Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua uống hương dâu và phô mai tươi.

1. TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA BỘT NGUYÊN KEM VỚI 2 DÂY CHUYỀN: Sữa chua uống hương dâu năng suất 15 triệu lítnăm. Phô mai tươi 3,3 tấn sản phẩmca. 2. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU Sữa bột nguyên kem có hàm lượng chất khô 98%. Sữa chua uống có tổng chất khô 17,5% trong đó có 5% đường sacaroza. Phô mai tươi có tổng chất khô 40% trong đó có 1% muối. 3. NỘI DUNG CÁC PHẦN CỦA ĐỒ ÁN Nhiệm vụ. Mục lục. Mở đầu. Phần 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật. Phần 2: Tổng quan tài liệu. Phần 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ. Phần 4: Tính cân bằng vật chất. Phần 5: Tính và chọn thiết bị. Phần 6: Tính tổ chức. Phần 7: Tính xây dựng. Phần 8: Tính hơi, nước. Phần 9: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm. Phần 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp. Kết luận Tài liệu tham khảo

PHẦN I LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa

Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong khi đó nhu cầu sử dụng hàng ngày của con người cũng tương đối lớn, không những gia tăng cả về số lượng lẫn chất lượng mà còn đòi hỏi đầy đủ về an toàn vệ sinh thực phẩm.Việc xây dựng nhà máy chế biến sữa sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước đồng

thời hướng đến xuất khẩu

Nhà máy sữa được xây dựng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

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

- Giao thông vận tải thuận lợi

- Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng

- Cấp và thoát nước thuận lợi

- Nguồn nhân lực dồi dào

1.2 Vị trí đặt nhà máy

Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu em chọn địa điểm xây dựng nhà máy chế biến sữa tại khu công nghiệp Hoà Khánh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng vì Đà Nẵng là một thị trường tiêu thụ sữa bậc nhất tại miền trung và là cầu nối giữa hai miền Nam Bắc Hơn nữa, chính quyền thành phố đang có những chính sách

ưu đãi rất thiết thực cho các nhà đầu tư cả về giá đất và các điều kiện khác

1.2.1 Điều kiện tự nhiên của thành phố Đà Nẵng [7]

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, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài

Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9oC, độ ẩm không khí trung bình là 83,4%, lượng mưa trung bình hằng năm là 2504,57 mm/năm

1.2.2 Thông tin chung về khu công nghiệp Hoà Khánh [8]

Khu công nghiệp Hòa Khánh được thành lập theo quyết định số 3698/QĐ-UB ngày 12/12/1996 của chủ tịch ủy ban nhân dân tỉnh Quảng Nam Đà Nẵng (cũ), thuộc phường Hòa Khánh, quận Liên Chiểu với tổng diện tích ban đầu là 423,5 ha, nằm cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10 km, cảng biển Tiên Sa 20 km, cảng sông Hàn 13 km, cảng biển Liên Chiểu 5 km

Dự án do công ty phát triển và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đà Nẵng Daizico trực thuộc ban quản lý các khu công nghiệp và chế xuất Đà Nẵng thực hiện

Các công trình hạ tầng kỹ thuật như hệ thống cấp điện, cấp nước, bưu chính viễn thông, đều đã được đầu tư xây dựng hoàn chỉnh, sẵn sàng phục vụ các nhà đầu

tư đến đầu tư xây dựng nhà xưởng sản xuất và kinh doanh Các dịch vụ phục vụ sản xuất công nghiệp luôn sẵn có để đáp ứng ngay nhu cầu của các nhà đầu tư

1.3 Giao thông vận tải

Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, thuộc loại bậc nhất miền trung, nhà máy nằm gần đường quốc lộ 1A và cảng Tiên Sa, đây là điều kiện rất thuận lợi để vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm, máy móc, thiết bị,

1.4 Cấp thoát nước

Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung cấp

từ nhà máy nước của khu công nghiệp Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoang và được xử lí đạt yêu cầu của nước thủy cục

Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí sẽ được thải ra đường cống của khu công nghiệp

1.5 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380V Để đề phòng mất điện, nhà máy sử dụng thêm máy phát điện

dự phòng

1.6 Nguồn nhân lực

Thành phố Đà Nẵng là một thành phố đông dân cư tập trung, có nhiều trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp - đây là nguồn nhân lực dồi dào cho nhà máy

1.7 Sự hợp tác hóa

Nhà máy hợp tác với các nhà máy khác nằm trong khu công nghiệp như công ty

nhựa, công ty bao bì, nhà máy xử lý nước thải để cùng chung phát triển cơ sở hạ tầng

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu sữa bột nguyên cream

+ Độ ẩm: 2%

+ Hàm lượng chất khô: 98%

+ Màu sắc: Màu trắng sữa đến màu kem nhạt, không xỉn màu, không có màu lạ

+ Mùi: thơm đặc trưng của sữa bột, không chua, không hôi, không có mùi lạ

+ Vị: không bị đắng hay có vị lạ

+ Trạng thái: bột đồng nhất, có thể có cục nhỏ, dễ dàng bóp vụn, không có tạp

chất lạ lẫn vào

Bảo quản trong kho thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp

2.1.1 Giới thiệu chung về sữa bò sau hoàn nguyên [1-13]

Sữa bò là một trong những thực phẩm đủ về chất và cân đối về thành phần

Trong sữa chứa nhiều chất dinh dưỡng như protein, lipit, vitamin, lactoza, muối

khoáng, các nguyên tố vi lượng,….Đặc biệt trong sữa có nhiều axit amin không thay

