Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy sữa tiệt trùng

tài liệu thiết kế nhà máy giúp các bạn hiểu rõ hơn về các thiết kế trong nhà máy sữa tiệt trùng, tài liệu cũng hướng dẫn bạn các đặt vị trí nhà máy, tổng quan về nguyên liệu cùng như giúp bạn hiểu rõ về tinh hình sữa trong nước và quốc tế

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Môn: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI

THIẾT P T NG M T B NG CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN

GVHD: Nguyễn Hữu Quyền

ớp: 01DHTP1_Thứ 2_tiết 9+10 Nhóm: 7

Trần Mai Đăng 2005100431 Biện Thị Hồng Thắm 2005100062 Nguyễn Ngọc Thùy 2005100384 Nguyễn Thị Minh Trang 2005100091 Trịnh Đình Trung Trực 2005100019 Trần Thị Huỳnh Xuân 2005100072

MỤC ỤC

CHƯƠNG 1 1

T NG QUAN 1

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ 1

1.2 Nguyên liệu và sản phẩm sữa tiệt trùng 3

CHƯƠNG 2 1

ỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1

2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường 1

2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất 2

CHƯƠNG 3 11

CƠ Ở THIẾT P T NG M T B NG 11

3.1 Lập luận kinh tế kĩ thuật 11

3.2 Tính cân bằng vật chất 14

3.3 Tính chọn máy thiết bị 17

3.4 Tính xây dựng 18

3.5 Tính khu đất xây dựng nhà máy 25

3.6 Tính hệ số sử dụng Ksd 25

3.7 Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy 26

TÀI IỆU THAM KH O 28

CHƯƠNG 1

T NG QUAN 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ

Ngành công nghiệp sữa trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng

hiện nay đang rất phát triển Theo số liệu thống kê, tốc độ tăng dân số hằng

năm của nước ta vào khoảng 1,35% Tốc độ tăng trưởng kinh tế năm 2006 là

8,2%, GDP tăng 7,8% và thu nhập bình quân đầu người đạt 715 USD Cùng

với mức sống của người dân dần được nâng cao, nhu cầu sử dụng các sản

phẩm thực phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cũng tăng lên Do vậy sự phát triển

của ngành công nghiệp chế biến sữa là một hệ quả tất yếu, phù hợp với xu thế

thời đại

Bên cạnh đó, sữa là một trong những yếu tố cực kỳ quan trọng trong

chiến lược phát triển nòi giống, tang chiều cao, cải thiện thể chất cho người

Việt Nam Do đó việc phát triển chăn nuôi bò sữa và sản xuất sữa rất cần thiết

cho việc giải quyết các vấn đề suy dinh dưỡng và bệnh tật cho các nước đang

phát triển trong đó có nước ta

Ngày 26/04/2005 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp đã ký Quyết định số

22/2005/QĐ-BCN về việc phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp

Sữa Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 Trong đó bao gồm

một số nội dung sau:

Mục tiêu tổng quát:

Phấn đấu tăng sản lượng sữa toàn ngành trung bình 6 – 7%/năm giai

đoạn 2001 – 2005 và 5 – 6%/năm giai đoạn 2006 – 2010

Bảng 1.1.1 Dự kiến sản lượng đến năm 2010 (quy ra sữa tươi)

Chỉ tiêu Đơn vị 2000 2005 2010 Tăng trưởng bình quân

hàng năm %/năm

1 Số lượng sữa tiêu dùng trong nước: 2001-2005 2006-2010

- Dân số Ngàn

người 77.685,5 83.352 87.758

Bảng 1.1.2 Mức tăng trưởng của các sản phẩm cụ thể

Mức tăng trưởng giai đoạn 2001 – 2005 %/ năm

Mức tăng trưởng giai đoạn 2006 - 2010 %/ năm

Tổng đàn bò Bò vắt sữa Tổng đàn bò Bò vắt sữa

1.2 Nguyên liệu và sản phẩm sữa tiệt trùng

Trong tự nhiên hiếm có một loại thực phẩm nào có thành phần dinh dưỡng đầy đủ và hài hòa như sữa tươi Sữa vừa cung cấp cho con người nguồn năng lượng dồi dào, vừa cung cấp các chất cần thiết cho sự tạo lập cơ thể Các thành phần chính trong sữa gồm có:

- Protein trong sữa được tạo thành bởi các amino axit Có khoảng 20 loại amino axit khác nhau, trong đó có 8 loại cần thiết cho người lớn và 9 loại cần thiết cho trẻ em Protein trong sữa rất giàu các loại amino axit này, nên có giá trị dinh dưỡng và có hệ số sử dụng cao so với nguồn protein thực vật

