Khi xã hội ngày phát triển đời sống người ngày lên nhu cầu dinh dưỡng người tiêu dùng ngày nâng cao, người ln tìm kiếm lựa chọn mặt hàng thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, tốt cho sức khỏe, thể dễ dàng hấp thụ Và lựa chọn khơng thể khơng nhắc đến sản phẩm “Sữa chua” Sữa chua sản phẩm từ sữa giàu chất dinh dưỡng, giúp tăng cường hệ miễn dịch, chống lão hóa, thực phẩm làm đẹp khơng thể thiếu cho phái nữ, đặc biệt cịn có tác dụng to lớn việc tăng cường hoạt động hệ tiêu hóa, vị chua cịn đem lại cảm giác ngon miệng khiến nhiều người yêu thích Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến sản phẩm từ sữa nói chung sản xuất sữa chua nói riêng Việt Nam năm gần có phát triển động, cung cấp nhiều sản phẩm đa dạng cho đời sống kinh tế quốc dân, đáp ứng nhu cầu nước, bước thay mặt hàng sữa nhập tham gia xuất với đa dạng mẫu mã chủng loại Bên cạnh đó, ngành có nhiều đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước, tạo nhiều việc làm cho người lao động, góp phần bảo đảm đời sống nhân dân ổn định tình hình xã hội, trở thành mắt xích quan trọng nơng nghiệp Việt Nam Với lợi ích mà sản phẩm sữa chua đem lại vật chất lẫn tinh thần vậy, việc xây dựng nghiên cứu sản phẩm điều cần thiết Được đồng ý giáo viên hướng dẫn, em xin thực đề tài: “Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua ăn có đường với suất 4,7 sản phẩm/ngày”
LẬP LUẬN KINH TẾ
Tình hình kinh tế
Ngành sữa Việt Nam, với vai trò là sản phẩm thiết yếu, đã duy trì mức tăng trưởng ấn tượng trong bối cảnh kinh tế khó khăn, nhờ vào sự gia tăng dân số và thu nhập Sự quan tâm ngày càng cao của người tiêu dùng đối với sản phẩm dinh dưỡng dự báo sẽ thúc đẩy sự phát triển của ngành sản xuất sữa, đặc biệt là sữa chua Để đáp ứng nhu cầu trong nước và hướng tới xuất khẩu, việc xây dựng nhà máy chế biến sữa chua là cần thiết, không chỉ tạo ra việc làm ổn định mà còn nâng cao thu nhập cho người lao động và mang lại lợi ích lớn cho các nhà đầu tư.
1.2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
- Nhà máy được xây dựng đảm bảo các yêu cầu sau: [1]
+ Vị trí đặt nhà máy: gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.
+ Giao thông vận tải thuận lợi.
+ Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng.
+ Cấp thoát nước thuận lợi.
+ Nguồn nhân lực dồi dào.
Dựa trên các nguyên tắc đã nghiên cứu, tôi đã quyết định chọn khu công nghiệp Trường Xuân, TP Tam Kỳ làm địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất sữa chua.
Khu công nghiệp Trường Xuân rộng gần 480ha, được tách biệt với khu dân cư, mang lại nhiều lợi thế trong việc xử lý nước thải và tiếng ồn, từ đó giảm thiểu ảnh hưởng đến đời sống của người dân địa phương.
Quảng Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với đặc trưng nóng ẩm và lượng mưa phong phú, phân chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô.
Khái quát về nhiệt độ, độ ẩm thường như sau: [2]
Nhiệt độ trung bình năm: 25,9C
Nhiệt độ trung bình cao nhất: 28-29,7C (Tháng 5 - 8)
Nhiệt độ trung bình thấp nhất: 21-22C
Biên độ nhiệt độ trung bình tháng : 7C.
Độ ẩm trung bình trong năm: 86%.
Mùa Đông (tháng 9 đến tháng 10) : độ ẩm trung bình tháng 82%.
Mùa hè (tháng 4 đến tháng 9) : độ ẩm trung bình 75-81%
Mùa mưa tại khu vực này diễn ra chủ yếu từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm 70-75% tổng lượng mưa hàng năm, với lượng mưa trung bình đạt 400mm mỗi tháng, trong đó tháng 10 ghi nhận lượng mưa cao nhất là 434mm Ngược lại, mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8, chỉ chiếm 25-30% lượng mưa hàng năm, với lượng mưa trung bình tháng chỉ đạt 25mm, và tháng 3 là tháng khô nhất trong năm với chỉ 12mm mưa.
1.3 Hệ thống cơ sở hạ tầng
Trong quá trình sản xuất sữa chua, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng đòi hỏi sản phẩm phải được sản xuất liên tục Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu sữa tươi còn hạn chế, gây gián đoạn cho quy trình sản xuất Do đó, sữa bột gầy và dầu bơ nhập khẩu từ nước ngoài trở thành nguồn nguyên liệu chính để đảm bảo sản xuất ổn định.
Khu công nghiệp Trường Xuân tọa lạc tại thành phố Tam Kỳ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung Khu vực này được hưởng lợi từ nguồn nhân lực phong phú đến từ các tỉnh Đà Nẵng, Huế và Quảng Nam.
Quảng Ngãi được hưởng lợi từ đội ngũ cán bộ và kỹ sư có tay nghề cao, được đào tạo tại các trường đại học uy tín như Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng và Đại học Nông Lâm - Đại học Huế, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy sản xuất.
Khu công nghiệp tọa lạc gần quốc lộ 1A và có tuyến đường sắt Bắc Nam đi qua, kết nối với đường tỉnh lộ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, máy móc thiết bị và vật liệu xây dựng đến nhà máy, đồng thời dễ dàng tiếp cận cảng biển Đà Nẵng.
Mặt khác, trong khu công nghiệp với diện tích lớn nên có mạng lưới giao thông thuận tiện cho việc đi lại, vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm.
Các nhà máy trong khu công nghiệp có thể hợp tác với nhau, chẳng hạn như công ty nhựa, công ty bao bì và nhà máy xử lý nước, để cùng phát triển cơ sở hạ tầng và các dịch vụ như điện, nước Sự hợp tác này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư cho từng nhà máy.
1.3.5 Nguồn cung cấp điện nước
Hệ thống cấp nước sạch, điện chiếu sáng, cảnh quan và môi trường sinh thái đô thị đã được đầu tư nâng cấp và mở rộng Bên cạnh đó, hệ thống cây xanh vỉa hè, đường kiệt nội thị cũng được xây dựng mới, cùng với việc thu gom và xử lý rác thải được cải thiện đáng kể.
Nguồn nước cho quá trình sản xuất được lấy từ hồ Phú Ninh, nơi có dung tích lớn lên tới 62 triệu m³ và chất lượng nước tốt.
Tuyến ống nước thô được lấy từ hồ đưa về nhà máy nước Tp Tam Kỳ có đường kính ống 2Φ600, năng suất 25000 m 3 /ngày đêm.[3]
Nguồn điện cho thành phố Tam Kỳ được cung cấp từ mạng lưới điện quốc gia, với các nguồn điện chính trực tiếp phục vụ cho thành phố.