Sữa bò là chất lỏng đục, độ đục của sữa là do chất béo, protein, đường, vitamin

và các chất khoáng tạo nên

Màu của sữa là từ trắng đến màu vàng nhạt Màu của sữa do β-caroten có trong

chất béo tạo nên

Sữa có vị ngọt nhẹ do có mặt của đường lactoza và có mùi thơm đặc trưng Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bò:

+ pH : 6,5÷6,7

+ Độ chua: 15÷18 (oD)

+ Tỷ trọng: 1,028÷1,036 (g/cm3)

+ Nhiệt độ đông đặc: -0,54 ÷ -0,59(oC)

+Nhiệt dung riêng: 0,933÷0,954 (cal/goC)

2 Thành phần hoá học của sữa bò

Về phương diện hoá lý người ta coi sữa là một hệ keo gồm các cầu béo có đường kính từ 3÷5µm và mixen có đường kính 0,1µm Trong đó, ngoài keo còn có vitamin, khoáng, đường lactoza

a Đường lactose

Hàm lượng trung bình 50g/lít

Lactoza là một disacarit, bao gồm một phân tử α-D-glucoza liên kết với một phân tử β-D-galactoza bởi liên kết 1-4 glucozit

Tồn tại 2 dạng: α-lactoza, β-lactoza

Bảng 2.2: Một số tính chất của đường lactoza

b Hợp chất chứa nitơ

- Hợp chất chứa nitơ phi protein :

Chiếm 5% tổng số protein trong sữa, bao gồm: axit amin tự do, nucleotit, urê, axit uric

- Hợp chất nitơ protein :

Chiếm 95% tổng số protein trong sữa, bao gồm cazein chiếm 75÷85% và protein hòa tan chiếm 15÷25%

* Cazein: Cazein trong sữa tồn tại ở dạng mixen Mỗi một mixen chiếm 65% là

nước và 35% là cazein và khoáng

Mỗi mixen có khoảng 400÷500 tiểu mixen Tiểu mixen có dạng hình cầu, đường kính 10÷15 nm bao gồm khoảng 10 phân tử cazein kết hợp với nhau Thành phần của cazein bao gồm α-cazein, β-cazein, -cazein Trong đó, α-cazein và β-cazein tập trung ở tâm tiểu mixen là vùng ưa béo còn -cazein tập trung ở bên ngoài của tiểu micell -cazein bao gồm 2 đầu: đầu ưa béo hướng vào trong để liên kết với α-cazein

và β –cazein còn đầu ưa nước hướng ra ngoài Nhờ cấu trúc như vậy mà mixen protein tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong sữa nên sữa ít khi bị lắng

* Protein hòa tan : bao gồm :

- β-lactoglobulin: Chiếm 7÷12% protein trong sữa, phân tử lượng là 18000 Da bao gồm 162 gốc axit amin có dạng hình cầu, có các gốc phân cực, không phân cực và ion phân bố đều Gốc ưa béo tập trung ở cấu trúc hình cầu vì thế ít kết hợp với các phân tử khác

- α-Lactalbumin: Chiếm 2÷5% protein trong sữa, phân tử lượng là 14200 Da, bao gồm 123 gốc axit amin, là một protein hình cầu có giá trị dinh dưỡng cao, thành phần axit amin trong phân tử khá cân đối

- Peptone-proteaza: Phân tử lượng là 400÷40000 Da, chiếm 2÷4% protein trong sữa, bao gồm nhiều phân đoạn protein khác nhau, đây chính là sản phẩm thủy phân của β-cazein

- Immunoglobulin: chiếm 1,9÷3,3% protein trong sữa

- Serum-albumin: Chiếm 0,7÷1,3% protein trong sữa Phân tử lượng là 66300

Da, có chứa nhiều gốc axit amin có tính axit và tính kiềm yếu, mẫn cảm với nhiệt độ

c Chất béo

Các chất béo trong sữa có dạng hình cầu, đường kính từ 0,1÷20 μm Trong 1ml sữa có khoảng 10÷15 tỉ hạt cầu béo được bao bọc bởi lớp màng lipo-protein có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa

- Lipit đơn giản: Chiếm 98,5% tổng khối lượng chất béo bao gồm:

+ Triglycerit: 95÷96%

e Vitamin

Bao gồm

- Vitamin hòa tan trong nước: B (B1, B2, B5, B6), C

- Vitamin hòa tan trong chất béo: A, D, E ảnh hưởng đến màu sắc của sữa

+ Màu trắng sáng, không có màu lạ

+ Vị ngọt, không chua hoặc có vị lạ khác

+ Mùi: không hôi, mốc, không có mùi lạ

+ Bảo quản trong kho mát sạch, khô ráo, tránh ánh sáng

Chế phẩm vi khuẩn lactic để sản xuất sữa chua bao gồm hai giống là

Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus, sử dụng với tỉ lệ 1:1

Để sản xuất phô mai sử dụng chế phẩm vi khuẩn lactic là Lactococcus cremoris hoặc Lactococcus lactis trong quá trình lên men và chế phẩm enzym chymosin có tên

thương mại là rennet dùng trong quá trình đông tụ

Bảng 1.2: Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của một số loài vi

2.3 Cơ sở khoa học của quá trình lên men lactic [1-166]

Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào chất của vi khuẩn Đầu tiên đường lactoza trong sữa sẽ được vi khuẩn lactic đưa vào bên trong tế bào nhờ những cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào chất Tiếp theo lactoza sẽ được thuỷ phân thành hai monosacarit rồi đi vào các chu trình chuyển hoá khác nhau

