NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ UỐNG VÀ SỮA ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK

NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ UỐNG VÀ SỮA ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK. Ngành FDM sản xuất gồm cả sản phẩm cuối cho tiêu dùng và bán thành phẩm cho những quá trình sản xuất tiếp theo. Ngành này đa dạng hơn so với những ngành công nghiệp khác.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

LỚP: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

KHÓA: 2012

MÔN: NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP

NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ

UỐNG VÀ SỮA

ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK

GVHD : PGS TS LÊ THANH HẢI HVTH : Trần Thị Khánh Hoà

Lưu Thị Bích Ngân Nguyễn Quốc Trung

Tp.HCM, T6/2013

1 Giới thiệu chung về BREF trong ngành thực phẩm, đồ uống và sữa

Mục tiêu của tài liệu BREF trong ngành sản xuất thực phẩm, đồ uống và sữa

mô tả quy trình sản xuất và chế biến thực phẩm từ:

- Nguyên liệu từ động vật (trừ sữa) với công suất sản xuất trên 75 tấn/ngày;

- Nguyên liệu từ thực vật với công suất thành phẩm trên 300 tấn/ngày (giá trị trung bình trên cơ sở hàng quý)

- Quy trình sản xuất và chế biến các sản phẩm từ sữa với lượng sữa đầu vào trên 200 tấn/ngày (giá trị trung bình hàng năm)

Thông tin chung (Gerneral Information)

Ngành FDM

Ngành FDM sản xuất gồm cả sản phẩm cuối cho tiêu dùng và bán thành phẩm cho những quá trình sản xuất tiếp theo Ngành này đa dạng hơn so với những ngành công nghiệp khác Sự đa dạng này được nhìn nhận theo quan điểm về quy

mô và bản chất của các công ty; sự đa dạng về nguyên liệ, sản phẩm và quy trình sản xuất Phần lớn các công ty trong ngành này là những doanh nghiệp vừa và nhỏ, mặc dù số lượng công nhân trên 20 người

Ngành FDM và môi trường

Những vấn đề môi trường chính liên quan đến các nhà máy FDM là sử dụng và làm ô nhiễm nước, tiêu thụ năng lương và giảm đến mức tối thiểu lượng nước sử dụng

Các quy trình áp dụng & công nghệ (Applied Processes and Techniques)

Chương này mô tả các quy trình sản xuất trong ngành FDM Chương 2 được chia làm 2 phần:

- Phần 1: từ mục 2.1 - 2.1.9.6.3 mô tả quy trình sản xuất chung, những quy trình này được áp dụng trong nhiều nhà máy FDM Những quy trình áp dụng phổ biến nhất trong ngành FDM được chia làm 9 mục: nhận và chuẩn bị nguyên liệu, giảm kích thước nguyên liệu (cắt, lát mỏng…), trộn và định hình, kỹ thuật phân tách (chiết tách, khử ion, tinh chế…), quy trình công nghệ sản xuất (hòa tan, lên men…), xử lý bằng nhiệt (nấu chảy, nấu và đun sôi…), cô đặc bằng nhiệt (làm bay hơi, làm khô…); quy trình loại trừ nhiệt (làm mát, làm lạnh, đóng băng…); quy trình sau sản xuất (đóng gói…) và các quy trình dịch vụ (vệ sinh, khử trùng, làm lạnh…)

- Phần 2: từ mục 2.2 - 2.2.20 mô tả ứng dụng các quy trình sản xuất chung vào một số ngành sản xuất chính

Mức tiêu thụ và phát thải phổ biến (Current Consumption and Emission levels)

Phần này sẽ cung cấp những báo cáo về mức độ phát thải hiện tại và mức độ tiêu thụ năng lượng tính cho cả quy trình và các quy trình phụ Thông tin này bao gồm mức sử dụng năng lượng, nước và nguyên vật liệu bên cạnh đó cung cấp thêm các Hướng dẫn như độ ồn hoặc ô nhiễm mùi

Cần xem xét làm rõ những công nghệ theo BAT (Techniques to

consider in the determination of BAT)

