Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường năng suất 15 triệu lít sản phẩm năm từ nguyên liệu sữa tươi

Bước sang thế kỷ 21 đánh dấu sự vượt bậc của con người trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Cùng với sự phát triển đó thì đời sống con người cũng không ngừng được nâng cao để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của con người trên tất cả mọi mặt. Đi theo xu thế đó, ngành lương thực thực phẩm cũng ngày càng phát triển mạnh, trong đó có ngành công nghiệp chế biến sữa bởi sữa là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, là loại thực phẩm quan trọng đối với đời sống con người. Khác với các nước phát triển, ở Việt Nam từ lâu sữa chưa được xem là một loại thực phẩm chính, chỉ trong những năm gần đây khi đời sống con người ngày càng cao thì các giá trị của sữa mới được xem trọng và trở thành nhu cầu cấp thiết hàng ngày của con người. Tuy nhiên ngược lại với sự phát triển mạnh và lâu dài của ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới, có thể nói Việt Nam là một đất nước khá non trẻ trên lĩnh vực này. Sản lượng sữa chế biến chưa nhiều, việc chăn nuôi và chế biến chưa đồng bộ nên vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường do vậy các sản phẩm sữa tiêu thụ trong nước chủ yếu nhập từ nước ngoài nên hằng năm nhà nước ta phải chi ra một khoảng kinh phí khá lớn để nhập sữa. Trong những năm trở lại đây, với chính sách phát triển kinh tế nông nghiệp của Chính Phủ nên ngành sữa Việt Nam đã có những bước phát triển vượt trội: Phát triển chăn nuôi bò sữa, tiến hành xây dựng các nhà máy sữa mới. Bên cạnh đó còn chú trọng nghiên cứu việc đa dạng hoá sản phẩm nhằm thỏa mãn không ngừng nhu cầu của con người. Để góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp sữa nước nhà tiến ngang với các nước phát triển trên thế giới, trong đồ án công nghệ của mình em chọn đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa cô đặc có đường đi từ nguyên liệu ban đầu là sữa tươi với năng suất 15 triệu lít sản phẩmnăm.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự Do – Hạnh Phúc

Khoa: Hóa kỹ thuật * * * * * * * *

Đà Nẵng, ngày tháng 08 năm 2015

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

Họ và tên sinh viên: Hoàng Thị Thùy Dung Lớp: 11H2B

Đề số 9: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đặc có đường năng suất 15 triệu lít sản phẩm/năm từ

nguyên liệu sữa tươi

Các số liệu :

- Sữa tươi có tổng chất khô 12% trong đó 3,5% chất béo

- Sản phẩm sữa đặc có 75% chất khô trong đó 40% đường Tỷ trọng của sản phẩm 1,363kg/l

Nội dung cần thực hiện.

