x 4 (m)
4.4.5 Nhà vệ sinh – phòng giặt là – phòng phát áo quần – bảo hộ lao động
(phòng sinh hoạt vệ sinh)
Nhà được thiết kế ở cuối hướng gió với nhiều phòng chức năng riêng biệt cho nam và nữ, bao gồm phòng vệ sinh, phòng tắm, và phòng thay đồ cho cả hai giới Ngoài ra, còn có phòng giặt là và phòng phát áo quần cùng với bảo hộ lao động, đảm bảo sự tiện nghi và thoải mái cho người sử dụng.
Kho thành phẩm là nơi chứa sữa tươi có đường, không đường và chứa mẫu của quá trình sản xuất
4.4.7 Kho nguyên vật liệu và bao bì
Kho là nơi chứa: đường, bao bì, phụ gia được ngăn bởi vách ngăn
Chọn kích thước khu vực chứa đường: 20 x 7 x 8 (m)
Vậy kích thước tổng cộng của nhà kho cho 2 mặt hàng: 70 x 35 x 8 (m)
Trạm biến thế có chức năng hạ thế điện từ lưới cao thế xuống lưới hạ thế phục vụ cho việc sử dụng của nhà máy Để đảm bảo an toàn, vị trí của trạm thường được đặt ở những khu vực ít người qua lại.
4.4.9 Khu xử lí nước thải Đây là nơi gồm: bể gom, bể lắng, bể UASB, bể điều hòa, bể bùn, nước thải và các hóa chất xử lí, các chất trợ lắng, lọc
Phân xưởng cơ điện chịu trách nhiệm sửa chữa các thiết bị máy móc trong nhà máy và thực hiện gia công chế tạo dựa trên các cải tiến kỹ thuật, đồng thời phát huy các sáng kiến mới.
Nhà nồi hơi được đặt gần phân xưởng sản xuất chính, kho nhiên liệu
Diện tích nhà phụ thuộc chủ yếu vào kích thước nồi hơi
Là nơi chứa hóa chất, nhiên liệu, vật tư kỹ thuật cung cấp cho các quá trình sản xuất
4.4.13 Khu cung cấp nước và xử lí nước
Bể dự trữ nước: xây dưới đất và nhô lên mặt đất 0,5m Dung tích bể: 600m 3
Trạm bơm được xây dựng với mục đích khai thác nước ngầm, trải qua quá trình kiểm tra và xử lý trước khi đưa vào sử dụng Trong khu vực này, chúng tôi đã thiết kế một bể lắng có dung tích 200m³ để đảm bảo chất lượng nước.
Khu xử lí nước: để cung cấp nước đạt yêu cầu công nghệ cho sản xuất
4.4.14 Nhà để xe: Nhà để xe máy của cán bộ công nhân viên trong nhà máy
Nơi chứa ô tô đưa đón công nhân, ô tô chở giám đốc nhà máy
4.4.16 Nhà để xe chở hàng và xe bồn Đây là nơi chứa 2 xe chở hàng và 2 xe bồn chở sữa tươi Do xe bồn cao nên chọn nhà xe này có kích thước cao hơn
Bảng 4.1: Tổng kết diện tích các công trình trong nhà máy
STT Tên công trình Kích thước
1 Phân xưởng sản xuất chính 100 x 25 x 8 2500
5 Khu vực kho thành phẩm 60 x 40 x 8 2400
8 Khu xử lí nước thải 14 x 5 x 6 70
10 Kho hóa chất, nhiên liệu (vật tư kĩ thuật) 10 x 10 x 6 100
13 Khu cung cấp nước và xử lí nước 12 x 5 60
STT Tên công trình Kích thước
15 Nhà vệ sinh, giặt là, phát áo quần bảo hộ lao động 10 x 5 x 4 50
17 Nhà để xe bồn và chở hàng 15 x 7 x 6 105
Tổng diện tích các công trình 8605
THUYẾT MINH TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY
– Nhà máy được xây dựng trên khu đất có tổng diện tích là: 220 x 160 = 35200
Nhà máy được thiết kế với một cổng chính lớn và một cổng phụ từ đường quốc lộ, với chiều rộng 5m, giúp thuận tiện cho việc ra vào của các xe lớn chở nguyên liệu vào và xe chở hàng từ nhà máy đến các địa điểm tiêu thụ.
Nhà bảo vệ được đặt ngay cạnh lối vào nhà máy, giúp kiểm soát toàn bộ hoạt động ra vào, bao gồm xe cộ và nhân viên đến làm việc cũng như ra về.
– Khu nhà hành chính được bố trí nằm ở phần đầu của nhà máy, thuận lợi cho việc đi lại, cũng như yêu cầu công việc
– Phân xưởng sản xuất chính được bố trí ở giữa trung tâm của nhà máy đảm bảo khả năng liên kết, phối hợp với các bộ phận liên quan
Kho nguyên liệu, kho vật tư, kho bao bì và kho thành phẩm được đặt gần và sau phân xưởng sản xuất chính, nhằm đảm bảo thuận lợi trong việc cung cấp nguyên vật liệu cho quá trình sản xuất và tiếp nhận thành phẩm vào kho.
Phân xưởng cơ điện được đặt cạnh nhà máy nhằm tối ưu hóa quá trình làm việc, giúp đảm bảo sửa chữa và khắc phục sự cố một cách kịp thời, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của nhà máy.
– Nhà vệ sinh, nhà tắm giặt được đặt trong phân xưởng sản xuất chính để thuận tiện, đáp ứng yêu cầu sản xuất
Khu xử lý nước cấp được đặt gần khu sản xuất chính của nhà máy, giúp đảm bảo cung cấp nước hiệu quả cho quá trình sản xuất Việc thiết kế đường ống cấp nước ngắn không chỉ tối ưu hóa nguồn cung mà còn giảm thiểu chi phí xây dựng.
– Nhà để xe được bố trí ở phần đầu nhà máy thuận lợi cho việc đi lại, dễ quản lý, đảm bảo giữ gìn, bảo vệ xe
– Khu xử lý nước thải được bố trí ở xa các khu vực khác, cuối hướng gió, đảm bảo không gây ảnh hưởng đến vệ sinh chung của nhà máy
– Đường giao thông chính đi lại trong nhà máy phải đảm bảo đủ rộng cho các xe đi lại:
+ Đường ô tô ra vào nhà máy là đường 2 chiều, rộng từ 10m
+ Đường cách tường vào nhà sản xuất tối thiểu là 1,5m
– Các cây xanh trồng xung quanh nhà máy cách tường từ 1,5 – 5m, cách đường ô tô từ 1 – 1,5m, cách các đường ống nước và cổng 1,5m, cách các dây điện ngầm từ 1,5
Chiều cao của nhà xưởng được xác định bởi chiều cao tối đa của thiết bị, yêu cầu về chiếu sáng và thông gió tự nhiên, cũng như độ cao lắp ghép và phương tiện vận chuyển thiết bị trong không gian làm việc.
Do đó chọn chiều cao nhà 8m.