Cung cấp một danh sách các mức giảm phát thải hoặc các công nghệ làm lợi cho môi trường nhằm mục đích hầu hết có liên quan đến BAT cần định rõ BAT chấp nhận công nghệ xứ lý cuối trong các giải pháp phòng ngừa ô nhiễm và kiểm soát ô nhiễm những chức năng thực hiện có hiệu quả sẽ giúp ích cho việc giám sát các hoạt động liên tục, bảo trì hệ thống, các giải pháp kiểm soát và dự liệu sẵn những sự cố có thể xảy ra

Công nghệ sẵn có tốt nhất (Best Available Techniques)

Trong phần này, nhằm giải thích và giới thiệu chung, bên cạnh đó có liên quan đến những thông tin cụ thể về BAT được giới thiệu ở các phần trước Ở đó có tiêu chuẩn bao quát toàn bộ chi phí công nghệ kể cả những phiền toái về môi trường, bao gồm các hàm ý, hướng tới việc xác định các ngành công nghiệp có liên quan Trong phần này không bao gồm giới hạn phát thải nhưng sẽ đề nghị mức phát thải/tiêu thụ năng lượng, tất cả liên quan đến việc sử dụng BAT đồng thời là cơ sở nền tảng trong việc đưa ra những kết luận

Công nghệ Nổi bật (Emerging Techniques)

Đưa ra một vài giả thuyết về ngăn ngừa ô nhiễm và kiểm soát công nghệ hai quá trình đó được đặt dưới yêu cầu phát triển thể thông qua chi phí và cơ hội môi trường những thông tin nầy bao gồm tiềm năng hiệu quả công nghệ Ví dụ như ước lượng chi phí ban đầu và tỷ lệ thời gian trước khi công nghệ này được xem

là “available”

Những kết luận cần lưu ý (Concluding Remarks)

Ở chương này mô tả quy trình xử lý khi có sự cố xảy ra

Tài liệu tham khảo (References)

Liệt kê các tài liệu tham khảo sử dụng

2 Tổng quan về công nghiệp sản xuất Sữa

Công nghiệp bơ sữa được chia làm hai lĩnh vực chính:

- Lấy sữa từ nông trại chăn nuôi bò, dê, cừu, …

- Chế biến sữa bằng cách dùng nhiệt khử trùng để bảo đảm rằng sữa an toàn cho con người và có khả năng lưu trữ trong một thời gian nhất định; hoặc khử nước từ sữa để sản xuất bơ, phô mai hay sữa bột, …

Hình 2.1 Máy vắt sữa sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt

Ngành công nghiệp này phát triển trên toàn thế giới, tuy nhiên cấu trúc của ngành thì còn tùy thuộc vào mỗi quốc gia Xu hướng chung của thế giới là hướng tới những nhà máy sản xuất lớn với sự tự động hóa cao và thiết bị hiệu quả hơn Việc ứng dụng công nghệ siêu lọc và các máy sấy hiện đại đã làm giảm sự thất thoát sữa

2.1 Các Quá Trình Cơ Bản trong Công Nghệ Chế Biến Sữa

2.1.1 Các quá trình vật lí

2.1.1.1 Quá trình li tâm

Li tâm (centrifugation) là một quá trình phân riêng các cấu tử có khối lượng

riêng khác nhau trong một hỗn hợp lỏng không đồng nhất dưới tác dụng của lực li tâm Mẫu đem vào li tâm thường có dạng nhũ tương hoặc huyền phù Trong công nghiệp chế biến sữa, người ta sử dụng quá trình li tâm cho các mục đích sau:

- Tách chất béo ra khỏi sữa để hiệu chỉnh hàm lượng lipid trong sản phẩm

- Tách các vi sinh vật, đặc biệt là các bào tử vi khuẩn chịu nhiệt ra khỏi sữa Khi đó quá trình li tâm đóng vai trò thanh trùng sữa

- Tách các chất rắn ra khỏi sữa, như tách các tinh thể lactose thu được sau quá trình kết tinh trong công nghệ sản xuất lactose tinh thể

Sữa tươi đưa vào li tâm sẽ thu được hai dòng sản phẩm là: kem (cream) giàu chất béo có khối lượng riêng nhỏ và sữa gầy (skimmilk) chứa ít chất béo có khối

lượng riêng lớn

2.1.1.2 Quá trình đồng hóa (homogenisation)

Trong công nghệ chế biến sữa, quá trình đồng hóa được sử dụng với mục đích

ổn định hệ nhũ tương (emulsion), chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực nên còn gọi là quá trình nhũ hóa (emulsification)

Mục đích của quá trình đồng hóa:

- Chuẩn bị: Do chất béo dẫn nhiệt kém, qua quá trình đồng hoá các hạt cầu béo phân tán đều giúp quá trình thanh trùng tốt hơn

- Hoàn thiện: Bẻ gãy các hạt cầu béo, tránh hiện tượng hợp giọt tạo váng sữa

- Bảo quản: Tránh hiện tượng tách pha, phân lớp trong quá trình bảo

quản sữa Các phương pháp đồng hóa:

Đồng hóa bằng phương pháp khuấy trộn: Phương pháp này sử dụng các cánh khuấy để đồng hóa hệ nhũ tương, đây là phương pháp đơn giản nhất Tuy nhiên hiệu quả của phương pháp này không cao Trong công nghệ chế biến sữa, phương pháp này chỉ được áp dụng nhằm mục đích chuẩn bị sơ bộ hệ nhũ tương trước khi chuyển qua giai đoạn đồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao

Đồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao: Các hạt của pha phân tán sẽ bị phá vỡ và giảm kích thước khi ta bơm hệ nhũ tương đi qua một khe hẹp với tốc độ cao

Đồng hóa bằng các phương pháp khác: Để giảm kích thước hạt phân tán trong

hệ nhũ tương ta có thể sử dụng phương pháp nghiền keo (colloid milling), dùng dòng xoáy tâm (hydroshear treatment), sóng siêu âm (ultrasonic treatment) và

một số phương pháp khác

Hình 2.2 Thiết bị đồng hóa

Hình 2.3 Cơ chế đồng hóa

2.1.1.3 Quá trình phân riêng bằng màng (membrane)

Phương pháp này cho phép chúng ta tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp ở mức

độ phân tử hoặc ion Kết quả của quá trình này sẽ cho hai dòng sản phẩm:

- Dòng sản phẩm qua màng gọi là permeate

- Dòng sản phẩm không qua màng là retentate

Trong công nghiệp chế biến sữa, chỉ có bốn quá trình được sử dụng: vi

lọc (microfiltration – MF), siêu lọc (ultrafiltration – UF), lọc nano (nanofiltration – NF) và thẩm thấu ngược (reverse osmosis – RO)

2.1.1.4 Quá trình thanh trùng và tiệt trùng

Quá trình thanh trùng và tiệt trùng sữa là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao

để tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật trong sữa

Mục đích của quá trình thanh trùng (pasteurisation) chủ yếu là tiêu diệt hệ

vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và ức chế quá trình sinh tổng hợp độc tố của chúng Trong sản xuất công nghiệp, quá trình thanh trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ không lớn hơn100oC Khi đó các vi sinh vật gậy bệnh thường bị tiêu diệt Tuy nhiên, trung thực phẩm thanh trùng còn có thể chứa một

số tế bào hoặc bào tử của nhóm vi sinh vật ưa nhiệt và các enzyme bền nhiệt Chúng chỉ bị ức chế một phần sau quá trình thanh trùng Thông thường thực phẩm sau khi thanh trùng vẫn giữ được giá trị chất lượng dinh dưỡng và cảm quan tương tự như trước khi thanh trùng, nhưng thời gian bảo quản thực phẩm thường không dài

Mục đích của quá trình tiệt trùng (sterilisation) là tiêu diệt toàn bộ hệ vi

sinh vật và vô hoạt không thuận nghịch những enzyme có trong thực phẩm Để đạt được mục đích này, quá trình tiệt trùng được thực hiện ở nhiệt độ cao

(thường lớn hơn 100oC), đôi khi kết hợp với áp suất cao và thời gian xử lí nhiệt kéo dài Những thực phẩm vô trùng công nghiệp này

(commercialli sterile food) có thể giữ được các chỉ tiêu chất lượng trong khoảng

thời gian không thấp hơn 6 tháng ở những điều kiện bảo quản xác định

Hình 2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Hình 2.5 Thiết bị tiệt trùng dạng ống

2.1.2 Các quá trình hóa lí

2.1.2.1 Quá trình bài khí (deaeration)

Quá trình này được thực hiện nhằm mục đích chủ yếu tách các khí phân tán và hòa tan ra khỏi sữa nguyên liệu

Sữa tươi vừa vắt chứa một hàm lượng CO2 khá cao (3,5 4,9%) cùng một

ít N2 (1%) và O2 (0,1%) Trong quá trình vận chuyển sữa từ nông trại về nhà máy và bảo quản, mặc dù các nhà sản xuất luôn hạn chế sự tiếp xúc của sữa với không khí cũng như luôn hạn chế sự khuấy trộn, hàm lượng chất khí trong sữa vẫn tăng nhẹ

Các chất khí dạng phân tán trong sữa có thể gây ra một số khó khăn cho quá trình chế biến sữa: giảm mức độ chính xác khi định lượng sữa bằng phương pháp thể tích; giảm hiệu quả hoạt động của các thiết bị truyền nhiệt; giảm hiệu suất phân riêng trong các thiết bị tách chất béo; giảm mức độ chính xác trong các dây chuyền tự động chuẩn hóa sữa); …

Ở các trại chăn nuôi bò sữa với số lượng lớn, sữa tươi thường được bơm qua thiết bị bài khí trước khi đưa vào xe bồn chở về nhà máy Đến nhà máy, sữa tươi

sẽ được đưa qua thiết bị bài khí một lần nữa, rồi lần lượt qua thiết bị định lượng, thiết bị xử lí nhiệt sơ bộ trước khi đưa vào bồn bảo quản nguyên liệu

Hình 2.6 Thiết bị bài khí chân không với bộ phận ngưng tụ hơi nước bên trong

2.1.2.2 Quá trình cô đặc bằng nhiệt (evaporation)

Cô đặc bằng nhiệt là quá trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay hơi một phần nước trong mẫu khảo sát nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khô trong

mẫu Trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa đặc, sữa chua, … người ta cần cô đặc sữa nguyên liệu đến nồng độ chất khô cần thiết

2.1.2.3 Quá trình sấy phun (spray drying process)

Quá trình này bao gồm ba giai đoạn:

- Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (giai

đoạn phun sương – atomization)

- Giai đoạn trộn mẫu cần sấy và không khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá trình bốc hơi trong mẫu

- Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát

2.1.2.4 Quá trình đông tụ casein

Đông tụ casein trong sữa là quá trình chuyển từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel Đây là một trong những quá trình quan trọng nhất trong qui trình công nghệ sản xuất phô mai

Để tiến hành đông tụ casein trong sữa, người ta thường dùng một trong hai phương pháp sau

- Chỉnh giá trị pH sữa về điểm đẳng điện của casein: Phương pháp này được

sử dụng trong công nghệ sản xuất một số loại phô mai tươi …

- Sử dụng enzyme đông tụ sữa: Chúng được thu nhận và tinh sạch từ nhiều nguồn gốc, được thương mại hóa với những tên gọi khác nhau

2.1.3 Các quá trình sinh học

2.1.3.1 Quá trình nhân giống vi sinh vật

Nhân giống vi sinh vật là quá trình làm gia tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối) Mục đích của quá trình nhân giống là tích lũy đủ số lượng tế bào cần thiết để cấy giống vào môi trường lên men Như vậy nhân giống là một quá trình chuẩn bị cho lên men để thu nhận sản phẩm

2.1.3.2 Quá trình lên men (fermentation)

Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, các quá trình lên men lactic, ethanol và propionic chiếm vai trò quan trọng nhất

3 Quy trình sản xuất các sản phẩm từ sữa

Sữa có khoảng 87% là nước, các thành phần chính là protein, chất béo, đường, canxi, phospho, sắt và các loại vitamin Sữa bò được sử dụng chủ yếu, ngoài ra sữa dê và sữa cừu cũng được sử dụng với số lượng đáng kể Một số sản phẩm như kem, pho mát và bơ được sản xuất từ sữa

3.1 Sữa và kem

Sữa tươi nguyên chất nhận từ trang trại bò sữa, được làm lạnh và vận chuyển

về kho để lưu trữ với số lượng lớn Sữa có thể được tách ly tâm để tạo thành sữa không kem hoặc bán không kem và suối kem Sau đó sữa được xử lý nhiệt bởi một loạt các phương pháp tiệt trùng hoặc khử trùng, hay còn được gọi là UHT Quy trình xử lý nhiệt có thể là một quy trình liên tục hoặc gián đoạn tùy thuộc vào số lượng sữa được chế biến và phương pháp làm việc

Trước tiên sữa sẽ được làm đồng nhất Quá trình đồng nhất phân tán các hạt chất béo và ngăn ngừa sự phân tách các thành phần kem Để đạt được một sự

ổn định kem cho sữa tiệt trùng có thời hạn sử dụng khá ngắn, yêu cầu giảm đường kính của các hạt chất béo trung bình

1-2 μ, trong khi sữa tươi tiệt trùng có thời hạn sử dụng dài đòi hỏi phải giảm đường kính của các hạt chất béo khoảng 0,7 μ

Một ảnh hướng khác của sự đồng nhất là gia tăng với quy mô lớn trong khu vực tiếp xúc với chất béo, mà chủ yếu là hoạt động của lipit Vì lý do này, nó là hoạt động bình thường để tiệt trùng sữa và khử hoạt tính của lipit ngay sau quá trình đồng nhất Hình 2.9 sơ đồ quá trình sữa tiệt trùng thời gian ngắn

Thông số nhiệt độ điển hình cho quá trình tiệt trùng liên tục là 72 °C trong 15s Nó được hiểu như là tiệt trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn (HTST) Sữa nóng sử dụng một phần nhiệt để làm nóng sữa lạnh đầu vào qua một giai đoạn làm nóng được gọi là tái sinh Sau khi tiệt trùng Pasteur, sữa nhanh chóng được làm lạnh ở nhiệt độ <7 ° C Sữa được làm đầy và đóng kín trong các thùng chứa đã được làm sạch và vô trùng Sữa đầu vào có thể được đồng nhất sau khi giai đoạn tái sinh, trước khi được tiệt trùng

UTH (Ultra High Temperature): Nhiệt độ cực cao hay tiệt trùng được sử dụng để làm tăng tuổi thọ của sản phẩm Tiệt trùng UHT liên tục ở nhiệt độ tối thiểu là 135oC cho lần thực hiện thứ 2 Điều này có nghĩa là có 2 cách thực hiện khác nhau Tiệt trùng gián đoạn sử dụng nhiệt từ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm & dạng ống trong 2 giai đoạn Đầu tiên, làm nóng gián tiếp ở nhiệt độ khoảng 80oC sau đó làm nóng trực tiếp bằng cách hòa lẫn hơi nước vào sữa Tỷ lệ hòa trộn khoảng 1:10 Nếu sữa làm nóng trực tiếp ngay sau khi xử lý nhiệt, thì sau đó sữa sẽ được làm nguội bằng thiết bị chân không để tách/trích hơi nước bị lẫn trong sữa trong giai đoạn tiệt trùng Quá trình này được gọi là làm lạnh tức thời Kết thúc quá trình

nhiệt độ của sữa được trở lại nhiệt độ ban đầu trước khi hòa với hơi nước Quá trình làm lạnh bằng cách trao đổi gián tiếp với nước làm mát hay đối lưu với sản phẩm đầu

vào Hình 3.2:Sơ đồ sản xuất sữa tiệt trùng UHT:

Xử lý nhiệt cho sữa tiệt trùng bao gồm 2 giai đoạn Giai đoạn đầu tiên là xử lý nhiệt

liên tục hay còn gọi là tiền tiệt trùng, quá trình diễn ra tương tự như xử lý UHT Giai

đoạn hai là giai đọan xử lý cuối cùng các hộp sữa đã được đóng kín ở giai đoạn tiền tiệt

trùng Giai đoạn xử lý nhiệt thứ 2 thường được thực hiện trong bồn hấp hơi theo từng đợt

hay trong bồn hấp hơi liên tục ở 110 - 125oC trong vòng 20 – 40 phút, kết thúc giai đoạn

này là phun nước làm mát Sữa tiệt trùng hay các sản phẩm khác từ sữa được đóng gói

trong các hộp kín như chai nhựa hoặc chai thủy tinh

Hình 3.3: Sơ đồ sản xuất sữa tiệt trùng

3.2 Sữa đặc và sữa bột

Giai đoạn đầu tiên trong sản xuất sữa đặc & sữa bột là quá trình cô đặc Sữa

đã đồng hóa được cô đặc bằng thiết bị bay hơi Thiết bị bay hơi kiểu màng được

sử dụng sau khi làm khô bằng cách sử dụng máy sấy dạng phun Ngoài ra, RO có thể dược dùng để loại bỏ cơ học một phần nước từ sữa mà không sử dụng nhiệt Điện năng được sử dụng để bơm chất lỏng thông qua màng bán thấm để tăng hiệu quả cô đặc sữa Sữa bột thường được kết khối để nâng cao sự hoàn nguyên Sữa nguyên kem khô có thể được oxy hóa mùi hôi và được đóng gói trong môi trường chân không để nâng cao thời gian sử dụng sản phẩm Những quá trình này được thể hiện ở hình 3.4 & 3.5:

3.3Bơ

Hình 3.5: Quy trình sản xuất sữa bột

Bơ được sản xuất từ tách ly tâm kem từ sữa tiệt trùng Kem có chứa khoảng 35-40% chất béo của sữa Quá trình này về cơ bản là một quá trính tách cơ học, trong đó kem một dạng nhũ tương của dầu trong nước, được chuyển đổi tạo thành bơ, dạng nhũ tương của nước trong dầu bởi một quá trình pha trộn hoặc khuấy liên tục Kem nhanh chóng được ướp lạnh và giữ ở nhiệt độ cho suốt giai đoạn trong quá trình “lão hóa” Sau đó kem được khuấy liên tục Quá trình đánh quấy kem phá vỡ từng phần nhũ tương dầu trong nước cho đến khi các giọt chất béo kết hợp với nhau để sản xuất hạt bơ Chất lỏng giai đoạn này

là sữa bơ được loại bỏ và những hạt bơ được rửa bằng nước Muối có thể được thêm vào trước khi quá trình bắt đầu Điều này liên quan đến việc khuấy trộn chậm của các loại hạt tinh thể, và các hạt tinh thể được nhào và tao hình Bơ được đóng gói và lưu trữ, thông thường trong lưu trữ ướp lạnh hoặc đông lạnh Một số kỹ thuật liên tục sẵn có như kem khuấy liên tục ở tốc

độ cao Hình

3.6 quy trình sản xuất bơ liên tục

Hình 3.6: Quy trình sản xuất bơ liên tục

Có rất nhiều phương pháp sản xuất Phô mai & giữa các phương pháp có những điểm khác biệt riêng Nhìn chung, dựa theo từng bước của quá trình ứng dụng, việc sản xuất thể đông thông qua tác động của các men dịch vị hoặc acid lactic, khối sữa đông thu được từ việc phân tách từ nước sữa và từ các khối sữa đông này sẽ sản xuất ra các đặc tính mong muốn của phô mai Phương pháp sản xuất phô mai truyền thống là quá trình thủ công, sản xuất phô mai hiện đị mang tính cơ giới hóa cao Đầu tiên, cấy vi sinh vào sữa để tạo ra acid lactic và men dịch vị được dùng để làm đông các protein sữa Khối sữa đông & nước sữa được tách ra và khối đông được cắt thành các miếng vuông Sự tào thành của phô mai bao gồm sự ép và căng nở các khối sữa đông và có thể đươc tiến hành trong hệ thống tháp Các khối sữa động được cán, muối được bổ sung và khối

sữa đông bị ép lại Các phô mai ép được bọc lại để hạn chế việc giảm độ ẩm, sự phát triển nấm mốc trong quá trình lưu trữ Phô mai được hóa cứng để tăng hương vị & kết cấu trong các kho đã được kiểm soát điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, với bề mặt phô mai thay đổi thường xuyên

Hình 3.7 Quy trình sản xuất phô mai

Tiếp đó là liên quan đến quá trình nghiền Phô mai sau khi được nghiền

nhỏ và các thành phần khác được đưa vào nồi nung và đun nóng ở nhiệt độ

bình thường nhỏ hơn 75°C để đảm bảo phô mai được tiệt trùng hoàn toàn

Việc khuấy trộn trong suốt quá trình chế biến là rất quan trọng cho việc nhũ

tương hóa hoàn toàn trong chế biến phô mai Nhiệt độ và thời gian của quá

trình này phụ thuộc vào loại pho mát được chế biến và tính chất của phô mai thô ban đầu

3.4 Sữa chua

Sữa chua là một dạng sản phẩm sữa lên men khác từ pho mát trong đó men dịch vị không được thêm vào và sự đông đặc là kết quả của quá trình acid hóa bởi vi khuẩn acid lactic Các thành phần chính của sữa chua bao gồm sữa, sữa bột, sữa cô đặc hoặc sữa siêu lọc và chất ổn định, chẳng hạn như tinh bột biến tính Hầu hết sữa chua công nghiệp được sản xuất với số lượng lớn trước khi

bổ sung trái cây và / hoặc hương liệu

Các thành phần chính của sữa chua như sau: Chất béo và các thành phần rắn không thuộc chất béo của sữa trước tiên sẽ được gia tăng bằng cách cho thêm bột sữa Các chất ổn định sẽ được thêm vào ở giai đoạn này Sau đó sữa sẽ được làm đồng nhất ở nhiệt độ 55 ºC và xử lý nhiệt ở khoảng 80-90 ºC trong 30 phút nếu hoạt động theo mẻ và từ 90-95 ºC nếu hoạt động liên tục Sữa sau khi

xử lý nhiệt sẽ được làm mát ở nhiệt độ 40 đến 43 ºC và cấy hai loại vi sinh vật

là Streptococcus salivarius (loài thermophilus) và Lactobacillus (loài bulgaricus) Quá trình lên men khoảng 4h vào cuối của quá trình sản xuất, sản phẩm sẽ được làm lạnh ở 15-20 ºC, sử dụng bồn nước làm mát hoặc phổ biến hơn là sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống hoặc tấm Trái cây và hương liệu được thêm vào sữa chưa sau khi đã được làm lạnh đến nhiệt độ thấp hơn 5 ºC và chiết rót và các hủ đựng sẵn sàng cho việc lưu kho và phân phối Quá trình sản xuất sữa chua được mô tả qua hình 3.8

3.5 Kem

Hình 3.8: Quá trình sản xuất sữa chua

Kem là một sản phẩm dựa trên sữa, thường chứa 6-12% chất béo, chất rắn 7,5 đến 11,5% sữa không chất béo, và trên 13 đến 18% đường Ngoài ra, còn có các chất ổn định, màu sắc, hương liệu, chất tạo nhũ nhằm làm tăng hương vị Đường được thêm vào là thường đường sucrose và các sữa không béo dạng rắn thường là từ các chất rắn sữa từ quá trình tách kem Các thành phần sẽ được pha trộn, đun nóng khoảng 70-75 ºC và làm đồng nhất Hỗn hợp này sau đó được tiệt trùng bằng cách nung nóng tới 80 - 85 ºC trong khoảng 2 đến 15s trước khi làm mát và làm chín bằng cách giữ ở nhiệt độ lạnh từ 4 -24 giờ Màu sắc và hương vị

sẽ được thêm vào tại giai đoạn làm chín Quá trình làm lạnh liên tục để làm đóng băng kem nhanh chóng xuống dưới -6 ºC với sự có mặt của khí nén trong suốt quá trình Kem sẽ được chứa trong các thùng chứa và làm lạnh lâu hơn ở nhiệt độ -30 đến -40 ºC

3.6 Whey: Nước sữa (chất lỏng còn lại sau khi sữa chua đã đông)

Chất lỏng này thường được bốc hơi để tạo thành dung dịch quá bão hòa với thành phần rắn tổng số chiếm khoảng 60-70% để sản xuất lactose Hơi được làm lạnh để tạo thành dung dịch và tinh thể Các tinh thể sẽ được lấy ra khỏi dung dịch bằng phương pháp ly tâm Tùy thuộc yêu cầu, quá trình lọc tinh hoặc tinh chế có thể được thực hiện bằng cách rửa các tinh thể, hoặc làm tan chúng hoặc kết tinh chúng lại, tiếp theo là xử lý bằng lọc qua than hoạt tính để loại bỏ các tạp chất

4 Tiêu thụ nguyên liệu và phát thải trong ngành chế biến sữa

4.1 Nước

4.1.1 Lượng nước tiêu thụ

Lượng nước tiêu thụ chủ yếu liên quan đến các công đoạn vệ sinh Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước tiêu thụ trong ngành chế biến sữa châu Âu là [160, European Dairy Association, 2002]:

- Sự sẵn có của nước mặt và nước ngầm để làm mát

- Thời gian và lượng nước sử dụng cho tẩy rửa

- Các đặc điểm của chương trình CIP

- Công tác bảo trì, ví dụ: sửa chữa rò rỉ

Lượng nước tiêu thụ hợp lý được chấp nhận trong khoảng từ 1 – 5 l/kg sữa [134,AWARENET, 2002], tuy nhiên, một báo cáo cho rằng lượng nước

tiêu thụ từ 0,8 - 1,0 l/kg sữa có thể đạt được bằng cách sử dụng thiết bị tiên tiến và quy trình tốt [74, Greek Ministry for the Environment, 2001] Theo một cuộc điều tra ở Đức, 132 nhà máy sữa sử dụng lượng nước trung bình vào năm 1999 là 2,06 l/kg sữa [39, Verband der Deutschen Milchwirtschaft (German Dairy Association), 2001] Bảng 3.49 thể hiện lượng nước tiêu thụ trong sản xuất sữa châu Âu Bảng 3.50 thể hiện lượng nước tiêu thụ đối với một

số nhà máy sữa Bắc Âu

và/hay các sản phẩm lỏng

* Đã bao gồm nước giải nhiệt

Bảng 3.49: Lượng nước tiêu thụ ở các nhà máy sữa Châu Âu [160, European Dairy Association, 2002]

Sản phẩm

Lượng nước tiêu thụ (l/l sữa đưa vào sản xuất)

Thụy Điển

Đan Mạch

Phần Lan

Na Uy Sữa nước và sữa

chua

0.96 – 2.8 (8)

0.60 - 0.97 (3)

1.2 – 2.9 (8)

4.1 (1) Pho mát và nước

sữa

2.0 – 2.5 (4)

1.2 – 1.7 (5)

2.0 – 3.1 (2)

2.5 – 3.8 (2) Sữa bột, pho mát

và/hay các sản phẩm

lỏng

1.7 – 4.0 (7)

0.69 – 1.9 (3)

1.4 – 4.6 (2)

4.6 – 6.3 (2)

Bảng 3.50: Lượng nước tiêu thụ đối với một số nhà máy sữa ở Bắc Âu [42, Nordic Council of Ministers, et al., 2001]

Trong ngành công nghiệp chế biến sữa ở nước Anh, căn cứ vào khối lượng sữa đưa vào sản xuất thì có sự khác biệt lớn trong tỉ lệ lượng nước tiêu thụ/lượng sữa được chế biến, nội dung này được thể hiện tại hình 3.11

Hình 3.11: Tỷ lệ lượng nước tiêu thụ/lượng sữa sản xuất như là hàm số của lượng sữa sản xuất [94, Environment Agency of England and Wales, 2002]

7 nhà máy sản xuất kem ở các nước Bắc Âu báo cáo rằng lượng nước tiêu thụ trong khoảng từ 3.6 – 10.3 l/kg kem thành phẩm [42, Nordic Council of Ministers, et al., 2001] Đối với những nhà máy sản xuất kem không áp dụng việc tái sử dụng nước trong các hệ thống làm mát thì lượng nước tiêu thụ từ 10 –

325 l/kg sản phẩm [118, CIAA-EDA, 2002]

4.1.2 Nước thải

Nước thải là vấn đề môi trường chính trong ngành chế biến sữa Ngành sản xuất này sử dụng một lượng nước rất lớn, và tạo ra một lượng lớn nước thải nhằm đảm bảo mức độ yêu cầu về vệ sinh và tình trạng sạch sẽ Dữ liệu báo cáo

về xả nước thải cụ thể cho các hoạt động chế biến sữa ở Áo được thể hiện trong Bảng 3,51 Lượng nước thải trong một nhà máy quản lý tốt được báo cáo là khoảng 1 - 2 l / kg sữa chế biến

Loại sản phẩm

Lượng nước thải

(l/kg sữa sản xuất)