Các protein trong sữa gồm 2 nhóm chính:

 Protein hòa tan như: albumin, immunoglobulin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza

 Protein ở trạng thái keo không bền (casein) gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và canxi phosphate

- Lipit của sữa bao gồm: chất béo, các phosphatit, glicolipit, steroid

Chất béo sữa là một thành phần quan trọng Về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A,

D, E) chất béo tồn tại trong sữa ở dạng hình cầu có kích thước rất nhỏ 0,1 - 15µm Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bởi một lớp màng mỏng Màng này rất bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho chúng không kết hợp được với nhau và bảo

vệ chất béo khỏi bị phân hủy bởi các enzyme có trong sữa và do đó tạo ra mùi

ôi

- Gluxit: Lactoza chiếm vị trí quan trọng nhất trong gluxit của sữa Hàm lượng lactoza trong sữa thay đổi từ 3,6 – 5,5% Lactoza tồn tại trong sữa ở dạng tự do và dạng liên kết với các protein và các gluxit khác Độ ngọt của lactoza kém sacaroza 30 lần, độ hòa tan trong nước cụng kém hơn Lactoza là một trong những nguồn năng lượng quan trọng, chúng chuyển thành hợp chất năng lượng cao, có thể tham gia vào tất cả các phản ứng sinh hóa Ngoài ra chúng còn cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp một số hợp chất hóa học quan trọng trong cơ thể

- Trong sữa có nhiều loại vitamin nhưng đều với một hàm lượng tương đối thấp Các vitamin trong sữa được chia thành 2 nhóm: nhóm hòa tan trong chất béo (A, D, E, K) và nhóm hòa tan trong nước (các vitamin B và C) Các vitamin đóng vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sống của cơ thể

- Các chất khoáng trong sữa chiếm khoảng 1%, muối khoáng có trong các dung dịch, trong nước sữa hoặc trong các hợp chất casein Các muối quan trọng nhất là muối canxi, natri, kali và magie Chúng có dưới dạng photphat, chloride, citrate và caseinat Muối kali và muối canxi có nhiều nhất trong sữa thường

- Sữa có chứa các enzyme thường gặp trong tự nhiên Các enzym là một nhóm các protein được sinh ra bởi các cơ thể sống Chúng có khả năng tạo ra các phản ứng hóa học và ảnh hưởng tới quá trình và tốc độ của các phản ứng

đó Các enzyme trong sữa bắt nguồn từ bầu vú bò hay từ các vi khuẩn Các enzyme từ bầu vú bò là một thành phần thông thường của sữa và được gọi là enzyme gốc Các enzyme từ vi khuẩn đa dạng ở kiểu loại và số lượng, tùy thuộc vào bản chất và mật độ vi khuẩn Một số loại enzyme trong sữa được sử

dụng để thử nghiệm và kiểm tra chất lượng Những enzyme quan trọng là: peroxidaza, catalaza, photphataza, lipaza

Như vậy sữa là một sản phẩm thực phẩm rất giàu dinh dưỡng đối với con người và cũng là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật Chính

vì vậy yêu cầu đặt ra đối với việc chế biến và bảo quản sữa là rất nghiêm ngặt

Tiếp nhận nguyên liệu

Lọc, tách khí

Sữa tươi xe bồn (t = 40C)

Gia nhiệt (t = 650

C) Bài khí

Đồng hóa 200 bar (160/40) t = 600C

Đường RE

Hương, màu

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 ơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường

Lọc Trữ đệm

Đồng hóa

200 bar (160/40)

t = 70 – 750C

Tiệt trùng UHT (1400C/ 4s)

Lưu trữ vô trùng (20 – 250C) Chiết rót

Đóng màng co Đóng thùng

In date thùng

Thành phẩm

Thùng carton

2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất

2.2.1 Sữa tươi nguyên liệu

Sữa tươi dùng để sản xuất các sản phẩm sữa nói chung phải là sữa có chất lượng cao:

Bảng 2.2.1.1 Yêu cầu sữa tươi nguyên liệu

STT Các thông số Yêu cầu

Sữa tươi tiệt

Bảng 2.2.2.2 Tiêu chuẩn đường RE (TCVN 7968:2008)

Bảng 2.2.2.3 Tiêu chuẩn chất ổn định, phụ gia (TCVN 6471 – 98)

