Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường năng suất 10000 lít ca kèm bản CAD full hoàn thành 06 201

Hiện nay, trong các sản phẩm từ sữanhư: sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa bột, sữa cô đặc, sữa lên men,…, thì sữa côđặc là dòng sản phẩm tiện ích và chiếm tỷ trọng cao nhất trong cơ c

LỜI MỞ ĐẦU

Trong tự nhiên không có sản phẩm nào mà thành phần dinh dưỡng lại có thểkết hợp một cách hài hoà như sữa Sau sữa mẹ, sữa bò là thực phẩm chứa các chấtdinh dưỡng đầy đủ và cân đối nhất, trong sữa có chứa glucid, protein, lipid, một sốkhoáng chất và vitamin rất cần thiết với nhu cầu trong khẩu phần ăn hàng ngàycủa con người Việc chế biến sữa bò không chỉ tạo ra các sản phẩm thực phẩm có

ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với dinh dưỡng của con người, nhất là với trẻ em,người già và người bệnh, mà còn mang lại nguồn lợi kinh tế hết sức to lớn Dokhông ngừng đổi mới về công nghệ cũng như trang thiết bị hiện đại, ngành côngnghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh mẽ trong những năm qua

và đã đáp ứng được một phần nhu cầu tiêu dùng của cộng đồng Sự đi lên củangành công nghiệp chế biến sữa là động lực để phát triển ngành chăn nuôi bò sữa,một trong những ngành tạo ra thu nhập tương đối cao cho người nông dân ViệtNam Nước ta hoàn toàn có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển ngành nàynhưng để ngành chăn nuôi bò sữa thật sự là một trong những ngành kinh tế mũinhọn của đất nước thì sự phát triển các ngành công nghiệp chế biến sữa phải đitrước một bước

Ngày nay, các sản phẩm từ sữa bò hết sức đa dạng và phong phú Từ sữa bòngười ta đã sản xuất, chế biến vô vàn các sản phẩm có cấu trúc, trạng thái vàhương vị khác nhau Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và lợi ích riêngcủa mỗi sản phẩm mà mức độ tiêu thụ của chúng trên thị trường cũng không giốngnhau Chất lượng cuộc sống của người tiêu dùng ngày càng được nâng cao nênnhu cầu tiêu dùng các sản phẩm dinh dưỡng ngày càng tăng Người tiêu dùng có

xu hướng đòi hỏi cao hơn về tính phù hợp, sử dụng sản phẩm không những ngon,

bổ mà còn phù hợp với thể trạng và túi tiền Hiện nay, trong các sản phẩm từ sữanhư: sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, sữa bột, sữa cô đặc, sữa lên men,…, thì sữa côđặc là dòng sản phẩm tiện ích và chiếm tỷ trọng cao nhất trong cơ cấu doanh thutrong nước của các công ty sản xuất, chế biến sữa.Theo báo cáo thường niên năm

2007 của Công ty cổ phần sữa Việt Nam – Vinamilk, dòng sữa đặc đã tăng trưởngdoanh thu lên 38%, vượt qua sữa bột và trở thành nhóm sản phẩm có doanh thucao nhất Với ưu thế là sản phẩm lâu đời nhất, quen thuộc với nhiều thế hệ ngườitiêu dùng, sản phẩm sữa đặc có đường chiếm thị phần tương đối cao trên thịtrường (như Vinamilk chiếm 79% thị phần toàn thị trường năm 2007) Hiện nay,sản phẩm sữa đặc có đường có mức tiêu thụ lớn bởi mục đích sử dụng của nó hếtsức rộng lớn Sữa đặc có đường không chỉ được sử dụng làm chất tạo ngọt, mà cònđược dùng làm nguyên liệu để bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm khác gópphần đa dạng sản phẩm và tăng giá trị cảm quan như: uống cà phê, pha cocktailtrái cây,…Tại những vùng nông thôn và những vùng có phần lớn dân cư có thunhập thấp, người tiêu dùng chủ yếu dùng sữa này để uống Từ những điều đã nói ởtrên cho thấy rằng dòng sản phẩm sữa đặc nói chung, sữa đặc có đường nói riêng

đang có nhiều tiềm năng phát triển và mang lại lợi nhuận cao cho ngành côngnghiệp chế biến sữa.

Trước nhu cầu thực tế đó nên trong đề tài Đồ án môn học chuyên ngành thực

phẩm, em đã chọn phương án:“Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường

từ nguyên liệu sữa bò tươi, năng suất 10.000 lít/ca” nằm trong khuôn khổ của

một nhà máy chế biến sữa tổng hợp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô

Châu Trần Diễm Ái – người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện

cho em hoàn thành đồ án này

Chương 1

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Tiềm năng phát triển ngành chế biến sữa ở Việt Nam

1.1.1 Về nguyên liệu sữa bò

Ngành công nghiệp chế biến sữa ngày càng phát triển mạnh mẽ làm chongành chăn nuôi bò sữa cũng ngày càng tăng lên Với điều kiện nông nghiệpđáp ứng tốt, hiện nay cả nước có tổng đàn bò sữa với số lượng tương đối lớn vàmỗi năm số lượng bò sữa cứ tăng một cách đều đặn Năm 2008, cả nước có tổngđàn bò sữa đạt 107.983 con và năm 2009 là 115.518 con cho sản lượng sữa tăng

từ 262.160 tấn/năm lên 278.190 tấn/năm (Theo Tổng cục thống kê – Ngành sữaViệt Nam) Riêng ở khu vực thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh lân cận nhưBình Dương, Bình Phước, Đồng Nai, Long An, Bà Rịa-Vũng Tàu, TâyNinh,Tiền Giang… tổng đàn bò đã có gần 96000 con với số lượng bò cái sữachiếm 56% (Theo Cục chăn nuôi, 2009) Đồng thời hiện nay đang có nhiều dự