- Mục lục

- Mở đầu

Phần 1: Tổng quan tài liệu

- Nguyên liệu, các quá trình hóa lý xảy ra trong công nghiệp sản xuất sữa cô đặc

Phần 2: Chọn và thuyết minh công đoạn chính

Phần 3: Cân bằng vật chất

Phần 4: Chọn và tính Thiết bị

Phần 5: Bản vẽ mặt bằng phân xưởng, mặt cắt A-A, B-B

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Thị Lan

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Nguyên liệu chính và phụ 4

1.1.1 Nguyên liệu chính 4

1.1.2 Đường saccharose (C 12 H 22 O 11 ) 4

1.1.3 Đường lactose 5

1.1.4 Các phụ gia 5

1.2 Giới thiệu về nguyên liệu sữa tươi 6

1.2.1 Một số tính chất vật lý của sữa bò 6

1.2.2 Thành phần hóa học của sữa tươi 6

1.3 Quá trình cô đặc 10

CHƯƠNG II : CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 11

2.1 Dây chuyền công nghệ 11

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 12

2.2.1 Thu nhận nguyên liệu sữa tươi 12

2.2.2 Kiểm tra, lọc 12

2.2.3 Định lượng 13

2.2.4 Xử lý nhiệt, làm nguội 13

2.2.5 Phối trộn 13

2.2.6 Cô đặc 13

2.2.7 Làm nguội, kết tinh 14

2.2.8 Rót sản phẩm, ghép mí 14

2.2.9 Hoàn thiện sản phẩm 14

2.2.10 Sản phẩm sữa cô đặc có đường 15

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 16

3.1 Kế hoạch thu mua nguyên liệu: 16

3.2 Kế hoạch sản xuất 16

3.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất 17

CHƯƠNG IV : TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 24

4.1 Bảng kê khai thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất 24

4.2 Tính và chọn thiết bị: 24

4.2.1 Thùng chứa sữa nguyên liệu 24

4.2.2 Thiết bị lọc – kiểm tra 27

4.2.3 Cân định lượng 28

4.2.4 Thiết bị gia nhiệt và làm nguội (Xử lí nhiệt) 28

4.2.5 Thùng phối trộn 29

4.2.6.Thiết bị cô đặc 30

4.2.7 Thiết bị kết tinh và làm nguội 31

4.2.8.Bồn chờ rót 32

4.2.9 Máy rót, máy ghép mí 32

4.2.10 Máy dán nhãn (Hoàn thiện sản phẩm) 33

4.2.11 Nồi nấu siro 34

4.2.12 Thùng chứa siro đường 70% 35

4.2.13 Các loại bơm dùng trong dây chuyền 35

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

MỞ ĐẦU

Bước sang thế kỷ 21 đánh dấu sự vượt bậc của con người trong các lĩnh vực khoa học

kỹ thuật Cùng với sự phát triển đó thì đời sống con người cũng không ngừng được nângcao để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của con người trên tất cả mọi mặt Đi theo xuthế đó, ngành lương thực thực phẩm cũng ngày càng phát triển mạnh, trong đó có ngànhcông nghiệp chế biến sữa bởi sữa là sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, là loại thựcphẩm quan trọng đối với đời sống con người Khác với các nước phát triển, ở ViệtNam từ lâu sữa chưa được xem là một loại thực phẩm chính, chỉ trong những năm gầnđây khi đời sống con người ngày càng cao thì các giá trị của sữa mới được xem trọng vàtrở thành nhu cầu cấp thiết hàng ngày của con người

Tuy nhiên ngược lại với sự phát triển mạnh và lâu dài của ngành công nghiệp chế biếnsữa trên thế giới, có thể nói Việt Nam là một đất nước khá non trẻ trên lĩnh vực này.Sản lượng sữa chế biến chưa nhiều, việc chăn nuôi và chế biến chưa đồng bộ nên vẫnchưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường do vậy các sản phẩm sữa tiêu thụ trong nướcchủ yếu nhập từ nước ngoài nên hằng năm nhà nước ta phải chi ra một khoảngkinh phí khá lớn để nhập sữa

Trong những năm trở lại đây, với chính sách phát triển kinh tế nông nghiệp của ChínhPhủ nên ngành sữa Việt Nam đã có những bước phát triển vượt trội: Phát triển chăn nuôi

bò sữa, tiến hành xây dựng các nhà máy sữa mới Bên cạnh đó còn chú trọng nghiên cứuviệc đa dạng hoá sản phẩm nhằm thỏa mãn không ngừng nhu cầu của con người

Để góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp sữa nước nhà tiến ngang với các nước phát triển trên thế giới, trong đồ án công nghệ của mình em chọn đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa cô đặc có đường đi từ nguyên liệu ban đầu là sữa tươi với năng suất 15 triệu lít sản phẩm/năm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nguyên liệu chính và phụ.