1 Cảm quan Trạng thái Dạng bột mịn, tơi, không

vón cục

2 Chỉ tiêu vi sinh Tổng số vi sinh vật Max 5000 cfu/g

Enterobacteiaceae 0/ 0,01 g Staphylococcus 0/ 0,01 g

Bao bì có nhiều lớp với lớp PE ở ngoài

2.2.3 Kiểm tra – thu nhận

Sữa tươi được thu mua từ các trại chăn nuôi 2 lần trong một ngày Sữa đưa đến nhà máy được kiểm tra về chất lượng cũng như số lượng trước khi

bơm vào các bồn chứa, trên đường ống có lắp đặt hệ thống lọc tạp chất, làm

sạch sơ bộ sữa

2.2.4 Làm lạnh bảo quản

 Mục đích:

- Làm lạnh hạn chế vi sinh vật làm hư hỏng sữa tương nguyên liệu

- Hạn chế sự phân hủy chất dinh dưỡng của sữa dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵn trong sữa tươi

 Tiến hành: làm lạnh nhiệt độ của sữa tươi xuống 4 – 60

C

Trong quá trình tạm chứa cần khuấy trộn đều, làm nhiệt độ khối sữa đồng đều Đồng thời kiểm tra liên tục chỉ tiêu vi sinh vật nhằm khắc phục kịp thời những hư hỏng của sữa tươi

2.2.5 Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa

 Mục đích:

- Tách một phần chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu

- Ly tâm làm sạch nhằm loại bỏ triệt để các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng cho sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh

hư hỏng cho các máy móc thiết bị

 Tiến hành:

Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm nóng lên 450C để giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm

Nguyên tắc: sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết

bị ly tâm, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0.4 mm Sữa trong thùng quay chuyển động với tốc độ 2 -3 cm/s Dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ phân chia sữa Các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ chuyển động về phía trục quay tập trung xung quanh trục giữa Các cầu mỡ có kích thước lớn tập trung ở gần tâm, càng xa tâm thì lượng cream càng giảm dần

Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi Sữa nguyên liệu tiếp tục được đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên Cream theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài Sữa gầy đi qua một đường khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy Hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%, còn trong cream là 40%

Sữa trong đường ống sẽ được phối trộn với sữa gầy và sữa béo thành sữa có hàm lượng chất béo là 3,2%

 Tiến hành: sữa sẽ được bơm từ thiết bị gia nhiệt sang thiết bị bài khí

 Yêu cầu: phải tách tối đa hàm lượng khí còn lại trong sữa

2.2.8 Đồng hóa

 Mục đích

- Làm giảm kích thước cầu mỡ, tăng tốc độ phân tán của sữa

- Ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phần khác trong sữa làm cho sữa có trạng thái nhũ tương bền vững

- Giảm quá trình oxy hóa

- Tăng chất lượng của sữa ( tăng mức độ phân tán của cream, phân bố lại giữa các pha chất béo và plasma, thay đổi thành phần và tính chất của protein)

 Tiến hành: sữa được bơm vào thiết bị đồng hóa nhờ piston Sau đó dịch sữa đi qua một khe hẹp với áp suất 180 – 200 bar, ở t0

= 60 – 700C

Phương pháp: máy đồng hóa hoạt động với 3 piston chuyển động lệch pha nhau 1/3 chu kỳ Sữa được nén trong xylanh 3 cấp ở áp suất 200 bar

Sữa sau khi thanh trùng xong được đưa qua bồn chứa sau thanh trùng, thời gian tối đa là 48h

 Yêu cầu: sữa phải được thanh trùng đạt 750

C trong 15s

2.2.10 Phối trộn

Phối trộn đường và chất ổn định, chất nhũ hóa

 Mục đích:

- Tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dung

- Tạo trạng thái ổn định cho sữa, tránh phân lớp

- Tăng thời gian bảo quản

Quá trình được thực hiện trong bồn trộn có cánh khuấy với số vòng quay

250 – 300 vòng/phút

2.2.11 Lọc

 Mục đích: lọc những đường và những chất chưa tan trong quá trình phối trộn

 Tiến hành: sữa sẽ được lọc qua thiết bị lọc

từ lò hơi để nâng ên nhiệt độ tiệt trùng là 136 - 1400C và sẽ được lưu ở nhiệt

độ này trong thời gian 4 giây, áp suất tiệt trùng là 6 bar Sau đó, dịch sữa sau tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt với dịch sữa mới vào để hạ dần nhiệt độ Cuối cùng dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với nước lạnh 20C để đạt nhiệt độ yêu cầu khi

ra khỏi thiết bị Sữa được vào thiết bị tiệt trùng dạng ống lồng ống và thực hiện quá trình tiệt trùng Cuối cùng, sữa được làm nguội về 280

C ngay trong thiết bị tiệt trùng và được bơm vào thiết bị Alsafe

Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương trình đã lập trình sẵn

2.2.14 Bồn chờ rót

 Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót

 Tiến hành: dịch sữa sau khi qua hệ thống tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót vô trùng Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy Toàn bộ hoạt động của bồn được điều khiển bằng một máy tính đã lập trình sẵn

2.2.15 Rót và bao gói

 Mục đích: rót vào bao bì thích hợp giúp tạo điều kiện thuận lợi khi sử dụng

và vận chuyển sản phẩm Sữa được rót vào bao bì hộp giấy 180 ml trong điều kiện hoàn toàn vô trùng Sau đó được dán ống hút, in date và xếp hộp carton

 Tiến hành

Đưa băng giấy qua bể H2O2 để tiệt trùng giấy, có nồng độ 32 – 38% Sau

đó loại bỏ H2O2 trên bề mặt bao bì tiếp xúc với sản phẩm bằng trục ép

Khi tiến hành rót, hộp được hút chân không đồng thời được nạp khí nitơ,

để cấu trúc hộp vững chắc, tạo khoảng không cho sữa dãn nở và sản phẩm khi uống có cảm giác đồng đều

Trong khi rót hộp, khoảng 45 phút một lần hoặc sau khi hết một cuộn giấy, nhân viên vận hành máy phải thường xuyên kiểm tra xem hộp có kín không, có vuông cạnh không QA thường xuyên kiểm tra quá trình đóng hộp, quá trình lấy mẫu đầu, quá trình rót, cuối quá trình rót và 20 phút/lần…

Đóng block và đóng thùng: 4 hộp/block, 10 block/thùng, 100 thùng/pallet

2.2.16 Sản phẩm

- Sản phẩm dạng lỏng, đồng nhất có qua xử lý tiệt trùng

- Không sử dụng chất bảo quản

- Màu trắng ngà, hương thơm đặc trưng của sữa, vị ngọt

- Có pH = 6,4 – 6,8; % khô = 15,8 ± 0,1%; % béo = 3,2

CHƯƠNG 3

CƠ Ở THIẾT L P T NG M T B NG 3.1 Lập luận kinh tế kĩ thuật

3.1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy

Sau hơn hai mươi năm đổi mới, nước ta đã thu được thành tựu đáng khích lệ trên nhiều lĩnh vực kinh tế, văn hóa đời sống xã hội… Tốc độ tăng trưởng hằng năm của nước ta khoảng 7 – 8%, thu hút đầu tư nước ngoài không ngừng tăng lên, cơ sở hạ tầng khoa học kĩ thuật có bước tiến rõ rệt Đời sống người dân tăng lên, nhu cầu cuả người dân cũng tăng cao

Trong thời gian gần đây, thị trường tiêu dùng sữa của nước ta đang phát triển cực thịnh, ngành công nghiệp chế biến sữa mặc dù có nhiều nỗ lực đầu

tư, phát triển Tuy nhiên, số lượng các nhà máy chế biến sữa không nhiều, khối lượng các sản phẩm sữa sản xuất trong nước còn hạn chế nên vẫn chưa đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước Chính vì vậy nước ta vẫn phải nhập sữa ngoại với giá thành rất cao

Sản phẩm sữa đầu vào được sử dụng 100% nguồn nguyên liệu sữa tươi sạch và cao cấp từ hệ thống nông trại TH Milk hứa hẹn cung cấp nguồn sữa tươi dồi dào cho người tiêu dùng thay cho sữa bột, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ sữa của Việt Nam trong tương lai

Về công nghệ sản xuất: ta lựa chọn công nghệ tiệt trùng sữa ở nhiệt độ siêu cao (Ultra Hight Temperature, gọi tắt là công nghệ UHT) đang được áp dụng rất rộng rãi trên thế giới

Về dây chuyền thiết bị sản xuất: trên thế giới có rất nhiều công ty nổi tiếng về thiết bị thực phẩm như: GEA, Alpha – Laval, Tetra Pak, Combibloc… Tuy nhiên, Tetra Pak là công ty có nhiều ưu thế hơn Công ty này hiện có mặt ở hầu hết các quốc gia, trình độ kĩ thuật hiện đại và các nhà máy chế biến sữa nước ta phần lớn sử dụng thiết bị của công ty này Vì vậy,tôi chọn dây chuyền công nghệ chế biến của hang Tetra Pak – Thụy Điển và Alpha – Laval