án phát triển đàn bò để chủ động nguồn nguyên liệu sữa, tạo nguồn cung dồi dàocho ngành công nghiệp sữa nước ta

Bảng 1.1 Đàn bò sữa và sản lượng sữa tươi cả nước

Nguồn: Cục chăn nuôi, ngày 01/10/2009

Bảng 1.2 Đàn bò sữa và sản lượng sữa tươi phân theo địa

phương khu vực Đông Nam Bộ và ĐBSCL

Nguồn: Tổng cục thống kê – Ngành sữa Việt Nam, 2008

Theo Viện Chính sách chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn, đến cuốinăm 2010 đàn bò sữa của Việt Nam đạt khoảng 135.000 con, tăng 10% so với năm

2009, cho sản lượng bình quân 320.000 tấn Trong khi đó sản lượng sữa tươi hiệnnay của ta mới chỉ đáp ứng xấp xỉ 28% tổng nhu cầu sản xuất trong nước Phầnlớn nguồn cung nguyên liệu chủ yếu hiện nay là nhập khẩu sữa dưới dạng sữa bộtnguyên kem và bột sữa gầy

Nguồn: Tổng cục thống kê, VDSC

Hình 1.1 Biểu đồ thể hiện nguyên liệu cho ngành sữa Việt

Nam từ năm 2001 đến 2006 Tuy nhiên, ngành công nghiệp sữa nước ta đang từng bước ưu tiên sử dụngnguồn nguyên liệu sữa tươi trong nước hơn vì vừa giảm chi phí vận chuyển, vừatạo công ăn việc làm cho người nông dân ở những vùng mà khả năng canh tác câytrồng kém, góp phần xóa đói giảm nghèo, cải thiện cuộc sống dân sinh ngày mộttốt hơn Đây là mục tiêu hết sức quan trọng mà các cấp các nghành đang hết sứcquan tâm

Bảng 1.3 Các ngu n cung c p nguyên li u chính cho Vinamilkồn cung cấp nguyên liệu chính cho Vinamilk ấp nguyên liệu chính cho Vinamilk ệu chính cho Vinamilk

Nguồn: Bản cáo hạch Vinamilk, 2008

1.1.2 Về thị trường tiêu thụ

Ngành sữa Việt Nam mới bắt đầu phát triển từ những năm 90, khi có sự

tham gia thị trường của các Công ty nước ngoài Đến nay, quy mô ngành vẫncòn nhỏ so với các nước khác trong khu vực Thị trường sữa Việt Nam ước tính

có quy mô khoảng 800 triệu USD năm 2007, tăng trưởng bình quân hằng nămkhoảng 12-15%/năm (Báo cáo thường niên 2007 của Vinamilk)

Nguồn: Vinamilk, VDSC ước tính

Hình 1.2 Biểu đồ thể hiện mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người

Qua biểu đồ hình 1.2 cho thấy, mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người ở ViệtNam chỉ khoảng 9kg/năm, thấp hơn nhiều so với Trung Quốc và các nước Châu

Âu Tuy nhiên, với tốc độ tăng trưởng GDP trên 8% mỗi năm, mức sống ngườidân đang được cải thiện, tỷ trọng chi tiêu cho các sản phẩm dinh dưỡng ngàycàng tăng đặt biệt là sữa Bên cạnh đó, nước ta có dân số động, cơ cấu dân số trẻ,mỗi năm có hơn một triệu trẻ em ra đời cũng là một yếu tố thúc đẩy chỉ số tiêuthụ sữa bình quân tăng mạnh trong tương lai Một vài số liệu thống kê:

ra sữatươi)

209,4715,428,636,04,06,0

219,9415,8437,844,34,27,8

230,9316,6448,3355,84,4112,7

298,326,43197,432755,8331,1

37940,1500784,57,18411 Nguồn: www.vinamilk.com.vn

Theo bảng 1.3, cho thấy sữa đặc có đường vẫn là sản phẩm có số lượng tiêuthụ lớn nhất trong cơ cấu các sản phẩm sữa

Đối với thị trường nước ngoài, trong những năm qua các nhà máy trong nước

đã áp dụng các công nghệ tiên tiến nên các sản phẩm sữa Việt Nam đã có mặt ở thịtrường nhiều nước, điển hình là Tổng công ty sữa Việt Nam Vinamilk – là đơn vịluôn dẫn đầu về lĩnh vực chế biến sữa trong nước Hằng năm, công ty đã xuấtnhiều sản phẩm qua thị trường của nhiều nước như Mỹ, Canada, Pháp, Nga, Đức,Trung Quốc, khu vực Trung Đông, Lào, Campuchia,… đem lại nguồn lợi doanhthu lớn cho đất nước Cho nên, xét về mặt hiện tại và tương lai thì Việt Nam hoàntoàn có nhiều điều kiện để phát triển ngành sữa nói chung cũng như công nghiệpchế biến sữa nói riêng

1.2 Địa điểm xây dựng nhà máy

Phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường nằm trong khuôn khổ của một nhàmáy chế biến sữa tổng hợp Địa điểm chọn đặt nhà máy là khu công nghiệp TâyBắc - Củ Chi tọa lạc tại Quốc lộ 22, thị trấn Củ Chi, huyện Củ Chi, thành phố HồChí Minh Tổng diện tích khu công nghiệp 220,643ha.Vị trí của nhà máy có nhữngđặc điểm thuận lợi sau:

1.2.1 Nguồn nguyên liệu:

Chương trình sản xuất sữa đã được Chính phủ phê duyệt với mục tiêu đưađàn bò sữa từ 35.000 con (năm 2000) lên 100.000 con (năm 2005) và lên 200.000con (đến năm 2010) Trong tổng đàn bò sữa trong cả nước hiện có, trên 80 - 85%tập trung ở TP Hồ Chí Minh (TP HCM) và các tỉnh phụ cận Miền Đông Nam Bộ(MĐNB) cung cấp nguồn nguyên liệu dồi dào Vị trí của TP HCM và MĐNB rấtquan trọng trong chương trình sản xuất sữa của Nhà nước Đàn bò sữa của TPHCM tăng từ 25.000 con lên 50.000 và 70.000 con tại ba thời điểm: 2000, 2005 và

2010 Các tỉnh MĐNB có đàn bò sữa từ 5.000 lên 20.000 và 60.000 tương ứng với

ba thời điểm trên Đây là mức tăng mạnh đưa tỷ trọng bò sữa ở các tỉnh MĐNB sovới TP HCM từ 20% lên 28% và 46% ở ba thời điểm trên (theo báo cáo của Hộinghị KH-CN-MT các tỉnh MĐNB lần 7) Mặc khác, TP Hồ Chí Minh có lợi thếgần nhà máy chế biến, có nguồn phụ phẩm nông, công nghiệp, người chăn nuôi lại

có kinh nghiệm chăn nuôi bò sữa, có hệ thống dịch vụ, kỹ thuật thú y tốt, nên đàn

bò sữa tăng lên ngày một nhiều Trong vùng MĐNB thì các tỉnh Đồng Nai, BìnhDương, Long An có vị trí quan trọng và nằm lân cận TP HCM, nhưng nói chungcác tỉnh MĐNB đều có tiềm năng lớn về đất đai, có nhiều khu du lịch và côngnghiệp lớn, có đàn bò lai Sind rất tốt, nguồn phụ phế phẩm nông công nghiệp dồidào, gần nơi tiêu thụ sữa, lại có hơn 10 năm kinh nghiệm phát triển bò sữa (cùngthời với TP HCM) nên chắc chắn các tỉnh MĐNB sẽ đuổi kịp và vượt xa TP HCM

về chăn nuôi bò sữa

Bảng 1.5 D báo phát tri n bò s a mi n ông Nam B và TP HCMự báo phát triển bò sữa miền Đông Nam Bộ và TP HCM ển bò sữa miền Đông Nam Bộ và TP HCM ữa miền Đông Nam Bộ và TP HCM ền Đông Nam Bộ và TP HCM Đông Nam Bộ và TP HCM ộ và TP HCM

Tổngđàn(con)

sữa(con)

Tổngđàn(con)

sữa(con)Đồng

Ngoài ra, các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long trong những thời gian gần đâycũng đã tập trung chú ý đầu tư phát triển đàn bò sữa rất mạnh như Cần Thơ, An

Giang, Long An, Đồng Tháp, Tiền Giang, Trà Vinh, …, điển hình là nông trườngSông Hậu (thành phố Cần Thơ) đã thành lập xong trang trại bò sữa lớn nhất vùngvới đàn bò trên 510 con, xây dựng theo tiêu chuẩn Úc Long An cũng có đàn bò

6104 con, Sóc Trăng là 5071, Tiền Giang là 3371 con, các tỉnh khác có từ vài trămcon trở lên Nhiều dự án đầu tư phát triển đàn bò sữa cho vùng ĐBSCL như Long

An đầu tư 52 tỷ đồng, Cần Thơ cũng dành 140 tỷ đồng, Đồng Tháp 95 tỷ đồng, mang lại nhiều niềm vui cho người nông dân chăn nuôi bò sữa và ngành côngnghiệp chế biến sữa khu vực Miền Nam nói chung, thành phố Hồ Chí Minh nóiriêng Hơn nữa, hệ thống giao thông ĐBSCL đang dần hoàn thiện Cầu Cần Thơthông xe, nối liền toàn tuyến quốc lộ 1A, đoạn đi xuyên vùng ĐBSCL; đường caotốc Trung Lương – TP HCM cũng đã đưa vào sử dụng và không bao lâu nữa nhiềutuyến đường dọc, nằm song song, nối TPHCM với vùng ĐBSCL đang hoàn thiệndần, rồi những trục đường ngang cũng đang định hình Bức tranh giao thôngđường bộ của vùng ĐBSCL đang dần hoàn chỉnh tạo điều kiện thuận lợi cho việcvận chuyển nguồn nguyên liệu từ các tỉnh ĐBSCL lên TP HCM để sản xuất

Do đó, đặt nhà máy tại thành phố Hồ Chí Minh sẽ không lo thiếu nguồnnguyên liệu phục vụ cho sản xuất (Các số liệu lấy từ Cục Chăn nuôi-2009, CụcNông nghiệp – 2006 và Hội nghị KH-CN-MT các tỉnh MĐNB lần 7: Nghiên cứuphát triển bò sữa – PGS.TS Lê Xuân Cương)

xí nghiệp

Hình 1.4 Khu công nghiệp Tây Bắc – Củ Chi

Thêm nữa, thành phố Hồ Chí Minh rất được chính phủ quan tâm đầu tư pháttriển, xây dựng mạng lưới giao thông hiện đại, thuận lợi cho việc nhập nguyênliệu, luân chuyển và phân phối sản phẩm khắp nơi trong cả nước và xuất khẩu: sânbay quốc tế, quốc nội; cảng; đại lộ Đông Tây và hệ thống mạng lưới giao thôngchằng chịt Đầu tư vào Thành phố Hồ Chí Minh sẽ hưởng được các lợi thế sẵn cónhư: nguồn lao động, cơ sở vật chất, dịch vụ phát triển và thị trường tiêu thụ rộnglớn, …Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong Vùng kinh tế trong điểm phía Nam lànơi có nhiều lợi thế trên nhiều mặt so với các vùng khác của Việt nam TrongVùng kinh tế trong điểm phíaNam, Thành phố Hồ Chí Minh có vai trò trung tâmrất quan trọng về nhiều mặt Các địa phương trong vùng kinh tế trong điểmphía Nam có vai trò hỗ trợ, bổ sung lẫn nhau để phát triển