1.1.1 Nguyên liệu chính.

Nguyên liệu chính của nhà máy là sữa bò tươi Sữa là một hợp chất giàu dinhdưỡng và cần thiết đối với con người do tính hài hòa cân đối của nó Sữa ngoài cungcấp các acid amin thiết yếu, các acid béo không no, vitamin và chất khoáng nó còncung cấp một lượng canxi dồi dào Có thể lấy sữa từ nhiều loài gia súc khác nhaunhư: dê, cừu, bò, trâu, lừa, ngựa, Nhưng trong tất cả các loại gia súc có thể lấysữa được, người ta chú ý nhiều nhất đến sữa bò, là loại sữa thông dụng nhất Từsữa bò có thể sử dụng để chế biến thành nhiều dạng sản phẩm như: sữa tươi tiệttrùng, sữa đặc, bơ, phomat, sữa bột, yaourt

Yêu cầu về sữa nguyên liệu trong sản xuất sữa cô đặc:

- Sữa nguyên liệu để sản xuất sữa cô đặc phải đạt các chỉ tiêu về cảm quản quan,hóa lí và vi sinh tương tự trong công nghệ sản xuất các sản phẩm khác từ sữa

- Hàm lượng các tế bào sinh dưỡng chịu nhiệt và các bào tử vi khuẩntrong nguyên liệu càng thấp càng tốt

Quá trình cô đặc sữa thường được thực hiện trong điều kiện chân không ở nhiệt độ65÷70oC Trong khoảng nhiệt độ này, các tế bào VSV chịu nhiệt không bị tiêu diệt,chúng có thể vẫn tiếp tục trao đổi chất với môi trường Hơn nữa, đây là khoảng nhiệt độ

lí tưởng cho sự nảy mầm của các tế bào vi khuẩn

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

Trong quá trình cô đặc bốc hơi, nhiệt độ có thể làm biến tính protein sữa, ta cầnhạn chế hiện tượng này Sự ổn định của các phân tử protein đối 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 kì tiết sữa.[1]

1.1.2 Đường saccharose (C 12 H 22 O 11 )

Saccharose là disaccharide do hai phân tử glucose và fructose liên kết với nhau,tách bỏ đi một phân tử nước

Saccharose được bổ sung vào trong sản phẩm sữa cô đặc có đường nhằm mụcđích tăng độ ngọt, giá trị dinh dưỡng và có giá trị áp lực thẩm thấu bên trongsản phẩm Nhờ đó, sản phẩm sữa cô đặc có đường không cần qua quá trình tiệt trùngnhưng vẫn có thể bảo quản được trong thời gian dài.

Hiện nay, các nhà sản xuất sử dụng đường tinh luyện ( Refined Extra –RE) trong sản xuất sữa cô đặc có đường Dưới đây là ví dụ về mức giá trị cho các chỉtiêu hóa lý của đường saccharose:

- Độ ẩm: không lớn hơn 0.05%

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

- Hàm lượng tro: không lớn hơn 0.03%

- Độ màu: không lớn hơn 30oICUMSA

1.1.3 Đường lactose

Thường được sử dụng dưới dạng mầm tinh thể trong quy trình sản xuất sữa cô đặc

có đường Bổ 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 µm

Ngoài ra, có thể sử dụng một phần sữa cô đặc có chứa tinh thể lactose mịn của mẻsản xuất trước để gây mầm tinh thể cho mẻ sau

1.1.4 Các phụ gia

Để hạn chế hiện tượng đông tụ protein dưới tác dụng của nhiệt độ, các nhà sảnxuất thường bổ sung muối disodium phosphate, trisodium phosphate hoặc sodium citratevào sữa Mục đích chính là cân bằng trở lại hàm lượng các cation và anion có trong sữa

Để ổn định cấu trúc sản phẩm, tránh hiện tượng tách muối trong quá tình bảo quản,người ta sử dụng các chất ổn định khác nhau như leucithine (chất tạo nhũ),caraghenan (chất tạo độ nhớt)…

Để tăng giá trị dinh dưỡng, người ta bổ sung vào sữa cô đặc các loại vitamin khácnhau như vitamin tan trong chất béo (A,D), vitamin tan trong nước (nhóm B)…[2]

1.2 Giới thiệu về nguyên liệu sữa tươi

1.2.1 Một số tính chất vật lý của sữa bò

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chấtkhoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu về hàm lượng β-caroten

có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa

đã được tách béo) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng

Nhiệt dung riêng 0.933÷0.954 (cal/goC)

1.2.2 Thành phần hóa học của sữa tươi

1.2.2.1 Đường lactose

Đường lactose trong sữa bò có hàm lượng trung bình 50g/l và tồn tại dưới hai dạngα-lactose và β-lactose

Khi thủy phân lactose cho ra một phân tử glucose và một phân tử galactose

Trong sữa, lactose luôn ở trạng tái hòa tan Những đặc điểm về khả năng hào tan vàkết tinh của nó rất quan trọng, cho phép áp dụng trong công nghiệp chế biến sữa cô đặc

có đường

Cơ chế của sự kết tinh đường lactose có ích lớn trong công nghiệp sữa cô đặc cóđường Đường lactose là một gluxit ít hòa tan hơn đường saccharose là đường được bổsung vào đường cô đặc Khi người ta làm lạnh sản phẩm này, đường lactose ban đầu sẽ ởtrạng thái dung dịch quá bão hòa rồi sau đó chúng kết tinh Sự kết tinh đường này ảnhhưởng đến chất lượng của sữa cô đặc Nếu xảy ra sự hình thành các tinh thể lớn, sảnphẩm có cấu trúc như dạng cát và không thích hợp (dân gian gọi là “sạn đường”)

Ngược lại, nếu sự kết tinh đường xảy ra dưới dạng hình thành các tinh thể nhỏ (kíchthước hạt kết tinh <0.01mm), sữa cô đặc tồn tại dưới một cấu trúc và một độ bền chắc

mong muốn Điều kiện này được thực hiện trong quá trình tạo mầm tinh thể Với hiệuquả này, cần giữ trong trạng thái quá bão hòa thích hợp và khơi mào sự kết tinh nhờ bộtsữa hoặc mần kết tinh nhỏ của đường lactose.

Đường lactoae rất nhạy cảm với nhiệt Giữa 110-130oC xảy ra dạng mất nước củatinh thể đường Trên 150oC, người ta nhận được màu vàng và ở 170oC màu nâu đậm hìnhthành bởi quá trình caramen hóa Tuy nhiên ở trong sữa, người ta nhân thấy rằng sự xuấthiện màu vàng ở nhiệt độ không cao lắm (<130oC) Ngoài ra các sản phẩm sinh ra do sựcaramen hóa đường lactose cũng còn phải kể đến phản ứng của đường với các chất chứanitơ kéo theo sự xuất hiện các thành phần có màu nâu thường được gọi là melanoidin

1.2.2.2 Protein

Protein chiếm 95% các hợp chất nitơ, bao gồm:

- Casein (75÷85%): αs-casein, β-casein, k-casein, γ-casein

- Protein hòa tan (15÷25%): β-lactoglobulin, α-lactalbilin, Proteose-peptone,Serum-albumin, Immunoglobulin

+ Casein (αs-casein, β-casein, k-casein, γ-casein):

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

Mỗi micelle do khoảng 400÷500 tiểu micelle hợp thành Tiểu micelle có dạng hìnhcầu, đường kính dao động 10÷15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp với nhau.Thành phần các casein αs, β, k trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỷ lệ khácnhau Các phân tử αs, β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo,còn các phân tử k-casein được bố trí tại vùng tiêu biểu micelle, đầu vùng ưa nước sẽhướng ra ngoài vùng biên micelle

Trong cấu trúc micelle các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calciCa3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước Kích thước micelle phụ thuộc vào hàmlượng Ca2+có trong sữa và dao động khoảng 0,2÷0,4μm Các tiểu micelle ởm Các tiểu micelle ở vùng biêntrong cấu trúc micelle thường chứa hàm lượng k-casein khá cao Do sự bố trí các đầu ưanước của k-casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử k-casein làm chomicelle hòa tan được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelletrong sữa

+ Protein hòa tan

β-lactoglobulin: có cấu trúc bậc hai gồm 10÷15 xoắn α, 20÷30% lá xếp,50÷60% vòng cung β và phần còn lại có cấu trúc không trật tự β-lactoglobulin có dạnghình cầu Các gốc phân cực, không phân cực và các gốc ion hóa được phân bố đềutrong phân tử, riêng các gốc ưa béo tập trung chủ yếu ở phần bên trong của cấu trúchình cầu nên β-lactoglobulin ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác

α-lactalbilin: là protein dạng hình cầu Trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tửcalci α-lactalbilin là một protein có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần các acidamin trong phân tử của nó rất cân đối

Proteose-peptone: gồm những phân đoạn protein khác nhau Chúng là sản phẩmthủy phân từ β-casein bởi plasmine

Immunoglobulin: đến nay vẫn chưa có nhiều công trình nghiên cứu sâu vềnhóm protein này

Serum-albumin: là một protein phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu vàkhông đặc trưng cho sữa

1.2.2.3 Chất béo

Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng, chất béo

có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hoà tan (A,D,E)

Chất béo trong sữa gồm 2 loại: chất béo đơn giản và chất béo phức tạp

Bảng 1.1: Thành phần chất béo trong sữaThành phần Hàm lượng ( % so với tổng

khối lượng chất béo)Lipid đơn giản

Glyceride: triglyceride diglyceride monoglycrideCholesteride

Ceride

98,595÷ 96

2 ÷ 30,10,030,02

Lipid phức tạp 1,0Các hợp chất tan trong chất

béoCholesterolAcide béo tự doHydrocarbonVitamin A, D, K, E

0,50,30,10,1Vết

Cấu trúc: Chất béo có trong sữa thường có dạng hình cầu, đường kính dao động từ0,1÷20 µm Trong 1ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo Các tiểu cầu này được baobọc bởi một màng protein, màng protein này chia thành hai phần đó là proteinhoà tan được và không hoà tan được, tỉ lệ giữa hai thành phần này là rất khác nhau giữacác loại sữa

Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trungtâm của tiểu cầu chứa glyxerit có nhiệt độ nóng chảy thấp, giàu axit oleic và luôn ởtrạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ bình thường Trong khi đó phần ngoại vi nơi tiếpxúc với màng chứa các glyxerit với chỉ số iod rất thấp nên có nhiệt độ nóng chảy cao cóthể đông đặc ở nhiệt độ môi trường Do vậy màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏinhững biến đổi Sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt động trực tiếp củamột số loài vi sinh vật hoặc là sự tăng lên của chỉ số axit hoặc làm thay đổi các tính chấtvật lí một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau dẫn đếnquá trình tách chất béo làm mất đi tính đồng nhất của sữa

1.2.2.4 Chất khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10g/l Các muối trong sữa ở dạnghòa tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein)

Trong số các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P,

Mg Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muốihòa tan trong sữa

Các nguyên tố khác như K, Na, Cl…đóng góp vai trò chất điện ly Cùng với lactose,chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu

Ngoài ra sữa còn chứa các nguyên tố khác như: Zn, Fe, I, Cu, Mo…Chúng cần thiếtcho quá trình dinh dưỡng con người.

+ Nhóm vitamin hoà tan trong nước : B1,B2, B3, B5, B6, C, PP

Bảng 1.2: Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò

Các enzyme trong sữa được chia làm hai nhóm chính

+ Nhóm enzyme thuỷ phân : gồm lipase, phosphatase, galactase, protease,amylaza Trong đó, vai trò của các enzym lipase có tính quyết định đến quá trình chế biến

và bảo quản sữa Lipase xúc tác thủy phân liên kết ester trong triglyceride và giải phóng

ra các acid béo tự do Enzyme này có pH tối ưu =8,9

+ Nhóm enzym oxy hoá : Các enzym này có vai trò quan trọng trong quá trìnhlàm biến tính sữa.

