Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột nguyên cream với 2 mặt hàng sữa chua uống năng suất 20 triệu lít sản phẩm năm và phô mai tươi năng suất 3,5 tấn sa

LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa

Sản phẩm sữa lên men mang lại giá trị dinh dưỡng cao và lợi ích cho sức khỏe con người Sự gia tăng dân số cùng với mức sống cải thiện đã dẫn đến nhu cầu tiêu dùng sản phẩm sữa ngày càng cao Để đáp ứng yêu cầu này, các sản phẩm từ sữa cần đảm bảo về số lượng, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm Hiện nay, sản phẩm phô mai chưa được sản xuất phổ biến trong nước, dẫn đến việc phải nhập khẩu với giá thành cao Do đó, việc xây dựng nhà máy chế biến sữa chua uống và phô mai tươi là cần thiết để phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước và mở rộng thị trường quốc tế cho sản phẩm sữa.

Vị trí đặt nhà máy

Để xây dựng một nhà máy sữa, việc đầu tiên là nghiên cứu toàn diện các vấn đề liên quan đến nhà máy, đồng thời cần đảm bảo tuân thủ các yêu cầu cần thiết.

Địa điểm lý tưởng để xây dựng nhà máy là gần nguồn cung cấp nguyên liệu, điều này không chỉ đảm bảo nguồn nguyên liệu ổn định mà còn hỗ trợ việc tiêu thụ sản phẩm hiệu quả trên thị trường.

- Là nơi có hệ thống giao thông vận tải thuận lợi

- Nguồn cung cấp điện và cung cấp hơi, nhiên liệu dễ dàng

- Nguồn cung cấp nước và xử lý nước thuận lợi

- Tập trung nguồn nhân lực cho nhà máy

Từ những nguyên tắc trên, tôi quyết định chọn khu công nghiệp Hòa Khánh mở rộng, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng

1.2.1 Đặc điểm thiên nhiên của thành phố Đà Nẵng Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam,

Khí hậu miền Nam Việt Nam được đặc trưng bởi khí hậu nhiệt đới với hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7 Thỉnh thoảng, khu vực này cũng trải qua những đợt rét mùa đông, nhưng chúng thường không kéo dài và không quá lạnh.

Nhiệt độ trung bình hàng năm tại khu vực này khoảng 25,9°C, với mức cao nhất vào các tháng 6, 7, 8 dao động từ 28 đến 30°C, và thấp nhất vào tháng 12, 1, 2 với nhiệt độ trung bình từ 18 đến 23°C Độ ẩm không khí trung bình đạt 83,4%, cao nhất vào tháng 10, 11 với mức trung bình từ 85,67 đến 87,67%, và thấp nhất vào tháng 6, 7 với độ ẩm trung bình từ 76,67 đến 77,33%.

Lượng mưa trung bình hàng năm là 2504,57 mm; lượng mưa cao nhất vào các tháng

10, 11, trung bình 550÷1000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4, trung bình 23÷40 mm/tháng [17]

Năm có tổng cộng 2156,2 giờ nắng, với tháng 5 và 6 là thời điểm nắng nhiều nhất, trung bình đạt từ 234 đến 277 giờ mỗi tháng Ngược lại, tháng 11 và 12 có ít nắng nhất, với trung bình từ 69 đến 165 giờ mỗi tháng.

1.2.2 Tổng quan về khu công nghiệp Hòa Khánh mở rộng

Khu công nghiệp Hòa Khánh mở rộng được thành lập theo Quyết định số 2001/QĐ-UB ngày 25-3-2004 của Chủ tịch UBND thành phố Đà Nẵng, tọa lạc dọc quốc lộ 1A, thuộc quận Liên Chiểu.

Hiện trạng quy hoạch sử dụng đất [18]:

- Tổng diện tích đất theo quy hoạch: 132,60ha

- Diện tích đất công nghiệp đã cho thuê: 107,40ha

- Diện tích đất công nghiệp đã cho thuê: 100,35ha

- Diện tích đất công nghiệp còn lại: 7,05ha

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Ái Sương Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Thái Bích Vân 4

Hình 1.1 Bản đồ quy hoạch KCN Hòa Khánh mở rộng (Tính đến tháng 5/2020) [18]

KCN Hòa Khánh mở rộng do Công ty Cổ phần Đầu tư Sài Gòn - Đà Nẵng (SDN) làm chủ đầu tư kinh doanh hạ tầng.

Giao thông vận tải

KCN Hòa Khánh mở rộng nằm cách trung tâm thành phố Đà Nẵng 10km, sân bay Quốc tế Đà Nẵng 10km, ga Đà Nẵng 15km và cảng biển Quốc tế Tiên Sa 20km Vị trí này nằm trên trục đường giao thông quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi kết nối với thị trường nội địa và dễ dàng tiếp cận các thị trường quốc tế như Lào, Thái Lan, Myanmar.

Hệ thống trục chính (rộng bao nhiêu m, mấy làn đường): Đường chính có hai chiều, lòng đường rộng 25m (vỉa hè 5m×2), 6 làn đường, dải phân cách rộng 2m Hệ thống giao

Sinh viên Hoàng Thị Ái Sương, dưới sự hướng dẫn của TS Ngô Thái Bích Vân, đã nghiên cứu về thông số đường nhánh trong khu công nghiệp, với chiều rộng 11m và vỉa hè 5m ở mỗi bên.

Hệ thống cấp thoát nước

Nhà máy chế biến sữa yêu cầu một lượng nước lớn, được cung cấp chủ yếu từ nhà máy nước trong khu công nghiệp Bên cạnh đó, nguồn nước cũng được khai thác từ các giếng khoang và được xử lý để đảm bảo đạt tiêu chuẩn công nghệ sản xuất theo quy định của Việt Nam.

Khối lượng nước (m 3 /ngày): 210000 m 3 /ngày.đêm

Tiêu chuẩn xử lý nước thải của nhà máy yêu cầu nước sau xử lý phải đạt loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT Nhà máy có công suất xử lý tối đa là 5000 m³/ngày.đêm, trong khi công suất xử lý nước thải hiện tại là 3000 m³/ngày.đêm.

Nguồn cung cấp điện

Hệ thống điện quốc gia bao gồm các cấp điện áp như 110KV và 220KV, được cung cấp qua mạng điện 110/22KV và các trạm biến áp có công suất 80MVA Nhà máy sử dụng điện áp 220/380V và có hệ thống dây điện 22KV Để đảm bảo hoạt động liên tục và đề phòng mất điện, nhà máy còn trang bị thêm máy phát điện dự phòng.

Nguồn nhân lực

Thành phố Đà Nẵng nổi bật với dân số đông và là trung tâm giáo dục, sở hữu nhiều trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp Trong số đó, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo kỹ sư chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp và nhà máy tại địa phương cũng như các khu vực lân cận.

Sự hợp tác hóa

Khu công nghiệp Hoà Khánh mở rộng với đa dạng loại hình nhà máy, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hợp tác giữa các doanh nghiệp Sự kết hợp này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững Các nhà máy trong khu công nghiệp, như công ty nhựa, công ty bao bì và nhà máy xử lý nước thải, cùng nhau phát triển cơ sở hạ tầng, nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Nguồn nguyên liệu sữa bột nguyên cream được nhập khẩu đảm bảo cung cấp liên tục trong năm Số lượng sữa bột thu mua phụ thuộc vào chất lượng, giá cả nguyên liệu và kế hoạch sản xuất của nhà máy Do đó, bộ phận thu mua cần thường xuyên tìm kiếm và lựa chọn nhà cung cấp phù hợp để đảm bảo nguồn nguyên liệu chất lượng cao với giá cả hợp lý cho sản xuất sữa chua uống và phô mai tươi.

Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu

Kí hiệu “+” là có nhập nguyên liệu

Nhà máy hoạt động với hai dây chuyền sản xuất chính:

- Dây chuyền sản xuất sữa chua uống năng suất 20 triệu lít sản phẩm/năm

- Dây chuyền sản xuất phô mai tươi năng suất 3,5 tấn sản phẩm/ca

Kế hoạch làm việc của nhà máy như sau:

- Số ca làm việc mỗi ngày: Từ tháng 1 đến hết tháng 8 mỗi ngày làm 3 ca, kể từ tháng 9 đến hết tháng 12 mỗi ngày làm 2 ca, mỗi ca 7 tiếng

+ Ca 1: bắt đầu từ 7h00 đến 14h00

+ Ca 2 bắt đầu từ 15h00 đến 22h00

+ Ca 3 bắt đầu từ 23h00 đến 6h00

- Các ngày nghỉ trong năm 2021:

• Tháng 1: Nghỉ 1 ngày Tết Dương lịch 1/1

• Tháng 2: Tết Nguyên Đán nghỉ 4 ngày từ 11/2 đến hết ngày 14/2

• Tháng 4: Nghỉ 1 ngày 30/4, ngày Thống nhất đất nước

• Tháng 5: Nghỉ 1 ngày 1/5, ngày Quốc tế Lao động

• Tháng 9: Nghỉ 1 ngày 2/9, ngày Quốc khánh Việt Nam

• Ngoài ra, các ngày chủ nhật hàng tuần nhà máy được nghỉ sản xuất

- Nhà máy nghỉ hoạt động một tuần vào mỗi cuối tháng 2 và tháng 10 để bảo dưỡng thiết bị và vệ sinh nhà máy

Bảng 4.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất nhà máy

Hao hụt qua các công đoạn sản xuất

4.2.1 Hao hụt khối lượng qua các công đoạn

Hao hụt khối lượng trong quá trình sản xuất xảy ra khi nguyên liệu được vận chuyển giữa các công đoạn hoặc thiết bị, dẫn đến việc mất mát nguyên liệu còn lại trong các khe hở của thiết bị Do đó, mỗi công đoạn sản xuất đều có sự hao hụt khối lượng nhất định.

Hao hụt trong quá trình vận chuyển  2%

Công thức tính khối lượng nguyên liệu trước mỗi công đoạn sản xuất có hao hụt vận chuyển, công thức (4.1)

GT (tấn/ca) là khối lượng nguyên liệu trước mỗi công đoạn

GS (tấn/ca) là khối lượng nguyên liệu còn lại sau mỗi công đoạn

T (%) là tỷ lệ hao hụt khối lượng tại mỗi công đoạn

Trong quá trình sản xuất phô mai, một số công đoạn dẫn đến sự biến đổi độ ẩm, gây ra hao hụt nguyên vật liệu Điều này bao gồm cả hao hụt ẩm và hao hụt khối lượng, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất.

Ta có phần trăm hao hụt ẩm trong công đoạn so với nguyên liệu trước khi vào công đoạn được tính theo công thức (4.2):

W1 (%) là độ ẩm ban đầu của nguyên liệu

W2 (%) là độ ẩm sau của nguyên liệu

W (%) là độ hao hụt ẩm.

Tính cân bằng vật chất

4.3.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống

- Năng suất: 20 triệu lít sản phẩm/năm

- Số ngày làm việc trong một năm: 294 ngày

- Số ca sản xuất trong một năm: 784 ca/năm

- Nguyên liệu: Sữa bột nguyên cream có hàm lượng tổng chất khô 98%

+ Giả sử hàm lượng chất khô sữa chua uống là 17%

Tính tỷ trọng của sữa chua uống thành phẩm d = 100

F là hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng); F = 3,2%

SNF là hàm lượng chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)

W là hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)

0,93 là tỷ trọng chất béo

1,608 là tỷ trọng của chất khô không béo

3,2 0,93 + 17 − 3,2 1,608 + 100 − 17 = 1,052 (kg/l) Năng suất của dây chuyền sản xuất sữa chua trong một ca là:

Giả sử hao hụt vận chuyển giữa các công đoạn trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống như bảng 4.3

Bảng 4.3 Hao hụt vận chuyển giữa các công đoạn trong sản xuất sữa chua uống

STT Công đoạn Tỷ lệ hao hụt (%)

1 Thanh trùng và làm nguội 1

5 Tiệt trùng UHT và làm nguội 1

Dựa và công thức (4.1) để tính lượng nguyên liệu cần dùng trước cho mỗi công đoạn sản xuất

4.3.1.1 Công đoạn rót vô trùng

Lượng sữa chua sau khi rót vô trùng là G0 = 26,846 (tấn/ca)

Lượng sữa chua trước khi vào công đoạn rót vô trùng:

4.3.1.2 Công đoạn tiệt trùng UHT

Lượng sữa chua sau khi tiệt trùng UHT là G1 = 27,255 (tấn/ca)

Lượng sữa chua trước khi tiệt trùng và làm nguội:

4.3.1.3 Công đoạn đồng hóa lần 2

Lượng sữa chua sau khi đồng hóa lần 2 là G2 = 27,530 (tấn/ca)

Lượng sữa chua trước khi đồng hóa lần 2:

Tiệt trùng UHT Đồng hóa lần 2

Lượng sữa chua và đường sau khi phối trộn là G3 = 27,809 (tấn/ca)

Tổng lượng sữa chua và đường được phối trộn:

Đường tinh luyện (đường RE) được sử dụng để phối trộn có hàm lượng chất khô đạt ≥ 99,8%, tức là chứa ≥ 99,8% đường saccharose, theo tiêu chuẩn TCVN 6958:2001 do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành Sản lượng đường tinh luyện đạt 28,089 tấn/ca.

Vì yêu cầu sản phẩm tổng hàm lượng chất khô là 17%, trong đó có 5% đường

Lượng đường RE được thêm vào là GĐ (tấn/ca)

Lượng sữa chua trước khi phối trộn là G4 (tấn/ca)

Ta có hệ phương trình như sau:

GĐ + G 4 = 28,089 Giải hệ phương trình tìm được: GĐ = 1,407 (tấn/ca)

G4 = 26,682 (tấn/ca) Hàm lượng chất khô không đường của sữa là 17 – 5 = 12%

G5 (tấn/ca) là tổng lượng sữa được sử dụng cho quá trình lên men và để tạo môi trường hoạt hóa giống Đây là lượng sữa sau khi đã được thanh trùng và làm nguội.

Lượng sữa chua sau khi lên men là G4 = 26,682 (tấn/ca)

Lên men 3% giống vk lactic

Tổng lượng sữa nguyên liệu và giống đã hoạt hóa trước khi lên men là:

Lượng giống vi khuẩn lactic đã hoạt hóa chiếm 3% so với sữa nguyên liệu Mặt khác, G'5 = (G5 – GMT) + GHH = (G5 – GMT) + 3% × (G5 – GMT) = 1,03 × (G5 – GMT)

Suy ra, lượng sữa chỉ dùng cho công đoạn lên men là: 27,089

1,03 = 26,300 (tấn/ca) Vậy lượng giống đã hoạt hóa là:

Chọn lượng giống vi khuẩn lactic đông khô đem đi hoạt hóa bằng 0,1% so với môi trường hoạt hóa (sữa bột nguyên cream sau thanh trùng và làm nguội)

Lượng giống vi khuẩn lactic đông khô cần dùng là:

1 + 0,1% = 0,001 (tấn/ca) Môi trường dùng để hoạt hóa giống là:

GMT = GHH – GG = 0,789 – 0,001 = 0,788 (tấn/ca) Tổng lượng sữa nguyên liệu lên men và sữa dùng để làm môi trường hoạt hóa là:

4.3.1.6 Công đoạn thanh trùng và làm nguội

Lượng sữa nguyên liệu sau khi thanh trùng và làm nguội là G5 = 27,088 (tấn/ca) Lượng sữa nguyên liệu trước khi thanh trùng và làm nguội:

Thanh trùng và làm nguội

4.3.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất phô mai tươi

- Năng suất: 3,5 tấn sản phẩm/ca

- Số ngày làm việc trong một năm: 294 ngày

- Số ca sản xuất trong một năm: 784 ca/năm

- Nguyên liệu: Sữa bột nguyên cream có hàm lượng tổng chất khô 98%

- Thành phẩm: Phô mai tươi có hàm lượng chất khô 45% (nên độ ẩm của sản phẩm là 55%)

Sau khi tiêu chuẩn hóa, độ ẩm của sữa nguyên liệu trong quá trình đông tụ giữ nguyên ở mức 83% Điều này có nghĩa là trước khi tách huyết thanh, sữa nguyên liệu cũng có độ ẩm là 83%.

Suy ra, hao hụt ẩm trong công đoạn tách huyết thanh được tính theo công thức (4.2) như sau:

Giả sử tỷ lệ hao hụt vận chuyển và hao hụt ẩm qua từng công đoạn trong dây chuyền sản xuất phô mai như bảng 4.4

Trong bảng 4.4, tỷ lệ hao hụt vận chuyển và hao hụt ẩm được trình bày qua từng công đoạn trong dây chuyền sản xuất phô mai tươi Các số liệu cho thấy mức hao hụt vận chuyển (%) và hao hụt ẩm (%) tại mỗi giai đoạn, phản ánh hiệu quả và chất lượng của quy trình sản xuất phô mai tươi.

3 Thanh trùng và làm nguội 1

7 Đóng gói và bảo quản 1

Dựa vào công thức (4.1) và (4.2) và số liệu ban đầu kết hợp bảng 4.4 ta tính được năng suất từng công đoạn dưới đây:

4.3.2.1 Công đoạn đóng gói và bảo quản

Lượng sản phẩm sau khi đóng gói là G0 = 3,5 (tấn/ca)

Lượng sản phẩm trước khi đóng gói là

4.3.2.2 Công đoạn tách huyết thanh sữa

Lượng bán thành phẩm sau khi tách huyết thanh sữa là G1 = 3,535 (tấn/ca)

Hao hụt khối lượng là 1%, hao hụt ẩm W = 62,222% Đóng gói và bảo quản

Lượng bán thành phẩm trước khi tách huyết thanh sữa là G2 (tấn/ca)

Lượng huyết thanh được tách ra là GHT (tấn/ca)

Vì hao hụt khối lượng ở công đoạn này là 1% nên ta có phương trình như sau:

Từ hai phương trình (1) và (2) ta có hệ phương trình:

G 2 × 99% =3,535 + G HT Giải hệ phương trình ta được: G2 = 9,613 (tấn/ca)

Lượng bán thành phẩm sau khi đông tụ là G2 = 9,613 (tấn/ca)

Tổng lượng sữa nguyên liệu và enzyme rennet, CaCl2 trước khi đông tụ là

Giả sử bổ sung enzyme rennet theo tỷ lệ 5g/100kg nguyên liệu, suy ra lượng enzyme rennet cần dùng là [1]:

Rennet (GE), dd CaCl2 40% (Gdd CaCl2)

Giả sử bổ sung dung dịch CaCl2 40% theo tỷ lệ 10g/100kg nguyên liệu, suy ra lượng CaCl2 cần dùng là [1]:

100 = 975,913 (g/ca) Lượng CaCl2 khan cần dùng để pha thành dung dịch CaCl2 40% là:

100 = 390,365 (g/ca) Vậy lượng sữa nguyên liệu cần để đông tụ là:

G4 (tấn/ca) là tổng lượng sữa dùng để lên men và sữa làm môi trường hoạt hóa) Lượng sữa nguyên liệu sau khi lên men là G3 = 9,758 (tấn/ca)

Tổng lượng sữa nguyên liệu dùng để lên men và giống vi khuẩn lactic đã hoạt hóa trước khi lên men là

Lượng giống hoạt hóa bổ sung vào sữa là 3% so với sữa nguyên liệu Mặt khác, G'4 (G4 – GMT) + GHH = (G4 – GMT) + 3% × (G4 – GMT) = 1,03 × (G4 – GMT)

Lên men 3% giống vk lactic

Suy ra, lượng sữa chỉ dùng cho công đoạn lên men là: 9,906

1,03 = 9,618 (tấn/ca) Vậy lượng giống đã hoạt hóa là:

Chọn lượng giống vi khuẩn lactic đông khô đem đi hoạt hóa bằng 0,1% so với môi trường hoạt hóa (sữa bột nguyên cream sau thanh trùng và làm nguội)

Lượng giống vi khuẩn lactic đông khô cần dùng là:

1 + 0,1% = 0,0003 (tấn/ca) Môi trường dùng để hoạt hóa giống là:

GMT = GHH – GG = 0,289 – 0,0003 = 0,288 (tấn/ca) Tổng lượng sữa nguyên liệu lên men và sữa dùng để làm môi trường hoạt hóa là:

4.3.2.5 Công đoạn thanh trùng và làm nguội

Lượng sữa nguyên liệu sau khi thanh trùng và làm nguội là G4 = 9,906 (tấn/ca) Lượng sữa nguyên liệu trước khi thanh trùng và làm nguội là

4.3.2.6 Công đoạn đồng hóa lần 2

Thanh trùng và làm nguội Đồng hóa lần 2

Lượng sữa nguyên liệu sau khi đồng hóa lần 2 là G5 = 10,006 (tấn/ca)

Lượng sữa nguyên liệu trước khi đồng hóa lần 2 là

4.3.2.7 Công đoạn tiêu chuẩn hóa

Lượng sữa nguyên liệu sau khi tiêu chuẩn hóa là G6 = 10,107 (tấn/ca)

Hàm lượng chất khô của sữa trước khi tiêu chuẩn hóa là  = 12%

Lượng sữa nguyên liệu và cream trước khi tiêu chuẩn hóa là

100 − 1 = 10,209 (tấn/ca) Cream có hàm lượng chất béo 42% (theo TCVN 7979:2013), độ ẩm 58%

Gọi GCr (tấn/ca) là lượng cream 42% bổ sung vào sữa trong công đoạn tiêu chuẩn hóa

G7 (tấn/ca) là lượng sữa nguyên liệu trước khi tiêu chuẩn hóa

Ta có phương trình (3): G7 + GCr = G'7

Hàm lượng ẩm sau khi tiêu chuẩn hóa là 83%, dẫn đến tổng hàm lượng chất khô là 17% Do đó, tổng hàm lượng chất khô không béo của sữa nguyên liệu cộng với hàm lượng chất béo cream bổ sung sẽ bằng tổng hàm lượng chất khô sau khi tiêu chuẩn hóa Từ đó, ta có phương trình: G7 ×  + GCr × 42% = 17% × G'7.

Từ (3) và (4) ta có hệ phương trình sau:

G 7 × 12% + G Cr × 42% = 17% × 10,209 Suy ra: G7 = 8,508 (tấn/ca)

4.3.3 Tính cân bằng vật chất cho công đoạn chung của hai dây chuyền sản xuất

Tổng lượng sữa nguyên liệu cả 2 dây chuyền sau khi định lượng:

G8 được tính bằng G7 cộng G6, với tổng số liệu là 8,508 tấn và 27,361 tấn, dẫn đến tổng cộng 35,869 tấn cho mỗi ca Để giả định về hao hụt trong quá trình vận chuyển cho các công đoạn chung của hai dây chuyền, xin tham khảo Bảng 4.5, trong đó trình bày rõ hao hụt vận chuyển cho các công đoạn sản xuất của hai dây chuyền.

STT Công đoạn Tỷ lệ hao hụt (%)

2 Định lượng sữa bột nguyên cream 0,5

7 Định lượng dung dịch sữa 0,5

Lượng sữa nguyên liệu sau khi định lượng là G8 = 35,869 (tấn/ca)

Lượng sữa nguyên liệu trước khi định lượng là:

100 − 0,5 = 36,049 (tấn/ca) Định lượng dung dịch sữa

Lượng sữa nguyên liệu sau khi đồng hóa lần 1 là G9 = 36,049 (tấn/ca)

Lượng sữa nguyên liệu trước khi đồng hóa lần 1 là:

Lượng sữa nguyên liệu sau khi bài khí là G10 = 36,413 (tấn/ca)

Lượng sữa nguyên liệu trước khi bài khí là:

Lượng sữa nguyên liệu sau khi gia nhiệt là G11 = 36,781 (tấn/ca)

Lượng sữa nguyên liệu trước khi gia nhiệt là:

100 − 1 = 37,153 (tấn/ca) Đồng hóa lần 1

Lượng sữa nguyên liệu sau khi ủ hoàn nguyên là G12 = 37,153 (tấn/ca)

Tổng lượng nước và sữa bột trước khi hoàn nguyên là:

100 − 1 = 37,528 (tấn/ca) Lượng nước bổ sung vào sữa là GN (tấn/ca)

Lượng sữa bột nguyên cream cần để hoàn nguyên là G13 (tấn/ca)

Sữa bột nguyên cream có hàm lượng chất khô 98% đêm đi phối trộn ở công đoạn này sẽ cho ra sữa nguyên liệu có hàm lượng chất khô là  = 12%

Từ phương trình (5) và (6) ta có hệ phương trình sau:

Giả hệ phương trình này, ta có: G13 = 4,595 (tấn/ca)

4.3.3.6 Định lượng sữa bột nguyên cream

G14 Định lượng sữa bột nguyên cream G13

Lượng sữa bột nguyên cream khi định lượng là G13 = 4,595 (tấn/ca)

Lượng sữa bột nguyên cream trước khi định lượng là:

4.3.3.7 Kiểm tra chất lượng sữa bột nguyên cream

Lượng sữa bột nguyên cream sau khi định lượng là G14 = 4,618 (tấn/ca)

Lượng sữa bột nguyên cream trước khi kiểm tra là:

100 − 0,5 = 4,642 (tấn/ca) Vậy khối lượng sữa bộ nguyên cream cần sử dụng trong một ca là 4,642 (tấn/ca)

4.3.4 Tính tỷ trọng sữa qua các công đoạn

4.3.4.1 Tính tỷ trọng sữa nguyên liệu

Ta có công thức tính tỷ trọng sữa như sau: d = 100

F là hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng);

SNF là hàm lượng chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)

W là hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)

0,93 là tỷ trọng chất béo

1,608 là tỷ trọng của chất khô không béo

Kiểm tra chất lượng sữa bột

Ta có sữa bột nguyên cream có hàm lượng chất khô là 98%

Giả sử hàm lượng chất béo là 40% Suy ra tỷ trọng sữa nguyên liệu là: d0 = 100

4.3.4.2 Tính tỷ trọng sữa sau hoàn nguyên

Ta có, hàm lượng chất khô sau hoàn nguyên là 12%

Hàm lượng chất béo là 3,2%

4.3.4.3 Tỷ trọng của sữa chua sau công đoạn phối trộn

Tổng hàm lượng chất khô sau khi phối trộn là 17% Hàm lượng chất béo là 3,2% Suy ra, tỷ trọng của sữa chua sau công đoạn phối trộn là: d2 = 100

4.3.4.4 Tỷ trọng của dung dịch sữa sau công đoạn tiêu chuẩn hóa

Hàm lượng chất khô sau khi tiêu chuẩn hóa là 17%

Khối lượng chất béo của dịch sữa sau khi tiêu chuẩn hóa là:

Suy ra, phần trăm hàm lượng chất béo sau khi tiêu chuẩn hóa là:

Tỷ trọng của sữa sau công đoạn tiêu chuẩn hóa là:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Ái Sương Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Thái Bích Vân 62 d3 = 100

4.3.4.5 Tỷ trọng phô mai sau khi tách huyết thanh

Lượng chất béo trong phô mai được xác định bằng cách so sánh giữa lượng chất béo sau khi tách huyết thanh và lượng chất béo trước khi tách huyết thanh.

Tỷ trọng của phô mai sau công đoạn tách huyết thanh là: d4 = 100

4.3.5 Tỷ trọng của một số nguyên liệu phụ

Tỷ trọng của nước là 0,997 (g/cm 3 )

Tỷ trọng của đường RE là 1,587 (g/cm 3 )

Tính tỷ trọng của cream:

Lượng cream cần sử dụng là 1,702 (tấn/ca)

Cream có hàm lượng béo là F = 42%, hàm lượng chất khô không béo SNF = 0

Tỷ trọng huyết thanh sữa được xác định với hàm lượng nước chiếm 94,0%, chất khô 6,0% và béo khoảng 0,10% Trong quá trình tách huyết thanh, lượng huyết thanh thu được là 5,981 tấn/ca, dẫn đến tỷ trọng huyết thanh là 100.

4.3.5.1 Bao bì cho sản phẩm sữa chua uống

Lượng sữa chua uống trước khi rót vô trùng là G1 = 27,255 (tấn/ca)

Tỷ trọng sữa chua uống d2 = 1,052 (kg/l)

Thể tích sữa chua uống trước khi rót vô trùng là:

Giả sử mỗi hộp giấy chứa 180ml sữa chua (tương đương 0,18 lít) cho quá trình rót vô trùng, số lượng hộp giấy cần thiết sẽ được tính toán với tỷ lệ hao hụt là 1%.

Mỗi thùng carton chứa 48 hộp sữa chua uống, giả sử hao hụt thùng carton là 1%, vậy số lượng thùng carton cần dùng là:

4.3.5.2 Bao bì cho sản phẩm phô mai tươi

Lượng phô mai tươi trước khi đóng gói là G1 = 3,535 (tấn/ca)

Tỷ trọng của phô mai thành phẩm là d4 = 1,054 (kg/l)

Chọn hộp plastic có dung tích 200g (tức 0,2kg) để sử dụng ở công đoạn đóng gói, vậy số lượng hộp plastic cần dùng với hao hụt là 3%:

Mỗi thùng carton chứa 48 hộp phô mai tươi, giả sử hao hụt thùng carton là 2%, vậy số lượng thùng carton cần dùng là:

4.3.7 Tổng kết tính cân bằng vật chất

Bảng 4.6 Bảng tổng kết nguyên liệu qua từng công đoạn

STT Tên công đoạn Tỷ trọng

Năng suất Tấn/ca Lít/ca Công đoạn chung cho cả hai dây chuyền

Dây chuyền sữa chua uống

8 Thanh trùng và làm nguội d1=1,069 27,361 25584,097

Dây chuyền phô mai tươi

20 Đóng gói và bảo quản d4=1,054 3,535 3355,109

Bảng 4.7 Bảng tổng kết nguyên liệu phụ trong quy trình sản xuất

Tên công đoạn Nguyên liệu

Công đoạn chung cho hai dây chuyền

Môi trường hoạt hóa giống 0,788 617,947

Môi trường hoạt hóa giống 0,288 225,983

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Ái Sương Giáo viên hướng dẫn: TS Ngô Thái Bích Vân 66 Đông tụ

Nước pha dung dịch CaCl2 40% 0,586 459,070

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

Cách chọn và tính thiết bị

Xuất phát từ các yêu cầu kỹ thuật việc chọn thiết bị rất cần thiết cho quá trình sản xuất Nguyên tắc chọn:

- Thiết bị phải đảm bảo chất lượng sản phẩm cao, sự tiêu hao lãng phí nguyên liệu là ít nhất

- Đây phải là những thiết bị hiện hành ở nước ta hoặc nước ngoài

Thiết bị này hoạt động liên tục với cấu tạo đơn giản và chi phí thấp Việc sử dụng và sửa chữa dễ dàng, kích thước gọn gàng, đồng thời mang lại năng suất cao và tiêu hao năng lượng (hơi, điện, nước) rất ít.

Thông thường có rất nhiều nhiết bị khác nhau cùng làm một nhiệm vụ nên khi chọn phải xuất phát từ những nguyên tắc trên

Theo tài liệu "Cơ sở thiết kế nhà máy" của Th.S Trần Thế Truyền từ Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng, số lượng thiết bị làm việc trong nhà máy được xác định thông qua hai phương pháp chính.

Tính toán số thiết bị làm việc liên tục n = N

M [3] (5.1) Trong đó: n là số thiết bị cần chọn

N là năng suất theo giờ của từng công đoạn ở dây chuyền sản xuất

M là năng xuất theo giờ của thiết bị

Tính toán số thiết bị làm việc gián đoạn n = N  T

Trong đó: n là số thiết bị cần chọn

N là năng suất theo giờ của từng công đoạn ở dây chuyền sản xuất

M là năng xuất theo giờ của thiết bị

T là thời gian tổng cộng của mỗi chu kỳ làm việc của máy (phút)

V là thể tích làm việc của thiết bị, được tính cùng đơn vị với N

Tính thiết bị

Bảng 5.1 Thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống và phô mai tươi

Dây chuyền STT Tên thiết bị

3 Thiết bị làm nóng nước

7 Thiết bị đồng hóa lần 1

8 Thùng chứa sau đồng hóa lần 1

1 Thùng chứa sữa sau định lượng

Dây chuyền sản xuất sữa chua uống

2 Thiết bị thanh trùng và làm nguội

3 Thiết bị hoạt hoá giống

8 Thiết bị tiệt trùng UHT và làm nguội

9 Bồn chờ rót vô trùng

10 Thiết bị rót vô trùng

11 Thiết bị đóng thùng carton

Dây chuyền sản xuất phô mai tươi

1 Thùng chứa sữa sau định lượng

2 Thiết bị tiêu chuẩn hóa

4 Thiết bị đồng hóa lần 2

5 Thiết bị thanh trùng và làm nguội

9 Thiết bị tách huyết thanh

10 Thùng chứa huyết thanh sữa

11 Thùng chứa phô mai tươi

13 Thiết bị đóng thùng carton

5.2.1 Thiết bị chung cho cả hai dây chuyền

Thùng chứa được làm bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy chõm cầu

Trong hai dây chuyền sản xuất này, thùng chứa đóng vai trò quan trọng, với kích thước thùng chứa được điều chỉnh tùy thuộc vào thể tích nguyên liệu Cụ thể, những công đoạn có thể tích nguyên liệu tương đương sẽ sử dụng thùng chứa cùng kích thước, trong khi các công đoạn có thể tích nhỏ hơn sẽ được trang bị thùng chứa kích thước nhỏ hơn.

D: Là đường kính của thùng chứa

H: Là chiều cao phần thân trụ, giả sử H = 1,3D h: Là chiều cao phần chỏm cầu, giả sử h = 0,3D

H0: Là chiều cao của thiết bị H0 = H + 2h

Công thức tính thể tích thùng chứa như sau:

Hình 5.1 Cấu tạo thùng chứa Trong đó:

Thể tích phần thân tụ là Vtr:

4 = 1,021  D 3 Thể tích phần chỏm cầu là : Vc

Từ công thức (5.3) thể tích thùng chứa là:

Suy ra, đường kính thùng chứa là: D = √ V

Lượng nước cần dùng cho cả hai dây chuyền là là 32,933 + 0,586 = 33,518 (tấn/ca)

Tỷ trọng của nước là 0,997 (tấn/m 3 )

Chọn 1 thùng chứa nước có hệ số chứa đầy là 0,8

Suy ra thể tích nước cần dùng trong 1 giờ là: V = 33,518

0,997 × 7 = 4,803 (m 3 ) Đường kính thùng chứa là: D = √ 4,803

Ho được tính theo công thức Ho = H + 2 × h, với H = 2174 mm và h = 502 mm, dẫn đến Ho = 3178 mm Tương tự, kích thước của các thùng chứa còn lại trong hai dây chuyền sản xuất cũng được tính toán và thể hiện trong bảng 5.2.

Bảng 5.2 Bảng tổng kết các thùng chứa

STT Công đoạn Kích thước

THÙNG CHỨA CHUNG CHO HAI DÂY CHUYỀN

2 Thùng chứa sữa sau đồng hoá lần 1 1674 × 502 × 3180 1

THÙNG CHỨA CHO SỮA CHUA UỐNG

3 Thùng chứa sữa sau định lượng 1212 × 363 × 2301 2

4 Thùng chứa sữa sau thanh trùng và làm nguội 1208 × 362 × 2294 2

6 Thùng chứa sữa sau đồng hóa lần 2 1538 × 461 × 2920 1

7 Thùng chờ rót vô trùng 1533 × 460 × 2913 1

THÙNG CHỨA CHO DÂY CHUYỀN PHÔ MAI

8 Thùng chứa sữa sau định lượng 1116 × 335 × 2121 1

10 Thùng chứa sau đồng hóa lần 2 1109 × 333 × 2107 1

11 Thùng chứa sữa sau thanh trùng làm nguội 1105 × 331 × 2098 1

12 Thùng chứa phô mai sau tách huyết thanh 776 × 233 × 1474 1

Thùng chứa huyết thanh sữa 933 × 280 × 1773 1

Lượng sữa bột nguyên cream cần dùng là: 4,618 (tấn/ca)

Vì một ca gồm 7 tiếng, nên năng suất làm việc của công đoạn này là:

Chọn thiết bị cân bàn điện tử BBA231 – 3BC300A thương hiệu Mettler Toledo có thông số kỹ thuật như sau [39]:

Khả năng cân tối đa 300kg Độ đọc 20g

Kích thước bàn cân (CxCxC) 500×650×115 mm

Vật liệu Plastic; thép Carbon Điện áp 85 - 264vAC, 50/60Hz

Dạng bàn cân Cân bệ

Chọn 2 cân điện tử BBA231 – 3BC300A

Hình 5.2 Cân bàn điện tử BBA231 – 3BC300A thương hiệu Mettler Toledo [39]

5.2.1.3 Thiết bị làm nóng nước

Nước dùng trong công đoạn hoàn nguyên có nhiệt độ 40÷50°C

Lượng nước cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên là 32,933 (tấn/ca)

Tỷ trọng của nước là 0,997 (kg/l)

Suy ra năng suất làm việc theo giờ ở công đoạn này là

Với năng suất làm việc như vậy, ta sử dụng thiết bị làm nóng nước bằng điện DV- EHB 60 có thông số kỹ thuật như sau [40]:

Nhiệt độ nước ra (°C) 50 Ống vào và ra (mm) 49

Số lượng điện trở 3 Điện áp (V) 220/380, 3 pha

Như vậy, số thiết bị làm nóng nước cần dùng là: n = 4718,833

Hình 5.3 Thiết bị làm nóng nước bằng điện DV-EHB 60 [40]

Thiết bị làm nóng nước sử dụng điện với bình chứa nước nằm ngang hoặc thẳng đứng, được chế tạo từ inox hoặc thép có lớp phủ composit bên trong Nước được gia nhiệt lên đến 90°C nhờ vào điện trở, trong khi thân bình được bọc cách nhiệt bằng rockwool và phủ bên ngoài bằng nhôm hoặc inox Để đảm bảo an toàn, thiết bị được trang bị van an toàn, tự động xả nước ra ngoài khi áp suất trong bình vượt quá mức cài đặt Nhiệt độ nước trong bình được điều chỉnh thông qua bộ điều khiển nhiệt độ, giúp đóng ngắt các điện trở gia nhiệt khi cần thiết.

Tổng lượng nước và sữa bột nguyên cream đi vào thiết bị là 37,528 (tấn/ca) tương đương 5,361 (tấn/h)

Tỷ trọng sữa sau hoàn nguyên là d1 = 1,069 (kg/l)

Năng suất của công đoạn này là: N = 37,528 × 1000

Thiết bị hoàn nguyên gồm máy khuấy dạng bồn hút ly tâm (hình 5.2) và bồn thép khuấy trộn (hình 5.3)

Thông số kỹ thuật của máy khuấy dạng bồn hút ly tâm:

Tốc độ quay của bơm cánh gạt (rpm) 2800/1400

Thông số kỹ thuật của bồn thép khuấy trộn:

Chiều cao tổng thể (mm) 4130

Kích cỡ bên ngoài (mm×mm) 1810×2000

Lớp bảo vệ gia nhiệt (mm) 60

Thời gian hoàn nguyên là 2 giờ, nên số thiết bị hoàn nguyên cần dùng là: n2 = 5012,917 × 2

Hình 5.4 Máy khuấy dạng bồn hút ly tâm [41]

Hình 5.5 Bồn thép khuấy trộn [42]

Máy khuấy dạng bồn hút ly tâm gồm máy chính và cánh quạt bánh xe, bơm ly tâm, được lắp đặt theo chiều dọc Thiết kế 2 lớp của đường ống cho phép tách biệt nước và sữa bột trong quá trình bơm Khi nước vào máy, cánh khuấy hoạt động ở tốc độ cao trong điều kiện chân không, giúp khuếch tán sữa bột vào nước hiệu quả Dung dịch sữa sau đó được tái bơm vào bồn để tiếp tục quá trình khuấy trộn qua một đường ống riêng Hệ thống bơm và kẹp nối giúp việc lắp ráp và tháo gỡ trở nên dễ dàng.

Bồn thép khuấy trộn dạng tròn được trang bị cánh khuấy thẳng đứng kiểu xoắn bên trong, chuyên dùng để chứa nước đã gia nhiệt cho việc pha sữa bột nguyên cream Sau khi quá trình khuấy trộn hoàn tất, hỗn hợp sữa lỏng sẽ được tái bơm trở lại bồn Lúc này, cánh khuấy hoạt động kết hợp với rotor và stator, tạo ra chuyển động tương đối cho hỗn hợp sữa lỏng.

Hình 5.6 Thiết bị hoàn nguyên [41]

Lượng sữa cần gia nhiệt là 37,153 (tấn/ca)

Tỷ trọng sữa ở công đoạn này là d1 = 1,069 (kg/l)

Năng suất làm việc của công đoạn này là:

Thiết bị dùng để gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm PHE TX07 có thông số kỹ thuật như sau [43]:

Số tấm trao đổi nhiệt 51

Bề dày mỗi tấm (mm) 0,55

Diện tích trao đổi nhiệt 1 tấm (m 2 ) 0,034

Kích thước thiết bị (mm) 960×1850×2000

Suy ra, số thiết bị trao đổi nhiệt cần sử dụng là: n = 4962,788

Hình 5.7 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm PHE TX07 [43]

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) hoạt động dựa trên cấu trúc gồm các tấm trao đổi nhiệt, gasket, khung đỡ và bulong Các tấm này được làm kín bởi gasket, tạo ra các khe cho dòng chảy đi qua Trong quá trình hoạt động, môi chất 1 (sữa) và môi chất 2 (nước nóng) được bơm vào bộ trao đổi nhiệt qua hệ thống ống dẫn Hai dòng môi chất này chảy qua các kênh phân phối trên bề mặt các tấm trao đổi nhiệt, với môi chất 1 đi qua các tấm chẵn và môi chất 2 qua các tấm lẻ, tạo ra sự chuyển động nghịch lưu Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra mà không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai môi chất Sau khi trao đổi nhiệt, môi chất 1 hấp thụ nhiệt và nóng lên, trong khi môi chất 2 giảm nhiệt độ và được đẩy hồi qua hệ thống ống dẫn Môi chất 1 sau đó quay về bộ phận làm lạnh ban đầu, trong khi môi chất 2 trở lại hệ thống máy để giải nhiệt cho thiết bị, trước khi tiếp tục được bơm vào bộ trao đổi nhiệt dạng tấm.

Lượng sữa trước khi bài khí là: 36,781 (tấn/ca)

Tỷ trọng sữa là d1 = 1,069 (kg/l)

Năng suất làm việc ở công đoạn này là: N = 36,781 × 1000

7 × 1,069 = 4913,160 (l/h) Chọn thiết bị bài khí chân không LND-5 có thông số kỹ thuật như sau [45]:

Năng suất làm việc (l/h) 5000 Áp suất chân không (Mpa) 0 ~ 0,09 Mpa

Suy ra số thiết bị bài khí chân không cần sử dụng là: n = 4913,160

Hình 5.8 Thiết bị bài khí chân không LND-5 [45]

Nguyên lý làm việc của thiết bị bài khí chân không bắt đầu bằng việc tạo chân không đạt 0,09 Mpa, sau đó sữa được bơm theo phương tiếp tuyến qua ống N1 nhờ bơm vật liệu Dưới áp suất này, sữa đi qua đĩa ly tâm với kích thước lỗ từ 1÷3 mm, giúp loại bỏ khí và hợp chất không ngưng tụ qua ống N4 Quá trình này làm tăng tốc độ dòng sữa theo các vòng xoáy xuống dưới, đi qua ống N2 đến thiết bị khác Thiết bị còn có cổng N3 để vệ sinh.

Lượng sữa trước khi đồng hóa là 36,413 (tấn/ca)

Tỷ trọng sữa là d1= 1,069 (kg/l)

Nên năng suất làm việc theo giờ là:N = 36,413 × 1000

7 × 1,069 = 4864,029 (l/h) Chọn thiết bị đồng hóa GJB-5-25 với thông số kỹ thuật như sau [46]:

Dung tích chứa (l/h) 5000 Áp lực (Mpa) 25 Đường kính đầu vào (mm) 50 Đường kính đầu ra (mm) 25

Công suất động cơ (kW) 25

Suy ra số thiết bị đồng hóa cần dùng là: n = 4864,029

Hình 5.9 Thiết bị đồng hóa GJB-5-25 [46]

Máy đồng hóa được cấu tạo với ba piston nằm ngang, hoạt động như một bơm và có thiết bị đồng hóa bên trong Hệ thống này bao gồm các thành phần chính.

− Phần dẫn động: bao gồm motor truyền lực qua bộ dây dai chữ V, puli và hộp giảm tốc

− Phân vỏ: làm bằng gang đúc, các bánh răng được bôi trơn bằng dầu

Khối bơm áp suất cao được cấu tạo từ thép không gỉ với các piston và van dẫn bằng thép cứng, đi kèm với gioăng làm kín và van đổi hai chiều, giúp tăng gấp đôi tuổi thọ sản phẩm Thiết bị này có khả năng hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ lên đến 85°C.

− Thiết bị đồng hóa: có thể cài đặt áp suất đồng hóa

− Hệ thống điều khiển: áp suất các van cài đặt qua bảng điều khiển, bao gồm ban an toàn, van solenoid cho nước làm mát

Hình 5.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị đồng hóa GJB-5-25 [47]

Bơm cao áp hoạt động nhờ động cơ điện, sử dụng trục quay và bộ truyền động để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của piston Các piston di chuyển trong xilanh với áp suất cao, trong khi hệ thống dẫn nước bên trong thiết bị giúp làm mát cho piston trong suốt quá trình hoạt động.

Sữa sau khi bài khí sẽ được bơm piston đưa vào thiết bị đồng hóa với áp lực cao từ 100 đến 250 bar tại đầu vào khe hẹp Để tạo ra một đối áp lên sữa, khoảng cách khe hẹp giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp được điều chỉnh Đối áp này được duy trì bởi một bơm thủy lực sử dụng dầu, giúp cân bằng áp suất đồng hóa với áp suất tác động lên piston Bộ phận tạo khe hẹp được thiết kế với góc nghiêng 5° để gia tốc sữa vào khe hẹp và giảm thiểu sự ăn mòn các chi tiết máy.

Vòng đập được lắp đặt gần bộ phận tạo khe hẹp, đảm bảo mặt trong của vòng đập vuông góc với dòng chảy của sữa khi rời khỏi khe hẹp Điều này giúp các hạt trong sữa tiếp tục va chạm vào vòng đập, dẫn đến việc chúng bị vỡ ra và giảm kích thước Sản phẩm được đẩy qua các khe hở nhỏ với áp lực cao, tạo ra chênh lệch áp suất lớn giữa đầu vào và ra Sự thay đổi áp suất đột ngột cùng với tốc độ tăng cao khiến cho sản phẩm bị tơi nhỏ ra.

5.2.2 Thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống

5.2.2.1 Thiết bị thanh trùng và làm nguội

Lượng sữa nguyên liệu trước khi thanh trùng và làm nguội là 27,361 (tấn/ca)

Tỷ trọng sữa nguyên liệu là d1 = 1,069 (kg/l)

Năng suất làm việc là: N = 27,361

Với năng suất làm việc như vậy, ta chọn thiết bị thanh trùng dạng tấm BS-5 có thông số kỹ thuật như sau [48]:

Thời gian giữ nhiệt (giây) 25

Nhiệt độ nước làm nguội (°C) 1

Nước mát sử dụng (tấn/h) 20,4 Đường kính đường ống (mm) 51

Số thiết bị thanh trùng cần sử dụng là: n = 3,909

Hình 5.11 Thiết bị thanh trùng dạng tấm BS-5 [48]

Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý gồm 4 ngăn: ngăn nâng nhiệt sơ bộ, ngăn thanh trùng, ngăn duy trì và ngăn làm nguội Mỗi ngăn được cấu tạo từ nhiều bản mỏng được xiết chặt bằng đai ốc và khung ép, tạo ra các khoang kín xen kẽ giữa khoang chứa sữa và khoang chứa chất tải nhiệt hoặc nước làm nguội Các khoang chứa sữa được kết nối với nhau thông qua một rãnh thông, giúp sữa được đưa vào buồng thanh trùng để nâng cao nhiệt độ.

Sinh viên Hoàng Thị Ái Sương, dưới sự hướng dẫn của TS Ngô Thái Bích Vân, đã thực hiện quy trình đun sữa đến nhiệt độ 95ºC và giữ nhiệt độ này trong 25 giây Sau đó, sữa được làm nguội nhờ tác nhân làm lạnh.

Sữa được bơm từ thùng chứa tạm vào buồng 1 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, nơi nó được nâng nhiệt sơ bộ lên 65ºC Tiếp theo, sữa được chuyển vào buồng thanh trùng, nơi nhiệt độ tiếp tục được nâng lên 95ºC và duy trì trong 25 giây Cuối cùng, sữa được làm nguội bằng cách trao đổi nhiệt với nước lạnh, giảm nhiệt độ xuống còn 40÷45ºC trước khi được đưa đến thiết bị lên men.

5.2.2.2 Thiết bị hoạt hóa giống

Lượng sữa sau thanh trùng sử dụng làm môi trường hoạt hóa giống là 0,812 (tấn/ca)

Tỷ trọng của sữa là d1 = 1,069 (kg/l)

Năng suất làm việc theo giờ là:

Với năng suất như vậy ta chọn thiết bị hoạt hóa giống có cánh khuấy của hãng Ruian Global có thông số kỹ thuật như sau [49]:

Thể tích làm việc (l) 210 Đường kính (mm) 500

Chiều cao (mm) 2300 Áp suất trong (Mpa) 0,2 Áp suất vỏ (Mpa) 0,3

Công suất động cơ (kW) 1,1

Thời gian để hoạt hóa giống là 2 giờ, suy ra số thiết bị hoạt hóa giống cần dùng là: n = 94,889 × 2

Hình 5.12 Thiết bị hoạt hóa giống [49]

TÍNH NĂNG LƯỢNG

TÍNH TỔ CHỨC

TÍNH XÂY DỰNG

KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM

AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP

Tiêu đề	Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột nguyên cream với hai mặt hàng: Sữa chua uống năng suất 20 triệu lít sản phẩm/năm và phô mai tươi năng suất 3,5 tấn sản phẩm/ca
Tác giả	Hoàng Thị Ái Sương
Người hướng dẫn	TS. Ngô Thái Bích Vân, TS. Lê Lý Thùy Trâm
Trường học	Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công nghệ Sinh học
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	184
Dung lượng	2,47 MB