ĐẶT VẤN ĐỀThực phẩm đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người, tạo ranăng lượng để học tập và làm việc,…Ngày nay, khi đất nước ngày càng pháttriển, chất lượng cuộc sống không ngừ
LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT
Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sản xuất sữa chua
Là quốc gia đông dân với mức tăng trưởng dân số cao, khoảng 1,2%/năm, với tỷ lệ tăng trưởng GDP 6 - 8%/năm, thu nhập bình quân đầu người tăng 14,2%/năm, Việt Nam được đánh giá là thị trường tiềm năng cho các hãng sản xuất sữa Dự báo cho thấy mức độ tiêu thụ sữa tại Việt Nam sẽ tiếp tục tăng từ
15 lít trên đầu người năm 2010 lên 28 lít vào năm 2020 Mặc dù vậy, mức tiêu thụ này vẫn còn thấp so với các nước đang phát triển khác, với xu thế phát triển hiện nay, nhu cầu tiêu thụ sữa ngày càng đa dạng Người dân không chỉ dùng sữa tươi, sữa bột mà còn dùng các loại sữa khác như: Sữa chua, sữa tiệt trùng, sữa lên men…[8]
Với mức tăng trưởng cao, nhu cầu trên thị trường chưa được đáp ứng hết, đặc biệt là tại các nhóm hàng nhỏ - thị trường ngách như sữa chua, bơ - phô mai… ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam được nhiều chuyên gia đánh giá có tiềm năng phát triển tốt, đem lại mức sinh lời cao Trong đó tiêu biểu là ngành sản xuất sữa chua, trong 9 tháng đầu năm 2018 doanh thu tiêu thụ sữa chua đạt gần 12,4 nghìn tỷ đồng, tăng 22,4% so với cùng kỳ năm trước [9].
Sữa chua là thực phẩm mang lại giá trị dinh dưỡng cao cả về mặt sức khỏe, làm đẹp,… Những sản phẩm trên thị trường sữa chua Việt hiện gồm sữa chua ăn, sữa chua uống, trong đó mỗi dòng sản phẩm lại bao gồm nhiều nhãn hàng khác nhau và ngày càng trở nên đa dạng Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu thụ ngày càng cao thì việc xây dựng nhà máy sản xuất sữa chua còn góp phần tạo công ăn việc làm cho người lao động, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà đầu tư.
Vị trí xây dựng
Qua tìm hiểu về các điều kiện kinh tế - xã hội, môi trường và nguồn nhân lực lao động Tôi quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất sữa chua tại khu công nghiệp Phong Điền Khu công nghiệp Phong Điền là một trong những khu công nghiệp phát triển đầu tiên của tỉnh Thừa Thiên Huế, thuộc địa bàn thị trấn Phong Điền, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế với quy mô diện tích 4000000 m 2 Nằm gần quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình năm 24,5°C, lượng mưa trung bình năm 1500-2000 mm/năm.Với vị trí, điều kiện thiên nhiên như vậy thì đây là một vị trí thuận lợi cho việc giao thương phát triển với các vùng kinh tế trọng điểm và thuận lợi trong việc trao đổi hàng hóa.
Hình 1.1 Khu công nghiệp Phong Điền [10]
Nguồn nguyên liệu
Do cơ chế thị trường, phương tiện giao thông thuận tiện nên việc nhập sữa bột hay một số nguyên liệu phụ được tiến hành thuận lợi, nhập quanh năm tùy theo năng suất làm việc của nhà máy.
Nguồn nhân lực
Tính đến năm 2017, toàn tỉnh Thừa Thiên Huế có 81239 lao động qua đào tạo các cấp trình độ (đạt tỷ lệ 84,52%) và nhà máy được xây dựng trên địa bàn thị trấn Phong Điền, cách thành phố Huế khoảng 30km về phía Bắc, nơi tập trung nhiều trường đại học, cao đẳng và trung cấp chuyên nghiệp đem lại nguồn nhân công kỹ thuật có tay nghề cao, đủ phẩm chất và năng lực đáp ứng cho khu công nghiệp Đồng thời còn thu hút được lao động lành nghề trên địa bàn.
Thị trường tiêu thụ
Sản phẩm dự tính ban đầu sẽ được tiêu thụ tại tỉnh Trong tương lai, có thể phát triển thị trường ra các tỉnh lân cận và lan rộng ra các tỉnh phía Bắc và phíaNam.
Giao thông vận tải
Hệ thống giao thông thoáng mát, sạch sẽ, với đường trục chính dài rộng
35 m, đường nội bộ, đường nội giới rộng 16,5 m Cách trung tâm thành phố Huế khoảng 30 km về phía Bắc, sân bay quốc tế Phú Bài khoảng 45 km, cách cảng biển Chân Mây khoảng 80 km, cách cảng biển Thuận An 30 km, cách ga hàng hóa Văn Xá 20 km, thuận tiện đi lại và vận chuyển vật tư, hàng hoá.
Nguồn cấp điện, nước và vệ sinh môi trường
Có hệ thống đường dây 35kV chạy qua khu công nghiệp, có 2 trạm biến áp 110/22kV - 25 MVA Lưới điện trung thế sử dụng điện áp 22kV, có kết cấu mạch vòng nhưng vận hành hở Hệ thống truyền tải điện dọc theo các lô đất để đảm bảo cấp điện đầy đủ và ổn định
Có 02 nhà máy cấp nước (Phong Thu 11.000m 3 /ngày đêm và Hòa Bình Chương: 3.000 m 3 /ngày đêm) Tại khu công nghiệp Phong Điền, đã có ống dẫn nước D.500 Hệ thống bể nước điều hòa dung tích lớn và mạng lưới đến chân tường rào khu đất nhằm đáp ứng mọi nhu cầu về nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho các doanh nghiệp trong khu công nghiệp Hệ thống thoát nước mưa và nước thải được xây dựng riêng biệt.
Xử lý nước thải: Đang triển khai xây dựng Nhà máy xử lý nước thải tập trung giai đoạn 1 với công suất 4.500 m 3 /ngày đêm.
Xử lý rác thải: Nhà máy xử lý rác thải Thủy Phương
Sự hợp tác hóa
Nhà máy sữa chua xây dựng tại khu công nghiệp Phong Điền gần các nhà máy cung cấp nước, bao bì,… sẽ được cung cấp một số nguyên vật liệu tại chỗ nhằm giảm thiểu chi phí vận chuyển, tạo điều kiện hợp tác tốt giữa các nhà máy với nhau cùng giúp nhau phát triển Hay các vấn đề về điện, nước, hơi, rác thải… được giải quyết đồng bộ và kịp thời.
Thiết kế sản phẩm
Dạng sản phẩm: Dạng đặc sệt Đóng gói: Hộp nhựa
Chất liệu bao bì: Sản phẩm được đóng trong bao bì hộp nhựa dạng PET. Bao bì đạt vệ sinh an toàn thực phẩm theo quy định hiện hành.
Bảng 1.1 Quy cách bao gói sản phẩm
Tên chỉ tiêu Tiêu chuẩn
Hộp thành phẩm Đạt các yêu cầu độ kín
Không trầy xước Date in đúng, không lem, không mờ
Carton Mối ghép nắp không chồng lên nhau hoặc hở quá 10mm Date in đúng, không lem, không mờ
1.9.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa chua
Tuân theo tiêu chuẩn quốc gia - TCVN 7030:2009 [11].
- Chỉ tiêu về cảm quan của sữa chua
Bảng 1.2 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa chua [11]
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Trạng thái Mịn, đặc sệt, đồng nhất
Màu sắc Màu trắng sữa hoặc màu đặc trưng của phụ liệu bổ sung Mùi Thơm đặc trưng của sản phẩm, không có mùi lạ
Vị Vị đặc trưng của sản phẩm, không có vị lạ
- Chỉ tiêu về hóa lý của sữa chua
Bảng 1.3 Các chỉ tiêu hóa lý của sữa chua [11]
Hàm lượng chất khô không chứa chất béo tính, % khối lượng
Hàm lượng chất béo, % khối lượng > 2% Độ acid, °T 75 - 140
- Hàm lượng kim loại nặng
Bảng 1.4 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua [11]
Hàm lượng chất khô không chứa chất béo tính, % khối lượng
Hàm lượng chất béo, % khối lượng > 2% Độ acid, °T 75 - 140
Bảng 1.5 Chỉ tiêu độc tố và hóa chất không mong muốn [Theo 46/2007/QĐ-
Tên chỉ tiêu Đơn vị Mức tối đa
Dư lượng thuốc bảo vê ̣ thực vâ ̣t
Aldrin và dieldrin mg/kg 0,006
- Chỉ tiêu vi sinh vật
Bảng 1.6 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua [11]
Tên chỉ tiêu Đơn vị Mức cho phép
Không xử lý nhiệt Xử lý nhiệt
1 Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1 g sản phẩm cfu/g 10 4 10
2 Nhóm Coliform, số vi khuẩn 1 g sản phẩm cfu/g 10 0
3 Staphylococcus aureus, số vi khuẩn trong 1 g sản phẩm cfu/g 0 0
4 E.coli, số vi khuẩn trong
5 Salmonella, số vi khuẩn trong 25 g sản phẩm cfu/g 0 0
6 Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1 g sản phẩm cfu/g 10 0
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
Tổng quan về nguyên liệu
Sữa bột gầy được chế biến từ sữa tươi qua quá trình ly tâm tách mỡ và sấy để loại tách gần như hoàn toàn lượng nước, có hàm lượng chất béo không quá 1
- 1,5% Trong sản xuất, sử dụng sữa bột gầy bởi vì hàm lượng chất béo có trong nó ta có thể kiểm soát được, đồng thời sữa bột dễ dàng vận chuyển, bảo quản được lâu hơn, phù hợp với địa điểm nhà máy chưa có trang trại chăn nuôi bò sữa.
Sữa bột gầy nhập ngoại phải đảm bảo chất lượng tốt và các yêu cầu về cảm quan, hóa lý, vi sinh, hàm lượng kim loại nặng [13].
Bảng 2.1 Chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy [13]
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Màu sắc Màu tự nhiên, từ màu trắng sữa đến màu kem nhạt
Mùi, vị Mùi thơm, ngọt dịu, không có mùi vị lạ
Trạng thái Dạng bột, đồng nhất, không bị vón cục, không có tạp chất
Bảng 2.2 Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột gầy [13]
Chỉ tiêu Yêu cầu Độ ẩm tối đa (%) 5 Độ béo tối đa (%) 1,5
Trực khuẩn gây bệnh đường ruột không có trong sữa
Men và nấm mốc tính trên 1 g sản phẩm 10 - 50 khuẩn lạc
Hàm lượng chất khô lớn hơn (%) 98
Chất tro (%) 7,4 - 8,4 Độ phân tán nhỏ nhất (%) 90
Bảng 2.3 Hàm lượng kim loại nặng trong sữa bột gầy [13]
Tên chỉ tiêu Mức tối đa
Hàm lượng thủy ngân (Hg) 0,05
Bảng 2.4 Chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa bột gầy [13]
Tên chỉ tiêu Mức tối đa
Tổng số vi sinh vật hiếu khí trong 1g sản phẩm
Số Coliforms trong 1g sản phẩm 10
Số Salmonella trong 25g sản phẩm 0
Số E.Coli trong 1g sản phẩm 0
Số Staphylococcus aureus trong 1 g sản phẩm 0
Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc trong 1g sản phẩm
2.1.2 Đường tinh luyện Để tăng vị ngọt của sữa chua, khôi phục trạng thái ban đầu cho sữa hoàn nguyên người ta bổ sung đường (glucose, saccharose…) vào trong quá trình chế biến sao cho phù hợp với yêu cầu của dây chuyền công nghệ.
Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE theo tiêu chuẩn TCVN 7220 : 2003, TCVN 6958 : 2001.
Bảng 2.5 Các chỉ tiêu về đường RE [14]
Tên chỉ tiêu Đặc trưng của đường RE
Màu: Trắng ngà, đồng đều.
Mùi: Không có mùi lạ.
Vị: Ngọt, không có vị lạ.
Trạng thái: Hạt, tương đối đồng đều, không tạp chất, không vón cục.
Quy cách: 25 kg, 50 kg Bao bì: Bao PE may chỉ kéo với bao PP bên ngoài, bao bì sạch. Thông tin nhãn: Mã lô, ngày sản xuất, hạn sử dụng, nơi sản xuất.
Chỉ tiêu hóa lý Độ Pol ≥ 99,8 Tro ≤ 0,03% Đường khử ≤ 0,03%
Dư lượng SO2 ≤ 7ppm Hàm lượng kim loại:
Asen ≤ 1mg/kg Đồng ≤ 2mg/kg Chì ≤ 0,5mg/kg
Tổng vi sinh vật hiếu khí: Max 200 cfu/10g Coliforms: Không có
Nấm men: Max 100 cfu/g Nấm mốc: Max 100 cfu/g Đường phải được bảo quản nơi khô ráo, tránh ánh nắng mặt trời.
Trong công nghệ sản xuất sữa chua, chất ổn định đưa vào với mục đích: Giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ nhũ tương Tạo trạng thái bền cho sữa, chống hiện tượng kết lắng, tách béo, tách lớp Hình thành nên một màng bảo vệ bao bọc xung quanh các hạt pha phân tán làm cho chúng không kết hợp với nhau được để không tạo nên các hạt phân tán có kích thước lớn hơn Làm tăng độ mịn cho sản phẩm Các chất ổn định được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa chua là pectin, gelatin thực phẩm, agar-agar, chất ổn định E142, chất ổn định E471 (di hoặc mono-glyceride của acid béo), tuân theo tiêu chuẩn TCVN
Bảng 2.6 Các chỉ tiêu về chất ổn định [15]
Các thông số Yêu cầu
Cảm quan Trạng thái Dạng bột mịn, tơi, không vón cục
Màu sắc Màu trắng nhạt
Tổng số VSV Max 5000 cfu/g
Chỉ tiêu kim loại nặng
Bao bì có nhiều lớp với lớp PE ở ngoài
Thời hạn sử dụng Còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng
Phải đảm bảo chất lượng tốt, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10393:2014, có mùi thơm đặc trưng của việt quất chín tươi tự nhiên, cấu trúc dày, đầy đặn, mùi thơm lâu, chịu nhiệt tốt [16].
Whey (bột váng sữa) là một sản phẩm từ sữa, có bột tinh thể màu trắng ngà, có vị ngọt và mùi thơm đặc trưng của sữa Dễ vón cục khi tiếp xúc với không khí.
Thành phần chủ yếu là: Protein 11,10%, đường lactose 81,65% và một số thành phần khác. Được bổ sung vào sản phẩm sữa chua nhằm thay thế một phần protein sữa gầy có thể làm giảm một phần chi phí nguyên liệu sữa, đồng thời làm tăng đậm độ của thể keo trong sữa chua đặc, tăng giá trị dinh dưỡng, kết cấu và hương vị cho sữa chua [17].
Là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất sữa chua Góp phần hòa tan các chất, giúp phối trộn dễ dàng, tạo pH ổn định Dựa trên Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 01:2009/BYT về chất lượng nước ăn uống do Bộ Y tế ban hành [18].
Bảng 2.7 Chỉ tiêu cảm quan của nước [18]
Màu sắc Trong suốt, không màu
Mùi vị Không mùi vị
Trạng thái Dạng lỏng, không tạp chất
Bảng 2.8 Chỉ tiêu hóa lý của nước [18]
Chỉ tiêu Yêu cầu pH 6,5-8,5 Độ cứng, tính theo CaCO3 300 mg/l
Tổng chất rắn hòa tan (TDS) 1000 mg/l
Hàm lương Asen tổng số 0,01 mg/l
Hàm lượng Thủy ngân tổng số 0,001 mg/l
Hàm lượng Sắt tổng số 0,3 mg/l
Hàm lượng Đồng tổng số 1 mg/l
Bảng 2.9 Chỉ tiêu vi sinh của nước [18]
Tổng số vi khuẩn hiếu khí 20 tế bào/ml
Coliform tổng số Không có
Vi khuẩn E.Coli Không có
Các vi khuẩn gây bệnh đường ruột Không có
Bơ chứa nhiều vitamin A, D, K, E Trong đó vitamin A và carotene làm cho bơ có màu vàng, được bổ sung ở công đoạn hoàn nguyên sữa bột nhằm tăng giá trị dinh dưỡng, tạo độ sánh cho sản phẩm, ổn định hệ nhũ tương [12].
Bảng 2.10 Chỉ tiêu cảm quan của bơ [12]
Màu sắc Vàng đặc trưng của bơ
Mùi, vị Thơm đặc trưng của bơ, không ôi khé, không có mùi vị lạ Trạng thái Mềm, đồng nhất
Bảng 2.11 Chỉ tiêu hóa lý của bơ [12]
Hàm lượng nước, %, không lớn hơn 16
Hàm lượng chất béo, %, không nhỏ hơn 80
Hàm lượng chất khô không béo, %, không lớn hơn 2
Bảng 2.12 Chỉ tiêu vi sinh vật trong bơ [12]
Tên chỉ tiêu Mức tối đa
Tổng số vi khuẩn hiếu khí trong 1g sản phẩm 104
Số Coliforms trong 1g sản phẩm 10
Số E.Coli trong 1g sản phẩm 0
Số Salmonella trong 25g sản phẩm 0
Số Staphylococcus areus trong 1g sản phẩm 0
Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc trong 1g sản phẩm 10
Bảng 2.13 Hàm lượng kim loại nặng trong bơ [12]
Tên chỉ tiêu Mức tối đa
Hàm lượng thủy ngân (Hg) 0,05
Vi khuẩn lactic có vai trò quan trọng trong sản xuất sữa chua Nó là tác nhân của quá trình lên men lactic, thủy phân đường lactose tạo thành acid lactic làm cho pH của sữa giảm xuống thấp dẫn đến đông tụ sữa, đồng thời còn tạo ra các chất trung gian tạo ra mùi thơm đặc trưng cho sản phẩm sữa chua.
Tùy thuộc vào chủng vi sinh vật dùng trong tổ hợp giống và các thông số kỹ thuật của quá trình lên men mà cho ra các sản phẩm có tính chất đặc trưng riêng theo yêu cầu Trong sản xuất sữa chua người ta thường sử dụng hai loài vi khuẩn lactic như: Lactobacillus bulgaricus (trực khuẩn) và Streptococcus thermophillus (liên cầu khuẩn) [3].
Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lên men đồng hình, phát triển tốt ở khoảng nhiệt độ từ 45 - 50°C, lượng acid tạo thành là 1,5%, pH = 4,29 [3].
Streptococcus thermophillus là vi khuẩn chịu nhiệt, lên men đồng hình, phát triển ở 50°C, sinh sản tốt nhất ở nhiệt độ 37 - 40°C, lượng acid tạo thành là 0,7%, pH = 4,2 - 4,4 [3].
Tổng quan về lên men lactic
2.2.1 Quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua
Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất cũng như nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất Trong các sản phẩm lên men, người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính: Lên men rượu, lên men lactic, lên men butylic Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa chua
Dưới tác dụng của enzyme lactase, từ một phân tử lactose tạo thành 1 glucose và 1 galactose Tiếp đó, dưới tác dụng của galactokinase và chất cho gốc photphat là ATP, glucose bị photphoryl hóa tạo thành glucose-6-photphat. Galactose không thể lên men trực tiếp mà trước hết được chuyển hóa thành glucose
Glucose-6-photphat dưới tác dụng của enzyme đồng phân hóa chuyển thành fructose-6-photphat, rồi từ đó tiếp tục bị photphoryl hóa chuyển thành fructose-1,6-photphat Phản ứng tạo thành fructose-1,6-photphat là phản ứng rất quan trọng cho quá trình phân giải tiếp theo, làm cho fructose-1,6-photphat trở nên kém bền và dễ dàng tham gia vào quá trình lên men tiếp theo Rồi trải qua các giai đoạn tiếp theo sau đó để tạo thành acid pyruvic (chu trình glycolisis của Embden - Meyerhof).
Sau đó, acid pyruvic dưới tác dụng của lactasedehydrogenase của vi khuẩn sẽ tạo thành acid lactic Trong quá trình lên men lactose, nhiều chủng vi khuẩn không chỉ sản sinh ra acid lactic mà còn cho ra hàng loạt sản phẩm khác nhau như các acid hữu cơ (acetic, propionic, succinic…), rượu este, CO2… Dựa vào các sản phẩm của quá trình lên men mà người ta chia vi khuẩn thành vi khuẩn lên men lactic đồng hình và vi khuẩn lên men lactic dị hình.
Glucose CH3CHOHCOOH + CO2 + Etanol + Acid axetic
Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa lên men Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất đối với công nghiệp sữa
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Nguồn glucid Để duy trì sự sống, điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon Nguồn cung cấp glucid quan trọng là đường lactose Với kiểu lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyển hóa được khoảng 98% glucid thành acid lactic.
Các nguồn nitơ có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vật nếu không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật Trong đó, có protid, pepton, acid amin là những nguồn mà vi sinh vật đòi hỏi rất cao.
Vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp các vitamin và do môi trường sữa bên ngoài có đầy đủ các loại vitamin cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn lactic nên không cần bổ sung từ bên ngoài vào
Muối khoáng và các nguyên tố vi lượng
Nhu cầu này không lớn nên không cần bổ sung thêm từ ngoài vào mà chỉ cần sử dụng những chất có sẵn trong môi trường sữa.
Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được ở môi trường có oxy cũng như không có oxy, theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có nồng độ oxy thấp.
Tùy theo từng loại vi khuẩn mà có từng nhiệt độ thích hợp phát triển khác nhau (có 3 loại: Ưa lạnh, ưa ẩm, ưa nóng), nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ rút ngắn thời gian lên men, hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ, sản phẩm thu được đạt được kết quả mong muốn.
pH môi trường pH môi trường ảnh hưởng đến hoạt động phát triển của vi sinh vật, sự có mặt của ion H + sẽ tác động lên tế bào vi sinh vật theo nhiều cách, trong đó ảnh hưởng lên bề mặt tế bào làm thay đổi sự tích điện trên bề mặt của màng dẫn đến hoạt độ của các loại enzyme bị giảm, ảnh hưởng đến độ phân ly của các chất dinh dưỡng trong môi trường, làm độ phân tán chất keo và độ xốp của thành tế bào không đồng đều nên việc chống lại các tác động bên ngoài sẽ khác nhau làm thay đổi hình dạng tế bào. Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường thường không ảnh hưởng đến các sản phẩm đặc trưng của quá trình lên men, còn đối với các vi khuẩn lên men lactic thì khi pH môi trường cao sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic, khi pH thấp thì có thêm acid acetic và các sản phẩm khác.
Người ta nhận thấy rằng, lượng di-acetyl tạo ra nhiều nhất tại pH = 4,6 - 5,2, đây chính là yếu tố làm tăng mùi hương cho sản phẩm.
Tác dụng của chất kháng sinh do các vi khuẩn lactic sinh ra cũng bị ảnh hưởng bởi pH môi trường.
Các chất kháng sinh ảnh hưởng rất lớn đến vi khuẩn lactic: Penicilin chỉ một lượng nhỏ cũng làm ức chế nhiều loại vi khuẩn lactic, Streptomycin có tính kháng sinh rất mạnh có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm trong quá trình lên men hàm lượng chất kháng sinh tạo ra trong môi trường đủ lớn sẽ làm giảm hiệu suất lên men.
2.2.3 Cơ chế đông tụ sữa chua
Acid lactic đóng vai trò quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản xuất sữa chua đặc Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau và điều đó làm cho các micelle tồn tại dưới dạng keo.
Acid lactic tạo ra từ quá trình lên men làm giảm pH của sữa Khi pH của sữa bằng pI của casein (pI = 4,6), các micelle casein bị trung hòa về điện tích và micelle casein sẽ đông tụ thành gel Khi pH giảm xuống dưới pI, các micelle casein được tái hòa tan Cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên men của sữa chua đặc ở pH = 4,7, sữa chua uống pH = 4,1.
Acid lactic còn tham gia phản ứng với caseinate calcium tạo quện sữa
Caseinate calcium + acid lactic acid celseic + lactate calcium
Các calcium phosphate keo sẽ làm hòa tan và tạo ra Ca 2+ Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn.
Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục thì casein sẽ bị chuyển hóa thành acid amin và các khí NH3, H2S tạo mùi vị khó chịu cho sản phẩm [3,16].
CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Sơ đồ quy trình công nghệ
Cấy men giống Đồng hóa 2
Hình 3.1 Quy trình công nghệ sản xuất sữa chua
Thuyết minh quy trình công nghệ
Nguyên liệu là yếu tố đầu tiên quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm vì vậy nguyên liệu cần phải được kiểm tra một cách chặt chẽ và tuân theo quy định để đạt chất lượng tốt nhất.
Nguyên liệu sau khi được thu mua và vận chuyển đến nhà máy thì tiến hành kiểm tra sơ bộ trước khi đưa vào nhà máy, sau khi được nhập thì tiến hành kiểm tra lần hai trước khi lưu kho, nếu nguyên liệu không đạt chất lượng thì không cho xuất hàng và trả về cho nhà cung cấp.
Mục đích: Định lượng sữa bột gầy cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên.
Sữa bột gầy sau khi đã được kiểm tra và đạt yêu cầu thì được vận chuyển đến cân định lượng để xác định khối lượng sữa bột cần đưa đi hoàn nguyên theo công thức đã được tính toán trước.
Các nguyên liệu khác cũng được đem đi cân theo công thức để chuẩn bị cho quá trình phối trộn.
Mục đích: Tạo độ đồng đều cho hỗn hợp nguyên liệu, hòa tan các chất phụ gia và sữa bột thành một khối thống nhất Tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn tiếp theo, đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Sau khi nguyên liệu đã được chuẩn bị sẵn sàng, người ta tiến hành phối trộn. Đầu tiên, lấy lượng nước thích hợp vào buồng trộn, nhiệt độ của nước đạt 60 - 65°C, đây là nhiệt độ tối ưu để nguyên liệu tan tốt nhất Nếu nhiệt độ cao hơn sẽ dẫn đến hiện tượng vón cục, nổi mỡ Sau đó, cho đường vào và khuấy tan rồi tiến hành cấp liệu theo trình tự như sau:
Bột sữa gầy chất ổn định trộn đường (tỉ lệ 1:2) whey dầu bơ.
Chất ổn định nhẹ nên phải trộn chung với đường, khi cho vào phễu, đường kéo chất ổn định xuống đáy dễ dàng đi vào bồn trộn Chất ổn định liên kết với các phân tử nước tạo cấu trúc xốp và làm đồng nhất hỗn hợp, tạo trạng thái bền vững cho sữa, tạo dạng gel bền vững, sản phẩm không bị tách lớp trong quá trình bảo quản.
Cuối cùng, cho bơ vào để tránh hiện tượng tạo màng và khó tan rồi tiếp tục khuấy đến khi các nguyên liệu hòa tan vào nhau là kết thúc
Chu kỳ mỗi mẻ khoảng 20 - 30 phút.
Mục đích: Nhằm loại bỏ tạp chất vật lý có lẫn trong nguyên liệu tránh ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm và tránh làm hỏng thiết bị.
Tiến hành: Sau khi trộn, dịch sữa đi qua bộ lọc trước khi vào thiết bị đồng hóa Cho dịch sữa chảy qua tụ lọc với kích thước lỗ lọc 75 μm Lọc các cặn bẩn. Nhiệt độ dịch sữa đi vào bộ lọc phải đảm bảo khoảng 60 - 70°C.
Mục đích: Gia nhiệt làm cho dịch sữa nóng lên thuận lợi cho quá trình đồng hóa, đồng thời làm giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật.
Tiến hành: Nguyên liệu sau khi qua hệ thống lọc thì được đưa đi vào thiết bị gia nhiệt để gia nhiệt lên nhiệt độ 60 - 80°C.
Trong sản xuất sữa chua, đồng hóa tạo điều kiện thu được sữa đồng nhất và bền vững Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được hấp thu dễ dàng.
Giảm sự oxi hóa chất béo tăng cảm quan, làm tăng chất lượng của sữa và các sản phẩm sữa.
Ngoài việc nâng cao mức độ phân tán của mỡ sữa, đồng hóa làm phân bố lại giữa pha chất béo và plasma sữa, cũng như làm thay đổi thành phần và tính chất của protein.
Nguyên liệu sau khi phối trộn được bơm vào thiết bị đồng hóa, tiến hành đồng hóa lần 1 với áp suất 150 bar, nhiệt độ sữa trong quá trình đồng hóa khoảng 65 - 75°C.
Nguyên tắc làm việc của máy là dùng áp lực cao, đẩy sản phẩm đi qua các khe hở rất nhỏ (áp suất của sản phẩm vào khoảng 150 kg/cm 2 và khi ra khỏi khe nhỏ chỉ còn khoảng 2 - 3 kg/cm 2 ) Khi thay đổi áp suất một cách đột ngột và tốc độ tăng lên nhiều, làm sản phẩm bị tơi nhỏ ra Kích thước của khe hở có thể điều chỉnh được từ 0,1 - 0,15 mm Tốc độ chuyển động của sản phẩm qua khe hở 150 - 200 m/s.
Nguyên liệu được đưa vào thiết bị đồng hóa bởi một pittông Bơm sẽ tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên đến 100 - 250 bar hoặc cao hơn tại đầu khe hẹp Người ta sẽ điều chỉnh khoảng cách khe hẹp trong thiết bị trong bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp Đối áp này được duy trì bằng một bơm thuỷ lực chạy bằng dầu Khi đó áp suất đồng hóa sẽ cân bằng với với áp suất dầu tác động lên pittông thủy lực Vòng đập được gắn với bộ phận tạo khe hẹp sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp Như vậy, một số hạt của pha phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập bị vỡ ra và giảm kích thước
Nhằm tiêu diệt một phần vi sinh vật gây hại chịu nhiệt kém, tiêu chuẩn hóa sữa nguyên liệu kéo dài thời gian lưu trữ Vô hoạt một phần enzym có sẵn trong sữa (lipase, catalase, phosphatase ….), hạn chế tách lớp, tăng độ mịn của sữa.
CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Kế hoạch sản xuất của nhà máy
Sản xuất của nhà máy phải đảm bảo mối quan hệ giữa nhu cầu tiêu thụ của người tiêu dùng và nguồn cung cấp sữa bột nguyên liệu để tránh tình trạng thừa hoặc thiếu nguyên liệu Sữa bột nguyên liệu được nhập từ nước ngoài về, số lượng sữa được thu mua nhiều hay ít phụ thuộc vào chất lượng, giá cả nguyên liệu, phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất của nhà máy trong tháng và các tháng sắp tới Vì vậy phải thường xuyên tìm kiếm và lựa chọn các nhà cung ứng nguyên liệu cho phù hợp nhằm tìm ra nguồn cung cấp nguyên liệu có chất lượng tốt với giá cả hợp lý.
Nhà máy sản xuất sữa chua ăn việt quất với năng suất 42 tấn sản phẩm/ngày Để hạn chế thời gian, chi phí năng lượng, vệ sinh và đáp ứng nhu
26 cầu thị trường, nhà máy hoạt động liên tục, sản xuất 3ca/ngày, mỗi ca 8 tiếng. Công nhân được nghỉ ngày chủ nhật và các ngày lễ lớn, Tết nguyên đán, công nhân được nghỉ 5 ngày.
Tháng 11 do điều kiện mưa bão, nhu cầu sử dụng ít nên chọn làm tháng vệ sinh, bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị Ngoài ra 1 tháng sẽ chọn 1 ngày để vệ sinh và bảo trì máy.
Bảng 4.1 Biểu đồ kế hoạch sản xuất trong năm
Tháng Số ngày sản xuất Số ca/ngày Số ca/tháng
Tháng Số ngày sản xuất Số ca/ngày Số ca/tháng
Tổng số ngày/năm: 278 ngày.
Tổng số ca/năm: 834 ca.
Tính cân bằng vật chất
Năng suất cho sản phẩm là 42 tấn sản phẩm/ngày.
4.2.1 Xác định số liệu ban đầu
Ta phối trộn sữa hoàn nguyên theo công thức sau:
Bảng 4.2 Thành phần phối trộn dịch sữa hoàn nguyên
Chỉ tiêu sản phẩm sữa hoàn nguyên:
Tổng hàm lượng chất khô: 100 - 77,55 = 22,45%
Hàm lượng chất béo có trong sữa hoàn nguyên: 3 + (1% × 10) = 3,1%
Hàm lượng chất khô không mỡ trong sữa hoàn nguyên: 22,45 - 3,1 19,35%
Vậy thành phần của sữa hoàn nguyên:
4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua ăn
Tỷ trọng sản phẩm sữa chua được tính theo công thức:
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)
Năng suất của dây chuyền tính theo kg/ca là:
Năng suất của dây chuyền tính theo lít/ca là:
Tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn tính bằng % được thực hiện bởi bảng sau:
Bảng 4.3 Bảng tiêu hao cho từng công đoạn
Tên công đoạn Tiêu hao (%)
Tên công đoạn Tiêu hao (%) Ủ hoàn nguyên 0,3
Chiết rót 0,3 Áp dụng công thức:
GV : Lượng sữa trước khi vào công đoạn
Gr : Lượng sữa sau mỗi công đoạn x : Lượng sữa tiêu hao ở mỗi công đoạn
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn chiết rót và đóng gói
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn chờ rót
Tính khối lượng dịch sữa và khối lượng mứt cho quá trình chờ rót
Lượng mứt bổ sung vào chiếm 3,1%
Lượng dịch sữa cho quá trình chờ rót
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn làm lạnh 2
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn lên men
Tính khối lượng dịch sữa và khối lượng vi khuẩn sử dụng cho quá trình lên men
Khối lượng vi khuẩn thường dùng với tỉ lệ 0,5 - 7% so với lượng sữa dùng cho quá trình lên men Chọn 2,5% lượng men bổ sung vào sữa.
Giả sử a,b lần lượt là khối lượng men, dịch sữa cần tìm.
Ta có hệ phương trình sau: a = 2,5% × b a + b = 13675,1003
Giải hệ phương trình ta được: a = 333,539 (kg/ca) b = 13341,561 (kg/ca)
Lượng dịch sữa sử dụng cho quá trình lên men
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn làm mát
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 chuẩn hóa
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn gia nhiệt 2
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn ủ hoàn nguyên
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn làm lạnh 1
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn thanh trùng 1
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hóa 1
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn gia nhiệt 1
Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn lọc
Tổng lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn phối trộn
Tổng lượng nguyên liệu phụ trước khi vào công đoạn phối trộn
Vậy lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn phối trộn
Lượng sữa bột gầy và lượng nước nóng cho vào phối trộn
Gọi x, y lần lượt là lượng sữa bột gầy có hàm lượng chất khô 98% và lượng nước nóng cần dùng cho hoàn nguyên để được khối sữa có tổng hàm lượng chất khô 22,45%, ta có phương trình sau:
Giải hệ phương trình trên ta được: x = 2852,195 (kg/ca) y = 9598,367 (kg/ca)
Lượng sữa bột gầy trước khi cân định lượng
Vậy cần phải sử dụng 356,881 kg sữa bột gầy nguyên liệu cho dây chuyền sản xuất sữa chua ăn trong 1 giờ.
4.2.3 Tổng kết cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất
Bảng 4.4 Bảng tổng hợp cân bằng vật chất
Bột sữa gầy nguyên liệu 2855,050 8565,15
Khối lượng sữa chua thành phẩm 14000 42000
TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ
Tính toán và chọn thiết bị trong dây chuyền sản xuất
Việc tính toán và lựa chọn thiết bị thích hợp đóng vai trò không kém phần quan trọng quyết định đến năng suất của nhà máy Trong quá trình sản xuất sữa chua để cho quá trình diễn ra đảm bảo ta tiến hành chọn thiết bị và tính theo sản phẩm lớn nhất ở từng công đoạn.
Số thiết bị n được tính theo công thức sau: n = N 1
Trong đó: n: Số thiết bị
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Lượng dịch sữa cần phối trộn: 13734,771 (kg/ca) = 1716,846 (kg/h) Đổi sang thể tích:
Chọn thùng loại SSG – 2 của hãng JIMEI Việt Nam [19].
+ Kích thước thiết bị d × h: 1340 × 2760 mm.
Chọn hệ số chứa đầy là 0,8 thì số lượng thùng: n = V12000 × 0,8 × 2 = 1595,5822000 × 0,8 × 2= 0,499 < 1
Vậy số lượng thùng là 1 nhưng để đảm bảo vệ sinh và quá trình sản xuất được diễn ra liên tục ta chọn 2 tank.
Hình 5.1 Tank phối trộn SSG – 2 [19]
Tổng lượng sữa bột và các nguyên liệu khác cần phối trộn
2855,050 + 1284,209 = 4139,259 (kg/ca) = 517,407 (kg/h) = 0,517 (tấn/h) Chọn thiết bị trộn SFH – 5 của hãng JIMEI Việt Nam [20].
+ Tốc độ quay của bơm cánh gạt (rpm): 2800/1400
Số thiết bị cần chọn n = 0,517
Vậy số thiết bị phối trộn là 1 thiết bị.
Hình 5.2 Thiết bị trộn SFH – 5 [20]
Lượng dịch sữa vào thiết bị lọc :
Chọn loại tụ lọc có kích thước 75μm
Chiều dài: 600 mm. Đường kính ngoài: 200 mm. Đường kính ống lọc: 100 mm. Đường kớnh lưới lọc: 105 àm.
Hình 5.3 Thiết bị lọc lưới [21]
Lượng sữa vào gia nhiệt 1:
Chọn thiết bị gia nhiệt loại BR0.25-22-IIB của hãng QJYL, xuất xứ Trung Quốc với các thông số kỹ thuật [22].
Vậy chọn 1 thiết bị gia nhiệt 1.
Lượng sữa vào gia nhiệt 2:
Chọn thiết bị gia nhiệt loại BR0.25-22-IIB của hãng QJYL, xuất xứ Trung Quốc với các thông số kỹ thuật [22].
Vậy chọn 1 thiết bị gia nhiệt 2.
Hình 5.4 Thiết bị trao đổi nhiệt BR0.25-22-IIB [22]
Lượng dịch sữa vào đồng hóa 1:
Lượng dịch sữa vào đồng hóa 2:
Chọn thiết bị đồng hóa GJB-2-25 của hãng JIMEI Việt Nam [23].
Vậy chọn 2 thiết bị đồng hóa cho đồng hóa 1 và 2.
Hình 5.5 Thiết bị đồng hóa GJB-2-25 [23]
Lượng dịch sữa vào thanh trùng 1:
Lượng dịch sữa vào thanh trùng 2:
Chọn thiết bị thanh trùng BS-2 của hãng JIMEI Việt Nam
+ Diện tích bề mặt trao đổi: 15m 2
Vậy chọn 2 thiết bị thanh trùng cho thanh trùng 1 và 2.
Hình 5.6 Thiết bị thanh trùng [24]
5.1.7 Thiết bị làm mát,làm lạnh
Lượng dịch sữa vào làm lạnh 1:
Lượng dịch sữa vào làm mát:
Lượng dịch sữa vào làm lạnh 2:
Chọn thiết bị làm mát loại BR0.25-22-IIB của hãng QJYL, xuất xứ Trung Quốc với các thông số kỹ thuật [22].
Vậy chọn 3 thiết bị làm lạnh, làm mát.
Hình 5.7 Thiết bị trao đổi nhiệt BR0.25-22-IIB [22]
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
D là đường kính thân hình trụ. r là bán kính hình chỏm cầu.
Ht là chiều cao của thân hình trụ h là chiều cao của phần chỏm cầu
H là chiều cao của thùng, H = Ht + 2h.
Chiều cao toàn thiết bị là:
Thể tích phần thân trụ:
Thể tích phần chỏm cầu:
Lượng dịch sữa cần ủ hoàn nguyên:
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,9, nên ta có:
Vậy chọn 1 bồn ủ hoàn nguyên có kích thước: D = 2300 mm, H = 4370 mm.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
D là đường kính thân hình trụ. r là bán kính hình chỏm cầu.
Ht là chiều cao của thân hình trụ h là chiều cao của phần chỏm cầu
H là chiều cao của thùng, H = Ht + 2h.
Chiều cao toàn thiết bị là:
Thể tích phần thân trụ:
Thể tích phần chỏm cầu:
Lượng dịch sữa vào lên men:
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,9, nên ta có:
Vậy chọn 1 bồn lên men có kích thước: D = 2300 mm, H = 4370 mm.
Vậy số lượng thùng là 1 nhưng để đảm bảo vệ sinh và quá trình sản xuất được diễn ra liên tục ta chọn 2 thùng Kích thước là 2300 × 4370 (mm) Chọn thân thiết bị cách sàn nhà 1000 (mm).
Bồn chờ rót có dạng hình trụ đứng, đáy chỏm cầu, vỏ thùng làm bằng thép không gỉ, bên trong thùng có gắn các tấm kim loại có tác dụng là khuấy đảo, động cơ gắn cánh khuấy được bố trí một bên thành thùng.
D là đường kính thân hình trụ. r là bán kính hình chỏm cầu.
Ht là chiều cao của thân hình trụ.
Hình 4.2.Cấu tạo bồn h là chiều cao của phần chỏm cầu
H là chiều cao của thùng, H = Ht + 2h.
Chiều cao toàn thiết bị là:
Thể tích phần thân trụ:
Thể tích phần chỏm cầu:
Lượng dịch sữa vào chờ rót:
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,9, nên ta có:
Vậy chọn 1 bồn chờ rót có kích thước: D = 2300 mm, H = 4370 mm.
Vậy số lượng thùng là 1 nhưng để đảm bảo vệ sinh và quá trình sản xuất được diễn ra liên tục ta chọn 2 thùng Kích thước là 2300 × 4370 (mm) Chọn thân thiết bị cách sàn nhà 1000 (mm).
Lượng mứt vào chờ rót:
Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,9, nên ta có:
Vậy chọn 1 bồn chờ rót mứt nhưng để đảm bảo vệ sinh và quá trình sản xuất được diễn ra liên tục ta chọn 2 thùng Có kích thước: D = 800 mm, H = 1520 mm.
Vậy số lượng thùng là 1 có kích thước là 800 × 1520 (mm) Chọn thân thiết bị cách sàn nhà 1000 (mm).
Số hộp cần dùng để sản xuất trong 1h là 17500 hộp
Chọn thiết bị rót hộp BZ – 16type của hãng JIMEI Việt Nam [25].
Năng suất tối đa: 2200 hộp/h.
Kích thước thiết bị: 9300 × 3750 × 4000 mm.
Vậy chọn số lượng thiết bị là 1 thiết bị.
Hình 5.9 Thiết bị rót vô trùng cho sữa chua[25]
Tính và chọn bơm trong dây chuyền sản xuất
Bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là ngành sữa, dùng để bơm các chất lỏng thông thường có độ nhớt thấp.
Chọn Bơm ly tâm Ebara Matrix 3 – 6T/0,9 của hãng EBARA (ITALY). Năng suất: 1,2 – 4,8 m 3 /h.
Số vòng quay: 2900 vòng/phút.
Kích thước: 456 × 240 × 284 mm. Đường kính hút - xả: 34 - 34 mm.
Công suất động cơ: 0,9 kW.
Số lượng: 12 bơm ly tâm.
Bơm răng khía thường dùng để bơm các chất lỏng có độ nhớt cao
Chọn bơm răng khía 2CY-2,1/25 với các thông số kỹ thuật :
Số lượng bơm cần chọn: 4 cái
Hình 5.11 Bơm răng khía 2CY-2,1/25 [27]
Hệ thống CIP
Chọn hệ thống CIP (Cleaning in plance) của hãng JIMEI Việt Nam Đó là thiết bị tự động cung cấp quá trình vệ sinh, tẩy rữa, sát trùng tại chỗ mà không cần tháo lắp thiết bị trong các dây chuyền Tính các chế độ vận hành, cấu hình quá trình chất lỏng, làm sạch theo lộ trình có sẵn, van điều khiển khí nén được nối với bơm tăng áp và bơm lưu hồi, để hoàn thành quá trình làm sạch vệ sinh các đường ống, tank chứa lưu thông trong toàn bộ dây chuyền, quá trình tái chế các chất tẩy rửa một cách tuần hoàn, toàn bộ quá trình được điều khiển bằng màn hình cảm ứng PLC, các dụng cụ đo lường nhiệt độ và đo lường acid [28].
Thông số hệ thống với model SCIP - 1
Chế độ 1: Với thiết bị tiếp xúc trực tiếp với sữa có gia nhiệt như: Thiết bị thanh trùng, thiết bị gia nhiệt, thiết bị đồng hóa,…, chế độ chạy CIP như sau:
Rửa với nước ấm 10 phút.
Chạy dung dịch kiềm (0,5 - 1,5%) trong 15 phút ở 60°C.
Rửa lại bằng nước ấm trong 3 phút.
Chạy dung dịch axit nitric (0,5 - 1%) trong 10 phút ở 60°C.
Rửa lại bằng nước lạnh.
Chế độ 2: Với thiết bị tiếp xúc với sữa không có gia nhiệt như: Bồn chứa, đường ống… chế độ chạy CIP như sau:
Rửa bằng nước ấm trong 3 phút.
Tuần hoàn dung dịch kiềm (0,5 - 1,5%) trong 6 phút ở 60°C.
Rửa bằng nước ấm trong 3 phút.
Tiệt trùng bằng nước nóng 90 - 95°C trong 5 phút.
Làm nguội từ từ bằng nước lạnh trong 10 phút.
Hình 5.12 Hệ thống vệ sinh thiết bị CIP JIMEI [28]
Bảng 5.1 Bảng tổng kết các thiết bị dùng trong dây chuyền
Tên thiết bị Kích thước (mm) Số lượng
Thiết bị gia nhiệt 1 và 2 800 × 470 × 1400 2
Thiết bị đồng hóa 1 và 2 1150 × 930 × 1270 2
Thiết bị thanh trùng 1 và 2 2200 x 2000 x 2400 2
Thiết bị làm mát, làm lạnh 800 × 470 × 1400 3
TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG
Tính tổ chức
PGĐ SẢN XUẤT PGĐ KINH TẾ
Phòng Phòng Phòng Thủ Phòng Phòng Phòng Phòng
Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 6.1.2 Tính nhân lực xây dựng
6.1.2.1 Nhân lực làm việc gián tiếp
Bảng 6.1 Nhân lực làm việc gián tiếp
Phòng Quản lí chất lượng 2
Phòng hành chính nhân sự 4
Phòng tài vụ kế toán 4
Phòng đầu tư và phát triển 4
Phân xưởng xử lý nước thải
6.1.2.2 Nhân lực làm việc trực tiếp
Bảng 6.1 Nhân lực làm việc trực tiếp
Nhiệm vụ Số người/ ca Số người/ngày
Gia nhiệt 1,đồng hóa 1, thanh trùng
1, làm lạnh nhanh, ủ hoàn nguyên, chuẩn hóa
Gia nhiệt2, đồng hóa 2, thanh trùng
Nhiệm vụ Số người/ca Số người/ngày
Lên men, làm lạnh, chờ rót 2 6
Nhà nồi hơi, phát điện dự phòng, lạnh trung tâm
Trưởng ca, giám sát sản xuất 1 3
Vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm 4 12
Tổng nhân lực của nhà máy: 37 + 96 = 133 người.
Số nhân lực đông nhất trong một ca: 37 + 32 = 69 người.
Tính toán xây dựng
6.2.1 Phân xưởng sản xuất chính
Bước cột là B = 6 (m), số bước cột là 7 Vậy chiều dài nhà là 42 (m)
Nhịp nhà là L = 6 (m), chọn nhà 3 nhịp Vậy chiều rộng là 18 (m)
Chiều cao không tính mái: 7 (m)
Vậy chọn phân xưởng có kích thước: Dài × rộng × cao: 42 × 18 × 7 (m) Đặc điểm nhà:
- Nhà bê tông cốt thép, 1 tầng, cột 400 × 400 (mm) chịu lực, tường bao che là tường gạch dày 200 (mm), nhà có nhiều cửa ra vào vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm và cho công nhân đi lại, nhà có nhiều cửa sổ và cửa thông gió.
+ Lớp gạch hoa dày: 20 (mm)
+ Lớp đệm bê tông chịu lực: 200 (mm)
+ Lớp trung gian bằng vật liệu vữa xi măng, cát: 300 (mm)
+ Lớp đất nện chặt cuối cùng.
+ Giàn tam giác trực tiếp lên dầm bê tông làm theo kết cấu mạng chịu lực. + Trên cùng là lớp lợp tôn kẽm.
+ Lớp dưới là lớp chịu nhiệt.
Vị trí phân xưởng sản xuất chính: Đặt ở giữa khu đất của nhà máy, các phòng và kho có liên quan đặt lân cận như: Kho nguyên liệu, kho thành phẩm, kho bao bì, khu hành chính
Xây dựng nhà 2 tầng có kích thước các phòng như sau:
+ Phòng trưng bày sản phẩm: 4 × 4 × 4 (m)
+ Phòng hành chính, tổng hợp: 4 × 4 × 4 (m)
+ Phòng phó giám đốc kinh tế: 4 × 4 × 4 (m)
+ Phòng phó giám đốc sản xuất: 4 × 4 × 4
+ Phòng đầu tư - phát triển: 4 × 4 × 4 (m)
+ Phòng kế toán, tài vụ: 4 × 4 × 4 (m)
Tổng diện tích đất xây dựng khu nhà hành chính là 226 (m 2 ) Vậy chọn kích thước khu hành chính: Dài × rộng × cao = 12 × 10 × 8 (m).
6.2.3.1 Kho chứa sữa bột gầy
Lượng sữa bột gầy dự trữ cần phải đủ cho nhà máy sản xuất trong một tháng.
Lượng sữa bột cần để sản xuất trong một ca là: 2855,050 (kg/ca).
Lượng sữa bột cần để sản xuất trong một ngày là: 8565,15 (kg/ngày).
Lượng sữa bột cần để sản xuất trong một tháng là:
Bột sữa chứa trong bao 40 kg có kích thước: 0,8 × 0,4 × 0,2 (m).
Bao xếp trong kho thành từng chồng, mỗi chồng là 15 bao.
Diện tích mỗi bao nằm ngang: 0,8 × 0,4 = 0,32 (m 2 ).
Số bao sữa bột tích lũy để sản xuất:
Số chồng để sắp xếp hết bao sữa bột:
Diện tích chiếm chỗ của lượng sữa bột cần tích trữ:
Diện tích đi lại trong kho chiếm 20% so với diện tích sữa bột chiếm chỗ.
Chọn kích thước của kho: 17 × 10 × 6 (m).
Xây dựng kho có kích thước tối thiểu chứa đủ lượng cung cấp sản xuất cho 7 ngày.
Lượng đường cần dùng = 686,739 (kg/ca) = 2060,217 (kg/ ngày).
Lượng đường cần dùng trong 7 ngày: 2060,217 × 7 = 14421,519 (kg). Đường chứa trong bao 50 kg, kích thước mỗi bao: 0,8 × 0,4 × 0,2 (m).
Số bao tích lũy đường để sản xuất:
Các bao được chồng lên nhau thành từng chồng, mỗi chồng xếp 15 bao.
Số chồng để sắp xếp hết bao đường:
Diện tích mỗi bao nằm ngang: 0,8 × 0,4 = 0,32 (m 2 ).
Diện tích chiếm chỗ của lượng đường cần tích trữ:
Diện tích lối đi chiếm 20% diện tích chiếm chỗ của đường:
6.2.3.3 Kho chứa bơ, mứt, men, phụ gia, hương liệu.
Thiết kế kho chứa bơ, mứt, men, hương liệu, bao bì bằng 20% kho sữa bột: 0,2× 164,736 = 32,947 (m 2 ).
Tổng diện tích kho nguyên liệu: 164,736 + 7,68 + 32,947 = 205,363(m 2 ) Vậy kích thước của kho nguyên liệu: 21 × 10 × 6 (m)
Trong kho thành phẩm sẽ được lắp các dàn làm lạnh để giữ cho sản phẩm luôn ở nhiệt độ thấp 2 - 4°C.
Kích thước tối thiểu của kho đủ để chứa sản phẩm trong 5 ngày.
Hộp được chứa trong thùng carton, mỗi thùng chứa 48 hộp.
Kích thước mỗi thùng: 45 × 30 × 15 (cm)
Diện tích chiếm chỗ mỗi thùng f = 0,45 × 0,3 = 0,135 (m 2 )
Thùng chứa sữa chua được bảo quản xếp thành cột, một cột được xếp 4 pallet chồng lên nhau, mỗi pallet chất được 8 lớp, mỗi lớp có 8 thùng xếp đan xen.
Diện tích chiếm chỗ một lớp: 8 × 0,135 = 1,08 (m 2 )
Số thùng trong một cột: 4 × 8 × 8 = 256 (thùng)
Suy ra số hộp trong một cột: 256 × 48 = 12288 (hộp)
Số hộp sữa chua thành phẩm trong 1 ngày là:
Số cột để sắp xếp hết 420000 hộp là:
Do dự trữ 5 ngày nên số cột là: 35 × 5 = 175 (cột)
Diện tích chiếm chỗ của 175 cột có tính đến hệ số khoảng cách giữa các thùng là: (Chọn hệ số khoảng cách là 1)
Diện tích lối đi chọn 20% F1
Vậy tổng diện tích của kho:
Chọn kích thước kho thành phẩm là: Dài × rộng × cao = 24 × 10 × 6 (m)
Tính theo tiêu chuẩn 2 m 2 cho mỗi người ăn
Diện tích nhà ăn được tính tối thiểu cho 2/3 số người của ca đông nhất:
Diện tích nhà ăn tối thiểu: 2 × 46 = 92 (m 2 ).
Chọn diện tích bếp nấu ăn là: 50 (m 2 ).
Tổng diện tích nhà ăn: 142 (m 2 ).
Thiết kế nhà ăn với kích thước: 18 ¿ 8 ¿ 6 (m).
6.2.6 Nhà vệ sinh, phòng giặt là, phòng bảo hộ lao động
Khu vực này được chia ra nhiều phòng dành cho nam và cho nữ: Phòng vệ sinh, phòng tắm, phòng để và thay áo quần, phòng giặt là, phòng phát áo quần và bảo hộ lao động.
65% nhân lực của ca đông nhất: 0,65 × 69 = 44,85 ≈ 45 (người)
Trong nhà máy sữa, công nhân nam chiếm 50% và nữ chiếm 50%
Các phòng dành riêng cho nam
Số lượng: 5 phòng, kích thước mỗi phòng: 1,2 × 1,2 (m 2 )
- Bổn rửa tay: 5 vòi rửa tay, kích thước: 2,5 × 0,5 = 1,25 (m 2 )
Vậy tổng diện tích nhà sinh hoạt cho nam:
Chọn diện tích hành lang đi trong phòng: 6 (m 2 )
Các phòng dành riêng cho nữ
Số lượng: 5 phòng, kích thước mỗi phòng: 1,2 × 1,2 (m).
Vậy tổng diện tích nhà sinh hoạt cho nữ: 18,4 + 7,2 + 1,25 = 26,85 (m 2 ) Chọn diện tích hành lang đi trong phòng: 6 (m 2 )
Phòng phát áo quần và bảo hộ lao động
Tổng diện tích nhà sinh hoạt vệ sinh:
Thiết kế nhà sinh hoạt vệ sinh với kích thước:
Khu làm lạnh đặt gần phân xưởng sản xuất chính và kho thành phẩm, gồm các bồn chứa môi chất làm lạnh, dàn lạnh và máy nén lạnh.
Chọn nhà có kích thước là: Dài × rộng × cao = 10 × 6 × 6 (m)
Nhà nồi hơi được đặt gần phân xưởng sản xuất chính, kho nhiên liệu. Diện tích nhà phụ thuộc chủ yếu vào kích thước của nồi hơi.
Chọn nhà có kích thước là: Dài × rộng × cao = 10 × 6 × 6 (m)
6.2.9 Kho hóa chất, nhiên liệu
Là nơi chứa hóa chất dùng cho vệ sinh, dầu DO, FO…
Thiết kế kho hóa chất, nhiên liệu với kích thước:
Phân xưởng cơ điện có nhiệm vụ sửa chữa, thay mới các thiết bị máy móc bị hư hỏng, ăn mòn trong nhà máy.
Gia công, chế tạo máy móc thiết bị theo cải tiến kỹ thuật.
Chọn kích thước: Dài × rộng × cao = 8 × 6 × 6 (m)
Trạm biến thế để hạ điện thế từ điện lưới đường cao thế xuống điện lưới hạ thế để nhà máy sử dụng Vị trí trạm được đặt nơi ít người qua lại, thường bố trí ở một góc nhà máy, kề đường giao thông và gần nơi tiêu thụ điện nhiều nhất.
Thiết kế trạm biến áp với kích thước: Dài × rộng × cao = 5 × 4 × 4 (m)
6.2.12 Khu xử lý nước thải
Khu vực này là nơi gồm: Bể gom, bể lắng, bể điều hòa, bể bùn, nước thải và các hóa chất xử lý, các chất trợ lắng, lọc,…
Thiết kế khu xử lý nước thải: Dài × rộng × cao = 14 × 5 × 4 (m)
6.2.13 Kho chứa dụng cụ cứu hỏa
Ngoài việc đặt các dụng cụ cứu hỏa ở các góc tường, nhà máy xây dựng thêm phòng để lưu trữ các dụng cụ này, phòng ngừa cho cả nhà máy.
6.2.14 Khu làm mềm, xử lý nước
Khu làm mềm nước: Do nước sử dụng trong nồi hơi là nước có độ cứng cao nên cần làm mềm nước Chọn kích thước: 5 × 6 × 4 (m)
Bể dự trữ: Xây dưới đất và nhô lên mặt đất 0,5 m, dung tích bể cỡ 120 m 3
Khu xử lý nước: Để cung cấp nước đạt yêu cầu cho sản xuất Chọn kích thước: 5 × 6 × 4 (m)
Thiết kế khu làm mềm, xử lý nước với kích thước: 11 × 6 × 4 (m)
6.2.15 Nhà đặt máy phát điện
Dự phòng khi bị mất điện do mạng lưới điện ngừng cung cấp.
Diện tích nhà phụ thuộc chủ yếu vào kích thước máy phát điện.
Diện tích được tính là 1 xe máy/1,5 m 2 Tính cho 2/3 số người làm việc trong ca đông nhất là: (2/3) × 69 × 1,5 = 69 (m 2 )
Gara dùng cho các loại xe:
Xe chở nguyên liệu, hàng hóa: 2 xe
Xe chở ban lãnh đạo: 2 xe
Nhà máy có 4 ô tô, mỗi ô tô chiếm diện tích 16 (m 2 ).
Diện tích của gara ô tô: 4 × 16 = 64 (m 2 )
Chọn gara otô đặt gần cổng nhà máy, kích thước: 10 × 7 × 6 (m).
Chọn 1 phòng bảo vệ ở cổng ra vào của nhà máy, phòng có kích thước:
Thiết kế khu vực để rác có kích thước: 4 × 3 × 1,5 (m)
Diện tích đất mở rộng bằng 50% diện tích của phân xưởng sản xuất chính:
Chọn khu đất mở rộng có kích thước: 42 × 9 (m).
6.2.21 Giao thông trong nhà máy
Nhà máy được bảo vệ bằng tường cao, kèm theo trồng cây ngăn bụi xung quanh nhà máy Đường đi bằng phẳng, cao ráo, dễ thoát nước.
Nhà máy có 2 cổng ra vào Một cổng để xe nhập nguyên liệu, nhiên liệu, vào Một cổng để công nhân viên và xe chở sản phẩm ra vào.
Các đường chính rải nhựa và đường nhỏ rải sỏi Đường ô tô 1 chiều rộng: 3 - 5 m. Đường ô tô 2 chiều rộng: 6 - 7 m. Đường đi bộ rộng: 1,5 - 2 m.
Bảng 6.3 Tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy
Tên công trình Kích thước (m) Diện tích (m 2 )
Phân xưởng sản xuất chính 42 × 18 × 7 756
Nhà sinh hoạt vệ sinh 12 × 8 × 4 96
Khu hóa chất, nhiên liệu 6 × 6 × 6 36
Khu xử lý nước thải 14 × 5 × 4 70
Kho chứa dụng cụ cứu hỏa 3 × 3 × 4 9
Khu xử lý, làm mềm nước 11 × 6 × 4 66
Nhà đặt máy phát điện 6 × 5 × 6 30
Tổng diện tích các công trình (F xd ) 2509
Tính khu đất xây dựng nhà máy
Fkđ: Diện tích khu đất nhà máy
Fxd: Tổng diện tích của công trình, Fxd = 2509 (m 2 )
Kxd: Hệ số xây dựng (%) Đối với nhà máy thực phẩm, Kxd = 35 - 50% Chọn Kxd= 35 %.
Chọn kích thước khu đất của nhà máy là: 100 × 72 m
Ksd: Hệ số sử dụng nó đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tổng mặt bằng nhà máy.
Fsd: Diện tích sử dụng nhà máy tính theo công thức:
Fsd = Fcx + Fgt + Fhl + Fhr + Fxd
Fcx là diện tích trồng cây xanh:
Fgt là diện tích đất giao thông:
Fhl là diện tích hành lang:
F hr là diện tích hè rãnh:
Fxd là tổng diện tích của công trình.
Vậy hệ số sử dụng là