Từ những yếu tố trên cho thấy rằng Khu công nghiệp Tây Bắc – Củ Chi,Thành phố Hồ Chí Minh là nơi lý tưởng để xây dựng nhà máy chế biến sữa

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

2.1 Sản phẩm: [8], [9], [10], [11], [16]

2.1.1 Sữa cô đặc

Sữa cô đặc (condensed milk hay concentrated milk) là nhóm sản phẩm có

hàm lượng chất khô cao và được chế biến từ sữa Năm 1827, Appert có ý tưởngsản xuất loại sữa này nhưng mãi đến năm 1858 mới thành lập các xưởng sản xuất

ở Mỹ, sau đó năm 1866 mới được thiết lập ở Châu Âu (Thụy Sĩ) Ở pháp bắt đầu

áp dụng công nghệ sản xuất này vào đầu thế kỉ XIX Sữa cô đặc được chia làm hainhóm chính:

- Sữa cô đặc không đường tiệt trùng: loại này không có bổ sung đườngsaccharose trong quy trình chế biến, thường được gọi tắt là sữa đặc không ngọt(unsweetened condensed milk) Ngoài ra, nó còn có tên gọi khác là “sữa bay hơi”(Lê Thị Liên Thanh và Lê Văn Hoàng, 2002) Hàm lượng chất khô trong sản phẩmthường dao động trong khoảng 26 – 31% (Lê Văn Việt Mẫn, 2009) Sản phẩm này

có màu nhạt, có mùi thơm tự nhiên, được sử dụng hết sức rộng rãi cho nhiều đốitượng với nhiều mục đích khác nhau Đặc biệt ở những nơi chưa có đủ sữa tươi(Lâm Xuân Thanh, 2003)

- Sữa cô đặc có đường saccharose: loại này có bổ sung đường saccharosetrong quy trình sản xuất

2.1.2 Sữa cô đặc có đường saccharose

Sữa đặc có đường hay còn gọi là sữa đặc ngọt (sweetened condensed milk)

là sản phẩm sữa cô đặc (condensed milk hay concentrated milk) được chế biến từsữa tươi và đường kính hoặc từ sữa bột, chất béo sữa và đường kính (TCVN5539:2002) Tổng hàm lượng chất khô trong sản phẩm thường nằm trong khoảng73,0 – 74,5% (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự,2009)

Sữa đặc có đường được sản xuất lần đầu tiên trên thế giới tại New York(Mỹ) năm 1858 bởi G Borden Hiện nay có hai phương pháp để sản xuất sữa đặc

có đường: phương pháp đi từ nguyên liệu là bột sữa (sữa hoàn nguyên) và phươngpháp dùng trực tiếp sữa bò tươi làm nguyên liệu Tuy nhiên đi từ nguyên liệu sữabột thì trước tiên sữa bột phải qua quá trình hoàn nguyên lại sữa hết sức nghiêmngặt Mặt khác, sữa bột hiện nay thường phải nhập do đó giá thành cao nên ít sửdụng Thường chỉ thực hiện phương pháp này khi nguồn sữa tươi nguyên liệukhan hiếm hoặc ở xa nhà máy sản xuất

Chất lượng sữa cô đặc được đánh giá theo tiêu chuẩn TCVN 5539:2002 nhưsau:

- Chỉ tiêu cảm quan:

Màu sắc:

 Màu tự nhiên của sữa đặc có đường từ vàng kem nhạt đến vàng kemđậm.

Mùi,vị: thơm, ngọt đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ.Trạng thái: mịn, đồng nhất, không vón cục, không bị lắng đường

- Chỉ tiêu hóa lý:

Hàm lượng chất khô: 71% khối lượng

Hàm lượng chất béo: 6,5% khối lượng

Hàm lượng saccharose: 43% khối lượng

Độ axit:  500T

Tạp chất không tan trong nước:  5mg/kg

Hàm lượng kim loại nặng

E.coli: không được có

Salmonella: không được có

Staphylococcus: không được có

- Một số loài vi sinh vật có thể phát triển được trong sữa đặc ngọt, thường

gặp nhất là nhóm vi sinh vật chịu được áp suất thẩm thấu cao như các loài

thuộc giống Torulopsis Khi vi sinh vật phát triển, thành phần hóa học và

giá trị cảm quan của sữa sẽ bị thay đổi mạnh mẽ

- Trong một số trường hợp, độ nhớt của sữa cô đặc ngọt sẽ gia tăng trong quá

trình bảo quản, trạng thái của sữa bị thay đổi, sản phẩm trở nên đặc hơn.Hiện tượng này gọi là đặc hóa theo thời gian (age thickening) Nếu xảy ra

ở mức độ lớn, sản phẩm sẽ bị gel hóa Cơ chế của hiện tượng này đến naychưa được hiểu rõ nhưng nguyên nhân chính là do sự thay đổi cấu hìnhkhông gian của các phân tử protein có trong sữa Để hạn chế hiện tượngnày, cần tuân thủ nghiêm ngặt các thông số công nghệ trong quy trình sảnxuất và sử dụng phụ gia với liều lượng thích hợp để ổn định các thành phầnprotein trong sản phẩm

2.3 Nguyên liệu sản xuất: [8], [9], [10], [11], [16]

Sữa cô đặc có đường có thể sản xuất từ nguyên liệu chính là sữa tươi hoặcsữa tái chế Ngoài ra,người ta còn sử dụng đường saccharose, lactose và một sốphụ gia Để làm giảm giá thành sản phẩm, một số nhà sản xuất còn sử dụng dầuthực vật để hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sản phẩm

2.3.1 Sữa bò tươi

Sữa bò tươi là chất lỏng màu trắng, đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so vớinước, có vị đường nhẹ và có mùi ít rõ nét (Lê Thị Liên Thanh và Lê Văn Hoàng,2002) Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số khoáng chất trong sữatạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng - carotene có trongchất béo của sữa Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt Sữa bò có mùi vị rấtđặc trưng và vị ngọt nhẹ Độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước (Lê Văn Việt Mẫn,2010)

