hiết kế nhà máy sản xuất sữa cô đặc có đường hiện đại đi từ nguyên liệu sữa tươi

Từ nguyên liệu sữa người ta có thể sản xuất ra hàng loạt cácthức uống như sữa tiệt trùng, sữa bột, sữa cô đặc, fomat...và cũng là nguyên liệu chomột số ngành sản xuất bánh, kẹo, ..... Tr

Trang 1

Đô án công nghệ II GVHD: Nguyễn Thị Lan

MỞ ĐẦU

Sữa là một loại thực phẩm có giá trị dinh dường cao Sau sữa mẹ, sữa bò cóđầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin, với một

tỉ lệ thích họp, đáp ứng đầy đủ nhu cầu dinh dường của con người

Ngày nay, công nghệ chế biến sữa đã phát triển mạnh mẽ, cho ra đời nhữngsản phẩm sữa rất đa dạng Từ nguyên liệu sữa người ta có thể sản xuất ra hàng loạt cácthức uống như sữa tiệt trùng, sữa bột, sữa cô đặc, fomat và cũng là nguyên liệu chomột số ngành sản xuất bánh, kẹo,

Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa Đây là nhũng điềukiện rất tốt cho việc chăn nuôi gia súc mà đặc biệt là chăn nuôi bò sữa về mặt thịtrường, các sản phâm sữa trên thị trường Việt Nam hiện nay là rất đa dạng, nhu cầutiêu dùng trong nhân dân ngày càng cao Tuy nhiên, ngành chế biến sừa nước ta cònnon trẻ, việc chăn nuôi chưa đồng bộ, sản lượng sữa chế biến trong nước đi từ sữa tươichưa nhiều Trong khi đó, nhu cầu thị trường ngày càng cao, các sản phẩm sữa ngoạinhập đang chiếm một thị phần lớn Từ thực tế trên, Nhà Nước và các ngành liên quancần có sự đầu tư thích đáng đế phát triến tiềm năng từ công nghiệp sữa

Trong giới hạn của đề tài, em chỉ thiết kế nhà máy sản xuất sữa cô đặc cóđường hiện đại đi từ nguyên liệu sữa tươi Sữa cô đặc có đường là một trong nhũng sảnphẩm ra đời tù- rất sớm trong ngành chế biến sữa Do có hàm lượng đường cao nên dễbảo quản, dễ vận chuyến, là một nguồn dinh dưỡng thuận tiện, đồng thời đây cũng làmột trong nhũng nguyên liệu cho một số ngành khác

Chương I GIỚI THIỆU VÈ NGUYÊN LIỆU

1.1 Nguyên liệu sản xuất chính & phụ:

1.1.1 Nguyên liệu chính:

Nguyên liệu chính của nhà máy đi từ sữa bò tuơi Sữa là một chất lỏng sinh lýđuợc tiết ra từ tuyến vú của bò Yêu cầu về sữa nguyên liệu trong sản xuất sữa cô đặc:

- Sữa sử dụng trong sản xuất sữa cô đặc phải đạt các chỉ tiêu về cảm quan, hoá

lý và vi sinh tương tự như trong công nghệ sản xuất các sản phâm khác từ sữa

- Hàm lượng các tế bào sinh dường chịu nhiệt và các bào tủ- vi khuẩn trongnguyên liệu càng thấp càng tốt

Quá trình cô đặc sữa thường được thực hiện trong điều kiện chân không ởnhiệt độ 65-^70°C Trong khoảng nhiệt độ này, các tế bào vsv chịu nhiệt không bị tiêudiệt, chúng có thế vẫn tiếp tục trao đối chất với môi trường Hơn nữa, đây là khoảngnhiệt độ lý tưởng cho sự nảy mầm của các tế bào vi khuân

- Sự ôn định của các protein sữa với tác nhân nhiệt càng bền càng tốt

Trong quá trình cô đặc bốc hoi, nhiệt độ có thể làm biến tính protein sữa, tacần hạn chế hiện tượng này Sự ốn định của phân tử protein đổi với tác nhân nhiệt phụthuộc vào giá trị pH, tỷ lệ hàm lượng các muối có trong sữa cũng như thành phần thức

ăn của động vật và chu kỳ tiết sữa

Trang 2

- Hàm lượng saccharose: không nhỏ hơn 99.8% chất khô

- Hàm lượng tro: không lớn hơn 0.03%

- Độ màu: không lớn hon 30°ICUMSA

1.1.3 Đường lactose

Thường được sử dụng dưới dạng mầm tinh thế trong qui trình sản xuất sữa đặc

có đường Bố sung lactose vào để điều khiển quá trình kết tinh lactose sao cho kíchthước tinh thể đạt được giá trị theo yêu cầu Trước khi sử dụng, đường lactose đượcsấy khô và nghiền nhỏ với kích thước vài |im

Ngoài ra, có thế sử dụng một phần sữa cô đặc có chứa tinh thế lactose mịn của

mẻ sản xuất trước đế gây mầm kết tinh cho mẻ sau

1.1.4 Các phụ gia:

Đe hạn chế hiện tưọng đông tụ protein dưới tác dụng của nhiệt độ, các nhà sảnxuất thưòng bổ sung muối disodium phosphate, trisodium phosphate hoặc sodiumcitrate vào sừa Mục đích chính là làm cân bằng trở lại hàm lượng các cation và anion

có trong sữa

Đe ốn định cấu trúc sản phấm, tránh hiện tượng tách béo, tách muối trong quátrình báo quản, người ta sử dụng các chất ốn định khác nhau như lecithine(chất tạonhũ), carraghenan (chất tạo độ nhớt)

Đe tăng giá trị dinh dường, người ta bố sung vào sữa cô đặc các loại vitaminkhác nhau như vitamin tan trong chất béo (A, D), vitamin tan trong nước (nhóm B)

Trang 3

(decigam axit lactic/lit sữa)

1.2.2 Thành phần hoá học của sữa bò

1 Đường lactose

Đường lactose trong sữa có hàm lượng trung bình 50g/l và tồn tại dưới haidạng V- và 3-lactoza

C,2H220n + H20 -> C6H1206 + C6H1206

Trong sữa, đường lactoza luôn ở trạng thái hoà tan Những đặc điếm về khảnăng hoà tan và kết tinh của nó rất quan trọng cho phép áp dụng trong công nghiệp chếbiến sữa cô đặc có đường

Cơ chế của sự kết tinh đường lactoza có ích lớn trong công nghiệp sữa cô đặc cóđường Đường lactoza là một gluxit ít hoà tan hơn đường saccharoza là đường được sửdụng để bổ sung vào trong sữa cô đặc Khi người ta làm lạnh sản phẩm này, đườnglactoza ban đầu sẽ ở trạng thái dung dịch quá bão hoà rồi sau đó chúng kết tinh Sự kếttinh đường này ảnh hưởng đến chất lượng của sữa cô đặc Neu xảy ra sự hình thành cáctinh thế lớn, sản phâm có cấu trúc như dạng cát và không thích họp (dân gian gọi là

“sạn đường”) Ngược lại, nếu sự kết tinh đường lactoza xảy ra dưới dạng hình thànhcác tinh thể nho (kích thước hạt kết tinh < 0.0 lmm), sữa cô đặc tồn tại dưới một cấu

Trang 4

Đồ án công nghệ II GVHD: Nguyễn Thị Lan

trúc và một độ bên chăc mong muôn Điêu kiện này đuợc thực hiện trong quá trình tạo

mầm tinh thể Với hiệu quả này, cần phải giữ sữa cô đặc có đường trong trạng thái quábão hoà thích hợp và khơi mào sự kết tinh nhờ bột sữa hoặc mầm kết tinh nhỏ củađường lactoza

Đường lactoza của sữa rất nhạy cảm với nhiệt Giữa 110-130°c xảy ra dạng mấtnước của tinh thể đường Trên 150°c, người ta nhận được màu vàng và ở 170°c màunâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hoá Tuy nhiên ở trong sữa, người ta nhậnthấy rằng sự xuất hiện màu vàng xảy ra ở những nhiệt độ không cao lắm (<130°C).Ngoài ra các sản phẩm sinh ra do sự caramen hoá đường lactoza, cũng còn phải kể đếnphản ứng của đường với các chất chứa nitơ kéo theo sự xuất hiện các thành phần cómàu nâu được gọi là melanoidin

2 Các họp chất có chứa nito’

Protein của sữa do các acid amin trùng ngưng với nhau tạo nên Vì thế, khiprotein chịu tác dụng của enzym proteaza tạo thành đầu tiên là các peptit và cuối cùng làcác acid amin

Các Acid amin chủ yếu có mặt trong sữa : glyxin 2, 7% (tính theo sản phâmkhô)/lít sữa, alanin 3, 0%, valin 7, 2%, lơxin 9, 2%, izolơxin 6, 1%, prolin 11, 3%,phenylamin 5, 0%, cystein 0, 34%, methionin 2, 8%, triptophan 1, 7%, arginin4, 1%,histidin 3, 1%, lysin 8, 2%, aciđaspartic 7, 1%, acid glutamic 22, 4%, serin 6, 3%,treonin 4, 9%, tyrosin 6, 3%

Các chất chứa nitơ trong một lít sữa bao gồm : protit 32-35g và các chất chứa nitơphi protit 0, 8-1,2g

Trong protit gồm có hai thành phần : proteit và acid amin

Trong proteit cỏ :

Cazein toàn phần 26-29g

a -lactobumin 0, 8 - 1, 5g

p -lactoglobulin 2, 5 - 4gImunoglobulin 0, 5 - 0,8g

Trang 5

Proteoze-pepton 0, 8-1,5g

Một số các chất chỉ cóvết

Thành phần quan trọng nhất của các chất chứa nitơ là cazein hay có thể nói cazein làthành tố quan trọng nhất của protit có trong sữa Dưới kính hiến vi điện tử, cazein là cáchạt hình cầu có đường kính thay đối từ 40-200 [1 m

Cazein kết tủa dưới dạng các hạt mixen lớn nhờ quá trình acid hóa sữa đến pH=4, 6(điểm đẳng điện của cazein) Cazein được chia thành ba loại :

y -cazein : 4 - 10 % cazein toàn phần

3 Chất béo:

Chất béo của sữa có hai loại:

Chất béo đcm giản (glyxerit và sterit) có hàm lượng 35 - 45 g/1 gồm acid béo nochung là phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin

Đặc tính lí- hoá của chất béo :

Chỉ số xà phòng hóa (theo Koettstorfer ) 218-235Cấu trúc của chất béo trong sữa: chất béo trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phùcủa các hạt nhở hình cầu (tiểu cầu) hay hình ôvan vói đường kính tù' 2-10 pm tuỳ thuộc

Trang 6

vào giông bò sản sinh ra sữa Dưới kính hiên vi, các tiêu câu được vây quanh bởi một

màng (membrane) protit, gồm hai phần: phần có thể hòa tan được và phần không thể hòatan được trong nước Các phần này rất khác nhau trong các loại sữa Be mặt bên trong củamàng có liên quan mật thiết vói một lóp phụ có bản chất phospholipit có thành phần chủyếu là lexitinxephalin (là các chất béo phức tạp có hàm lượng 0, 3-0, 5 g /1 sữa)

Màng tiếu cầu béo còn chứa các chất khác với hàm lượng nhỏ, trong đó chủ yếu làđồng, sắt, các enzym nhất là enzym phosphataza mang tính kiềm tập trung trong phầnprotit và enzym reductaza trong phần không hòa tan được

Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trungtâm của tiếu cầu chứa glyxerit có điếm nóng chảy thấp, giàu acid oleic luôn ở dạng lỏngtrong điều kiện nhiệt độ môi trường Trong khi phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng, chứacác glyxerit vói chỉ số iot thấp 5-6 nhưng có điểm nóng chảy cao có the đông đặc lại ởnhiệt độ môi trường

Sự toàn diện về cấu trúc của các tiếu cầu béo là điều kiện quyết định cho sự ốnđịnh

của chất béo có trong sữa Đặc biệt sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt độngtrực tiếp của một số loài vi sinh vật hay sự tăng lên của chỉ số acid hay còn làm thay đốicác tính chất vật lý một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiếu cầu lạivới

nhau dẫn đến quá trình tách chất béo làm mất tính đồng nhất của sữa

4 Khoáng:

Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10 g/1 Các muối trong sữa ởdạng

hoà tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với cazein)

Trong số các nguyên tố khoáng trong sừa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci,

Trang 7

I ị •

Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tô khác như Zn, Fe, I, Cu, Mn Chúng cânthiết cho quá trình dinh dưỡng của con người Một số nguyên tố độc hại như Pb, As đôikhi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò

5 Vitamin

Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:

- Vitamin hoà tan trong nước: Bi, B2,B3, B4 B5, B6 c

- Vitamin hoà tan trong chất béo: A, D, E

Nhìn chung, hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thưòng ổn định, là do chúngđược tống họp chủ yếu bởi các vi khuấn trong ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vậtnhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tantrong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thòi tiết

6 Hormone:

Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trìnhsinh trưởng của động vật Chúng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormonepeptide và hormone steoride, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hon cả.Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là 50 (Hg/l, trong sữa non là 230 pg/1

7 Các họp chất khác:

Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là cơ2, 02 và N2 Tống hàm lượngcủa chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa Các chất khí trong sữa tồn tại ở ba dạng:dạng hoà tan, dạng liên kết hoá học với các chất khác và dạng phân tán Khí ở dạng hoàtan hoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các qui trình chế biến sữa Do

đó, sữa tươi thường được qua xử lý bài khí trước khi chế biến

Trang 8

Chương II CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Trang 9

2.2.1 Thu mua nguvên liệu:

Sữa tươi nguyên liệu được thu mua tại nhà máy và các trạm thu mua gần trangtrại chăn nuôi Do sữa chứa nhiều chất dinh dưỡng, hệ vi sinh vật sừa sẽ trưởng thànhnhanh chóng tạo ra nhiều sản pham trao đối chất ngoại bào làm thay đối thành phầnhoá học và giá trị cảm quan của sữa Đe đám bảo chất lượng sữa, trong quá trình thumua và vận chuyển, sừa phải được làm lạnh ở nhiệt độ không lớn hơn 4°c

2.2.2 Kiểm tra, lọc:

Sữa trước khi đưa vào chế biến phải tiến hành lọc đế loại bỏ các tạp chất ở dạng

lơ lửng trong dịch sữa Dịch sữa được bơm qua thiết bị lọc thuỷ tĩnh có đường kínhlưới lọc l O O p m Trong quá trình lọc, các tạp chất sẽ bị giữ lại trên lưới lọc và cầnđược vệ sinh định kỳ

Sau quá trình xử lý nhiệt, sữa được làm nguội về 70°c rồi đưa đi phối trộn

Trang 10

Đường saccharose sử dụng trong nhà máy là đường tinh luyện RE có hàm lượngchất khô không nhỏ hon 99,8%

2.2.6 Cô đặc:

Mục đích của quá trình cô đặc là tách bớt nước ra khỏi sữa dưới tác dụng củanhiệt độ cao Thiết bị cô đặc trong điều kiện chân không để tránh sử dụng nhiệt quácao, dễ làm tổn thất các chất dinh dưỡng kém bền nhiệt có trong sữa Nhiệt độ cô đặcsữa không được vượt quá 65-^70°c

Thời điếm kết thúc quá trình cô đặc sữa được xác định thông qua việc đo tỷtrọng và độ nhớt của sữa

2.2.7 Đồng hoá:

Mục đích quá trình đồng hoá là làm giảm kích thước và phân bố đều các hạt cầubéo trong sữa đặc Áp lực đồng hoá thường sử dụng từ 150 - 250 bar Kích thước cáchạt cầu béo sau đồng hoá không lớn hơn 1 pw

2.2.8 Làm nguội và kết tinh

Độ ẩm và tổng hàm lượng chất khô trung bình của sữa đặc có đường là 26% và74% tưong ứng Nhờ tạo ra được giá trị áp lực thâm thấu cao nên các vsv nhiễm vàosản phấm bị ức chế, do đó ta hạn chế được sự hư hỏng sản phâm trong quá trình báoquản

Tuy nhiên, do độ ẩm thấp, chỉ có 50% lượng lactose trong sừa đặc có đường tồntại ở trạng thái hoà tan Phần lactose còn lại tồn tại dưói dạng tinh thể Ta phải điềukhiển quá trình sản xuất sao cho những tinh thể lactose thu được phải thật mịn và đồngnhất Kích thước của chúng không được vượt quá 10 pm Có như thế, người tiêu dùng

sẽ không cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thế lactose khi sử dụng sữa đặc cóđường

Đe thực hiện quá trình kết tinh lactose, ta làm nguội sữa cô đặc về 28-E30°C rồicấy mầm tinh thể lactose Sử dụng các mầm tinh thể với kích thước vài pm Trong quá

Trang 11

^Ỹĩm^ư^^đeĩ^Õ^Õ^ĩnĩnh^^gữợ^ạĩ^ĩeĩrđîcMhữơînĩnhânêìêĩr

15 pm, tổng số tinh thể trong 1 mm' sữa cô đặc sẽ không vượt quá 100.000 Trong

trường họp này, khi sử dụng ta sẽ cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thể lactosenơi đầu lười

Do sản pham có độ nhớt cao nên thiết bị sử dụng nhất định phải có cánh khuấy Sau

cùng, sữa sẽ được làm nguội về 15^-18°c rồi được bơm qua thiết bị rót sản

Các thiết bị rót sản phâm hiện nay đều thực hiện trong chu trình kín và ghép mí

tự động

2.2.10 Sản phẩm sữa cô đặc:

Người ta đánh giá chất lượng sữa cô đặc thông qua những chỉ tiêu cơ bản sau:

- Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, mùi, vị, trạng thái đồng nhất

- Chỉ tiêu hoá lý: độ ẩm, độ nhớt, hàm lượng chất béo và chất khô khôngbéo Trên bao bì sản phấm thường được ghi thêm các giá trị về tống hàm lượng glucid,protein và một số vitamin

- Chỉ tiêu vi sinh: tống số vi khuấn hiếu khí, nấm men, nấm sợi và một số visinh vật gây bệnh

Sản phấm sữa cô đặc phải được bảo quản nơi thoáng mát Thời gian bảo quản

Trang 12

hương cam III

Sữa cô đăc

Cô đặcĐồng hoáLàm nguội, kết tinhRót sản phâm

Sau mồi mẻ sản xuất tại nhà máy, người ta lấy một số mẫu sản phẩm để kiểm trađánh giá các chỉ tiêu chất lượng Một số mẫu thành phâm được thực hiện lưu mẫutrong một năm để có thể nhận xét khái quát về chất lượng sản phẩm

Chương III TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

3.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy:

Trong năm sữa được thu hoạch theo sơ đồ :

Biếu đồ nhập nguyên liệu:

Sữa tươi nguyên liệu có thể cung ứng vào mọi thời điểm trong năm Tuy nhiên, cácloại máy móc, thiết bị cần phải có thời gian tu sửa, đảm bảo duy trì sản xuất Do đó, nhàmáy chọn thời điếm ngừng hoạt động đế bảo trì là tháng 11 Sở dĩ thời điếm này cũng làmùa mưa, lụt kéo dài có thế gây ảnh hưởng đến sản xuất

máy:

® Khí hậu của Việt Nam có 2 mùa rõ rệt :mùa khô và mùa mưa Vào mùa khô nhucầu tiêu dùng sữa tăng vọt, sức mua lớn nên đế đáp ứng nhu cầu của người tiêudùng và tăng doanh thu thì nhà máy làm việc hết công suất, tức 3 ca/ngày, cáctháng còn lại có thế làm việc 2 ca/ngày

Đồ án công nghệ II

3.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường:

Năng suất nhà máy: 12.000 lit sản phâm/caNguyên liệu sữa tươi: hàm lượng chất béo: 3,5%

tổng chất khô: 12%

Sản phẩm sữa đặc có đường: đường: 40%

Tỉ trọng của sữa thành phẩm: d F SNF- - -+ -+ w

0,93 1,608F: hàm lưọng chất béo trong sừa (% khối lượng)

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

W: hàm lượng nước trong sừa (% khối lưọưg)

^ + — — + 260,93 1,608

Bảng tiêu hao qua các công đoạn:

Trang 13

Ghép mí 1,5

Hoàn thiện sản phâm

Theo giả thuyết về hao hụt, lượng sữa khi vào giai đoạn hoàn thiện sản phẩm là:16.302,860 X 100 = 16.466,667 (kg/ca)

100-1Lượng sữa vào giai đoạn ghép mí:

Trang 14

16.466,667 X 100 = 16.717,428 (kg/ca)

100-1,5Lượng sữa vào giai đoạn rót sản phấm:

16.717,428 X 16.886,291 (kg/ca)

Lượng sữa vào giai đoạn làm nguội và kết tinh:

16.886,29 l x - ^ - = 17.056,860 (kg/ca)

Tính toán cho quá trình cô đặc:

Lượng đường saccharose khô cân bô sung:

4017.229,151 X — = 6.891,660 (kg/ca)

Trang 15

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	0,95 MB