1.2.2.6 Các hợp chất khác

Trong sữa bò có chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2 Tổng hàm lượng củachúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa Các chất khí trong sữa tồn tại ở ba dạng : dạnghòa tan, dạng liên kết hóa học với các chất khác và dạng phân tán Khi ở dạng hòa tanhoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các qui trình chế biến sữa Do đó,sữa tươi thường được qua xử lí bài khí trước khi chế biến.[2]

1.3 Quá trình cô đặc

Cô đặc bằng nhiệt là quá trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay hơi một phần nướctrong mẫu khảo sát nhằm mực đích làm tăng nồng độ chất khô trong mẫu Trong côngnghệ sản xuất sữa cô đặc, sữa bột, sữa chua, người ta cần cô đặc sữa nguyên liệu đếnnồng độ chất khô cần thiết Cùng với kĩ thuật membrane, cô đặc bằng nhiệt là một kĩthuật truyền thống thường được sử dụng cho các mục đích trên Nhìn chung năng lượng

sử dụng trong quá trình cô đặc bằng nhiệt thường cao hơn khi ta so sánh vói các kĩ thuật

cô đặc khác Tuy nhiên, hàm lượng chất khô trong mẫu qua cô đặc nhiệt có thế đạt đượcgái trị rất cao mà các kĩ thuật cô đặc khác không thể đạt được Chính vì vậy mà kĩ thuật

cô đặc bằng nhiệt vẫn được sử dụng khá phổ biết trong công nghiệp chế biến sữa và cáccông nghiệp thực phẩm khác,

CHƯƠNG II : CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

2.1 Dây chuyền công nghệ

Sữa cô đặc có đường

Bao bì vô trùng

Cấy mầm tinh thểlactoseSiro đường

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.2.1 Thu nhận nguyên liệu sữa tươi

Sữa tươi là nguyên liệu sản xuất chính tại nhà máy, do vậy chất lượng củanguyên liệu sữa tươi sẽ quyết định rất lớn đến chất lượng sản phẩm sau này, sữa tươi cóchất lượng càng tốt thì chất lượng sản phẩm càng cao Dù có tuân thủ nghiêm ngặt cácđiều kiện vệ sinh, sữa tươi sau khi vắt thường chứa một lượng VSV nhất định do vậy dễgây hư hỏng.Sữa sau khi vắt, cần vận chuyển về nhà máy và đưa vào chế biến càng sớmcàng tốt, quá trình bảo quản sữa trước khi đưa vào chế biến cần duy trì ở nhiệt độ khônglớn hơn 4oC

Tại các nhà máy chế biến sữa, trước khi nhập sữa cần phải kiểm tra nhanh chấtlượng sữa thông qua những chỉ tiêu quan trọng sau:

+ Màu sắc, mùi vị và trạng thái vật lý của sữa

+ Độ sạch của dụng cụ hoặc thiết bị chứa sữa

+ Hàm lượng cặn, hàm lượng VSV

+ Điểm đông đặc của sữa

+ Hàm lượng protein và chất béo trong sữa

+ Hàm lượng vi sinh vật phải được khống chế ở giá trị càng thấp càngtốt

Những va chạm cơ học mạnh, sự tiếp xúc của oxy và ánh sáng mặt trời với sữa phảiđược hạn chế để bảo toàn các chỉ tiêu hóa học, hóa lý

2.2.2 Kiểm tra, lọc

Kiểm tra: việc kiểm tra sữa nguyên liệu được thực hiện khi mua sữa tại các trang trại

nuôi bò sữa Trong sản xuất thường tiến hành kiểm tra một số chỉ tiêu: độ axit, độ nhiễmkhuẩn, tỉ trọng, hàm lượng chất khô, hàm lượng protêin, đường sữa… Sữa sau khi nhập vềphải đưa vào chế biến ngay nếu chưa sản xuất phải được bảo quản ở nhiệt 8-10 0C và khôngđược để quá 3 tiếng

Lọc là công đoạn quan trọng trước khi đưa vào chế biến lọc để loại bỏ các tạp

chất, cỏ rác, lông thú Lọc xong sữa được chuyển vào những thùng chứa để chuẩn bịcho quá trình sản xuất

Lọc được thực hiện qua 2 giai đoạn:

+ Lọc giai đoạn 1 (lọc thô) : mục đích là loại bỏ tạp chất lớn

+ Lọc giai đoạn 2 (lọc tinh): lọc bằng vải lọc hoặc thiết bị li tâm nhằm loại hoàntoàn tạp chất có trong sữa

2.2.4 Xử lý nhiệt, làm nguội

Mục đích của quá trình xử lý nhiệt :

+ Đình chỉ hoạt động của enzyme và tiêu diệt vi sinh vật có trong sữa

+ Nâng cao nhiệt độ của sữa để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp theo + Làm biến tính một số phân tử protein có trong sữa, tránh hiện tượng đặc củasản phẩm và sự ngưng kết của canxi xitrat trong sản phẩm Đồng thời, trong các côngđoạn chế biến nhiệt tiếp theo, hiện tượng biến tính và kết tủa protein sẽ không xuất hiệnthêm, tránh hiện tượng lợn cợn, không đồng nhất của sản phẩm

Chế độ xử lý nhiệt: Nhiệt độ T = 90 – 950C, thời gian 1- 3 phút Sau quá trình xử

lý nhiệt, sữa được làm nguội về 70oC rồi đưa vào các công đoạn tiếp theo

2.2.5 Phối trộn

Mục đích của quá trình nhằm hiệu chỉnh hàm lượng đường trong sữa nguyên liệu

để sản phẩm có hàm lượng đường đạt yêu cầu (40%)

2.2.6 Cô đặc

Trong sản xuất sữa cô đặc, đây là công đoạn rất quan trọng, nó không những ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của nhà máy.Quá trình nhằm mục đích tách bớt nước ra khỏi sữa dưới tác dụng của nhiệt độ caonhằm nâng cao hàm lượng chất khô trong sữa theo yêu cầu Quá trình cô đặc tốt nhất là

sử dụng thiết bị cô đặc chân không dạng màng rơi, để tránh sử dụng nhiệt độ quá cao,

dễ làm tổn thất các chất dinh dưỡng kém bền nhiệt có trong sữa, nhiệt độ cô đặc tối đakhông được vượt quá 70oC Thời điểm kết thúc quá trình cô đặc được xác định thông quaviệc đo độ nhớt và tỉ trọng của sữa

2.2.7 Làm nguội, kết tinh

Độ ẩm và tổng hàm lượng chất khô trung bình của sữa cô đặc có đường là25% và 75% tương ứng Nhờ tạo ra được giá trị áp lực thẩm thấu cao nên các VSV nhiễmvào sản phẩm bị ức chế, do đó ta hạn chế được sự hư hỏng sản phẩm trong quá trình bảoquản

Tuy nhiên do độ ẩm thấp, chỉ có 50% lượng lactose trong sữa cô đặc có đường tồntại ở trạng thái hòa tan Phần lactose còn lại tồn tại dưới dạng tinh thể Ta phải điều khiểnquá trình sản xuất sao cho những tinh thể lactose thu được phải thật mịn và đồng nhất.Kích thước của chúng không được vượt quá 10µm Có như thế, người tiêu dùng sẽkhông cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thể lactose khi sử dụng sữa cô đặc cóđường

Để thực hiện quá trình kết tinh lactose, ta làm nguội sữa đã cô đặc về 28-30oC rồicấy mầm tinh thể lactose Sử dụng các mầm tinh thể với kích thước vài µm Trong quátrình kết tinh, các tinh thể lactose sẽ lớn lên với kích thước tối đa 10µm Khi đó trong1m3 sữa có đến 300.000 tinh thể Ngược lại, nếu để kích thước tinh thể tăng lên đến15µm, tổng số tinh thể trong 1m3 sữa cô đặc sẽ không vượt quá 100.000 Trong trườnghợp này, khi sử dụng ta sẽ cảm nhận được trạng thái của các hạt lactose nơi đầu lưỡi

Do sản phẩm có độ nhớt cao nên thiết bị sử dụng nhất định phải có cánh khuấy Saucùng, sữa được làm nguội về 15-18oC rồi đến công đoạn tiếp theo

2.2.8 Rót sản phẩm, ghép mí

Đối với sữa đặc, quy trình rót và ghép mí được thực hiện liên tục trong điều kiện vôtrùng, khép kín Sữa đặc có đường thường được rót trong bao bì kim loại, khi rót, cầnchọn nhiệt độ rót thích hợp để tránh hiện tượng tạo bọt trong sản phẩm

2.2.9 Hoàn thiện sản phẩm

Đây là công đoạn kiểm tra lại sản phẩm

+ Sau khi rót xong kiểm tra độ bền của các mối hàn ngang và hàn dọc của baobì

+ Dán nhãn.

Sữa được đóng thùng và chuyển đến kho thành phẩm trước khi lưu thông ra thịtrường

2.2.10 Sản phẩm sữa cô đặc có đường

Người ta đánh giá chất lượng sữa cô đặc có đường thông qua những chỉ tiêu cơ bảnsau:

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

- Chỉ tiêu hóa lý: độ ẩm, độ nhớt, hàm lượng đường, hàm lượng chất khô Trênbao bì sản phẩm thường được ghi thêm các giá trị về tổng hàm lượng glucid, protein vàmột số vitamin

- Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm sợi và một số VSVgây bệnh

Sản phẩm sữa cô đặc phải được bảo quản nơi thoáng mát Thời gian bảo quản kéodài đến một năm

Sau mỗi 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 phẩm được thực hiện lưu mẫutrong một năm để có thể nhận xét khái quát chát lượng sản phẩm.[2]

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU

3.1 Kế hoạch thu mua nguyên liệu:

Trong một năm sữa tươi được thu mua theo bảng 3.1

Bảng 3.1 Bảng thu mua nguyên liệu

- Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường

Những ngày nhà máy ngưng hoạt động:

- Các ngày chủ nhật, các ngày lễ, ngày tết theo qui định

- Nghỉ tháng 11 để sữa chữa và bảo dưỡng thiết bị

Những ngày hoạt động, nhà máy làm việc theo ca Tùy thuộc vào điều kiện sản xuất cũngnhư nhu cầu tiêu dùng mà có thể làm việc 2 ca hoặc 3 ca

- Các tháng: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 làm việc 3 ca/ngày

- Các tháng: 1, 9, 10, 12 làm việc 2 ca/ ngày

Bảng 3.2 Biểu đồ sản xuất trong năm của nhà máy

0: không sản xuất

Bảng 3.3 Biểu đồ làm việc của nhà máy

Tháng Số ngày sản xuất Sữa đặc có đường

123456789101112

24222524252626272426027

233333332202

48667572757878814852054

3.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất

Bảng 3.4 Tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn tính bằng % so với công đoạn

3.3.1 Số liệu ban đầu

- Năng suất: 20632,737 lít sản phẩm/ca

- Nguyên liệu sữa tươi: Tổng chất khô: 12%, chất béo: 3,5%

- Sản phẩm : hàm lượng chất khô 75% trong đó 40% đường tỷ trọng 1,363(kg/l).Năng suất tính theo khối lượng:

20632,737 x 1,363 = 28122,421(kg/ca) = 28,122 (T/ca) = M0

3.3.2 Tính toán cho các công đoạn

Vậy theo đề bài thì năng suất của phân xưởng là M0= 28,122 (T/ca)

- Lượng sữa khi vào công đoạn hoàn thiện sản phẩm là:





5 , 0 100

100

28,263 (tấn/ca)

- Lượng sữa khi vào công đoạn ghép mí là: