Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất sữa chua dạng khuấy 18 triệu lít sản phẩmnăm và sữa chua dạng uống bổ sung probiotic 16,5 triệu lít sản phẩmnăm

Qua quá trình tìm hiểu nghiên cứu tài liệu cùng với những kiến thức đã được học, và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn cô Mạc Thị Hà Thanh, tôi đã phần nào nắm được những kiến

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẨM/NĂM

Người hướng dẫn: TS MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ MỊ NƯƠNG

Số thẻ sinh viên: 107170345 Lớp: 17H2CLC2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẨM/NĂM

Người hướng dẫn: TS MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ MỊ NƯƠNG

Số thẻ sinh viên: 107170345 Lớp: 17H2CLC2

Đà Nẵng, 03/2022

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua dạng khuấy (18 triệu lít sản phẩm/năm) và sữa chua uống bổ sung probiotic (16,5 triệu lít sản phẩm/năm)

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Mị Nương

Số thẻ sinh viên: 107170345 Lớp: 17H2CLC2

Đồ án bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ

Về phần thuyết minh, gồm 9 chương về những nội dung sau:

+ Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

+ Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

+ Chương 3: Quy trình công nghệ sản xuất

+ Chương 4: Tính cân bằng vật chất

+ Chương 5: Tính và chọn thiết bị

+ Chương 6: Tính hơi – nước – nhiên liệu

+ Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng

+ Chương 8: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm

+ Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp

Về phần bản vẽ gồm có 5 bản vẽ được thể hiện trên cỡ giấy A0 gồm:

- Bản vẽ sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ: thể hiện các công đoạn trong phân xưởng sản xuất

- Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính: thể hiện cách bố trí, khoảng cách giữa các thiết bị trong phân xưởng sản xuất

- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: thể hiện hình dạng của thiết bị trong phân xưởng theo mặt cắt đứng

- Bản vẽ đường ống hơi nước: cụ thể hóa cách bố trí các đường ống trong phân xưởng, bao gồm đường ống dẫn hơi, nước, nước ngưng và nước thải

- Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy: thể hiện cách bố trí và xếp đặt phân xưởng sản xuất và các công trình phụ trong nhà máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua dạng khuấy (18 triệu lít sản phẩm/năm) và sữa chua uống bổ sung probiotic (16,5 triệu lít sản phẩm/năm)

2 Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Dữ liệu đầu vào:

- Nguyên liệu sữa tươi:

Hàm lượng chất khô: 12.2 %;

Hàm lượng chất béo: 3,5 %

Dữ liệu đầu ra:

- Sản phẩm sữa chua dạng khuấy:

Hàm lượng chất khô: 17%;

Hàm lượng chất béo: 3%;

Hàm lượng đường saccharose: 6,5%;

- Sản phẩm sữa chua uống:

Hàm lượng chất khô: 19%;

Hàm lượng chất béo: 0,5%;

Hàm lượng đường dextrose: 1,5%;

Hàm lượng đường saccharose: 3,5%;

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Mục lục

Mở đầu

Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật

Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Chương 5: Chọn và tính thiết bị

Chương 6: Tính hơi - nước – nhiên liệu

Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy

Chương 8: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm

Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp

Kết luận

Tài liệu tham khảo

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Mạc Thị Hà Thanh

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 20/ 09 / 2021

LỜI CẢM ƠN

Với nhiệm vụ đồ án thiết kế một nhà máy chế biến sữa là cơ hội để tôi củng cố, kiểm chứng và vận dụng kiến thức đã được học trong suốt 4,5 năm qua Ngoài ra, tôi còn được tiếp cận, tiếp thu thêm nhiều kiến thức mới trong lĩnh vực chế biến sản phẩm từ sữa Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Hóa trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã hết mình, tâm huyết trong quá trình giảng dạy Ngoài kiến thức chuyên ngành, thứ thầy cô chia sẻ cho chúng tôi còn là những kinh nghiệm sống, kiến thức và kỹ năng vào đời

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Mạc Thị Hà Thanh, là người trong thời gian qua đã dành rất nhiều thời gian để hướng dẫn tôi thực hiện đồ án này Cô đã chỉ bảo rất nhiệt tình, sẵn sàng giải đáp thắc mắc và cho phép tôi trình bày quan điểm, ý kiến cá nhân một cách cởi mở Từ đó tạo động lực để tôi hoàn thành đồ án một cách tốt nhất Qua quá trình tìm hiểu nghiên cứu tài liệu cùng với những kiến thức đã được học,

và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn cô Mạc Thị Hà Thanh, tôi đã phần nào nắm được những kiến thức cơ bản về thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung và nhà máy sản xuất sữa nói riêng, đặc biệt là về dây chuyền công nghệ sản xuất sữa chua dạng khuấy và sữa chua uống bổ sung probiotic, ngoài ra tôi còn được rèn luyện hơn kỹ năng làm việc với word, excel, autocad

Tuy nhiên do kiến thức bản thân còn hạn chế, và tài liệu tham khảo còn thiếu thốn, đồng thời việc áp dụng lý thuyết vào thực tế gặp rất nhiều khó khăn, nên không tránh khỏi những khó khăn và thiếu sót

Rất mong được sự góp ý, giúp đỡ khắc phục những sai sót của cô giáo hướng dẫn

và các thầy cô giáo phản biện, cùng hội đồng bảo vệ để tôi hiểu sâu sắc hơn

Xin chân thành cám ơn

Tôi: Lê Thị Mị Nương xin cam đoan nội dung đồ án này do chính tôi thực hiện dưới

sự hướng dẫn của TS Mạc Thị Hà Thanh

Các số liệu thống kê, các kiến thức, nhận định, các thông tin thiết bị,… đều được trích dẫn chính xác từ các tài liệu đã được nêu trong mục Tài liệu tham khảo với chú thích cụ thể

Các bản vẽ có sự tham khảo từ đồ án của các khóa trước nhưng được vẽ dựa trên việc vận dụng kiến thức đã học và tìm hiểu được cùng với sự góp ý của giáo viên hướng dẫn

Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định đã được thực hiện theo đúng quy định của nhà trường

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan của tôi

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Mị Nương

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CẢM ƠN iv

CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC HÌNH ẢNH xii

DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xiv

MỞ ĐẦU xv

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1

1.1 Vị trí lắp đặt nhà máy 1

1.2 Vị trí địa lý 1

1.3 Đặc điểm tự nhiên 1

1.4 Vùng nguyên liệu 2

1.5 Sự hợp tác hóa 2

1.6 Thị trường tiêu thụ 2

1.7 Hệ thống cấp và thoát nước 3

1.8 Nguồn cung cấp điện hơi 3

1.9 Xử lý nước thải 3

1.10 Giao thông vận tải 3

1.11 Nguồn lao động 4

1.12 Kết luận 4

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 5

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 5

2.1.1 Nguyên liệu chính 5

2.1.2 Nguyên liệu phụ 14

2.2 Tổng quan về sản phẩm 20

2.2.2 Sữa chua uống bổ sung probiotic 21

2.2.3 Yêu cầu về vận chuyển và bảo quản 22

2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ở Việt Nam và trên thế giới 22

2.3.1 Trên thế giới 22

2.3.2 Tại Việt Nam 23

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 25

3.1 Chọn phương án thiết kế 25

3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ 25

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 27

3.3.1 Các công đoạn chung 27

3.3.2 Dây chuyền sữa chua dạng khuấy 31

3.3.3 Dây chuyền sữa chua men sống 33

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 36

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 36

4.1.1 Năng suất nhà máy 36

4.1.2 Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy 36

4.2 Số liệu ban đầu 37

4.2.1 Nguyên liệu sữa tươi 38

4.2.2 Yêu cầu về sản phẩm 38

4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua dạng khuấy 38

4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống bổ sung probiotic……… 41

4.2.4 Tính cân bằng vật chất cho công đoạn chung của hai dây chuyền 44

4.3 Tính số hộp và số thùng cho công đoạn hoàn thiện sản phẩm 48

4.3.1 Đối với sữa chua dạng khuấy 48

4.3.2 Đối với sữa chua uống men sống 48

4.4 Tổng kết 50

Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 53

5.2 Chọn và tính toán thiết bị 54

5.2.1 Nguyên tắc chọn 54

5.2.2 Cách tính toán thiết bị 54

5.2.3 Tính toán và chọn thiết bị chung cho cả hai dây chuyền 56

5.2.4 Tính toán và chọn thiết bị cho dây chuyền sữa chua uống bổ sung probiotic 61

5.2.5 Tính toán và chọn thiết bị cho dây chuyền sữa chua dạng khuấy 66

5.2.6 Tính bơm cho dây chuyền 68

5.2.7 Chọn băng tải 69

5.2.8 Tổng kết thiết bị 70

Chương 6: TÍNH HƠI – NƯỚC – NHIÊN LIỆU 72

6.1 Tính hơi 72

6.1.1 Tính hơi cho công đoạn gia nhiệt sơ bộ và thanh trùng làm nguội 72

6.1.2 Tính hơi cho thiết bị hoạt hóa giống 76

6.1.3 Tính hơi cho thiết bị lên men chính 78

6.1.4 Tính hơi cho công đoạn thanh trùng của dây chuyền sản xuất sữa chua uống bổ sung probiotic 80

6.1.5 Tổng kết 81

6.1.6 Chọn nồi hơi 81

6.2 Tính nước 82

6.2.1 Nước cấp 82

6.2.2 Thoát nước 86

6.3 Tính nhiên liệu 86

6.3.1 Dầu DO (diesel) 86

6.3.2 Xăng cho vận tải, dầu nhờn bôi trơn thiết bị 87

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 88

7.1 Sơ đồ tổ chức hành chính 88

7.2 Chế đồ làm việc 88

7.3 Tính nhân sự 88

7.3.2 Nhân sự lao động theo ca 89

7.4 Tính xây dựng 90

7.4.1 Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy 90

7.4.2 Các công trình xây dựng 90

7.4.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy 104

Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 106

8.1 Mục đích kiểm tra sản xuất và sản phẩm 106

8.2 Kiểm tra nguyên liệu 106

8.3 Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất 108

8.4 Kiểm tra thành phẩm 110

Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 111

9.1 An toàn lao động 111

9.1.1 Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn trong sản xuất 111

9.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 111

9.1.3 Những yêu cầu về an toàn lao động 112

9.2 Vệ sinh xí nghiệp 113

9.2.1 Vệ sinh cá nhân 114

9.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 114

9.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 116

9.2.4 Xử lý nước thải 116

KẾT LUẬN 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118

Bảng 2.1 Các thành phần chính trong 100g sữa bò tươi [4] 5

Bảng 2.2 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa [4] 9

Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò [4] 10

Bảng 2.4 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [4] 10

Bảng 2.5 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu [6] 11

Bảng 2.6 Chỉ tiêu lý – hóa sữa tươi nguyên liệu [6] 12

Bảng 2.7 Chỉ tiêu an toàn thực phẩm trong sữa tươi nguyên liệu [6] 12

Bảng 2.8 Một số tính chất của vi khuẩn lactic trong lên men sữa chua[4] 15

Bảng 2.9 Chỉ tiêu chất lượng đường tinh luyện hạt nhuyễn Biên Hòa 16

Bảng 2.10 Chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy [13] 17

Bảng 2.11 Các chỉ tiêu lý - hóa của sữa bột gầy [13] 17

Bảng 2.12 Chỉ tiêu lý – hóa của gelatin [16] 18

Bảng 2.13 Chỉ tiêu chất lượng về E471 [15] 19

Bảng 2.14 Một số chỉ tiêu quan trọng của nước [17] 19

Bảng 2.15 Chỉ tiêu chất lượng sữa chua dạng khuấy [20] 21

Bảng 2.16 Chỉ tiêu chất lượng sữa chua uống men sống [20] 22

Bảng 4.1 Kế hoạch nhập nguyên liệu của nhà máy 36

Bảng 4.2 Bảng kế hoạch sản xuất theo ca của nhà máy 37

Bảng 4.3 Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy năm 2022 37

Bảng 4.4 Tiêu hao của các công đoạn sản xuất sữa chua dạng khuấy 39

Bảng 4.5 Tiêu hao của nguyên liệu qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa chua uống probiotic 41

Bảng 4.6 Tiêu hao của sữa nguyên liệu qua các công đoạn chung của hai dây chuyền 45

Bảng 4.7 Tổng kết cân bằng vật chất 50

Bảng 4.8 Tổng kết nguyên liệu và bán thành phẩm đưa vào từng công đoạn 51

Bảng 4.9 Tổng kết nguyên liệu phụ 52

Bảng 4.10 Tổng kết bao bì sản phẩm 52

Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy 53

Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật thiết bị lọc [31] 56

Bảng 5.3 Thông số kĩ thuật của lưu lượng kế điện tử TEM82E [32] 56

Bảng 5.4 Số lượng lưu lượng kế sử dụng ở các công đoạn 57

Bảng 5.6 Thông số kí thuật thiết bị phối trộn [34] 59

Bảng 5.7 Thông số kĩ thuật thiết bị bài khí chân không 59

Bảng 5.8 Thông số kĩ thuật thiết bị đồng hóa 2 cấp [36] 60

Bảng 5.9 Thông số kĩ thuật thiết bị hoạt hóa giống [37] 60

Bảng 5.10 Thông số kĩ thuật bồn lên men 61

Bảng 5.11 Thông số kĩ thuật thiết bị phối trộn [39] 61

Bảng 5.12Thông số kĩ thuật thiết bị băng tải trục vít 62

Bảng 5.13 Thông số kí thuật thiết bị trao đổi nhiệt JR-4J 62

Bảng 5.14 Thông số kĩ thuật bồn lên men 63

Bảng 5.15 Thông số kĩ thuật thiết bị đồng hóa vô trùng [41] 63

Bảng 5.16 Thông số kĩ thuật bồn chờ rót [42] 64

Bảng 5.17 Thông số kĩ thuật thiết bị chiết rót và ghép mí LBF-16 [43] 64

Bảng 5.18 Thông số kĩ thuật thiết bị tạo màng co [44] 65

Bảng 5.19 Thông số kĩ thuật máy đóng thùng YZ-T12 [45] 65

Bảng 5.20 Thông số kí thuật thiết bị trao đổi nhiệt [46] 66

Bảng 5.21 Thông số kĩ thuật thiết bị phối trộn [39] 66

Bảng 5.22Thông số kĩ thuật thiết bị băng tải trục vít 67

Bảng 5.23 Thông số kĩ thuật thiết bị chiết rót và ghép mí RZSKB-24L [47] 67

Bảng 5.24 Thông số kĩ thuật máy đóng thùng YZ-T12 68

Bảng 5.25 Thông số kĩ thuật thiết bị bơm ly tâm [48] 69

Bảng 5.26 Tổng kết các thiết bị trong dây chuyền sản xuất 70

Bảng 6.1 Tổng kết chi phí hơi sử dụng của các thiết bị 81

Bảng 6.2 Thông số kĩ thuật nồi hơi LD 2/10 W [54] 82

Bảng 7.1 Nhân lực giờ hành chính 89

Bảng 7.2 Nhân lực lao động theo ca 89

Bảng 7.3 Nguyên liệu phụ cần dùng 94

Bảng 7.4 Tổng kết các công trình xây dựng 104

Bảng 8.1 Chỉ tiêu và chế độ kiểm tra nguyên liệu đâu vào 106

Bảng 8.2 Chỉ tiêu và chế độ các công đoạn sản xuất 108

Bảng 8.3 Chỉ tiêu và chế độ kiểm tra thành phẩm 110

Hình 2.1 Cấu trúc micell của casein [5] 7

Hình 2.2 Streptococcus thermophilus [8] Hình 2.3 Lactobacillus bulgaricus [9] 14

Hình 2.4 Lactobacillus Casei 431R [10] 15

Hình 2.5 Sữa bột gầy Fonterra [58] 17

Hình 2.6 Sữa chua dạng khuấy [19] 20

Hình 2.7 Sữa chua uống bổ sung probiotic [21] 21

Hình 2.8 Thị phần theo các sản phẩm từ sữa của Hoa Kì năm 2016 - 2027 [25] 23

Hình 2.9 Thị phần sữa của Việt Nam [26] 23

Hình 2.10 Cơ cấu danh thu thị trường sữa Việt Nam [26] 24

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua dạng khuấy và sữa chua bổ sung probiotic 26

Hình 3.2 Sơ đồ khối về quy trình xử lý nguyên liệu 27

Hình 5.1 Cấu tạo thùng 55

Hình 5.2 Thiết bị lọc VALVE 56

Hình 5.3 Lưu lượng kế điện tử TEM82E 56

Hình 5.4 Thông số kỉ thuật thiết bị trao đổi nhiệt JR-15J 58

Hình 5.5 Thiết bị phối trộn của Tetra Pak 59

Hình 5.6 Thiết bị bài khí chân không 59

Hình 5.7 Thiết bị đồng hóa 2 cấp 60

Hình 5.8 Thiết bị hoạt hóa giống 60

Hình 5.9 Bồn lên men SSG-5 61

Hình 5.10 Thiết bị phối trộn 61

Hình 5.11 Thiết bị băng tải trục vít[57] 62

Hình 5.12 Thiết bị đồng hóa vô trùng 63

Hình 5.13 Thiết bị bồn chờ rót 64

Hình 5.14 Thiết bị chiết rót và ghép mí 64

Hình 5.15 Thiết bị đóng block chai pet – đây mâm [58] 65

Hình 5.17 Thiết bị làm lạnh 66

Hình 5.18 Thiết bị chiết rót và ghép mí RZSKB-24L 67

Hình 5.19 Máy đóng thùng YZ-T12 68

Hình 5.20 Thiết bị bơm ly tâm 69

Hình 5.21 Băng tải xích 69

Hình 5.22 Băng tải nhựa 69

Hình 6.1 Nồi hơi [60] 82

Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy 88

Hình 7.2 Thiết bị lọc membrane [55] 92

Hình 7.3 Bồn trữ sữa [56] 94

Hình 9.1 Quy trình CIP tập trung [57] 115

Hình 9.2 Sơ đồ quy trình CIP 116

TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam

FO: dầu Fuel Oils (còn gọi là dầu Mazut)

DO: dầu Diezel Oil (còn gọi là dầu Gazole)

Kinh tế xã hội ngày một phát triển, nhu cầu dinh dưỡng của người tiêu dùng ngày càng cao, mà thực phẩm lại là nguồn cung cấp dinh dưỡng tốt và hoàn thiện nhất Chính

vì vậy, người tiêu dùng quan tâm nhiều hơn đến sức khỏe, thể lực nên thực phẩm chứa probiotics là một trong những thứ mà họ hướng đến Sữa là nguồn thực phẩm bổ sung dinh dưỡng quan trọng và phổ biến của con người Đây chính là nguồn cung cấp protein, lipid, khoáng, vitamin,… dồi dào và đa phần đều ở dạng dễ hấp thu Tầm quan trọng của sữa được thể hiện rõ qua việc sữa chính là nguồn dinh dưỡng duy nhất sử dụng khi chúng ta vừa chào đời

Trên thực tế, probiotics là các vi khuẩn có lợi đường ruột, được bổ sung vào chế độ

ăn nhằm cân bằng vi sinh đường ruột và cải thiện chức năng ruột Bởi chính những lẽ

đó mà nhà sản xuất thực phẩm đang chú trọng, đẩy mạnh tung ra thị trường các thực phẩm chứa probiotics Và các doanh nghiệp chế biến sữa cũng không ngoại lệ, đặc biệt

ở phân khúc sữa chua và sữa chua uống Trong đó, hiện nay thị trường sữa chua đang phát triển mạnh cùng với xu hướng của người tiêu dùng là lựa chọn những sản phẩm tự nhiên giàu dưỡng chất Nó là một món ăn có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe, có lợi cho đường ruột, chống lại ung thư đường tiêu hóa, phòng béo phì và giúp giảm cân, phòng loãng xương, phòng và chữa một số bệnh viêm khớp

Thế nhưng, khi nhìn lại thị trường sữa trong nước, chúng ta đang chịu sự chi phối, cạnh tranh quá mạnh của các thương hiệu sữa ngoại và thật sự các nhà sản xuất sữa nội vẫn chưa thể đáp ứng đủ nhu cầu của người tiêu dùng hiện nay Do đó, sự ra đời của các nhà máy chế biến sữa ở Việt Nam trong thời điểm hiện tại là rất cần thiết Nhà máy chế biến sữa này không những giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng thực phẩm cải thiện sức khỏe của người tiêu dùng mà còn góp phần giải quyết vấn đề lao động, phát triển kinh tế nước nhà và dần dần chiếm lại thị trường nội địa tiềm năng từ các thương hiệu ngoại

Chính vì thực tiễn đó, là một sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm tôi lựa chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua dạng khuấy (18 triệu lít sản phẩm/năm) và sữa chua uống bổ sung probiotic (16,5

triệu lít sản phẩm/năm)”

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

Trước khi bắt tay vào thiết kế nhà máy, cần tìm hiểu toàn diện các vấn đề liên quan đến nhà máy, vì vậy đây là phần mang tính chất quyết định đến sự tồn tại của nhà máy

1.1 Vị trí lắp đặt nhà máy

Việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy sữa có ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại của nhà máy vì vậy khi xây dựng nhà máy sữa cần phải đảm bảo những yêu cầu về:

- Vị trí đặt nhà máy: gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm

- Giao thông vận tải thuận lợi

- Cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng

- Cấp thoát nước thuận lợi

- Nguồn nhân lực dồi dào

- Thuận lợi cho việc liên hiệp hóa

Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy chế biến sữa tại Khu công nghiệp Lộc Sơn thuộc địa bàn thị xã Bảo Lộc - Tỉnh Lâm Đồng

✓ TP Nha Trang – Khánh Hoà 270 Km[1]

Có thể nhận thấy khu công nghiệp Lộc Sơn là trung tâm của rất nhiều khu đô thị, khu kinh tế sầm uất và gần các điểm giao thông giao dịch thương mại

1.3 Đặc điểm tự nhiên

Nằm trong khí hậu nhiệt đới gió mùa nhưng do ở độ cao trên 800m và tác động của địa hình nên khí hậu Bảo Lộc có nhiều nét độc đáo với những đặc trưng chính như sau:

• Nhiệt độ trung bình cả năm 21÷22 °C, nhiệt độ cao nhất trong năm 27,4 °C

giờ/ngày, các tháng mùa khô: 6÷7 giờ/ngày), mùa khô nắng nhiều nhưng nhiệt độ trung bình thấp tạo nên nét đặc trưng độc đáo của khí hậu Bảo Lộc

ngày mưa trung bình cả năm 190 ngày, mưa nhiều và mưa tập trung từ tháng 6 đến tháng

9

tạo nên những nét đặc trưng riêng cho vùng đất Bảo Lộc [2]

1.4 Vùng nguyên liệu

Phần lớn các hộ chăn nuôi bò sữa tại Lâm Đồng đều ký hợp đồng với doanh nghiệp, nên phải tuân thủ nghiêm quy trình nuôi mà doanh nghiệp đưa ra Lâm Đồng là tỉnh đứng đầu khu vực Tây Nguyên về tổng đàn bò và sản lượng sữa Bò sữa Lâm Đồng được chăn nuôi chủ yếu tại các huyện Đơn Dương, Đức Trọng, Di Linh, Lâm Hà, Bảo Lộc Theo thống kê, toàn tỉnh hiện có hơn 21.000 con bò sữa với khoảng 1.300 hộ, trang trại chăn nuôi tập trung Hầu hết bò sữa được bấm thẻ tai, lập hồ sơ, lý lịch cá thể để quản lý, tác động kỹ thuật nâng cao năng suất và chất lượng sữa[3]

Năng suất sữa tươi đạt bình quân 20 lít/ngày/con (khoảng 6.000 lít/chu kỳ/con), tổng sản lượng sữa đạt trên 80.000 tấn/năm (12/2019) [3]

1.5 Sự hợp tác hóa

Việc hợp tác hóa, liên hiệp hóa có vai trò vô cùng quan trọng

Với ngành công nghệ chế biến sữa: Nhà máy cần có sự hợp tác lâu dài bền vững với các trang trại chăn nuôi bò sữa trên địa bàn trong và ngoài khu vực để có thể đáp ứng được nhu cầu nguồn nguyên liệu Mặt khác, nhà máy cần liên kết với các doanh nghiệp như nhà máy cung cấp bao bì, nhà máy nước thành phố, sở điện lực thành phố Lâm Đồng nói riêng cũng như khu vực Tây Nguyên nói chung và công ty môi trường

đô thị… Từ đó giảm được chi phí đầu tư, điện nước và dễ dàng kiểm soát ô nhiễm

1.6 Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ chủ yếu của nhà máy là ở trong tỉnh khu vực tây nguyên và miền Trung Bên cạnh đó cũng hướng tới thị trường miền Nam, nơi có nhu cầu tiêu thụ sữa chua vô cùng lớn

1.7 Hệ thống cấp và thoát nước

Lượng nước tiêu thụ trong một nhà máy sữa là rất lớn Nước sử dụng với các mục đích: nước dùng cho sinh hoạt và nước dùng để sản xuất Do vậy chất lượng nước đưa vào sản xuất đóng vai trò vô cùng quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Nhà máy xây dựng hệ thống nước với nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước thủy cục Nước sử dụng cần phải được xử lý đạt đạt tiêu chuẩn dùng cho việc sản xuất sữa Khu Công nghiệp Lộc Sơn lưu lượng nước ngầm có thể khai thác trong khu vực đạt 115 l/s Để cung cấp nước cho KCN Lộc Sơn hiện có 02 nguồn nước ngầm và mặt song Đại Bình; có hệ thống nước sạch cung cấp đủ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt đảm bảo cho hoạt động của khu công nghiệp,…

Nước thải của nhà máy được xử lí tại khu xử lý của nhà máy nhằm đạt yêu cầu trước khi đưa thải ra khu nước thải tập trung của khu công nghiệp và được nhà máy nước xử lí

1.8 Nguồn cung cấp điện hơi

Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy nằm trong mạng lưới điện cung cấp cho khu công nghiệp Ngoài ra để đề phòng sự cố mất điện đột ngột, nhà máy dự trữ thêm một

số máy phát điện để dùng khi mất điện

Nguồn điện hiện nay là lưới điện 22 KV khu vực cao nguyên Đa Nhim-Bảo Long Bình thong qua trạm biến áp 22 KV Đại Bình và trạm 220/110 KV với công suất máy hiện tại 200/110/35KV-63 MVA; phụ tải điện của khu vực KCN được đáp ứng nguồn điện theo yêu cầu sử dụng một cách ổn định [1]

Lộc-1.9 Xử lý nước thải

Đối với nước thải nhà máy sữa, phương pháp xử lý tốt nhất là phương pháp xử lý

kị khí kết hợp với xử lý hiếu khí Nước thải sau khi xử lý phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường (TCVN 5945), đảm bảo vệ sinh môi trường cho khu vực nhà máy và khu công nghiệp

1.10 Giao thông vận tải

Nhà máy đặt gần với trang trại nên việc vận chuyển sữa nguyên liệu tới nhà máy nhanh chóng và đảm bảo chất lượng nguyên liệu, chi phí vận chuyển ít

Trên địa bàn thành phố Bảo lộc có 2 tuyến quốc lộ chạy ngang là Quốc lộ 20 và Quốc

lộ 55 [2]

Bảo Lộc nằm trên luồng giao thông trao đổi hàng hoá giữa các vùng kinh tế trong tỉnh và giữa Lâm Đồng với miền Đông Nam Bộ và nhất là với thành phố Hồ Chí Minh Đường giao thông thuận tiện, rút ngắn được thời gian vận chuyển nguyên vật liệu đến nhà máy cũng như việc phân phối sản phẩm đến các nơi khác dễ dàng, thông suốt

1.11 Nguồn lao động

Nguồn lao động tại địa phương và các vùng phụ cận đủ cung ứng cho các dự án, theo

số liệu thống kê cho thấy dân số thành phố Bảo Lộc có trên 170 ngàn người (2018) [2], ngoài ra khi dự án đầu tư còn có khả năng thu hút lao động ở các vùng lân cận

Tại thành phố Bảo Lộc đã có cơ sở đào tạo nghề là một lợi thế để đào tạo công nhân

có tay nghề cao cung ứng cho các dự án

1.12 Kết luận

Từ tính chất nguyên liệu sử dụng và nên cụm khu công nghiệp Lộc Sơn là nơi hoàn toàn lí tưởng để đặt nhà máy chế biến sữa Điều kiện giao thông thuận lợi và nguồn nhân lực dồi dào luôn đảm bảo cho quá trình hoạt động của nhà máy

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Nguyên liệu chính

2.1.1.1 Giới thiệu

Sữa là chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Từ xưa con người đã biết sử dụng sữa từ các dộng vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm

Và trong đồ án này, nguyên liệu sử dụng là sữa bò [4]

2.1.1.2 Tính chất hóa học

Sữa là một hỗn hợp gồm thành phần chính là nước, đường lactose, protein và các chất béo Ngoài ra sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nito phi protein, vitamin, hocmon, các chất màu và khí [4]

Khi nói đến thành phần hóa học của sữa người ta thường quan tâm đến pH và độ chua

Giá trị pH của sữa tươi là 6,6

Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactose monohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa

Lactose là đường khử Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disaccharide và monosaccharide thường gặp Nếu như độ ngọt của saccharose được đánh giá với chỉ số

100, của maltose là 32, glucose là 74 và fructose là 173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt

16 Và chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên[4]

➢ Các hợp chất có chứa nito

❖ Casein: Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65 % nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci, magie, phosphate và citrate) [4]

Hình 2.1 Cấu trúc micell của casein [5]

Mỗi micelle do khoảng 400÷500 tiểu micelle hợp thành Tiểu micelle có dạng hình cầu đường kính dao động 10÷15 nm Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calci và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước

Casein là những protein có tính acid vì phân tử của chúng chứa nhiều gốc acid glutamic và acid aspartic

Casein bao gồm nhiều loại khác nhau:

kia có tính kỵ nước Có cấu trúc lá xếp và vòng cung β

nhóm phosphoryl và gốc cation

- β-casein: có tính ưa béo cao nhất

- k-casein: chỉ chứa một gốc phosphoryl k-casein có tính lượng cực Đầu ưa béo

bên ngoài

- γ-casein: giúp cho hai phân tử casein có thể tồn tại ổn định trong sữa [4]

❖ Protein hòa tan:

β-lactoglobulin: có cấu trúc bậc hai, dạng hình cầu Các gốc phân cực không phân cực và gốc ion hóa được phân bố đều trong phân tử riêng các gốc ưa béo tập trung chủ yếu ở phân bên trong của cấu trúc hình cầu nên β-lactoglobulin ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác [4]

α-lactalbumin: là protein dạng hình cầu Cấu trúc của nó gần giống với lysozyme Nó

là một protein có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần các acid amin trong phân tử của

nó rất cân đối [4]

A: Tiểu micell B: Đầu ưa nước của ƙ-casein C: Photphate

D: ƙ-casein E: Tương tác kị nước

Peptone-proteose: bao gồm những phân đoạn khác nhau Chúng là sản phẩm thủy phân từ β-casein bởi plasmine

Immunoglobulin: Hầu hết các imminoglobulin được tổng hợp bởi bạch cầu lymphocyte B người ta tìm thấy 3 loại imminoglobulin trong sữa bò là IgG, IgA và IgM [4]

Serum-albumin: là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu và không đặc trưng cho sữa Thành phần của nó gồm có tất cả 542 gốc acid amin, trong đó 136 acid amin có tính acid và 52 acid amin có tính kiềm Serum-albumin rất mẫn cảm với nhiệt

độ [4]

❖ Enzyme

Enzyme trong sữa bò do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa Tuy nhiên, một số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến [4]

-Lactoperoxydase: Enzyme này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết ra -Catalase: được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo -Lipase: Người ta tìm thấy một hệ enzyme lipase trong sữa bò Chúng xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglycerid và giải phóng ra các acid béo tự do

-Phosphatase: Các phosphatase tìm thấy trong sữa chủ yếu thuộc về nhóm phosphomonoesterase Chúng xúc tác phản ứng thủy phân liên kết ester giữa acid phosphoric và glycerin

-Lysozym: xúc tác phản ứng thủy phân liên kết giữa acid muramic và glucosamine của mucopolysaccharide trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây phân hủy tế bào [4]

➢ Chất béo

Đối với các sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng tới mùi vị và trạng thái của sản phẩm có tới 98÷99 % chất béo của sữa là các triglicerit, 1÷2 % còn lại là các photpholipit, colesterol, caroten, vitamin A, D, E và K [4]

Trong 1 ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo Do đó, ta có thể xem sữa là một hệ nhũ tương dầu trong nước Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng lipoprotein tích điện âm Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa

Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là agglutinin Do

lực đẩy Archimede và tạo nên váng sữa Khi đó trong sữa tồn tại hai pha lỏng tách biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipid, pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước

và một số chất hòa tan trong sữa như đường lactose, khoáng, một số protein…[4]

Các nguyên tố khoáng khác như kali, natri, clorin đóng vai trò chất điện ly Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu [4]

Trong sữa chứa một số kim loại chủ yếu, chúng đóng vai trò rất quan trọng, chiếm các tỷ lệ khác nhau và được thể hiện rõ ở bảng dưới đây:

Bảng 2.2 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa [4]

Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:

Vitamin hòa tan trong chất béo gồm: A, D, E, K

Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò [4]

2.1.1.3 Tính chất vật lí

Sữa Sữa là một chất lỏng màu trắng, đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein

và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ[4]

Bảng 2.4 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [4]

2.1.1.4 Các tính chất hóa lý của sữa

Do có chứa các thành phần protein nên sữa được xem là một hệ keo Ngoài ra, sự có mặt của chất béo làm cho sữa có những tính chất của một hệ nhũ tương

❖ Hệ keo: trong sữa, các phân tử nước sẽ hình thành nên lớp vỏ hydrate bao bọc xung quanh các micelle casein Đó là do những đầu ưa nước của κ-casein bố trí trên bề mặt

Ở giá trị pH tự nhiên của sữa, micelle tích điện âm Lực đẩy tĩnh điện giữa các micelle giữ vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự đông tụ của casein

❖ Hệ nhũ tương: sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước Mặc dù các hạt béo trong sữa đã được bao bọc bởi lớp màng với thành phần chủ yếu là lipoprotein, chúng luôn có xu hướng kết hợp lại với nhau và dẫn đến hiện tượng sữa bị tách pha

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách pha của sữa:

+ Nhiệt độ: khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình tách pha trong sữa càng dễ xảy ra +Nồng độ agglutinin trong sữa: càng cao thì sự tách pha xảy ra càng nhanh

+ Kích thước các hạt béo: tốc độ lắng tỉ lệ nghịch với kích thước của các hạt béo + Hàm lượng béo trong sữa: lượng chất béo nhiều thì khả năng tách pha cao +Sự khuấy trộn: ở nhiệt độ thấp, sự khuấy trộn làm cho agglutinin kết hợp lại với nhau Do đó sự tách pha của chất béo diễn ra chậm hơn

+Sự xử lý nhiệt: agglutinin có thể bị biến tính thuận nghịch khi nhiệt độ tăng cao

2.1.1.5 Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7405:2018, sữa tươi nguyên liệu có các chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa lí, chỉ tiêu an toàn thực phẩm như sau:

Bảng 2.5 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu [6]

không có mùi, vị lạ

Tạp chất lạ nhìn thấy bằng mắt thường Không được có

Bảng 2.6 Chỉ tiêu lý – hóa sữa tươi nguyên liệu [6]

Bảng 2.7 Chỉ tiêu an toàn thực phẩm trong sữa tươi nguyên liệu [6]

Ngoài ra, sữa tươi sử dụng trong sản xuất sữa chua phải đảm bảo một số điều kiện nghiêm ngặt khác như sau:

- Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt

- Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage)

- Không chứa kháng sinh

- Không chứa các enzyme

- Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng

cụ hoặc thiết bị đựng sữa

Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu dùng trong sản xuất sữa chua là hàm lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo Lượng chất béo trong sữa được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa để phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm Đối với lượng chất khô không béo, theo quy định của WHO/FAO, không được thấp hơn 8,2 % Các kết quả nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa thì

sẽ làm cho cấu trúc khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản phẩm sữa chua truyền thống[7]

2.1.1.6 Vắt sữa, vận chuyển và bảo quản trước khi chế biến

➢ Vận chuyển và bảo quản sữa trước khi chế biến

Sữa là một nguyên liệu giàu chất dinh dưỡng và cũng là môi trường vô cùng lí tưởng cho sự phát triển của các vi sinh vật gây hư hỏng Nên việc vận chuyển và bảo quản phải tuân thủ theo các yêu cầu nghiêm ngặt của nhà máy

Sữa sau khi vắt, nếu có thể, cần vận chuyển về nhà máy và đưa vào chế biến trong khoảng thời gian càng ngắn càng tốt Quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến cần

của vi sinh vật sẽ bị ức chế

Các trang trại thường có hệ thống vắt và làm lạnh sữa tự động Sau thu hoạch, từ các bồn chứa, sữa sẽ được bơm lên xe bồn chuyên dùng để vận chuyển về nhà máy chế biến và mỗi xe bồn đều có hệ thống làm lạnh riêng để đảm bảo nhiệt độ bảo quản sữa Cần chú ý rằng trong các quá trình vận chuyển, bảo quản ta phải hạn chế sự tiếp xúc của sữa với không khí càng ít càng tốt Oxy trong không khí là một yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng của nhóm vi sinh vật hiếu khí có trong sữa Hơn nữa, việc bơm sữa

từ bồn chứa tạm lên xe bồn và vận chuyển sữa từ trang trại hoặc trạm thu mua về nhà máy cần phải thực hiện trong điều kiện hạn chế tối đa các va chạm cơ học, sự dằn xóc Các yếu tố này đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sữa

Tại nhà máy chế biến, sữa từ các xe bồn sẽ được bơm vào thiết bị bài khí, sau đó qua hệ thống lọc rồi mới vào bồn bảo quản trước khi sữa được đưa vào chế biến [4]

➢ Biến đổi của sữa nguyên liệu trong quá trình bảo quản và chế biến

❖ Biến đổi trong quá trình lên men lactic

Dưới tác dụng của hệ vi sinh vật, lactose bị biến đổi thành nhiều thành phần khác nhau, quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong quá trình lên men sữa

Ngoài sản phẩm chính là acid lactic, quá trình lên men lactic còn tạo ra các sản phẩm

❖ Biến đổi hóa học và hóa sinh

- Thủy phân chất béo: dưới xúc tác của hệ enzyme lipase tạo sản phẩm là các acid béo tự do, mono- hoặc diglyceride Việc thủy phân chất béo, giải phóng các acid béo tự

do, đặc biệt là các acid béo có phân tử lượng thấp như acid butyric, acid caproic… làm cho sữa có mùi ôi khét

- Oxy hóa chất béo: các acid béo không bão hòa có trong sữa dễ bị oxy hóa tại vị trí các nối đôi trong phân tử của chúng, phản ứng tạo ra các hydroperoxyde và làm cho sữa

có mùi kim loại

- Thủy phân protein: quá trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzyme protease tạo ra các polypeptid với phân tử lượng khác nhau, peptid hoặc acid amin Một

số peptid mạch ngắn làm cho sữa có vị đắng

- Phân hủy các acid amin: các phản ứng phân hủy acid amin thường gặp là desamin hóa và decarboxyl… Sản phẩm thu được là cetoacid, acid không bão hòa, acid béo bão hòa, khí NH3, CO2…Chúng làm thay đổi sâu sắc thành phần hóa học và mùi vị của sữa

❖ Biến đổi vật lý:

Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp thì sẽ làm thay đổi một chút về tỷ trọng, độ khúc

xạ ánh sáng, độ nhớt, nhưng nhìn chung là không đánh kể [4]

2.1.2 Nguyên liệu phụ

2.1.2.1 Giống vi khuẩn lactic

Để thực hiện quá trình lên men sữa chua, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng

hình Hai loài phổ biến nhất là cầu khuẩn Streptococcus thermophilus và trực khuẩn

Lactobacillus bulgaricus Các nhà khoa học cho rằng khi cùng nuôi cấy Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa thì hiện tượng tương tác

sinh học sẽ làm cho sự sinh trưởng của cả hai loài trở nên tốt hơn khi so sánh với trường hợp chỉ nuôi cấy mỗi loài trong một môi trường riêng lẻ [4]

Streptococcus thermophilus có hoạt tính enzyme protease rất thấp, trong khi đó, khả

năng thủy phân protein bởi hệ protease của Lactobacillus bulgaricus thì tốt hơn Do đó,

sự sinh trưởng của trực khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide mạch ngắn và acid amin

tự do (đặc biệt là valine) trong sữa, từ đó cung cấp nguồn cơ chất có chứa nitơ dễ hấp

thu và thúc đẩy sự sinh trưởng của cầu khuẩn Ngược lại, Streptococcus thermophilus

sẽ thúc đẩy quá trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành

acid formic [4]

Bảng 2.8 Một số tính chất của vi khuẩn lactic trong lên men sữa chua[4]

Tính chất Streptococcus

thermophilus

Lactobacillus bulgaricus

Nhiệt độ sinh trưởng

trong sữa sau 24 giờ lên

men ở nhiệt độ tối ưu

Dạng đồng phân của

Hiện nay, các nhà máy sản xuất sữa chua với năng suất lớn thường mua chế phẩm

vi khuẩn lactic để sử dụng Để rút ngắn thời gian lên men và tiết kiệm lượng chế phẩm

vi khuẩn cần dùng, các nhà sản xuất thường hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường được pha chế từ bột sữa gầy

2.1.2.2 Chủng vi khuẩn probiotic

Bổ sung lợi khuẩn probiotic vào các

thực phẩm nói chung và sữa chua ăn nói

riêng, càng làm tăng giá trị cho sức khỏe

của loại thực phẩm này Probiotic là tên

gọi chung để chỉ những lợi khuẩn có ích

cho cơ thể

Việc bổ sung lợi khuẩn probiotic vào

các hộp sữa chua ăn là một cách tự nhiên

và hiệu quả nhất để nâng cao miễn dịch

cho cơ thể, bảo vệ sức khỏe cho con

người

Một số vi khuẩn lactic đóng vai trò probiotic: Lactobacillus acidophilus, L casei 431,

L amylovorus, L casei, Streptococcus thermophiles, Bifidobacterium lactic, Bifidobacterium breve [11]

Trong đề tài này, Chủng lợi khuẩn sử dụng là Lactobacillus paracasei subsp

paracasei dưới dạng Lactobacillus Casei 431R được nhập mua từ tập đoàn probiotic

hàng đầu Châu Âu CHR Hansen – Đan Mạch Lactobacillus Casei 431R được FDA

công nhận là an toàn (Generally Recognized As Safe – GRAS [10].

Cơ sở cung cấp: Tập đoàn men sống hiện đại Châu Âu - CHR Hansen (Đan Mạch)

➢ Bảo quản sữa bột gầy nơi thoáng mát và tránh ánh sáng trực tiếp của mặt trời

2.1.2.3 Saccharose

Saccharose là disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử fructose liên kết với nhau, loại đi một phân tử nước Đối với sữa chua, việc bổ sung đường giúp tạo vị ngọt cho sản phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm ở Việt Nam, người ta thường dùng loại đường tinh luyện theo tiêu chuẩn TCVN 6958:2001[12]

Đối với sản phẩm sữa chua sử dụng đường tinh luyện hạt nhuyễn Biên Hòa nhập hàng

từ công ty cổ phần đường Biên Hòa, Việt Nam

Chỉ tiêu chất lượng của đường tinh luyện hạt nhuyễn Biên Hòa theo công bố của nhà sản xuất và phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6958-2001 được thể hiện trong bảng 2.9 sau:

Bảng 2.9 Chỉ tiêu chất lượng đường tinh luyện hạt nhuyễn Biên Hòa

Chỉ tiêu cảm

quan

không vón cục

dịch đường trong nước cất đều có vị ngọt, không có mùi lạ, vị lạ

Màu sắc

Tinh thể đường màu trắng óng ánh, khi pha trong nước cất thu được dung dịch trong suốt

Phương tiện vận chuyển phải khô, sạch, tránh được mưa, nắng và không ảnh hưởng đến chất lượng của đường trong quá trình vận chuyển Không được vận chuyển đường với các loại hóa chất có thể ảnh hưởng đến chất lượng của đường và ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng Khi bốc dỡ đường phải nhẹ nhàng để tránh vỡ bao và ảnh hưởng đến chất lượng của đường

➢ Bảo quản

Đường phải được bảo quản ở nơi khô, sạch, tránh được mưa nắng, cách xa các nguồn

ô nhiễm [12]

2.1.2.4 Sữa bột gầy

Sữa bột gầy là sữa bột thu được bằng cách loại bỏnước

khỏi sữa gầy tiệt trùng, có độ ẩm nhỏ hơn hoặc bằng 5% (theo

trọng lượng) và hàm lượng chất béo sữa nhỏ hơn hoặc bằng

1,5% Sữa có màu trắng sáng chính là do chất béo trong sữa

phản xạ ánh sáng Sữa bột gầy được lựa chọn để bổ xung vào

nguyên liệu nhằm điều chỉnh hàm lượng chất khô theo yêu

cầu công nghệ của sản phẩm Hàm lượng bột sữa gầy sử dụng

thường không cao hơn 3 % so với khối lượng sữa tươi [4]

Thành phần sữa bột gầy được thể hiện ở bảng dưới đây:

➢ Chỉ tiêu chất lượng

Chỉ tiêu chất lượng của bột sữa gầy phải tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7404:2004 và thể hiện ở bảng dưới đây:

Bảng 2.10 Chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy [13]

Bảng 2.11 Các chỉ tiêu lý - hóa của sữa bột gầy [13]

Hàm lượng protein, tính theo hàm lượng chất khô không có chất béo, %,

➢ Vận chuyển

Hình 2.5 Sữa bột gầy Fonterra [58]

Phương tiện vận chuyển sữa bột gầy phải khô, sạch, không có mùi lạ làm ảnh hưởng

Trong đồ án này, chất ổn định được sử dụng ở đây là gelatin thực phẩm và E471 Gelatin thực phẩm có dạng bột màu vàng, là chất được sử dụng để ổn định cấu trúc sữa chua Bản chất của nó là protein được tách chiết từ da xương của các loài gia xúc, lợn

và nhiều loại cá Bên cạnh đó còn sử dụng thêm chất ổn định E471 có dạng bột màu trắng Bản chất của E471 là mono and diglyceride, được thêm vào sữa chua nhằm ngăn chặn quá trình phân tách giữa bột sữa hoặc chất béo sữa và nước, tức là giữ cho các protein lơ lững trong sữa thay vì bị phân tách ra và nổi trên bề mặt [14] Đây là một chất

có hại nếu sử dụng nhiều nên cần sử dụng với liệu lượng thích hợp, khoảng 0,12 % – 0,15 % tổng sản phẩm [15]

Một số chỉ tiêu của chất E471

Bảng 2.13 Chỉ tiêu chất lượng về E471 [15]

➢ Bảo quản

Bột gelatin và bột E471 phải được bảo quản ở nơi khô, sạch, tránh được mưa nắng, cách xa các nguồn ô nhiễm

2.1.2.6 Nước

Nước được sử dụng để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô khi chuẩn hóa sữa nguyên liệu

và pha loãng sản phẩm sữa lên men đến nồng độ chất khô yêu cầu của sản phẩm Nước

sử dụng phải đạt chỉ tiêu chất lượng QCVN 01-1:2018/BYT về “Chất lượng nước sạch

sử dụng cho mục đích sinh hoạt”

Bảng 2.14 Một số chỉ tiêu quan trọng của nước [17]

lượng chất rắn không nhỏ hơn 98,0 % khối lượng [18]

2.2 Tổng quan về sản phẩm

2.2.1 Sữa chua dạng khuấy

2.2.1.1 Giới thiệu chung

Sữa chua dạng khuấy là sản phẩm mà khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Sữa chua dạng khuấy sẽ không

có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như sữa chua dạng truyền thống

Dưới đây là sản phẩm sữa chua dạng khuấy trên thị trường:

Hình 2.6 Sữa chua dạng khuấy [19]

Độ axit chuẩn độ, tính theo % axit

lactic (% khối lượng)

2.2.2 Sữa chua uống bổ sung probiotic

2.2.2.1 Giới thiệu chung

Sản phẩm sữa chua uống bổ sung probiotic được sử dụng phổ biến nhờ cung cấp dinh dưỡng cần thiết và là nhóm sản phẩm bổ sung probiotic cho đường ruột người tiêu dùng Qua nhiều công trình nghiên cứu đã xác định rằng, bổ sung probiotic bằng đường uống mang lại nhiều hiệu quả trong bảo vệ đường tiêu hóa thông qua các cơ chế điều hòa miễn dịch tại ruột Không chỉ như vậy, probiotic còn có vai trò kích thích các đề kháng không đặc hiệu của cơ thể với các tác nhân gây bệnh, loại trừ các tác nhân này và điều hòa sự bất cân bằng của hệ vi sinh đường ruột

Hình 2.7 Sữa chua uống bổ sung probiotic [21]