Đối với vi khuẩn lactic nhóm đồng hình thì chu trình đường phân là con đường

chính chuyển glucoza thành axit lactic Còn các vi khuẩn lactic dị hình do không có

một số enzym của chu trình đường phân nên chúng chuyển hoá glucoza giai đoạn đầu

theo chu trình pentoza-photphat Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng,

các phân tử ATP được hình thành trong quá trình chuyển hoá được vi khuẩn giữ lại

trong tế bào để phục vụ cho hoạt động sống còn các sản phẩm như axit lactic, CO2,

etanol thì thải ra ngoài môi trường Kết quả là làm giảm pH của môi trường và kéo

theo những biến đổi hoá lí khác

Ngoài các sản phẩm chính thì còn có hàng trăm các hợp chất hoá học khác có

hàm lượng rất thấp, một số hợp chất trên rất dễ bay hơi góp phần hình thành nên mùi

vị đặc trưng cho sản phẩm

2.4 Lợi ích của sữa chua và phô mai [6]

Lợi ích của sữa chua:

- Giúp tiêu hóa đường lactoza, trị bệnh tiêu chảy và có tác dụng nhuận tràng

- Có chất kháng sinh có thể tiêu diệt nhiều vi khuẩn gây bệnh

- Làm giảm cholesterol có hại, tăng cholesterol có lợi, làm tăng tính miễn

dịch, giảm bớt các triệu chứng dị ứng mũi, ngăn chặn sự phát triển tế bào ung thư

- Có tác dụng làm dịu thần kinh, dễ ngủ

Còn phô mai là nguồn cung cấp năng lượng, chất đạm, canxi, kẽm, vitamin A,

vtamin D, vitamin B12,… nên rất bổ dưỡng và tốt cho sự phát triển của cơ thể

2.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa ở Việt Nam và trên thế giới [11]

2.5.1 Nghiên cứu ngành sữa Việt Nam

Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với người dân, nếu trước những

năm 90 chỉ có một đến hai nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột (

nhập ngoại) Hiện nay, thị trường sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất

nhiều doanh nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trường tiềm năng với hơn 80 triệu

dân Tổng lượng tiêu thụ sữa Việt Nam liên tục tăng mạnh với mức từ 15÷20% trên

một năm

Về mức tiêu thụ sữa trung bình của Việt Nam hiện nay khoảng 7,8

kg/người/năm tức là đã tăng gấp 12 lần so với những năm đầu thập niên 90 Sữa là sản

phẩm dinh dưỡng bổ sung ngoài các bữa ăn hàng ngày Đối với trẻ em, thanh thiếu niên và những người trung tuổi thì sữa có tác dụng lớn hỗ trợ sức khỏe

Nguồn cung cấp nguyên liệu sữa tươi không ổn định, chất lượng chưa được đảm bảo nên hầu hết các công ty sữa sử dụng nguồn sữa bột nhập ngoại để chế biến những sản phẩm của mình Trên thị trường hiện tại có các sản phẩm chính như sau: sữa lỏng (Liquid Milk) bao gồm sữa tươi và sữa đặc, sữa bột (Powder Milk), sữa chua (Drink Yoghurt) và sữa có đường dành cho trẻ em (Sweetened Children Milk)

Các doanh nghiệp sữa sử dụng vỏ hộp đạt tiêu chuẩn để dễ dàng vận chuyển và bảo quản, hiện nay thị trường chỉ có hai nhà cung cấp độc quyền là Tetra Park (Thụy Điển) và Combiblock (Đức), hai doanh nghiệp này còn là hai nhà cung cấp phần lớn dây chuyển sữa ở Việt Nam

Trong vài năm trở lại đây, sữa là một trong những mặt hàng có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất trong ngành thực phẩm đóng gói ở Việt Nam Mức tăng trưởng hàng năm trong các năm 2005, 2006 và 2007 lần lượt là 43,2%, 26,4% và 25,6%

Công ty Vinamilk với sản phẩm đa dạng, có lợi thế về hệ thống phân phối rộng khắp, do đó ngành hàng sữa tươi tiệt trùng được dự báo vẫn sẽ được người tiêu dùng tin tưởng trong thời gian tới Tuy vậy, Vinamilk cũng sẽ chịu sự cạnh tranh mạnh mẽ của Dutch Lady, Netslé, Mộc Châu và HanoiMilk

2.5.2 Thị trường sữa thế giới

Tại Mỹ, Bộ Nông nghiệp (USDA) ước tính sản lượng sữa năm 2009 sẽ đạt 188,2 tỷ lb, tăng 600 triệu lb so với dự báo trước đó Dự báo về sản lượng năm 2010 cũng được điều chỉnh tăng thêm 100 triệu lb

2.6 Vấn đề sữa nhiễm melamine [10]

Melamine là chất gì?

Melamine là một chất bazơ hữu cơ, thường có dạng bột màu trắng, rất ít tan trong nước, rất giàu nitơ, có công thức hoá học là C3H6N6, danh pháp theo IUPAC là 1,3,5-triazine-2,4,6-triamin

Hàm lượng protein trong sữa được đánh giá dựa vào việc đo nồng độ một mình chất nitơ trong sữa bằng phương pháp Kjeldahl Để tăng lợi nhuận, người ta pha loãng sữa tươi với nước nhưng việc làm này khiến hàm lượng protein trong sữa bị giảm thấp

Vì chất melamine chứa rất nhiều nitơ nên người ta đã trộn melamine vào sữa bị pha loãng để làm tăng nồng độ nitơ nhằm làm gia tăng một cách giả tạo hàm lượng protein trong sữa khiến các nhà kiểm định chất lượng và người tiêu dùng lầm tưởng rằng sữa

có hàm lượng protein bình thường hoặc cao (tức là sữa vẫn nguyên chất, không bị pha nước)

Tác hại của melamine đối với sức khỏe như thế nào?

Khi bị nhiễm một lượng nhỏ melamine nhưng kéo dài ngày này qua ngày khác, nhất là ở trẻ em sẽ bị sỏi thận, suy thận Những khảo sát trên loài chuột nhắt và trên thỏ cho thấy melamine kết hợp với axit cyanuric (một chất có sẵn trong bột melamine)

sẽ tạo nên những hạt tinh thể không hòa tan được, lắng đọng lại ở các ống nhỏ trong thận tạo nên sỏi và làm tắc nghẽn các ống này khiến thận không tạo và đào thải đuợc nước tiểu, lâu dần sẽ làm cho thận bị suy và dẫn đến tử vong Các khảo sát còn cho thấy melamine cũng có khả năng gây ung thư

Biểu hiện của nhiễm độc melamine như thế nào ?

Các biểu hiện của nhiễm độc melamine bao gồm: Tiểu ra máu, tiểu ít hoặc không có nước tiểu, huyết áp tăng, các dấu hiệu nhiễm độc (vẻ mặt hốc hác, sốt, môi khô, lưỡi bẩn), kích thích, khó chịu

Lưu ý:

Ngoài sữa, tất cả các sản phẩm có chứa sữa như: bánh quy, bánh cookie, bánh cracker, kẹo sữa, sô-cô-la,… cũng có thể gây hại cho sức khỏe con người nếu chúng được chế biến từ loại sữa nhiễm melamine Do đó nên sử dụng những sản phẩm có nhãn mác, nguồn gốc rõ rệt và đã được kiểm định chất lượng

PHẦN 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Sữa bột nguyên cream

Bảo quản (nhiệt độphòng, 6tháng)

Bảo quản (4÷6oC, 7÷10 ngày) Rót sản phẩm

Ướp muối và tách huyết thanh

Tách huyết thanh sữa

Đông tụ Lên men (28÷32oC, 1÷2h)

Thanh trùng (72oC, 15s) và làm nguội (28÷320C) Hiệu chỉnh chất khô

Giống đã hoạt hoá Hương dâu

Sirô 70%

Hộp giấy 180ml

Huyết thanh sữa

dd NaCl Hộp plastic 150g Rennet

Phô mai tươi

Nước (45÷50oC)

Cream Lọc

Giống đã hoạt hoá

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.1 Thuyết minh các công đoạn chung cho hai dây chuyền sản xuất

1 Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu

Trước khi đưa vào sản xuất sữa bột phải đưa qua bộ phận kiểm tra chất lượng

của nhà máy, nguyên liệu phải đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu của nhà máy

sữa bột vào thùng hoàn nguyên

Cân được sử dụng là cân bàn Việt Nam DSS-100 và gàu tải loại 00102 (Nhật

Quá trình hoàn nguyên sữa bột bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh khuấy

đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45÷50oC Trong quá trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước, tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục để giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này

Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua xử lí đạt yêu cầu

4 Đồng hoá lần 1

a Mục đích

Phá vỡ để làm giảm kích thước của tiểu cầu béo, làm cho chất béo phân bố đều trong sữa, tránh hiện tượng chất béo liên kết lại và nổi lên trên bề mặt của sản phẩm dẫn đến làm tăng quá trình oxy hóa chất béo, ảnh hưởng chất lượng sản phẩm

Làm tăng độ đồng nhất và ổn định của sữa, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau

b Tiến hành

Dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hoá được bơm vào thiết bị gia nhiệt dạng bản mỏng Alpha-laval, nhiệt độ thanh trùng là 75oC trong 40 giây sau đó sữa được làm lạnh đến 4÷6oC

6 Ủ hoàn nguyên

a Mục đích

Sữa được ủ trong thời gian dài ở nhiệt độ thấp nhằm để nó dần dần trở lại trạng thái của sữa tươi nhưng vẫn đảm bảo hạn chế về sự phát triển của một số vi sinh vật Các muối khoáng có trong sữa đặc biệt là ion canxi sẽ liên kết với cazein là một loại protein chiếm phần lớn trong sữa để tạo thành cazeinat canxi ở trạng thái hòa tan nên giúp cho sữa có trạng thái đồng nhất tốt Đây là một trong những công đoạn quan trọng quyết định đến chất lượng sản phẩm

Sữa được lọc trong thiết bị lọc thủy tĩnh GEA KA 70-76

8 Định lượng sữa sau lọc

Thanh trùng ở nhiệt độ 90oC trong 5 phút để tiêu diệt một phần vi sinh vật và

vô hoạt một phần enzym có sẵn trong sữa nhằm tránh những bất lợi cho công đoạn lên men Sau đó làm nguội về 43÷45oC - đây là nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lactic đã chọn cho quá trình lên men Do đó, quá trình này tạo ra môi trường tương đối vô trùng

và thuận lợi cho men phát triển

b Tiến hành

Sữa sau hoàn nguyên được bơm vào thiết bị gia nhiệt dạng bản mỏng laval để nâng nhiệt độ sữa lên 90oC, thời gian thanh trùng là 5 phút Sau đó sữa được làm nguội xuống 43÷45oC

Alpha-2 Lên men

a Hoạt hoá giống

Men cái dùng trong sản xuất sữa chua là hỗn hợp trộn của hai loại vi sinh vật

Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus Mặc dù chúng có thể phát

triển độc lập, nhưng khi nuôi cấy chung tốc độ sản sinh ra axit của chúng cao hơn

nhiều so với khi nuôi riêng Streptococcus thermophilus phát triển nhanh hơn và tạo ra

cả axit lẫn khí CO2 kích thích Lactobacillus bulgaricus phát triển Mặt khác, hoạt động thủy phân protein của Lactobacillus bulgaricus tạo ra peptide và axit amin cần cho sự phát triển của Streptococcus thermophilus Những vi sinh vật này chịu trách nhiệm

trong việc hình thành hương vị của sữa chua Khối sữa chua đông tụ trong quá trình

lên men là do pH giảm Streptococcus thermophilus chịu trách nhiệm đối với việc

giảm pH lúc đầu xuống khoảng 5,0 còn Lactobacillus bulgaricus chịu trách nhiệm làm

giảm pH xuống khoảng 4,0

* Tiến hành

Quá trình lên men được thực hiện trọng thiết bị lên men PH-OTH-2 kiểu đứng được giữ nhiệt ở 43÷45oC trong 6-8 h, không khuấy (quá trình khuấy chỉ thực hiện ban đầu khi cấy giống vào để phân tán đều các tế bào vi khuẩn) pH kết thúc quá trình lên men là 4,2÷4,6

giảm đường kính của các cầu béo, có tác dụng làm cho các hạt phân bố đều trong sữa, tránh hiện tượng phân lớp trong quá trình bảo quản

* Hạ nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu

Dịch sữa mới vào sẽ trao đổi nhiệt với dịch sữa sau tiệt trùng để nâng nhiệt lên khoảng 85÷90oC Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng lên nhiệt độ tiệt trùng là 137oC và sẽ được lưu ở nhiệt độ này trong thời gian 5 giây Sau

đó, dịch sữa sau tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt với dịch sữa mới vào để hạ dần nhiệt

độ Cuối cùng dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với nước lạnh 2oC để đạt nhiệt độ 15÷22oC khi ra khỏi thiết bị

Thiết bị sử dụng là thiết bị gia nhiệt bản mỏng Alpha-laval

6 Tiêu chuẩn hoá

Để kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi rót

7 Bồn chờ rót vô trùng

a Mục đích

Để chứa tạm dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót

b Tiến hành

Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót vô trùng

Tetra Alsafe SV Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy, có áo lạnh để giữ nhiệt độ sữa

từ 15÷22oC

Sau khi rót hộp ta cho vào các thùng carton và đem bảo quản ở nhiệt độ phòng, hạn sử dụng của sản phẩm sữa chua uống là 6 tháng

3.2.3 Thuyết minh dây chuyền sản xuất phô mai tươi

Chế độ thanh trùng ở nhiệt độ 72oC trong 15 giây sau đó được làm nguội về 28÷32oC trong thiết bị gia nhiệt bản mỏng Alpha-laval

4 Lên men

a Hoạt hoá giống

Vi khuẩn lactic Lactococcus cremoris được hoạt hoá trong môi trường sữa được

lấy từ quá trình thanh trùng và làm nguội ở trên

Nhiệt độ lên men 28÷32oC

Thời điểm kết thúc quá trình lên men là khi pH đạt 5,8

sử dụng trung bình là 5-10g/100 kg sữa Người ta hoà tan rennet với nước theo tỉ lệ 1:10

Thời điểm kết thúc quá trình đông tụ khi pH đạt 4,50÷4,55, thời gian đông tụ khoảng 4÷6 h

6 Tách huyết thanh sữa

a Mục đích

Tách một phần nước để phô mai đạt độ cứng theo yêu cầu Sau khi tách huyết thanh phô mai cấu tạo chủ yếu từ nước, cazein và lipit còn đường lactoza đi vào huyết thanh

b Tiến hành

Quá trình được thực hiện trong thiết bị đông tụ sữa Sữa đông tụ được cắt nhỏ bằng

hệ thống dao cắt được gắn trên trục thùng, khi động cơ quay, các dao sẽ cắt khối sữa đông

tụ thành những khối nhỏ hơn đồng thời huyết thanh cũng được tách ra Phần huyết thanh tách ra được bơm vào tank chứa huyết thanh

7 Ướp muối và tách huyết thanh

Dùng nước muối có nồng độ 32% và nhiệt độ 10÷14oC để ngâm Quá trình này có tác dụng tạo vị cho sản phẩm, cải thiện tính dẻo của phô mai và muối còn có tác dụng sát khuẩn

Quá trình này có tách một phần huyết thanh

Thiết bị ướp muối sử dụng trong nhà máy là Tetra Scherping SMC

PHẦN 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

4.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu

Vì sử dụng sữa bột nguyên cream làm nguyên liệu nên nguồn nguyên liệu đảm bảo cung cấp quanh năm Nhưng do nhu cầu thị trường và điều kiện sản xuất của nhà máy nên chọn tháng 10 ngừng sản xuất để tổng vệ sinh nhà máy, vệ sinh thiết bị và bảo dưỡng cho thiết bị

Bảng 4.1: Biểu đồ nhập nguyên liệu

Nhà máy hoạt động với hai dây chuyền chính:

- Dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương dâu năng suất 15 triệu lít sản phẩm/năm

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

Công nhân trong phân xưởng được nghỉ các ngày chủ nhật, lễ, Tết Mỗi ngày làm việc từ 2 đến 3 ca tuỳ thuộc vào nguyên liệu, thời tiết và nhu cầu thị trường

Nhà máy làm việc theo ca, thời gian làm việc của mỗi ca là 7,5 giờ, khoảng thời gian 30 phút giữa mỗi ca để giao ca và vệ sinh phân xưởng và thiết bị

Các tháng 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9: làm việc 3 ca một ngày

Các tháng 1, 11, 12: làm việc 2 ca một ngày

Bảng 4.2: Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy

-: Nhà máy không sản xuất

Bảng 4.3: Biểu đồ sản xuất cho các mặt hàng trong một năm (tính cho năm 2010)

Tháng Số ngày

sản xuất

Sữa chua uống hương dâu Phô mai tươi

Vậy tổng số ngày sản xuất trong một năm là 277 ngày

Tổng số ca sản xuất trong một năm là 753 ca

- Sữa chua uống hương dâu: tổng chất khô là 17,5% trong đó có 5% đường sacaroza

- Phô mai tươi: tổng chất khô là 40% trong đó có 1% muối

4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho sữa chua uống hương dâu

Năng suất: 15 triệu lít sản phẩm/năm

Thành phần sản phẩm:

- Tổng chất khô: 17,5%, trong đó có 5% đường sacaroza

Hàm lượng chất béo trong sữa chua: 0,5÷3,5%

- Chọn hàm lượng chất béo: 3%

Tỉ trọng của sữa thành phẩm:

W608,193,0

100

5 , 15







SNF F

F: hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng), F= 3%

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

5 , 14 93 , 0 3

100

5 ,

Bảng 4.4: Bảng tiêu hao khối lượng qua các công đoạn

T





100 100

S: Lượng sữa nguyên liệu còn lại sau một công đoạn

X: Tổng hao phí về khối lượng qua một công đoạn cụ thể (% khối lượng)

1 Lượng sữa trước khi rót hộp

336,215,1100

100016

,215,1100

100336

,215,0100

100443

,215,0100

100 551

, 21 1 100

100 769

, 21 1 100

Hình 4.1: Sơ đồ công đoạn phối trộn

Yêu cầu sản phẩm có tổng chất khô là 17,5% trong đó có 5% đường sacaroza Gọi: A: Lượng dịch sirô 70% cần thêm vào, (tấn/ca)

M6: lượng sữa trước khi đem phối trộn, (tấn/ca)

B: Tổng dịch sữa và đường đem đi phối trộn, (tấn/ca)

B A

6

570

1100

100989

,211100

587,1211

,22

211,22570

6

A M

A

A

Lượng sữa trước khi phối trộn: M6 = 20,624 (tấn/ca)

Lượng sirô đường cần dùng: A = 1,587 (tấn/ca)

Lượng đường cần dùng:

111,1

%70587,

100111,

100 113

, 1

Lượng nước để nấu sirô:

44 , 0 147 , 1 587 , 1

) (   

10 22 , 2 211 , 22

% 01 , 0

% 01 ,

7 Lượng sữa trước khi lên men: M 7

Hình 4.2: Sơ đồ công đoạn lên men

Tổng lượng sữa và giống đã hoạt hoá trước khi lên men:

938,205,98

100624,205,1100

% 3

Chọn lượng giống khô đem hoạt hoá bằng 0,1% so với môi trường hoạt hoá

Vậy lượng giống khô sử dụng:

3

10628,0628,0

%1,0

%1,

Vì lượng men khô chiếm rất ít so với môi trường hoạt hoá nên lượng sữa dùng

làm môi trường hoạt hoá là:

628,0

7 M lm M ghh  

 Tính hàm lượng chất khô của sữa trước lên men

Ta có hàm lượng chất khô không đường sau phối trộn là 12,5%

Vậy khối lượng chất khô:

776 , 2 211 , 22

% 5 , 12

% 5 ,

nên hàm lượng chất khô trong dịch sữa và trong môi trường hoạt hoá bằng nhau

Do hao hụt trong quá trình lên men là 1,5% nên tổng lượng chất khô của sữa khi lên men:

818,25,1100

100776

,25,1100

%100938,20

818,2

%100

M

sữa sau hoàn nguyên

8 Lượng sữa trước khi thanh trùng và làm nguội

Vì dùng sữa sau thanh trùng và làm nguội làm môi trường hoạt hoá giống nên lượng sữa sau thanh trùng chính bằng tổng lượng sữa và môi trường hoạt hoá trước lên men là Mlm

149,211100

100938

,201100

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

Năng suất: No= 3,3 tấn sản phẩm/ca

Yêu cầu sản phẩm: Tổng chất khô là 40% trong đó có 1% muối

Trong sản xuất phô mai có một số công đoạn có sự thay đổi ẩm cho nên hao hụt trong các công đoạn bao gồm hao hụt về khối lượng và ẩm

Gọi X là hao hụt ẩm trong các công đoạn :

W100

WW

W1: độ ẩm đầu của nguyên liệu trước khi vào công đoạn (%)

W2: độ ẩm của nguyên liệu sau khi ra khỏi công đoạn (%)

 Tính hao hụt ẩm cho các công đoạn có sự thay đổi ẩm:

- Công đoạn tách huyết thanh: Giả sử sau đông tụ khối đông tụ có độ ẩm là 83% và sau khi tách huyết thanh độ ẩm còn lại 68%

100 % 46 , 875 %

68 100

68 83

- Công đoạn ướp muối và tách huyết thanh: ẩm trước ướp muối là 68% và sau khi ướp muối là 60%:

60 100

60 68

Bảng 4.5: Bảng tiêu hao khối lượng qua từng công đoạn

STT Tên công đoạn % hao hụt về

khối lượng % hao hụt ẩm

Tổng hao hụt (%)

1003,35,1100

2 Lượng phô mai trước khi ướp muối: N 2

Hình 4.3: Sơ đồ công đoạn ướp muối

Với W: độ ẩm của nguyên liệu (%)

X: hàm lượng chất khô (%)

Vì lượng muối có trong phô mai thành phẩm là 1% nên lượng muối cần dùng:

034 , 0 35 , 3

% 1

100034

,0

Chọn dung dịch nước muối có nồng độ là 32%

Vậy lượng dung dịch nước muối là:

113 , 0 32

100 036 , 0 32

100

) (    

) (   

10035

,321100

, 4

2  N dd   

Lượng huyết thanh và dung dịch muối tách ra:

831 , 0 113 , 0

% 5 128 , 4

% 20

% 5

%

) 1 (     dd     

3 Lượng nguyên liệu trước khi tách huyết thanh: N 3

Hình 4.4: Sơ đồ công đoạn tách huyết thanh

919,7875,47100

100128

,4875,47100

%875,46

%875,

) 2 (  N   

Tổng lượng huyết thanh thu được:

543 , 4 712 , 3 831 , 0

) 2 ( ) 1 (    

ht N N

4 Lượng nguyên liệu trước khi đông tụ: N 4

Hình 4.5: Sơ đồ công đoạn đông tụ

999,71100

100919

,71100

710999,

5 Lượng nguyên liệu trước khi vào thiết bị lên men: N 5

Hình 4.6: Sơ đồ công đoạn lên men

Gọi Nlm là tổng lượng nguyên liệu và giống đã hoạt hoá trước khi vào thiết bị

Đông tụ Rennet

lên men

121,85,1100

100999

,75,1100

% 2

%1,0

%1,

5 N lm N ghh  

6 Lượng nguyên liệu trước khi thanh trùng và làm nguội

Vì dùng sữa sau thanh trùng và làm nguội làm môi trường hoạt hoá giống nên lượng sữa sau thanh trùng chính bằng tổng lượng sữa và giống đã hoạt hoá trước khi lên men là Nlm

203 , 8 1 100

100 121

, 8 1 100

100203

,81100

Hình 4.7: Sơ đồ công đoạn hiệu chỉnh chất khô

Gọi C: lượng cream 40% cần bổ sung để hàm lượng chất khô trong sữa đạt 17%

D: tổng lượng sữa và cream trước khi hiệu chỉnh

Từ sơ đồ trên ta có hệ phương trình:

D N

C

8

8 17459

,1340

5,0100

100286

,85,0100

100N

111,1328

,8

328,817459

,1340

8 8

8

N

C N

C

N C

Vậy lượng cream cần dùng: C= 1,111 tấn/ca

Lượng sữa trước khi hiệu chỉnh : N8= 7,217 (tấn/ca)

Ngoài ra trong quá trình này còn bổ sung một lượng CaCl2 tạo thuận lợi cho quá trình đông tụ với hàm lượng 5÷20g/100kg nguyên liệu so với tổng lượng nguyên liệu công đoạn hiệu chỉnh chất khô

Chọn: 12g/100kg nguyên liệu

Vậy lượng CaCl2 cần bổ sung:

36 , 999 100

12 10 328 , 8 100

2  D   

Lượng sữa sau định lượng đi vào dây chuyền phô mai tươi chính là lượng sữa trước khi hiệu chỉnh chất khô: N8 = 7,217 (tấn/ca)

4.2.4 Tính cân bằng chung cho hai dây chuyền

Hiệu chỉnh chất khô (D)

Cream 40% (C)

N8 (X=13,459%)

N7 (X=17%)

Bảng 4.6: Bảng tiêu hao khối lượng qua từng công đoạn

100366

,285,0100

2 Lượng sữa trước khi lọc

943,285,1100

100509

,285,1100

100 943

, 28 1 100

100 235

, 29 1 100

100 53

, 29 1 100

Hình 4.8: Sơ đồ công đoạn hoàn nguyên

Với E: tổng lượng sữa bột và nước đem vào hoàn nguyên, (tấn/ca)

F: lượng nước cần để hoàn nguyên, (tấn/ca)

98%: hàm lượng chất khô của sữa bột nguyên liệu

13,459%: hàm lượng chất khô của sữa sau hoàn nguyên

E G

6

6 13,45998

1 100

100 828

, 29 1 100

100 G

138,4129

,30

129,30459,13

G G

Vậy lượng sữa bột trước khi đem hoàn nguyên: 4,138 (tấn/ca)

Lượng nước nóng cần dùng để hoàn nguyên: 25,991 (tấn/ca)

Vì sử dụng sữa bột làm nguyên liệu nên cần bổ sung một lượng hương bơ để đảm bảo hương vị sữa sau hoàn nguyên giống sữa tươi Lượng hương bơ bổ sung chiếm 0,01% tổng lượng nguyên liệu đem hoàn nguyên

Vậy lượng hương bơ cần dùng:

3

10013,3129,30

%01,0

%01,

100138

,45,0100

G5(X=13,459%)

Hương bơ

10336,

,11235318

,0

697,2022318

,

Chọn hao hụt hộp là 5%, vậy lượng hộp thực tế cần dùng:

118268 368

, 118267 5

, 2463 48

,25142

4.3.2 Dây chuyền sản xuất phô mai

1 Tính số hộp plastic dùng để rót phô mai

Khối lượng phô mai trước khi rót hộp: N1 = 3,350 (tấn/ca)

Chọn hộp có khối lượng 150g = 0,15kg, nên số hộp cần dùng:

22334333

,2233315

,0

1035,

Chọn hao hụt hộp là 5%, vậy lượng hộp thực tế cần dùng:

23510 474

, 23509 5

23510



Chọn hao hụt thùng là 2% nên số thùng thực tế cần dùng :

500 2 100

Năng suất (tấn/năm)

Dây

chuyền

chung

Trước khi đồng hóa lần 1 29,828 22460,484 Trước khi thanh trùng và làm nguội 29,53 22236,09 Trước khi ủ hoàn nguyên 29,235 22013,955

Trước khi thanh trùng và làm nguội 21,149 15925,197

Trước khi đồng hóa lần 2 21,989 16557,717 Trước khi tiệt trùng UHT và làm mát 21,769 16392,057 Trước khi tiêu chuẩn hoá 21,551 16227,903 Trước khi vào bồn chờ rót 21,443 16146,579

Trước khi hiệu chỉnh chất khô 7,217 5434,401

Trước khi thanh trùng và làm nguội 8,203 6176,859

Trước khi tách huyết thanh 7,919 5963,007 Trước khi ướp muối và tách huyết thanh 4,128 3108,384

Bảng 4.8: Bảng tổng kết nguyên liệu phụ qua các công đoạn

Dây

Năng suất (tấn/ca)

Năng suất (tấn/năm) Dây

Lên men Men giống khô 0,628.10-3 0,473

Môi trường hoạt hoá giống

0,628 472,884

Phối trộn

Đường RE

1,147 863,691 Sirô đường 70%

1,587 1195,011 Nước để nấu sirô

0,44 331,32 Hương dâu

0,999.10-3 0,752

Lên men Men giống khô 0,162.10-3 0,122

Môi trường hoạt hoá giống

0,162 121,986

0,56.10-3 0,422 Ướp muối và

tách huyết thanh

Muối NaCl

0,036 27,108 Dung dịch muối 32%

0,113 85,089 Nước để pha nước muối

0,077 57,981

Bảng 4.9: Bảng tổng kết bao bì cho hai sản phẩm Dây chuyền sữa chua uống hương dâu

Số thùng carton 2515 (thùng/ca) 1893795 (thùng/năm)

Dây chuyền phô mai tươi

Số thùng carton 500 (thùng/ca) 376500 (thùng/năm)

PHẦN 5 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Bảng kê các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất

Bảng 5.1: Thiết bị chung cho hai dây chuyền

Dây chuyền chung

1 Cân định lượng

2 Gàu tải

3 Thiết bị hoàn nguyên

4 Tank chứa nước sau xử lý

5 Thiết bị gia nhiệt nước

6 Thiết bị đồng hoá lần 1

7 Tank chứa sữa sau đồng hoá lần 1

8 Thiết bị nâng nhiệt và làm lạnh

9 Bồn ủ hoàn nguyên

10 Thiết bị lọc

11 Thiết bị định lượng