+ Trạm biến áp Tam Kỳ 110/35/22kv Công suất 2x25MVA.
+ Thuỷ điện Phú Ninh công suất 2x800KW cách trung tâm Thành phố 8km.
- Sản phẩm dự tính sẽ được tiêu thụ trên địa bàn các tỉnh thành như: Đà
Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, là chủ yếu song vẫn có thể đưa tới những nơi xa hơn ở các tỉnh thành khác.
Chúng tôi triển khai các chương trình quảng bá sản phẩm mới thông qua hợp tác với các công ty điện nước và công ty bao bì, nhằm mục tiêu mở rộng thị trường tiêu thụ và giảm chi phí sản xuất.
Hệ thống cơ sở hạ tầng
mưa nhiều và mưa theo mùa Trong năm có hai mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô.
Khái quát về nhiệt độ, độ ẩm thường như sau: [2]
Nhiệt độ trung bình năm: 25,9C
Nhiệt độ trung bình cao nhất: 28-29,7C (Tháng 5 - 8)
Nhiệt độ trung bình thấp nhất: 21-22C
Biên độ nhiệt độ trung bình tháng : 7C.
Độ ẩm trung bình trong năm: 86%.
Mùa Đông (tháng 9 đến tháng 10) : độ ẩm trung bình tháng 82%.
Mùa hè (tháng 4 đến tháng 9) : độ ẩm trung bình 75-81%
Mùa mưa tại khu vực này diễn ra từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm 70-75% tổng lượng mưa hàng năm, với lượng mưa trung bình trong tháng đạt 400mm Trong đó, tháng 10 ghi nhận lượng mưa cao nhất, lên tới 434mm Ngược lại, mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8 chỉ có 25-30% lượng mưa cả năm, với lượng mưa trung bình hàng tháng chỉ khoảng 25mm, và tháng 3 là tháng khô nhất với chỉ 12mm mưa.
1.3 Hệ thống cơ sở hạ tầng
Trong quá trình sản xuất sữa chua, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng đòi hỏi sản phẩm phải được sản xuất liên tục Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu sữa tươi hiện tại còn hạn chế, gây gián đoạn trong quy trình sản xuất Do đó, các nhà sản xuất chủ yếu sử dụng sữa bột gầy và dầu bơ nhập khẩu từ nước ngoài để đảm bảo cung ứng đủ nguyên liệu cho sản xuất.
Khu công nghiệp Trường Xuân, tọa lạc tại thành phố Tam Kỳ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung, sở hữu nguồn nhân lực phong phú từ các tỉnh Đà Nẵng, Huế và Quảng Nam.
Quảng Ngãi được hưởng lợi từ đội ngũ cán bộ và kỹ sư lành nghề, được đào tạo tại các trường đại học danh tiếng như Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng và Đại học Nông Lâm - Đại học Huế, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy sản xuất.
Khu công nghiệp tọa lạc gần quốc lộ 1A và có tuyến đường sắt Bắc Nam đi qua, cùng với đường tỉnh lộ kết nối quốc lộ 1A với cảng biển Đà Nẵng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, máy móc thiết bị và vật liệu xây dựng đến nhà máy.
Mặt khác, trong khu công nghiệp với diện tích lớn nên có mạng lưới giao thông thuận tiện cho việc đi lại, vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm.
Các nhà máy trong khu công nghiệp có thể hợp tác với nhau, như công ty nhựa, công ty bao bì và nhà máy xử lý nước, để phát triển cơ sở hạ tầng chung Sự hợp tác này giúp tiết kiệm chi phí đầu tư cho điện, nước và các dịch vụ thiết yếu khác.
1.3.5 Nguồn cung cấp điện nước
Hệ thống cấp nước sạch và điện chiếu sáng đã được nâng cấp và mở rộng, đồng thời cảnh quan và môi trường sinh thái đô thị cũng được cải thiện Hệ thống cây xanh vỉa hè được đầu tư phát triển, cùng với việc nâng cấp các đường kiệt nội thị Ngoài ra, công tác thu gom và xử lý rác thải cũng được chú trọng xây dựng mới để đảm bảo vệ sinh môi trường.
Nguồn nước cho quá trình sản xuất được lấy từ hồ Phú Ninh, với dung tích lớn lên tới 62 triệu m³ và chất lượng nước tốt, hồ này là nguồn cung cấp quan trọng.
Tuyến ống nước thô được lấy từ hồ đưa về nhà máy nước Tp Tam Kỳ có đường kính ống 2Φ600, năng suất 25000 m 3 /ngày đêm.[3]
Nguồn điện cung cấp cho thành phố Tam Kỳ được lấy từ mạng lưới điện quốc gia, với các nguồn điện chính trực tiếp phục vụ cho thành phố.
+ Trạm biến áp Tam Kỳ 110/35/22kv Công suất 2x25MVA.
+ Thuỷ điện Phú Ninh công suất 2x800KW cách trung tâm Thành phố 8km.
- Sản phẩm dự tính sẽ được tiêu thụ trên địa bàn các tỉnh thành như: Đà
Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, là chủ yếu song vẫn có thể đưa tới những nơi xa hơn ở các tỉnh thành khác.
Chúng tôi triển khai các chương trình quảng bá sản phẩm mới thông qua hợp tác với các công ty điện nước và bao bì, nhằm mở rộng thị trường tiêu thụ và tối ưu hóa chi phí sản xuất.
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
Tổng quan về nguyên liệu
Để bảo quản sản phẩm đã qua xử lý nhiệt, cần giữ ở nơi khô ráo, sạch sẽ, thoáng mát với nhiệt độ thường, thời gian bảo quản không vượt quá 04 tháng kể từ ngày sản xuất Đối với sản phẩm không qua xử lý nhiệt, nhiệt độ bảo quản phải dưới 10C và thời gian bảo quản không quá 30 ngày kể từ ngày sản xuất.
Sản phẩm sữa chua không qua xử lý nhiệt cần được vận chuyển đến nơi tiêu thụ bằng xe lạnh, với nhiệt độ dưới 10°C, trong khi sữa chua đã qua xử lý nhiệt có thể được vận chuyển bằng phương tiện thông thường.
2.2 Tổng quan về nguyên liệu
Sữa bột gầy, hay còn gọi là sữa tách bơ, là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi với hàm lượng chất béo dưới 1% Sản phẩm này được tạo ra bằng cách loại bỏ hoàn toàn nước, với độ ẩm chỉ còn 4%, thông qua phương pháp sấy phun hiện đại.
- Sử dụng sữa bột gầy có ưu điểm:
+ Chủ động trong sản xuất.
+ Bổ sung nguyên liệu do sữa tươi còn hạn chế.
+ Dễ dàng khống chế được hàm lượng chất béo hơn.
+ Giảm giá thành sản phẩm.
+ Bảo quản được lâu, sử dụng thuận tiện.
- Phân loại sữa bột gầy:
Bảng 2.5 Phân loại sữa bột gầy [8]
Chỉ số whey protein không biến tính
Chể độ xử lý nhiệt Sản phẩm
Chịu nhiệt thấp 6 72-75c, Sữa hòan nguyên,
Các sản phẩm sữa chua, kem
Các sản phẩm sữa chua, bánh Theo TCVN 7404:2004 về sữa bột gầy ta có bảng sau:
Bảng 2.6 Chỉ tiêu của sữa bột gầy [8]
STT Các chỉ tiêu Các thông số Tiêu chuẩn
Màu sắc Màu tự nhiên, từ màu trắng sữa đến màu kem nhạt.
Mùi vị Mùi thơm tự nhiên, ngọt dịu, không có mùi vị lạ
Trạng thái Hạt nhỏ, mịn, không vón cục, không lẫn tạp chất
Hàm lượng chất béo, không lớn hơn 1,5% Độ ẩm, không lớn hơn 5% Độ axit chuẩn độ, tính theo axit lactic, không lớn hơn 18
Hàm lượng protein, tính theo hàm lượng chất khô không có chất béo 33%
Hàm lượng kim loại nặng
Hàm lượng chì (Pb) (mg/kg) ≤ 0,5
Hàm lượng asen (As) (mg/kg) ≤ 0,5
Hàm lượng thủy ngân (Hg) (mg/kg) ≤ 0,05
Hàm lượng cadimi (Cd) (mg/kg) ≤ 1
Tổng số VSV hiếu khí, khuẩn lạc/1g sữa bột
Nhóm coliform, số vi khuẩn/g sản phẩm
E.Coli, số vi khuẩn/g sản phẩm 0
Salmonella, số vi khuẩn trong 25g sản phẩm 0
Nấm men và nấm mốc trong 1 g sản phẩm 10
- Bao gói: Sản phẩm sữa bột gầy được đựng trong bao bì chuyên dùng cho thực phẩm.
- Bảo quản: Bảo quản sữa bột gầy nơi khô, thoáng, mát và tránh ánh sáng trực tiếp của mặt trời.
- Vận chuyển: Phương tiện vận chuyển sữa bột gầy phải khô, sạch, không có mùi lạ làm ảnh hưởng đến sản phẩm.
Nước là thành phần thiết yếu trong sản xuất các sản phẩm sữa, cần đạt tiêu chuẩn tương tự như nước uống tinh khiết và tuân thủ các yêu cầu theo "Quyết định".
1329/2002/QÐ-BYT về Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống do Bộ trưởng Bộ Y tế ban hành”
- Mục đích sử dụng nước:
+ Giúp phối trộn dễ dàng.
+ Quyết định trạng thái sản phẩm.
+ Làm sạch, tẩy rửa, vệ sinh.
Các chủng lên men lactic chủ yếu là Streptococus thermophilus và
Lactobacillus bulgaricus Đây là 2 chủng vi khuẩn lên men lactic đồng hình.
Nhiệt độ tối ưu cho quá trình lên men của Streptococcus thermophilus là từ 40 đến 45°C, tạo ra 0,7% acid với pH đạt 4,32 Loại vi khuẩn này có hình dạng cầu và thường kết thành chuỗi dài, được sử dụng kết hợp với trực khuẩn lactic để đạt hiệu quả tối ưu trong sản xuất sữa chua.
Lactobacilus bulgaricus là một loại vi khuẩn lên men đặc trưng, phát triển tối ưu ở nhiệt độ từ 45 đến 50°C trong môi trường có độ acid cao Vi khuẩn này có khả năng sản sinh tới 2,7% acid lactic từ đường lactose trong sữa, với pH tối ưu cho quá trình lên men.
Hai chủng vi khuẩn này có khả năng phát triển độc lập, nhưng khi được nuôi cấy chung, chúng tạo ra acid lactic với tốc độ cao hơn nhiều so với việc nuôi cấy riêng lẻ.
Khi nuôi cấy Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa, sự tương tác sinh học giữa hai loài vi khuẩn này giúp cải thiện sự sinh trưởng của chúng so với việc nuôi cấy riêng lẻ Streptococcus thermophilus có hoạt tính enzyme protease thấp, trong khi Lactobacillus bulgaricus lại có khả năng thủy phân protein tốt hơn Nhờ đó, sự phát triển của Lactobacillus bulgaricus làm tăng nồng độ peptide mạch ngắn và acid tự do, đặc biệt là valine, trong sữa, cung cấp nguồn cơ chất nitơ cần thiết để thúc đẩy sự sinh trưởng của Streptococcus thermophilus.
Ngược lại, Streptococcus thermophilus sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của
Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành acid [11]
Theo TCVN 9633:2013 ta có tiêu chuẩn men trong sữa chua như sau:
Bảng 2.7 Tiêu chuẩn đối với men giống [10]
STT Các thông số Liều sử dụng
1 Chủng vi sinh vật Streptococcus thermophillus và Lactobacilus bulgaricus
2 Liều sử dụng Do nhà sản xuất mong muốn
3 Quy cách đóng gói 50 u/túi, 200 u/túi
Bao bì có 3 lớp: PE-AI-PET4
4 Điều kiện bảo quản < -18C trong vòng 24 tháng
5 Thời hạn sử dụng Men khi nhập được bảo quản lạnh < 5C còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng
2.2.2.1 Chất tạo vị ngọt Để làm tăng độ ngọt cho sữa chua, người ta thường bổ sung thêm đường Ở đây đường được sử dụng chủ yếu là saccharose Đường có thể được bổ sung trực tiếp hoặc dưới dạng puree trái cây Riêng đối với sản phẩm dành cho người ăn kiêng thì các nhà sản xuất sử dụng chất ngọt không có gía trị dinh dưỡng, thường là aspartame.[12] Đường bổ sung vào trong quá trình chế biến phải đảm bảo các yêu cầu theo
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6958:2001 như sau:
Bảng 2.8 Các chỉ tiêu cảm quan [13]
Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi, khô, không vón cục
Mùi, vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ.
Màu sắc Tinh thể trắng óng ánh Khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt.
Bảng 2.9 Các chỉ tiêu lý – hóa [13]
STT Tên chỉ tiêu Mức
1 Độ Pol, ( o Z), không nhỏ hơn 99,80
2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03
3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,03
4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105 o C trong 3 h, % khối lượng
5 Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 30
Bảng 2.10 Các chất nhiễm bẩn [13]
STT Tên chỉ tiêu Mức
2.2.2.2 Chất ổn định cấu trúc:[12]
Chất ổn định thực phẩm là một loại phụ gia thường ở dạng bột, có chức năng duy trì sự phân tán của nhiều thành phần, giúp sản phẩm đồng nhất hơn Chúng cũng tạo gel và giữ cấu trúc của thực phẩm nguyên vẹn trong thời gian dài.
Cấu trúc gel của sữa chua được hình thành từ protein, và để duy trì sự ổn định, hàm lượng chất khô không béo từ sữa cần đạt từ 11 – 13% Tuy nhiên, một số nhà sản xuất hiện nay giảm hàm lượng chất khô và tăng lượng đường để cắt giảm chi phí, dẫn đến cấu trúc gel không ổn định và dễ bị phá vỡ Để cải thiện độ nhớt và kết cấu cho sữa chua, các chất ổn định như gelatin, pectin, tinh bột, agar và carrageenan thường được sử dụng với tỷ lệ từ 0,05 – 1%, giúp kiểm soát độ keo hóa và ngăn ngừa hiện tượng tách serum.
Pectin là một polysaccharide phổ biến trong thực vật, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng cấu trúc tế bào Trong thực vật, pectin chủ yếu tồn tại dưới hai dạng: pectin hòa tan và protopectin không hòa tan Khi gặp acid, enzyme protopectinaza, hoặc qua quá trình gia nhiệt, protopectin sẽ chuyển đổi thành pectin.
Whey (váng sữa) là loại protein hòa tan chiếm 20% hàm lượng protein trong sữa chua Protein whey đã trở thành một sản phẩm bổ sung phổ biến cho vận động viên và người tập thể hình, đồng thời còn hỗ trợ hạ huyết áp và giảm cân hiệu quả.
Whey là một sản phẩm từ sữa có màu trắng ngà và vị ngọt, thường được bổ sung để tăng hàm lượng protein trong các sản phẩm thực phẩm Để đảm bảo chất lượng, thành phần whey cần tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 10560:2015.
Bảng 2.11 Chỉ tiêu thành phần bột Whey [14]
Chỉ tiêu Hàm lượng tối thiểu
Hàm lượng chất đối chứng
Lactose a KQĐ f 61,0 % khối lượng KQĐ
Protein sữa b 10,0 % khối lượng KQĐ KQĐ
Chất béo sữa KQĐ 2,0 % khối lượng KQĐ
Nước c KQĐ KQĐ 5,0 % khối lượng
Tro KQĐ KQĐ 9,5 % khối lượng
Các sản phẩm có thể chứa lactose dạng khan và lactose ngậm một phân tử nước, nhưng hàm lượng lactose được tính chỉ theo lactose dạng khan, trong đó 100 phần lactose ngậm một phân tử nước tương đương với 95 phần lactose dạng khan Hàm lượng protein được xác định bằng phương pháp Kjeldahl, với giá trị là 6,38 nhân với hàm lượng nitơ tổng Lưu ý rằng hàm lượng nước không bao gồm nước kết tinh trong lactose Độ axit chuẩn độ (tính theo axit lactic) có thể dưới 0,35% hoặc bằng hoặc lớn hơn 0,35%, tuy nhiên không có quy định cụ thể nào khác.
LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Thuyết minh quy trình
Gồm có sữa bột gầy, dầu bơ, đường, whey, chất ổn định, men khô và nước.
Trước khi đem đi phối trộn nguyên liệu được kiểm tra chất lượng, đánh giá và lấy đúng đủ số lượng cần sử dụng theo công thức phối chế.
Nguyên liệu để phối trộn bao gồm nước, sữa bột gầy, dầu bơ, đường saccharose, đường lactose và chất ổn định Quá trình phối trộn được thực hiện theo công thức cụ thể, trong đó nước được sử dụng để pha sữa ở nhiệt độ 60 - 60 °C nhằm giúp hòa tan sữa bột một cách nhanh chóng.
Phối trộn chất ổn định, chất nhũ hóa và đường saccharose, đường lactose thành dung dịch đồng nhất, giúp tạo sự đồng đều về cảm quan cho sản phẩm.
+ Định lượng và gia nhiệt nước bơm vào thùng trộn ở nhiệt độ 55-60 ° C, sau đó cho chất ổn định và đường vào
+ Bơ được nấu chảy và được dẫn vào thiết bị phối trộn qua van tiết lưu.
+ Tiến hành khuấy tuần hoàn khoảng 20 phút để hỗn hợp tan hoàn toàn.
- Mục đích: Tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa Tăng độ đồng nhất cho sản phẩm sữa chua.
Hỗn hợp sau khi được phối trộn sẽ được bơm qua thiết bị đồng hóa để đảm bảo các thành phần được hòa quyện đồng đều Quá trình đồng hóa thường sử dụng máy đồng hóa 2 cấp với áp lực từ 150 đến 200 bar và nhiệt độ dao động từ 55 đến 70 °C.
+ Tiêu diệt một phần vi sinh vật làm cho sữa có môi trường dinh dưỡng tinh khiết thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật yêu cầu.
+ Vô hoạt một phần enzyme có sẵn gây hại đến trong sữa nhằm hạn chế những bất lợi cho công đoạn tiếp theo.
+ Tác dụng ổn định Protein trong sữa
- Tiến hành: Sử dụng thiết bị thanh trùng dạng tấm nâng nhiệt độ dịch sữa lên 70-75 ° C, trong 5-10 phút
Mục đích của việc hạ nhiệt độ dịch sữa xuống 4-6 °C là để hạn chế hoạt động và xâm nhập của vi sinh vật có hại, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ủ hoàn nguyên.
- Tiến hành: Sữa được làm lạnh đến nhiệt độ 4-6 ° C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm.
Để ổn định tính chất của sữa và đưa sữa trở về trạng thái tự nhiên, cần đảm bảo rằng protein trong sữa được trương nở hoàn toàn và triệt để, đồng thời các muối cũng phải trở lại trạng thái cân bằng.
+ Đảm bảo hạn chế sự phát triển của một số vi sinh vật.
+ Tạo trạng thái đồng nhất trong dịch sữa.
+ Kết thúc giai đoạn này kiểm tra hàm lượng chất khô của sữa, có thể tiến hành chuẩn hóa.
+ Sữa sau làm lạnh sẽ được bơm vào bồn ủ hoàn nguyên
+ Bồn ủ có cấu tạo 2 lớp vỏ, bên trong có cánh khuấy hoạt động liên tục.
Dịch sữa được giữ nhiệt ổn định nhờ vào quá trình trao đổi nhiệt gián tiếp với nước lạnh tuần hoàn giữa hai lớp vỏ Quá trình ủ kết thúc khi dịch sữa đạt trạng thái tương tự như sữa tươi.
+ Bồn ủ được thực hiện ở 4 – 6 ° C, thời gian ủ là 6 - 8h.
Trong quá trình ủ, cần kiểm tra độ khô của dung dịch; nếu độ khô cao, bổ sung nước, còn nếu độ khô thấp, thêm sữa bột theo tỉ lệ nhất định cho đến khi đạt yêu cầu Việc chuẩn hóa này giúp điều chỉnh hàm lượng chất béo cho sản phẩm, thường dao động khoảng 3% trong sữa thành phẩm.
Sau khi quá trình ủ hoàn tất, sữa sẽ được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 65 - 70 °C, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình đồng hóa lần 2.
+ Sử dụng nhiệt hoàn lại ở thiết bị thanh trùng để gia nhiệt sữa.
+ Làm đồng đều các thành phần của dịch sữa, tạo cho sản phẩm đồng nhất, quện sữa mịn.
Giảm kích thước hạt béo và phân bố chúng đồng đều trong sản phẩm giúp phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, từ đó giảm độ nhớt và tăng cường độ đồng nhất cho sản phẩm.
- Tiến hành: Dịch sữa được đưa vào thiết bị đồng hóa ở áp suất 200 - 250 bar, nhiệt độ 70 -75 ° C Sau đồng hóa sữa đạt độ đồng nhất cao.[2]
+ Tiêu diệt vi sinh vật có trong khối sữa tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của vi khuẩn lactic.
+ Tăng khả năng hydrat hóa của các casein (khả năng giữ nước tốt hạn chế sự tách nước, quyện sữa mịn, chắc) [2]
Biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là whey protein, giúp hình thành khối đông với cấu trúc ổn định trong quá trình lên men Điều này hạn chế sự thoát nước ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
+ Sữa sau đồng hóa lần 2 được bơm vào thiết bị thanh trùng dạng tấm, nhiệt độ thanh trùng 90 - 95 ° C, trong 5 phút.
+ Hạ nhiệt độ dịch sữa sau khi thanh trùng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men.
Sau khi thanh trùng, sữa được dịch qua ngăn trao đổi nhiệt với sữa hoàn nguyên ở nhiệt độ 4-6 °C để giảm nhiệt độ xuống còn 40-45 °C Nhiệt độ này lý tưởng cho sự hoạt động của vi khuẩn lactic, chuẩn bị cho quá trình lên men.
+ Đây là công đoạn chính, quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất sữa chua Tạo hương vị đặc trưng cho sản phẩm.
+ Chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic, đồng thời hình thành các chất thơm tạo mùi vị đặc trưng dưới tác dụng của hệ vi khuẩn lactic.
Đầu tiên, cho một lượng nhỏ dịch sữa và men giống vào thùng cấy, sau đó sử dụng cánh khuấy để hòa tan trong khoảng 1 phút Việc này giúp men tiếp xúc đồng đều hơn với dịch sữa.
Sau khi cho vào thùng lên men, dịch sữa được duy trì ở nhiệt độ 40-45 °C và khuấy đều trong khoảng 2 phút Quá trình lên men sẽ diễn ra trong thời gian từ 6 đến 8 giờ.
+ Quá trình lên men được thực hiện trong bồn lên men 2 vỏ có cánh khuấy
+ Giai đoạn lên men kết thúc khi độ pH của dịch sữa lên men đạt 4,5 - 4,6.
+ Lên men được khoảng 3h, thì lấy mẫu đi kiểm tra độ pH (Để có biện pháp điều chỉnh hợp lý và kịp thời)
+ Bồn lên men phải đảm bảo vô trùng không khí và sạch sẽ
Lên men là giai đoạn quan trọng nhất trong sản xuất sữa chua, diễn ra qua quá trình lên men lactic Trong giai đoạn đầu, lactose được thủy phân thành glucose và galactose dưới tác dụng của lactoza Sau đó, các đường này trải qua nhiều phản ứng trung gian để chuyển hóa thành axit pyruvic.
Axit Pyruvic bị khử cho axit lactic.
CH3-CO-COOH + 2H CH3-CHOH-COOH
Trong quá trình lên men, axit lactic tạo thành làm giảm pH của sữa Khi pH
Điểm đẳng điện của protein sữa là 4,5 - 4,6, điều này dẫn đến sự đông tụ của casein Trong sữa, casein tồn tại dưới dạng caseinat canxi phân bố đều Sự xuất hiện của axit lactic kích thích phản ứng tạo ra axit caseinic không hòa tan, giúp sữa chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái đông tụ.
CH 3 -COOH-COOH + NH 2 -R(COO) 2 Ca NH 2 -R(COOH) 2 + (CH 3 -CO-COOH) 2 Ca
(Axit Lactic) (Caseinate calcium) (Axit ceiseic) (Lactate calcium)
Khi dịch sữa đạt độ pH từ 4,5 đến 4,6, quá trình lên men sẽ được dừng lại bằng cách làm lạnh dịch sữa chua xuống nhiệt độ 18 - 20 °C.
- Giúp ức chế hoạt động của các vi khuẩn lactic, hạn chế tối đa sự biến đổi pH trong quá trình chờ rót và làm ổn định độ nhớt.
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Tính cân bằng vật chất
Vậy trong một năm thì nhà máy làm việc trong 277 ngày với 831 ca liên tục.
4.2 Tính cân bằng vật chất:
Năng suất của phân xưởng 4,7tấn sản phẩm/ ngày.
Ta chọn phối trộn theo công thức sau:
Bảng 4.1 Hàm lượng các thành phần trong sữa chua
Thành phần Hàm lượng (%)
Chất ổn định, nhũ hóa 1
- Tổng hàm lượng chất khô: 100 – 78 = 22%
- Hàm lượng chất béo có trong sữa thành phẩm: 3 + (1,5% 7,5) = 3,11%
- Hàm lượng chất khô không béo trong sữa thành phẩm:
Tỷ trọng sữa được tính theo công thức: d = 100
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).
4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua đặc có đường
* Năng suất của phân xưởng tính theo kg/ngày:
Trong quá trình sản xuất, nhà máy làm việc theo 3 ca liên tục
Ta có bảng tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn tính bằng % so với công đoạn trước đó:
Bảng 4.2 Bảng tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn.
STT Tên công đoạn Tiêu hao so với công đoạn trước (%)
11 Làm lạnh nhanh, chờ rót 0,15
12 Chiết rót 0,5 Áp dụng công thức:
Trong đó: Gv: Là lượng sữa trước khi vào ở công đoạn.
Gr: Là lượng sữa sau mỗi công đoạn. x : Là tỷ lệ hao hụt ở mỗi công đoạn.
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn rót hộp và đóng hộp vô trùng:
Lượng dịch sữa trước khi vào làm lạnh nhanh:
Lượng dịch sữa trước khi lên men kể cả lượng men đã cho vào:
Trong 4 744,9 k g có cả lượng dịch sữa và lượng men thêm vào Tính khối lượng dịch sữa và khối lượng men sử dụng cho quá trình lên men:
Khối lượng men cho vào thường dùng với tỉ lệ 1,1% so với lượng sữa dùng lên men Giả sử a,b lần lượt là khối lượng men, dịch sữa cần tìm.
Ta có hệ phương trình sau:
Giải hệ phương trình ta được:
Vậy lượng dịch sữa sử dụng cho quá trình lên men:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn làm nguội:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn thanh trùng 2:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hóa 2:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn gia nhiệt:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn ủ hoàn nguyên:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn làm lạnh nhanh:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn thanh trùng I:
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hóa I:
Tổng lượng dịch sữa, dịch đường, dầu bơ và chất ổn định bổ sung trước khi vào công đoạn phối trộn:
Tính lượng nguyên liệu phụ cần thêm vào:
+ Do sản phẩm có 9,5% đường nên ta có:
+ Lượng chất ổn định, chất nhũ hóa chiếm 1%:
+ Lượng chất béo (dầu bơ) chiếm 3%:
+ Do sản phẩm có 1% bột Whey nên ta có:
+ Tổng lượng nguyên liệu phụ cần thêm vào:
Chọn hao hụt sử dụng phụ gia là 0,15% thì khối lượng phụ gia thực tế sử dụng là:
Vậy lượng dịch sữa trước công đoạn phối trộn:
Tính khối lượng sữa bột gầy và lượng nước nóng cho vào phối trộn:
Gọi x là lượng sữa bột gầy với hàm lượng chất khô 98%, và y là lượng nước nóng cần thiết để hoàn nguyên Mục tiêu là tạo ra khối sữa có tổng hàm lượng chất khô đạt 9,2% Từ đó, ta có thể thiết lập phương trình để tính toán các thành phần cần thiết cho quá trình này.
Giải hệ phương trình trên ta được: x = 3861,7 (kg/ngày) y = 251,85 (kg/ngày)
Lượng hao hụt sữa bột gầy sử dụng là 0,45% nên lượng sữa bột gầy thực tế cần dùng cho 1 ngày là:
Tính số hộp dung tích 150 ml cho sản phẩm sữa chua đặc có đường:
Lượng sữa trước công đoạn rót hộp: 4723,6 (kg/ngày)
Số hộp cần dùng trong 1 ngày:
Trong quá trình rót tỷ lệ hao hụt là 0,5% Vậy số hộp thực tế:
Vậy số hộp cần dùng để sản xuất trong 1 ngày là 29463 hộp.
Bảng 4.4: Bảng cân bằng vật chất nguyên liệu
STT Quá trình Tiêu hao (%) Khối lượng (kh/ngày)
2 Lượng nước pha sữa bột 251,85
5 Chất nhũ hóa, chất ổn định 48,1
7 Tổng lượng nguyên liệu phụ 0,15 697,8
Bảng 4.5: Bảng cân bằng vật chất sữa chua ăn có đường qua từng công đoạn
STT Quá trình Tiêu hao
Lượng dịch sữa đem lên men 4693,3
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
5.1 Tính và chọn thiết bị trong dây chuyền sản xuất
Lựa chọn thiết bị phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo nhà máy hoạt động liên tục và hiệu quả Số lượng thiết bị cần thiết cho từng công đoạn được xác định dựa trên năng suất của công đoạn đó.
(n: số lượng thiết bị) Năng suất thiết bị
Do một ngày làm việc 3 ca nên trong một ngày ta sẽ phối trộn sữa thành 3 mẻ.
Lượng dịch sữa cần cho một ngày sản xuất là 4812,3 kg
Thể tích sữa đưa vào phối trộn trong thiết bị là:
- Thể tích bồn chứa sữa cần chọn là:
- Chọn thiết bị phối trộn – Round High Speed Emulsification Tank của
Hình 5.1 Máy trộn Round High Speed Emulsification Tank [18]
5.2.2 Thiết bị đồng hóa 1 và đồng hóa 2
- Lượng nguyên liệu đem đi đồng hóa I là 4771,4(kg/ngày).
+ Thể tích lượng sữa đem đi đồng hóa:
- Lượng nguyên liệu đem đi đồng hóa II là 4719,2(kg/ngày).
+ Thể tích lượng sữa đem đi đồng hóa:
- Chọn thời gian đồng hóa cho cả mẻ đưa vào là 1h, từ đó chọn thiết bị đồng hóa GJB5-60
Hình 5.2 Thiết bị đồng hóa GJB5-60 [19]
- Các thông số kỹ thuật:
+ Trọng lượng thiết bị: 2100kg
+ Áp suất làm việc: 200 bar
Vậy chọn 1 thiết bị sử dụng cho đồng hóa 1 và sử dụng cho cả đồng hóa
2 Do đồng hóa 1 và đồng hóa 2 cách nhau qua khá nhiều công đoạn có thể tận dụng.
5.2.3 Thiết bị thanh trùng 1 và làm lạnh nhanh
- Lượng sữa cần đưa vào thanh trùng 1: 4759,5 (kg/ngày)
- Chọn thời gian cần thiết để thanh trùng hết lượng sữa trong ngày là 2h
- Năng suất cần đạt của thiết bị thanh trùng 1:
- Khối lượng dịch sữa đem đi làm lạnh nhanh là 4750 (kg/ngày)
- Chọn thời gian thực hiện làm lạnh hết lượng sữa là 2h.
- Thể tích dịch sữa đi vào thiết bị làm lạnh nhanh là:
Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4 -AN với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Diện tích tấm truyền nhiệt: 0,348 m 2
+ Vật liệu chế tạo thép không rỉ AISI316
+ Nhiệt độ gia nhiệt ban đầu của sữa: 4 - 6C
Hình 5.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4-AN [21]
Lượng nguyên liệu đem ủ hoàn nguyên là 4742,9 (kg/ ngày).
Vậy thể tích sữa đem ủ hoàn nguyên là:
Bồn ủ hoàn nguyên có thiết kế hình trụ đứng với đáy chỏm cầu, được chế tạo từ thép không gỉ Bên trong bồn, các tấm kim loại được gắn để thực hiện chức năng khuấy đảo, trong khi động cơ với cánh khuấy được lắp đặt ở một bên của bồn.
Thời gian ủ hoàn nguyên từ 4h- 6h Ta chọn thời gian ủ là 5 giờ, ta có thể tích sữa trong một ngày là: 4414,3 (lít)
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8 Nên ta có thể tích bồn ủ hoàn nguyên cần chọn là:
- Chọn bể vô trùng Tetra Pak VD với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316
Ta có số lượng bồn ủ là: n = 5519,1
Vậy chọn số lượng thiết bị là 2 thiết bị
Hình 5.4 Bể vô trùng Tetra Pak VD [22]
Lượng nguyên liệu đem đi gia nhiệt là 4731 (kg)
Chọn thời gian thực hiện gia nhiệt hết lượng sữa là 2h.
- Năng suất cần đạt của thiết bị gia nhiệt:
- Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4-AN với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Diện tích tấm truyền nhiệt: 0,17 m 2
+ Vật liệu chế tạo thép không rỉ AISI316
+ Nhiệt độ gia nhiệt ban đầu của sữa: 4 - 6C
Hình 5.5 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4 -AN [21]
5.2.6 Thiết bị thanh trùng 2 và làm nguội
- Lượng nguyên liệu đem đi thanh trùng 2 là 4712,1 (kg).
- Chọn thời gian thực hiện thanh trùng 2 là 2h Năng suất cần đạt của thiết bị thanh trùng 2:
- Lượng nguyên liệu đem đi làm nguội là 4702,7 (kg).
- Chọn thời gian thực hiện và làm nguội là 2h Năng suất cần đạt của thiết bị làm nguội:
- Chọn thiết bị thanh trùng Plate Pasteurizer dùng chung cho cả hai giai đoạn thanh trùng và làm nguội với các thông số kỹ thuật sau:
+ Diện tích trao đổi nhiệt: 25 m 2
+ Thời gian giữ nhiệt: 25 giây
+ Nước mát sử dụng: 20,4 tấn/h
Hình 5.6 Thiết bị thanh trùng Plate Pasteurizer [20]
Vậy chọn 1 thiết bị thanh trùng cho cả thanh trùng 2 và làm nguội
Chọn thiết bị lên men SSG-8 có cánh khuấy của nhà phân phối JIMEI Việt
Nam với các thông số kỹ thuật cơ bản sau:
- Vật liệu chế tạo: thép không gỉ
Hình 5.7 Bồn lên men SSG- 8 có cánh khuấy [23]
Lượng nguyên liệu đem đi lên men là 4744,9 (kg/ngày).
Thời gian lên men từ 4h- 6h Ta chọn thời gian lên men là 5 giờ ta có thể tích sữa trong một ngày lên men là: 4417,1 (lít/ngày)
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8 Nên ta có:
Vậy chọn 1 thiết bị lên men.
Lượng sữa đi vào trữ vô trùng là: 4730,7 kg
Thể tích sữa chứa ở bồn chờ rót là:
Chọn hệ số chứa đầy: φ = 0,85
Thể tích cần có của thiết bị:
- Chọn bồn trữ vô trùng Tetra Pak VD với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316
Ta có số lượng bồn chờ rót là: n = 5181,1
Vậy chọn 1 bồn trữ vô trùng chờ rót, sau lên men.
Hình 5.8 Bồn trữ lạnh chờ rót [24]
5.2.9 Thiết bị rót vô trùng
Lượng nguyên liệu trước khi rót là 4723,6 (kg).
- Thể tích lượng sữa đem đi rót vô trùng:
- Số hộp thực tế dùng trong 1 ngày: 29463 (hộp/ngày) (CBVC)
Chọn 1 thiết bị chiết rót loại DGD- 600F của JIMEI Việt Nam
Hình 5.9 Thiết bị chiết rót DGD- 600F [25]
- Năng suất: 2000 hộp/h (hộp 150ml)
- Điện năng hoạt động: 10kW
- Kích thước thiết bị: DRC = 930037504000 mm
- Khối lượng thiết bị: 6000 kg
Vậy thời gian chiết rót tối thiểu là:
- Lượng siro đường cần dùng: 457,2 (kg/ngày).
- Thể tích lượng siro đường:
Với 1,349 là khối lượng riêng của đường nồng độ 70%.
Chọn thiết bị nồi nấu 2 vỏ có cánh khuấy CYF- JC-500-4 của Công ty Chin
Ying Fa Đài Loan sản xuất
- Kích thước nồi: D = 1100 mm, H = 530mm
Chọn bơm Ly Tâm Dạng Xoáy Đầu Inox TECO 3 HP HVS380-12.2 20 [20]
- Số vòng quay: 2840 vòng/phút
- Đường kính bên trong của ống hút và đẩy: 38 mm
Bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, dùng để bơm các chất lỏng thông thường, có độ nhớt không cao.
Vậy trong dây chuyền sản xuất sữa chua, ta cần: 8 bơm ly tâm.
Bơm răng khía là thiết bị lý tưởng để bơm các chất lỏng có độ nhớt cao, như dịch đường và sữa chua thành phẩm Đối với các ứng dụng này, bơm răng khía 2CY4.2/2.5 là sự lựa chọn phù hợp.
- Số vòng quay: 1420 vòng/phút
Vậy trong quá trình sản xuất sữa chua ăn ta chọn 3 bơm đặt ở: nồi nấu siro, bồn chờ rót và thiết bị chiết rót.
Bảng 5.1 Các thiết bị trong sản xuất
STT Thiết bị Kích thước (mm) Số lượng
3 Thanh trùng I và làm lạnh nhanh 1780×990×1628 1
7 Thanh trùng II và làm nguội 2400×2000×2400 1
10 Thiết bị rót vô trùng 9300×3750×4000 1
Trong quá trình tìm hiểu và được sự hướng dẫn nhiệt tình của Cô KS Võ
Thị Thu Hằng đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ đồ án công nghệ với đề tài thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua đặc có đường, đạt năng suất 4,7 tấn sản phẩm mỗi ngày.
Qua đồ án công nghệ lần này, em đã học hỏi và tìm hiểu ra được nhiều vấn đề đáp ứng cho việc học tập của bản thân như:
- Những điều kiện cần thiết để xây dựng nhà máy sữa chua
- Quy trình công nghệ sản xuất của một nhà máy sữa chua
- Tính cân bằng vật chất
- Tính và lựa chọn thiết bị dựa trên quy trình công nghệ
- Bố trí mặt phẳng phân xưởng.
Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do kiến thức hạn chế và kinh nghiệm thực tiễn còn ít, nên trong quá trình hoàn thiện đồ án, em vẫn gặp phải một số sai sót Em rất mong nhận được sự đóng góp và hướng dẫn từ quý Thầy (Cô) để có thể cải thiện và hoàn thiện hơn trong các bài báo cáo sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
1 Trần Thế Truyền, Cơ sở thiết kế nhà máy, Khoa Hoá trường ĐHBK Đà
3 https://l.facebook.com/l.php?u=https%3A%2F%2Fwww.123doc.net
%2Fdocument%2F2435267-thiet-ke-he-thong-cap-nuoc-cho-tp-tam-ky- quang-nam
4 https://tailieu.vn/doc/tieu-luan-mon-ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong- cong-nghe-thuc-pham-cong-nghe-san-xuat-sua-chua-1907544.html
5 Nguồn gốc của sữa chua, https://nld.com.vn/thoi-su-quoc-te/nguon-goc- khong-ngo-cua-sua-chua-20180203144234775.htm
6 https://vanbanphapluat.co/tcvn-7030-2002-sua-chua-quy-dinh-ky-thuat
7 https://xemtailieu.com/tai-lieu/tinh-toan-va-thiet-ke-phan-xuong-san-xuat- sua-chua-an-voi-nang-suat-1000kgngay-1855840.html
8 https://vanbanphapluat.co/tcvn-7404-2004-sua-bot-gay-yeu-cau-ky-thuat
9 http://www.luanvan.co/luan-van/ung-dung-qua-trinh-len-men-trong-san- xuat-sua-chua-46054/
10 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9633:2013 (ISO 27205:2010) về Sản phẩm sữa lên men - Giống vi khuẩn khởi động - Tiêu chuẩn nhận dạng
11 Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa, (Tập I), NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2004.
12 http://www.luanvan.co/luan-van/de-tai-cong-nghe-san-xuat-sua-chua-63609/
13 http://sugar.com.vn/tieu-chuan-duong/tcvn-nganh-duong/tieu-chuan-viet- nam-tcvn-6958-2001-duong-tinh-luyen.html
14 https://vanbanphapluat.co/tcvn-10560-2015-whey-bot
15 https://text.123doc.net/document/2513604-bao-cao-thuc-tap-quy-trinh-san- xuat-sua-chua-tai-cong-ty-elovi-viet-nam.
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
Thiết bị chính
Lượng dịch sữa đem lên men 4693,3
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
5.1 Tính và chọn thiết bị trong dây chuyền sản xuất
Lựa chọn thiết bị phù hợp là yếu tố quan trọng giúp nhà máy duy trì hoạt động liên tục và hiệu quả Số lượng thiết bị cần thiết cho mỗi công đoạn được xác định dựa trên năng suất của công đoạn đó.
(n: số lượng thiết bị) Năng suất thiết bị
Do một ngày làm việc 3 ca nên trong một ngày ta sẽ phối trộn sữa thành 3 mẻ.
Lượng dịch sữa cần cho một ngày sản xuất là 4812,3 kg
Thể tích sữa đưa vào phối trộn trong thiết bị là:
- Thể tích bồn chứa sữa cần chọn là:
- Chọn thiết bị phối trộn – Round High Speed Emulsification Tank của
Hình 5.1 Máy trộn Round High Speed Emulsification Tank [18]
5.2.2 Thiết bị đồng hóa 1 và đồng hóa 2
- Lượng nguyên liệu đem đi đồng hóa I là 4771,4(kg/ngày).
+ Thể tích lượng sữa đem đi đồng hóa:
- Lượng nguyên liệu đem đi đồng hóa II là 4719,2(kg/ngày).
+ Thể tích lượng sữa đem đi đồng hóa:
- Chọn thời gian đồng hóa cho cả mẻ đưa vào là 1h, từ đó chọn thiết bị đồng hóa GJB5-60
Hình 5.2 Thiết bị đồng hóa GJB5-60 [19]
- Các thông số kỹ thuật:
+ Trọng lượng thiết bị: 2100kg
+ Áp suất làm việc: 200 bar
Vậy chọn 1 thiết bị sử dụng cho đồng hóa 1 và sử dụng cho cả đồng hóa
2 Do đồng hóa 1 và đồng hóa 2 cách nhau qua khá nhiều công đoạn có thể tận dụng.
5.2.3 Thiết bị thanh trùng 1 và làm lạnh nhanh
- Lượng sữa cần đưa vào thanh trùng 1: 4759,5 (kg/ngày)
- Chọn thời gian cần thiết để thanh trùng hết lượng sữa trong ngày là 2h
- Năng suất cần đạt của thiết bị thanh trùng 1:
- Khối lượng dịch sữa đem đi làm lạnh nhanh là 4750 (kg/ngày)
- Chọn thời gian thực hiện làm lạnh hết lượng sữa là 2h.
- Thể tích dịch sữa đi vào thiết bị làm lạnh nhanh là:
Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4 -AN với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Diện tích tấm truyền nhiệt: 0,348 m 2
+ Vật liệu chế tạo thép không rỉ AISI316
+ Nhiệt độ gia nhiệt ban đầu của sữa: 4 - 6C
Hình 5.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4-AN [21]
Lượng nguyên liệu đem ủ hoàn nguyên là 4742,9 (kg/ ngày).
Vậy thể tích sữa đem ủ hoàn nguyên là:
Bồn ủ hoàn nguyên có hình dạng trụ đứng với đáy chỏm cầu, được chế tạo từ thép không gỉ Bên trong bồn, các tấm kim loại được lắp đặt để thực hiện quá trình khuấy đảo, trong khi động cơ gắn cánh khuấy được đặt ở một bên của bồn.
Thời gian ủ hoàn nguyên từ 4h- 6h Ta chọn thời gian ủ là 5 giờ, ta có thể tích sữa trong một ngày là: 4414,3 (lít)
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8 Nên ta có thể tích bồn ủ hoàn nguyên cần chọn là:
- Chọn bể vô trùng Tetra Pak VD với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316
Ta có số lượng bồn ủ là: n = 5519,1
Vậy chọn số lượng thiết bị là 2 thiết bị
Hình 5.4 Bể vô trùng Tetra Pak VD [22]
Lượng nguyên liệu đem đi gia nhiệt là 4731 (kg)
Chọn thời gian thực hiện gia nhiệt hết lượng sữa là 2h.
- Năng suất cần đạt của thiết bị gia nhiệt:
- Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4-AN với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Diện tích tấm truyền nhiệt: 0,17 m 2
+ Vật liệu chế tạo thép không rỉ AISI316
+ Nhiệt độ gia nhiệt ban đầu của sữa: 4 - 6C
Hình 5.5 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm TX4 -AN [21]
5.2.6 Thiết bị thanh trùng 2 và làm nguội
- Lượng nguyên liệu đem đi thanh trùng 2 là 4712,1 (kg).
- Chọn thời gian thực hiện thanh trùng 2 là 2h Năng suất cần đạt của thiết bị thanh trùng 2:
- Lượng nguyên liệu đem đi làm nguội là 4702,7 (kg).
- Chọn thời gian thực hiện và làm nguội là 2h Năng suất cần đạt của thiết bị làm nguội:
- Chọn thiết bị thanh trùng Plate Pasteurizer dùng chung cho cả hai giai đoạn thanh trùng và làm nguội với các thông số kỹ thuật sau:
+ Diện tích trao đổi nhiệt: 25 m 2
+ Thời gian giữ nhiệt: 25 giây
+ Nước mát sử dụng: 20,4 tấn/h
Hình 5.6 Thiết bị thanh trùng Plate Pasteurizer [20]
Vậy chọn 1 thiết bị thanh trùng cho cả thanh trùng 2 và làm nguội
Chọn thiết bị lên men SSG-8 có cánh khuấy của nhà phân phối JIMEI Việt
Nam với các thông số kỹ thuật cơ bản sau:
- Vật liệu chế tạo: thép không gỉ
Hình 5.7 Bồn lên men SSG- 8 có cánh khuấy [23]
Lượng nguyên liệu đem đi lên men là 4744,9 (kg/ngày).
Thời gian lên men từ 4h- 6h Ta chọn thời gian lên men là 5 giờ ta có thể tích sữa trong một ngày lên men là: 4417,1 (lít/ngày)
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8 Nên ta có:
Vậy chọn 1 thiết bị lên men.
Lượng sữa đi vào trữ vô trùng là: 4730,7 kg
Thể tích sữa chứa ở bồn chờ rót là:
Chọn hệ số chứa đầy: φ = 0,85
Thể tích cần có của thiết bị:
- Chọn bồn trữ vô trùng Tetra Pak VD với các thông số kỹ thuật như sau:
+ Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316
Ta có số lượng bồn chờ rót là: n = 5181,1
Vậy chọn 1 bồn trữ vô trùng chờ rót, sau lên men.
Hình 5.8 Bồn trữ lạnh chờ rót [24]