Thành phần hóa học của sữa bò như sau:

trung bình chỉ 6 tháng) Ngoài ra, sử dụng phối hợp sữa bột gầy và chất béo khan

từ sữa (AMF) sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khô, chất béo trong sữa

Thành phần hoá học của sữa bột gầy (% khối lượng):

Màu: màu tự nhiên, từ trắng sữa đến kem nhạt

Mùi, vị: mùi thơm, ngọt dịu, không mùi lạ

Trạng thái: dạng bột, đồng nhất, không vón cục, không có tạp chất

- Chỉ tiêu hóa lý:

Độ ẩm:  5%

Hàm lượng chất béo: 1,5%

Hàm lượng protein:  33%(tính theo hàm lượng chất khô không béo)

Độ axit chuẩn độ:  18(tính theo axit lactic)Hàm lượng kim loại: Asen 0,05mg kg/ Chì 0,5mg kg/

Nấm men và nấm mốc:  10khuẩn lạc/1g sản phẩm

2.3.3 Chất béo khan từ sữa AMF

AMF (anhydrous milk fat) là sản phẩm được chế biến từ cream (thu đượckhi ly tâm sữa tươi thành sữa gầy và cream) hoặc bơ, không có sử dụng phụ gia(như các chất để trung hoà acid béo tự do) Hàm lượng chất béo sữa trong AMFtối thiểu là 99,8% AMF thường được đóng trong thùng phuy 200 lít có nạp khínitơ để tránh oxy hoá chất béo AMF là chất lỏng ở nhiệt độ trên 360C và đóng rắn

áp suất thẩm thấu trong sản phẩm, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản sữa cô đặc.Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE theo tiêuchuẩn TCVN 6958:2001.

Bảng 2.1 Tiêu chu n Vi t Nam 6958:2001 v đ ng REẩn Việt Nam 6958:2001 về đường RE ệu chính cho Vinamilk ền Đông Nam Bộ và TP HCM ường RE

Tên chỉ tiêu Đặc trưng của đường RE

-Mùi: không có mùi lạ-Vị: ngọt, không có vị lạ-Trạng thái: hạt, tương đối đồng đều,không tạp chất, không vón cục

-Coliforms: không có

Bảng 2.2 Chỉ tiêu hóa lý của đường trắng theo tiêu chuẩn

qu c t qui đ nh b i CACốc tế qui định bởi CAC ế qui định bởi CAC ịnh bởi CAC ởi CAC

0,04

0,1



60

 20

 1

 2

 2



99,50

0,1

0,1

0,1



150

 70

- RS là hàm lượng đường khử có trong đường tổng, tính bằng % khốilượng.

2.3.5 Đường lactose

Trong sản xuất sữa đặc ngọt, lactose được bổ sung vào sữa dưới dạng mầmtinh thể nhằm mục đích điều khiển quá trình kết tinh lactose sao cho kích thướctinh thể phải nằm trong một khoảng giá trị yêu cầu Nếu kích thước tinh thểlactose quá lớn thì sẽ ảnh hưởng xấu đến giá trị cảm quan của sản phẩm Trước khi

sử dụng, đường lactose sẽ được sấy khô và nghiền mịn đến kích thước vài m

2.3.6 Dầu thực vật

Dầu thực vật là chất béo có giá thành thấp hơn chất béo khan từ sữa Hàmlượng béo trong sữa cô đặc thường dao động trong khoảng 8 - 9% Việc sử dụngdầu thực vật sẽ góp phần làm giảm giá thành sữa cô đặc nhưng có thể ảnh hưởngđến một số chỉ tiêu vật lý và cảm quan của sản phẩm nên ít được sử dụng Các chỉtiêu chất lượng quan trọng của dầu là lượng triglyceride, độ ẩm, chỉ số acid,peroxide và iodine

2.3.7 Phụ gia

Quan trọng nhất là nhóm phụ gia có chức năng ổn định các protein sữanhằm hạn chế hiện tượng đông tụ protein dưới tác dụng của nhiệt Các chất phụgia thường sử dụng trong sản xuất sữa đặc ngọt là muối sodium phosphate, citratehoặc tetrapolyphosphate

Ngoài ra, để ổn định hệ nhũ tương của sản phẩm, các nhà sản xuất còn sửdụng chất nhũ hóa (lecithin), chất hiệu chỉnh độ nhớt (carrageenant) Hàm lượngcác chất ổn định bổ sung vào không quá 0,01% lượng sản phẩm

Để làm tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, người ta còn bổ sung các loạivitamin, gồm các vitamin tan trong nước và các vitamin tan trong dầu béo

2.3.8 Nước sản xuất

Nước chiếm tỷ lệ lớn trong sản phẩm Nước được cung cấp từ các nhà máynước ở khu đô thị, nước cấp theo hệ thống đường ống từ các trạm cấp nước tậptrung cho 500 người trở lên Nước dùng trong sản xuất, chế biến thực phẩm phảiđảm bảo theo Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống theo Quyết định số1329/2002/QĐ-BYT ngày 18/04/2002

Bảng 2.3 Tiêu chu n n c s n xu t theo 1329/2002/Q -BYTẩn Việt Nam 6958:2001 về đường RE ước sản xuất theo 1329/2002/QĐ-BYT ản xuất theo 1329/2002/QĐ-BYT ấp nguyên liệu chính cho Vinamilk Đông Nam Bộ và TP HCM

mg/lmg/l

15Không có mùi vị lạ2

6,5 – 8,53001000

-Hàm lượng kim loại:

0,0120,50,010,530,0012000,0030,22501,55032502

Làm nguội và cấy mầm tinh thể

Kết tinh lactose

Rót lon

Sản phẩm Dán nhãn

Mầm lactose

Lon vô trùng

Saccharose

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ: [8], [9], [10], [11], [13], [14], [15], [16]

3.2.1 Chuẩn hóa

a)Mục đích: hiệu chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô không béo trong sữanguyên liệu, hoàn thiện sản phẩm

b)Nguyên tắc thực hiện:

- Chỉnh béo (Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự, 2009):

+ Nếu nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng béo cao hơn so với yêu cầu sảnphẩm thì tách bớt chất béo ra khỏi nguyên liệu

+ Ngược lại, nếu nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng béo thấp hơn so vớiyêu cầu sản phẩm thì bổ sung thêm chất béo ở dạng cream hoặc AMF

- Chỉnh nồng độ chất khô : bổ sung thêm bột sữa gầy

c)Yêu cầu:

- Tỷ lệ hàm lượng béo/hàm lượng chất khô không béo (F/SNF): có nhiều tiêuchuẩn khác nhau được áp dụng,tùy mỗi quốc gia và cơ sở sản xuất mà tỷ lệ này có

thể thay đổi, thường là tỷ lệ S:SNF = 8:18 hay 1:2,25 (Bylund Gosta,1995) Theo

tiêu chuẩn của Hoa Kỳ thì tỷ lệ F:SNF có nguồn gốc từ sữa trong sữa đặc cóđường là 2/5 (Walstra và cộng sự,1999)  Đồ án này sử dụng tỷ lệ F/SNF = 8/20hay 2/5 bằng cách bổ sung thêm AMF và bột gầy vào sữa tươi nguyên liệu

- Nhiệt độ dòng sữa trước khi vào thiết bị ly tâm và bồn trộn được gia nhiệt lên

600C

- Thời gian trộn: 45 phút

d)Thực hiện:

- Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu:

Trong sản xuất, khi tiếp nhận sữa thường phải được kiểm tra một vài chỉ tiêunhất định như: độ chua, độ tươi, mức độ nhiễm khuẩn, hóa chất, hàm lượng chấtkhô Sau đây là bảng chỉ tiêu chung cho sữa tươi nguyên liệu đầu vào:

Bảng 3.1 Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu theo TCVN 7405:2009

Chỉ tiêu cảm quan

- Màu: màu đặc trưng của sữa

- Mùi vị: thơm ngọt đặc trưng của sữa tươi, không có mùilạ

Hình 3.2 Sơ đồ chuẩn hóa sữa tươi 3,9% béo để sản xuất sữa cô đặc 8% béo

Chú thích: gọi x là lượng sữa bột gầy bổ sung, kg

y là lượng AMF bổ sung, kg

- Thành phần nguyên liệu được chuẩn hóa :

Bảng 3.2 Thành ph n c a d ch tr n sau chu n hóaần của dịch trộn sau chuẩn hóa ủa dịch trộn sau chuẩn hóa ịnh bởi CAC ộ và TP HCM ẩn Việt Nam 6958:2001 về đường RE

và bộ phận gia nhiệt Cream hoặc AMF được bổ sung vào sữa tươi

Với thiết bị hiện đại như ngày nay, tiêu chuẩn hóa chất béo và chất khôkhông béo là hoàn toàn tự động Tuy nhiên, cần thận trọng vì chỉ sai sót nhỏ trongtính toán khi tiêu chuẩn hóa, sẽ dẫn tới sai sót lớn trong cô đặc

3.2.2 Thanh trùng

Gia nhiệt đđđến

16,3kg Bột gầy1,0% beùo94,7% chất khoâ khoâng beùo

5,89kg AMF99,8% beùo

Sữachuẩnhóa

a)Mục đích:

Đây là khâu xử lý nhiệt nhằm mục đích:

- Tiêu diệt phần lớn các vi sinh vật trong sữa nguyên liệu, đảm bảo an toàn

vi sinh cho người tiêu dùng, kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

- Làm vô hoạt các men sinh học, đặc biệt là men lipase và các men oxyhóa chất béo Các men này là tác nhân gây cho sữa có mùi vị lạ làm mất giá trịcảm quan sản phẩm

- Cải thiện tính ổn định của protein, tạo cấu trúc cho sản phẩm

b)Chế độ thanh trùng: xử lý ở nhiệt độ 820C trong 10 phút để sản phẩm sữa

cô đặc có độ nhớt cao, sau đó làm nguội dung dịch sữa xuống 700C trước khi đưavào thiết bị đồng hóa (Bylund Gosta,1995)

c)Thiết bị: Sử dụng thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng với phương pháp gianhiệt trực tiếp

3.2.3 Đồng hóa

a)Mục đích: phân cắt các khối cầu béo và các khối đông tụ whey – proteinhình thành trong quá trình thanh trùng thành những phân tử có cấu trúc rất nhỏ,đồng nhất dung dịch sữa tránh hiện tượng tách béo hay đông tụ cục bộ làm tăng độnhớt cho sản phẩm trong quá trình bảo quản, giúp cơ thể con người dễ hấp thuhơn

b)Chế độ đồng hóa:

- Nhiệt độ: 700C

- Áp lực đồng hóa: 40 - 160bar

- Kích thước hạt cầu béo sau đồng hóa < 1m

c)Thiết bị: Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao, hai cấp

3.2.4 Cô đặc

a) Mục đích:

Quá trình cô đặc trong sản xuất sữa đặc có đường saccharose có nhiều mụcđích khác nhau:

- Chuyển hóa nguyên liệu sữa tươi thành sữa cô đặc

- Tách nước, làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm

- Giảm hoạt độ của nước nên ức chế sự phát triển của các vi sinh vật

Gs – lượng sữa nấu 1 mẻ, kg;

Ms , Mtp – hàm lượng chất béo của sữa và của thành phẩm

(sữa cô đặc có đường), %;

Dtp – hàm lượng đường trong thành phẩm, %;

ks , kd – hệ số hao hụt của sữa và của đường;

- Để tránh hiện tượng sữa tiếp xúc với nhiệt độ cao làm sẫm màu sản phẩm,

ta tiến hành cô đặc trong điều kiện chân không nhằm tạo cho sữa bay hơi ở nhiệt

độ thấp Sữa được cô đặc tới độ khô 35 – 40% thì cho syrup đường vào Các thông

Bảng 3.3 Hàm lượng chất khô theo hệ số khúc xạ

CK – hàm lượng chất khô trong sữa cô đặc, %

Nguồn: Lâm Xuân Thanh, 2003

c)Thiết bị: Sử dụng hệ thống cô đặc chân không dạng màng rơi Sữa sẽ chảythành một lớp màng mỏng và được hơi nước gia nhiệt gián tiếp thông qua một bềmặt truyền nhiệt Phần hơi thứ sẽ được dẫn vào một bộ phận ngưng tụ để tạo chânkhông trong quá trình cô đặc Các khí không ngưng tụ trong hơi thứ sẽ được bơmchân không hút ra ngoài

3.2.5 Làm nguội và cấy mầm tinh thể

a)Mục đích: chuẩn bị cho quá trình kết tinh

b)Yêu cầu:

- Sau khi sữa cô đặc đạt độ chất khô cần thiết sẽ được làm nguội về nhiệt độ

300C trước khi cấy mầm tinh thể lactose Mầm lactose được bổ sung và khuấy đềurồi được làm lạnh đến 180C Tinh thể đường lactose chuyển từ trạng thái bão hòasang quá bão hòa, độ nhớt sản phẩm tăng từ 3 – 4 lần (Lâm Xuân Thanh, 2003)

- Kích thước mầm tinh thể lactose sử dụng: 1 -2 m

- Hàm lượng tinh thể cần sấp xỉ 0,05% w/w (Lê Văn Việt Mẫn, 2009) TheoBylund Gosta(1995),lượng tinh thể cần bổ sung là 0,1%w/w  Đồ án này bổ sunglượng mầm lactose là 0,1%w/w

Đường lactose trong dung dịch có hai dạng  và  liên kết với một phân tửnước C12H22O11.H2O Đường lactose khan cũng có hai dạng, chúng có thể chuyểnhóa từ dạng này sang dạng khác Kích thước của đường lactose tạo thành trongsữa cô đặc có đường rất khác nhau và ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Kết quảnghiên cứu trong bảng 3.4 cho thấy mối quan hệ đó

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tinh thể đường lactose đến chất lượng sản phẩm

Lượng tinh thể lactose

trong 1mm 3 sản phẩm

Kích thước trung bình của tinh thể, m

b)Yêu cầu :

Ta biết rằng nước trong sữa đặc chỉ có thể giữ được ½ lượng lactose ở dạnghòa tan và ½ lượng còn lại được kết lắng dưới dạng tinh thể Nếu lượng lactose dưđược kết lắng tự do thì tinh thể đường sẽ lớn và sản phẩm có hiện tượng “sạnđường” không thích hợp cho tiêu dùng Yêu cầu tinh thể đường lactose trong sảnphẩm phải có kích thước không vượt quá 10 m Nếu đạt yêu cầu này, sữa cô đặc

sẽ tồn tại dưới một cấu trúc và một độ bền chắc mong muốn Những tinh thể nàyvẫn phân tán trong sữa dưới nhiệt độ bảo quản bình thường 15 – 250C và ngườitiêu dùng sẽ không cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thể lactose nơi đầulưỡi Do đó kết tinh sẽ được kết tinh trong các điều kiện sau:

- Làm lạnh nhanh (càng nhanh càng tốt) dịch sữa cô đặc xuống 300C

- Bổ sung mầm tinh thể dưới dạng dịch theo tỷ lệ 0,1% w/w, kết hợp với quátrình khuấy đảo mạnh, liên tục ít nhất 1h trước khi tiến hành rót hộp Dịch lactoseđược bổ sung vào ngay sau khi dịch sữa đã làm nguội xong, bằng cách bơm dịchlactose trộn lẫn với dòng sữa đã làm nguội.

- Kết thúc quá trình kết tinh khi đạt các chỉ tiêu hóa lý và cảm quan

(Bylund Gosta,1995) c)Thiết bị: Thiết bị kết tinh thường có dạng hình trụ đứng, bên trong có cánhkhuấy, xung quanh thân có lớp vỏ áo để hiệu chỉnh nhiệt độ Do sản phẩm có độnhớt cao,việc chọn công suất thích hợp cho motor cánh khuấy hoạt động tốt làđáng quan tâm Sau cùng, sữa sẽ được làm nguội về 180C rồi được bơm qua thiết

bị sử dụng phải thực hiện trong điều kiện vô trùng (kín, tránh sự tiếp xúc giữa sữavới không khí, đồng thời hạn chế không cho không khí lọt vào bên trong bao bìchứa sản phẩm

c)Thiết bị: sử dụng hệ thống thiết bị rót sản phẩm và đóng nắp liên tục và tựđộng

Chương 4

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Các thông số tính toán

- Tính cân bằng vật chất trên căn bản 1 ngày sản xuất 3 ca

- Năng suất sản phẩm: 10.000 lít/ca

Bảng 4.1 Thành phần có mặt trong sữa tươi và sữa đặc có đ ngường RE

Nguồn: Lê Văn Việt Mẫn, 2004

- Thành phần hóa học trong bột gầy:

Hàm ẩm: 4,3%

Hàm lượng béo: 1%

Tổng hàm lượng chất khô: 95,7%

- Thành phần hóa học AMF: hàm lượng béo 99,8%

- Thành phần hóa học dung dịch syrup đường saccharose: chất khô 63%

- Các đại lượng tính cân bằng vật chất trong một ca:

Gọi: Mst- Khối lượng sữa tươi cần sản xuất (kg/ca)

Msg - Khối lượng bột sữa gầy cần bổ sung (kg/ca)

MAMF - Khối lượng AMF cần bổ sung (kg/ca)

Ms - Khối lượng syrup đường saccharose 63% cần dùng (kg/ca)

Mlactose - Khối lượng mầm lactose sử dụng trong quá trình cấy

mầm tinh thể (kg/ca)

MLecithine - Khối lượng Lecithine đậu nành dùng nhũ hóa (kg/ca)

- Tổn thất trong giai đoạn sản xuất i là fi

4.2 Cân bằng vật chất

Tính toán trên 100kg sữa đặc có đường saccharose thành phẩm

4.2.1 Quá trình rót lon – kết tinh lactose

f1= 0,2%: Tổn thất trong quá trình đưa sữa từ bồn kết tinh đến thiết bị rót

f2= 0,2%: Tổn thất trong quá trình kết tinh

f3= 0,5%: Tổn thất trong quá rót và trong thiết bị rót

Bổ sung mầm tinh thể lactose dưới dạng dung dịch theo tỷ lệ 0,1%w/w.Do đó:

Mlactose = 0,1% x Mtrước cấy mầm

(1)  Msau cấy mầm = (Mtrước cấy mầm + 0,1% x Mtrước cấy mầm) x (1 - f2) = 100,704kg

4.2.2 Quá trình trộn syrup – cô đặc

- Nồng độ hỗn hợp trước khi vào thiết bị cô đặc chọn là 40%

- Cô đặc hỗn hợp về nồng độ 73%

- Tổn thất chọn:

f4= 0,3%: Tổn thất trong quá trình đưa hỗn hợp sữa từ thiết bị cô đặcđến thiết bị kết tinh

f5= 0,2%: Tổn thất trong quá trình cô đặc

f6= 0,5%: Tổn thất trong quá trình phối trộn surup vào hỗn hợp đãchuẩn hóa

Ta được: Mtrước cấy mầm = Msau cô đặc x (1 - f4) (3)

73%Msau cô đặc = 40%Mtrước cô đặc x (1 -f5)

Mtrước cô đặc = (Mhỗn hợp sau đồng hóa + Ms) x (1 -f6) (4)

Từ (2) và (3)  Msau cô đặc

100,805

101,108(1 0, 003) kg

4.2.3 Quá trình chuẩn hóa – thanh trùng và đồng hóa

f7= 0,1%: Tổn thất trong quá trình đồng hóa

f8= 0,8%: Tổn thất trong quá trình thanh trùng

f9= 0,5%: Tổn thất trong quá trình chuẩn hóa.

f10= 1%: Tổn thất trong các đường ống dẫn nguyên liệu

Ta có: Mhỗn hợp sau đồng hóa = Mnguyên liệu x (1 - f7) x (1 - f8) x (1 - f9) x (1 - f10)

Từ (6)  Mnguyên liệu = 143,369kg

Cân bằng hàm lượng béo:

1% Msg+ 3,9% Mst+ 99,8% MAMF = 8% Msản phẩm

 1% Msg+ 3,9% Mst+ 99,8% MAMF = 8 kg (7) Cân bằng hàm lượng chất khô không béo :

Chương 5

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

5.1 Lịch làm việc của phân xưởng

- Năng suất 12400kg sữa đặc/ca, ngày làm việc 3 ca, mỗi ca 2 mẻ, mỗi mẻ6200kg sữa đặc

- Mỗi tháng làm việc trung bình 25 ngày

- Một năm làm việc trung bình 300 ngày

Bảng 5.1 Lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 ngày sản xuất 3 ca

Bảng 5.2 Khối lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đi vào các thiết

bị trong quy trình sản xuất tính trong 1 ngày sản xuất

Quá trình Lượng nguyên liệu, bán thành phẩm

5.2.1 Thiết bị gia nhiệt

- Gia nhiệt sữa tươi nguyên liệu từ 40C lên 600C, thời gian gia nhiệt 15 giây,tổng thời gian gia nhiệt là 15 phút Gia nhiệt 1 ngày 3 ca, mỗi ca 2 mẻ, mỗi mẻ 4lần gia nhiệt

- Lượng sữa vào thiết bị gia nhiệt trong 1 ngày: 47616 lít

- Năng suất sữa tươi cần gia nhiệt cho một lần trộn:

1

47616

793615

(3.2.4)

60

lít/h

- Chọn thiết bị gia nhiệt dạng vĩ Tetra Plex CD6 của hãng Tetra Pak.

Các thông số kỹ thuật:

 Kích thước vĩ (mm): 1000 x 250 x 0,5 (dài x rộng x dày), vật liệu cấu tạo

vĩ là thép không rỉ AISI316 hoặc 254 SMO

 Bề mặt truyền nhiệt: 0,18m2

 Năng suất tối đa cho nung nóng/ làm nguội: 15.000 lít/h

 Áp suất làm việc: 6 bar

 Kích thước thiết bị (mm): 1500 x 520 x 1420 (dài x rộng x cao)

Hình 5.1 Thiết bị gia nhiệt Tetra Plex CD6

Hình 5.2 Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị gia nhiệt

Bảng 5.3 L ch làm vi c c a thi t b gia nhi tịnh bởi CAC ệu chính cho Vinamilk ủa dịch trộn sau chuẩn hóa ế qui định bởi CAC ịnh bởi CAC ệu chính cho Vinamilk

Các chi tiết chính của thiết bị gồm:

đáy bồn, có van an toàn, van đổi hướng dòng chảy và vỏ bọc ngoài kếtnối CIP

thống đường ống nối giữa các bồn với nhau và với bồn trộn chânkhông qua một bơm để tuần hoàn hỗn hợp phối trộn

khẩn cấp, khởi động động cơ, van điện từ, báo động

Các thông số kỹ thuật: