Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 34 béo, năng suất 28000 tấn nguyên liệu sữa tươinăm

Đồ án Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 34 béo, năng suất 28000 tấn nguyên liệu sữa tươinăm có kết cấu nội dung gồm 4 chương, nội dung tài liệu gồm có: Giới thiệu về nguyên liệu, các quá trình biến đổi sinh học trong sản xuất sữa chua, Chọn và thuyết minh dây chuyền, cân băng vật chất, tính toán và chọn thiết bị.

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay ngành thực phẩm nói chung và chế biến sữa nói riêng đang phát triểnmạnh ở nước ta, đặc biệt là vào thời điểm nước ta vừa gia nhập WTO Hiện tại, ởnước ta cũng có vài nhà máy sữa, tuy có nhưng với số lượng ít nên chưa đáp ứngnhu cầu tiêu dùng trong cả nước, bởi thế mà nước ta vẫn phải nhập khẩu sản phẩm từnước ngoài về, đồng thời chất lượng sản phẩm ở trong nước còn thấp Ngoài giá trịdinh dưỡng cao, trong sữa còn có rất nhiều chất cần thiết cho cơ thể như là các axitamin không thay thế, muối khoáng,… Người ta đã biết dùng sữa vào nhiều mục đíchkhác nhau như để chữa các bệnh về đường ruột, giải độc, Theo dự đoán của cácchuyên gia, khoảng 3 năm nữa thị trường sữa chua sẽ phát triển như sữa tươi hiện

giờ Còn theo thông tin được công bố tại hội thảo "Ứng dụng công nghệ cao và

phát triển bền vững sữa tươi sạch tại Việt Nam" thì thị trường sữa chua (sữa chua

ăn và sữa chua uống) đạt xấp xỉ 245 nghìn tấn, tương đương 10,5 nghìn tỷ đồngnăm 2013 Trong tương lai không xa, đến năm 2017 con số này ước tính sẽ tănglên 500 nghìn tấn, tương đương hơn 25 nghìn tỷ đồng

Từ thực tế trên, trong những năm gần đây nhà nước đã tổ chức khai thác tiềmnăng và phát triển đàn bò sữa theo hình thức quốc doanh kết hợp với quy mô nhỏtrong các hộ nông dân dựa trên các điều kiện ở địa phương, các giống bò nhập từnước ngoài và tiến hành xây dựng các nhà máy chế biến sữa chua uống mới

Là một sinh viên công nghệ sinh học, tôi chọn đề tài: Thiết kế phân xưởng

sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn nguyên liệu sữa tươi / năm

Các số liệu

- Sữa tươi có tổng chất khô 13,5% trong đó 3,5% chất béo

- Sản phẩm sữa chua uống ít béo có 5% đường.

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

A GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 1

1.1 Sữa tươi [01] 1

1.1.1 Tính chất vật lí của sữa tươi [01, tr 12] 1

1.1.2 Thành phần hóa học và cấu trúc của sữa tươi [01, tr 15] 1

1.1.3 Các chất chứa Nito trong sữa tươi [01] 2

1.1.5 Các muối khoáng trong sữa tươi 4

1.1.6 Chất béo trong sữa tươi 5

1.1.7 Nước trong sữa tươi 9

1.2 Siro 9

1.2.1 Thành phần chính và các chỉ tiêu chất lượng 10

1.2.2 Các chỉ tiêu lý – hóa 10

1.3 Chất phụ gia 11

1.4 Vi sinh vật [03] 11

B CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA 12

1.1 Biến đổi sinh hóa khi lên men sữa 12

Chương 2: Chọn và thuyết minh dây chuyền 14

2.1 Dây chuyền công nghệ [04] 14

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 15

2.2.1 Nguyên liệu sữa tươi [01] 15

2.2.2 Kiểm tra, lọc [01] 16

2.2.3 Định lượng 16

2.2.4 Nâng nhiệt [01] 17

2.2.5 Bài khí [01, tr.115] 17

2.2.6 Thanh trùng [01, tr.224] 17

2.2.7 Lên men 18

2.2.8 Phối trộn 18

2.2.9 Đồng hóa [01, tr.225] 19

2.2.10 Tiệt trùng, làm nguội [01, tr.229] 19

2.2.11 Rót sản phẩm 19

2.2.12 Bảo quản sản phẩm [01, tr 229] 20

Chương 3: CÂN BĂNG VẬT CHẤT 21

3.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy 21

3.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu 21

3.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy 21

3.2 Tính cân bằng vật chất 23

3.3 Tính tỷ trọng 27

3.4 Tính toán bao bì 29

3.5 Bảng tổng kết 30

Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 32

4.1 Bảng liệt kê các thiết bị 32

4.2.1 Mô tả và tính kích thước thùng chứa 33

4.2.2 Thiết bị dùng cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống 37

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1: Bảng tóm tắt thành phần hóa học trung bình của một lít sữa bò: 2

Bảng 1.2: Các chất chứa nito trong sữa tươi 2

Bảng 1.3- Các chỉ tiêu cảm quan 10

Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu lý – hóa 10

Bảng 3.1: Biểu đồ nhập nguyên liệu 21

Bảng 3.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy trong 1 năm 22

Bảng 3.3 Giả thuyết tiêu hao của các công đoạn sản xuất 23

Bảng 3.4 : Bảng tổng kết nguyên liệu và tỷ trọng khi đi vào mỗi công đoạn 30

Bảng 4.1: Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống 32

Bảng 4.2: Bảng tổng kết các thiết bị trong quy trình 46

Bảng 4.3 Bảng tổng kết các thùng chứa trong quy trình 46

DANH SÁCH HÌNH ẢN

Hình 4.1: Cấu tạo thùng chứa 34

Hình 4.2: Thùng chứa 35

Hình 4.3: Máy lọc ly tâm pdm5000-dn.[08] 37

Hình 4.4: Cân định lượng 38

Hình 4.5: Thiết bị gia nhiệt OTTA - 5 [07] 38

Hình 4.6: Thiết bị bài khí 39

Hình 4.7: Thiết bị ly tâm Tetra Cetri AMF [07] 40

Hình 4.8: Thiết bị lên men.[07] 41

Hình 4.9: Thiết bị phối trộn.[07] 42

Hình 4.10: Thiết bị đồng hóa 42

Hình 4.11: Thiết bị tiệt trùng Alpha Laval [09] 43

Hình 4.12: Máy rót sữa chua uống Tetra Pak A3 [07] 45

DANH SÁCH SƠ Đ

nghệ 16

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

A GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU.

1.1 Sữa tươi [01].

Sữa là loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, trong sữa có đầy đủ các chấtcần thiết cho cho việc tạo thành các tổ chức cơ thể, cơ thể có khả năng hấp thụ sữarất cao Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng như: chất béo, đường lactoza, cácvitamin, chất khoáng, các enzym, …

Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ các acid amin không thay thế Đây là cácacid amin rất cần thiết cho cơ thể Có thể nói không một loại thực phẩm nào có đầy

đủ các thành phần và số lượng các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể như sữa

1.1.1 Tính chất vật lí của sữa tươi [01, tr 12].

Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước,hơi ngọt

Sữa thường có những đặc điểm và tính chất sau:

- Nhiệt dung riêng: 0,933- 0,954 ( cal/g.ºC)

1.1.2 Thành phần hóa học và cấu trúc của sữa tươi [01, tr 15].

Về phương diện hóa lý người ta coi sữa như một thể keo gồm các tiểu cầu béo(đường kính từ 3-5 µm) và các mixen protein (đường kính gần 0,1 µm trong phaphân tán là nước)

Nước: là thành phần lớn nhất và quan trọng nhất chiếm tỉ lệ 9/10 của thànhphần sữa, còn lại là tổng các chất khô (chiếm 125-130 g/l sữa)

Bảng 1.1: Bảng tóm tắt thành phần hóa học trung bình của một lít sữa bò:

I.Thành phần tạo hình hay cung cấp năng lượng

tố - enzym – vitamin

III.Các loại khí hòa tan Khí

cacbonic, oxy, nitơ

(4 - 5% thể tích của sữa ra khỏi vú)

1.1.3 Các chất chứa Nito trong sữa tươi [01].

Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acidamin đặc biệt là các acid amin không thay thế Các acid amin chủ yếu có mặt trongsữa tính theo % chất khô như sau:

Bảng 1.2: Các chất chứa nito trong sữa tươi.

cystein

*Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm:

- Cazein toàn phần chứa: 26-29 g/l-Lactoglobulin: 26-29 g/l

Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sựkhông đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có , , cazein -, ,  cazein - ,  cazein -  cazein - , ,  cazein -cazein chiếm 60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần, -,  cazein -  cazein -

cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần Khi nhiệt độ vượt quá 75-80ºC có sự biếntính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thànhcanxi riphosphat hông hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixenphosphocazein và các muối khoáng hoà tan.

1.1.4 Đường Lactoza trong sữa tươi [01].

Đường lactoza trong sữa có hàm lượng trung bình 50 g/l và tồn tại dưới haidạng α, β-lactoza Khi thủy phân lactoza cho ra một phân tử đường glucoza và mộtphân tử đường galactoza theo phương trình tổng quát:

Lactoza là gluxit thuộc nhóm diholozit

Trong sữa, đường lactoza luôn ở trạng thái hòa tan Những đặc điểm về khảnăng hòa tan và kết tinh của nó rất quan trọng cho phép áp dụng trong công nghiệpchế biến sữa cô đặc có đường Cơ chế của sự kết tinh đường lactoza có ích lớn trongcông nghiệp sữa cô đặc có đường Đường lactoza là một gluxit ít hòa tan hơn đườngsacaroza là đường được sử dụng để bổ sung vào trong sữa cô đặc Khi người ta làmlạnh sản phẩm này, đường lactoza ban đầu sẽ ở trạng thái dung dịch quá bão hòa rồisau đó kết tinh Sự kết tinh đường này ảnh hưởng đến chất lượng của sữa cô đặc.Nếu xảy ra sự hình thành các tinh thể lớn, sản phẩm có cấu trúc như dạng cát vàkhông thích hợp Ngược lại, nếu sự kết tinh đường lactoza xảy ra dưới dạng hìnhthành các tinh thể nhỏ (kích thước hạt kết tinh nhỏ hơn 0,01 mm), sữa cô đặc tồn tạidưới dạng một cấu trúc và độ bền chắc mong muốn Điều kiện này được hình thànhtrong quá trình tạo mầm tinh thể Với hiệu quả này, cần phải giữ sữa cô đặc ở trạngthái quá bão hòa thích hợp và khơi màu sự kết tinh nhờ bột sữa hay mầm kết tinhnhỏ của đường lactoza

Đường lactoza của sữa rất nhạy cảm bởi nhiệt Nhiệt độ từ 110-130ºC xảy radạng mất nước của tinh thể đường Trên 150ºC ta nhận được màu vàng và ở 170ºC

màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hóa Tuy nhiên ở trong sữa, người tanhận thấy rằng sự xuất hiện màu vàng xảy ra ở nhiệt độ không cao lắm (<130ºC).Ngoài các sản phẩm sản sinh ra do sự caramen hóa đường lactoza, cũng còn phải kểđến phản ứng của đường với các chất chứa nitơ kéo theo sự xuất hiện các thành phần

có màu nâu được gọi là melanoidin Phản ứng này rất mạnh và cơ chế còn ít biết đến

và phản ứng được xúc tác bởi thành phần sắt và đồng cũng như phosphat

Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạothành các sản phẩm khác nhau có lợi Một trong các biến đổi thường gặp nhất vàquan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic gây nên bởi phần lớn các vi khuẩn:

Nhìn chung, phản ứng này có liên quan đến việc sản sinh các sản phẩm phụ với

số lượng khác nhau tuỳ thuộc vào chủng loại vi khuẩn chính của sự biến đổi và điềukiện biến động Trong số các chất nhận được, một vài chất đóng vai trò trong việchình thành các chất thơm của các sản phẩm sữa như: axetylmetylcarbinol vàdiaxetyl

1.1.5 Các muối khoáng trong sữa tươi.

Do trong sữa có mặt có các cation K+, Na+, Mg2+, Ca2+ và các anion của cácacid phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau.Nhưng chủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat

Trong tất cả muối trên, muối canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặcbiệt là trẻ em Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ởdạng cơ thể dễ hấp thụ

Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca2+ của các muối hoà tan được phân

ly và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa

Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dướitác dụng của các men dịch vị Muối canxi có ý nghĩa lớn đối với con người, đặc biệt

là trẻ em Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa Khisữa có hàm lượng canxi thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm.Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơnnhưng quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn Trong sữa canxi nằm trong các hợpchất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat

Trong sữa còn có Mg (12 mg%), K (113–171 mg%), Na (30–77 mg%) Tỷ lệK/Na =3,3 tương ứng với tỷ lệ này trong sữa mẹ Muối kali và natri có tác dụng giữtrạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường.Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cânbằng hệ muối và hệ keo của sữa

1.1.6 Chất béo trong sữa tươi.

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) Ðối vớicác sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm

 Phân loại:

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

+Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35÷45 g/l gồm acid béo no và không nonhư: acid oleic, acid palmitic, acid stearic

+Chất béo phức tạp: thường chứa một ít P, N, S trong phân tử, các chất béophức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin vàxephalin

 Đặc tính hoá lí của chất béo:

+Chỉ số iod: 25÷45

+Chỉ số acid bay hơi không hoà tan: 1,5÷3

 Cấu trúc: Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù

của các hạt nhỏ hình cầu hoặc ôvan có đường kính 2÷10

µm

Cấu trúc tiểu cầu béo: không đồng nhất, nhân là triglyxerit có điểm nóngchảy thấp giàu acid oleic và luôn ở dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường.Phần ngoại vi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit với chỉ số iot rất thấp (5-6)nhưng có điểm nóng chảy cao có thể đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường.Vỏ bọctiểu cầu béo là một màng protit có cấu tạo phức tạp gồm 2 phần: phần có thể hòatan được và phần không thể hoà tan được trong nước Bề mặt bên trong của màng

có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất phospholipit có thành phần chủyếu là lexitin và xephalin Màng tiểu cầu béo còn chứa nhiều chất khác như sắt,đồng (các chất xúc tác sinh học), các enzym nhất là enzym phosphataza mang tínhkiềm tập trung trong phần protit và enzym reductaza có trong phần không hoà tanđược

Trong quá trình làm lạnh các tryglyxerit ngoại vi bắt đầu kết tinh từ 6-7ºCgây ra sự co rút thành phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bịphá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất đi tính mềm mại của thành phần chất béo Ởnhiệt độ lạnh tất cả các chất béo hầu hết được tập trung ở bề mặt và thành từngkhối

Khi đun nóng sữa trên 65ºC protein của màng bị biến tính và tất cả cácglyxerit đều trở thành dạng lỏng Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiệnmàng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của các cầu béo Do vậy, có thểnói màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi

1.1.6 Các chất xúc tác hóa học trong sữa tươi

1.1.6.1 Vitamin.

Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm

lượng không lớn lắm Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theokhả năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo:

+Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trongthành phần của mỡ sữa

+Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B, C, PP

1.1.6.2 Các enzyme.

Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa vàcác sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hainhóm chính:

+Nhóm enzym thuỷ phân: gồm lipaza, photphataza, galactaza, proteaza,amylaza Trong đó, vai trò của các enzym lipaza có tính quyết định đến quá trìnhchế biến và bảo quản sữa Lipaza có tác dụng thuỷ phân chất béo tạo thành acidbéo và glyxerin có pH = 9,4

+Nhóm enzym oxy hoá: gồm reductaza, lactoperoxydaza catalaza Cácenzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa

1.1.6.3 Các vi sinh vật [03].

Gồm: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

+Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2×9 µm Phầnđông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi

+Nấm mốc: Chủ yếu là Muco và Rhizopus Các loại nấm mốc này gây nên

những biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomat dạng nhão Ngoài ra

còn có các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia.

Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt củamôi trường nuôi cấy Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trongsữa tạo acid lactic

+Vi khuẩn: Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không

vượt quá vài micromet Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium, Clostridium,

Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin, quan trọng nhất là vi khuẩn

lactic với các đặc tính chủ yếu sau:

 Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện

 Không sản sinh ra enzym catalaza vì vậy chúng không phân hủy nướcoxy già

 Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

 Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trongphomat các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủythành phần casein

 Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau

 Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:

Streptococcus thermophillus được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá

trình chín của pho mát

Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus

cremoris và Streptococcus lactic là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài

của chúng sản sinh ra các kháng sinh Clostridium tác nhân của sự phồng lên của

phomat

Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình, lên men

các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạonên hương thơm tự nhiên của bơ

 Vi sinh vật gây bệnh:

Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng là

Samonella typhi, Samonella paratyphi, Shigella dysenterial, Tác động đến hệ vi

sinh vật thông thường

+ Ở 60ºC và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật

bị tiêu diệt Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trựckhuẩn) vẫn tồn tại Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử củachúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 100ºC rấtnhiều.

1.1.7 Nước trong sữa tươi.

Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng trong sữa tươi, chiếm 90% thànhphần trong sữa tươi Nước trong sữa bao gồm nước tự do, nước liên kết, nước kếttinh và nước tương Ngoài nước kết tinh còn lại các loại nước đều có giá trị trongcông nghiệp chế biến sữa

1.2 Siro.

Để tăng vị ngọt cho sữa chua, người ta bổ sung thêm siro hoặcđường( glucose, saccharose ) vào sữa trong quá trình chế biến Người ta có thể bổsung trực tiếp hoặc gián tiếp dưới dạng puree trái đối với các sản phẩm giành chongười ăn kiên, các nhà sản xuất sử dụng chất tạo ngọt Thông dụng nhất làaspartame

Màu sắc Tinh thể màu trắng Khi pha vào

nước cất cho dung dịch trong

Tinh thể màu trắng ngà đến trắng.Khi pha vào nước cất cho dung dịchtương đối trong

1 Độ Pol, (oZ), không nhỏ hơn 99,7 99,5

2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không

3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,07 0,1

4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105oC trong 3 h, % khối

lượng (m/m), không lớn hơn 0,06 0,07

5 Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 160 200

 Asen (As), không lớn hơn 1 mg/kg

 Đồng (Cu), không lớn hơn 2 mg/kg

- Không mang tính dinh dưỡng.

- Không độc hại đối với cơ thể con người

- Phải tuân thủ các qui định của tổ chức lương thực thế giới( FAO), quy địnhViệt Nam

Trong công nghiệp sản xuất sữa chua uống, sử dụng chủ yếu chất phụ gia kíhiệu 5846, có hàm lượng 0.1% -0.5% có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinhbột ngô biến tính

1.4 Vi sinh vật [03].

Bảng 1.5 Các giống vi sinh vật trong sản xuất sữa chua

Giống vi sinh vật Loại

Vi khuẩn

Lactobacillus L.delbrueckii

L.delbrueckii ssp lactis L.delbrueckii ssp bulgaricus L.helveticus

L.acidophilus L.casei

L.kefir Lactococcus L.lactis ssp lactis

L.lactis ssp lactis var diacetylatis L.lactis ssp cremoris

L mesenteroides ssp cremoris S.thermophilus

P.pentosaceus P.acidilactis A.aceti Nấm men

C.kefir S.cerevisiae S.lactis T.delbrueckii Nấm sợi

B CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA.

1.1 Biến đổi sinh hóa khi lên men sữa.

Dưới tác dụng của hệ vi sinh vật, đường lactose bị biến đổi thành nhiều thànhphần khác nhau, quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong quá trình lên mensữa

C12H22O11.H2O → 4CH3CHOH-COOH

Acid lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành acidpropionic hay acid butyric

3CH3-CHOH-COOH → 2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + H2O (Acid lactic) (Acid propionic)

2CH3-CHOH-COOH → CH3-(CH2)2-COOH + 2CO2 + 2H2

(Acid lactic) (Acid butyric)

Trong đó quá trình lên men butyric, propionic là quá trình biến đổi không cólợi cho sữa, ngoài 2 loại trên, một lượng nhỏ các acid acetic, acid caprolic, ethanol,

và các chất khí được tạo thành là nguyên nhân gây nên mùi vị khó chịu trong cácsản phẩm sữa chua, làm giảm chất lượng của sữa.

Chương 2: Chọn và thuyết minh dây chuyền

2.1 Dây chuyền công nghệ [04].

Đồng hóa 55-80°C200- 250 barPhối trộn

Lên men 42- 45°C

3- 5hThanh trùng 90-95°C Làm nguội 42- 45ºC

2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.

2.2.1 Nguyên liệu sữa tươi [01].

Sữa tươi là nguyên liệu chính dùng để sản xuất các sản phẩm sữa của nhà máy.Chất lượng của nguyên liệu có tính quyết định đến chất lượng của sản phẩm, sữa tươicàng tốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Vì vậy, khi lấy sữa tươi để sản xuất phảiđảm bảo là đạt yêu cầu về chất lượng

 Sữa được lấy từ những con bò khẻo mạnh

 Sữa có mùi thơm tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh và cácchất tẩy rửa

 Sữa có thành phần tự nhiên

 Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến nhiệt độ 8-100C sau khi vắt

 Kho và thiết bị phải sạch sẽ và phải bảo quản đúng ở nhiệt độ yêu cầu

 Các chỉ tiêu của sữa:

 Chỉ tiêu cảm quan:

+ Màu sắc: màu đặc trưng của sữa tươi từ trắng đục đến nhạt

+ Mùi vị: mùi vị thơm ngon đặc trưng của sữa tươi, không được có mùi

vị lạ

+ Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

 Chỉ tiêu hoá lí:

+ Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng

+ Hàm lưọng chất béo không nhỏ hơn 2,8%

+ Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1,029

+ Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) không nhỏ hơn 0,2%

 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng qui định:

+ Tổng số tạp trùng không được quá 50 000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa

+ Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc /1 ml sữa.

+ Không được có vi trùng gây bệnh

2.2.2 Kiểm tra, lọc [01].

Kiểm tra: Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải được kiểm tra kĩ, trước khi đưavào sản xuất phải kiểm tra độ chua, độ nhiễm khuẩn, tỷ trọng, hàm lượng chất khô,hàm lượng protein và nhiệt độ của sữa, đồng thời phải khuấy đều sữa để tránh nổimỡ

Trong trường hợp thấy nhiệt độ và độ chua của sữa tăng phải làm sạch và xử lí ngay.Sữa sau khi nhập về phải đưa vào chế biến ngay, nếu chưa được sản xuất phải đượcbảo quản ở nhiệt độ 8÷ 10ºC và không được để quá 3 tiếng

Lọc: nhằm loại bỏ hoàn toàn tạp chất vô cơ và hữu cơ còn lẫn trong sữa đểđảm bảo sữa sạch đưa vào sản xuất

Quá trình lọc bao gồm 2 giai đoạn:

+ Lọc giai đoạn 1 (lọc thô): mục đích là để loại bỏ tạp chất lớn Các cơ cấu lọc códạng ống tháo lắp được và được bịt kín bằng các túi lọc Các túi lọc được lồng vàogiữa 2 vỏ kim loại cố định Giữa hai cơ cấu lọc có rôbinê, với ba đường hướng khácnhau sẽ hướng đường chảy của sữa luân phiên thay đổi từ cơ cấu này sang cơ cấukhác

+ Lọc giai đoạn 2 (lọc sạch): lọc bằng vải lọc nhằm loại bỏ hoàn toàn tạp chất cótrong sữa Khi lọc, sữa được đi qua một lớp vải lọc (được làm bằng màng xenlulozahoặc là bằng nilon) Trong khi thao tác, lớp vải lọc sẽ bị bít lại do cặn lọc nên cầnthay luôn theo định kì để đảm bảo năng suất lọc

Sử dụng thiết bị lọc thuỷ tĩnh GEAKA70-76 của Ý

Mỗi thiết bị lọc gồm 4 ống lọc được làm bằng thép không gỉ, sữa đã được loại

bỏ tạp chất chảy xuống phần đáy qua phễu và được bơm sang thùng chứa

Quá trình lọc tiến hành nhanh hơn khi nhiệt độ của khối sữa nóng so với khốisữa nguội (bởi nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của sữa)

2.2.3 Định lượng.

Cân xác định đúng lượng thể tích sữa cần đưa vào sản xuất Nhằm đảm bảođúng năng suất làm việc của nhà máy Nhằm đưa vào lượng sữa cần thiết cho quátrình sản xuất Sử dụng cân định lượng GHJ-15 Cân được làm bằng thép không gỉ,thân hình trụ Sữa được bơm vào cân nhờ hệ thống van định lượng đặt dưới đáy câncho phép xác định được lượng sữa nguyên liệu đưa vào

2.2.6 Ly tâm [01, tr.55]

Mục đích của công đoạn: là để tách cream ra khỏi sữa nguyên liệu nhằm thu

cream và sữa gầy Sử dụng thiết bị li tâm dạng đĩa loại Tetra Cetri AMF.

Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục, sau khi sữa được nạp vào máy

li tâm, sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn để chảy vào các khoảng không gian hẹp giữacác đĩa li tâm Dưới tác dụng của lực li tâm, sữa được phân chia thành hai phần:phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động hướng về phía trục của thùngquay, phần sữa gầy có khối lượng riêng cao sẽ chuyển động về phía thành củathùng quay Sau cùng cả hai dòng sữa gầy và cream sẽ theo những kênh riêng đểthoát ra ngoài

Cream thu được cho lên men để sản xuất bơ, còn sữa gầy dùng để sản xuất sữachua uống không béo

đó làm nguội ở nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men

2.2.6 Men giống và nhân giống [01, tr.224]

Thường sử dụng giống vi khuẩn lactic lên men đồng hình như: Streptococcus

thermophillus và Lactobacillus bulgaricus.

Chế phẩm vi khuẩn lactic được hoạt hoá trên môi trường được pha chế từ sữabột gầy Hàm lượng chất khô trong môi trường hoạt hóa dao động từ 9÷ 12% trongthời gian

t =30÷ 45 phút Quá trình hoạt hóa được thực hiện ở trong thiết bị vô trùng có dạnghình trụ, đáy hình côn và được chế tạo bằng vật liệu thép không gỉ

Giống vi khuẩn lactic sau khi được hoạt hoá, được cấy vào trong thiết bị lênmen với tỉ lệ là 5% (v/v) Khi tiến hành cấy giống, cho cánh khuấy của thiết bị hoạtđộng trong một khoảng thời gian nhất định để phân bố đều các tế bào vi khuẩn

lactic ở trong môi trường sữa, nhằm đảm bảo cho quá trình lên men được diễn ranhanh và đồng đều hơn.

2.2.7 Lên men.

Mục đích của công đoạn: là chuyển hoá đường lactose trong sữa thành axít

lactic và chất thơm dưới tác dụng của hệ vi khuẩn lactic, kết quả tạo ra cho sản phẩm

có vị chua thích hợp và mùi thơm đặc trưng

Cấy hỗn hợp cả hai loài vi khuẩn: Streptococcus thermophillus và

Lactobacillus bulgaricus vào thiết bị lên men PH-OTH-2 kiểu đứng Quá trình lên

men được thực hiện trong thiết bị lên men ở nhiệt độ t = 42-430C trong thời gian là t

=3- 5 giờ Kết thúc quá trình lên men khi khối sữa đạt độ chua là 80-100 0D

Thiết bị lên men có dạng hình trụ đứng, bên trong có hệ thống cánh khuấy vàcác đầu dò nhiệt độ, pH, … để có thể theo dõi trực tiếp các thông số công nghệ trongquá trình lên men, thiết bị có lớp cách nhiệt để đảm bảo nhiệt độ lên men

Khi kết thúc quá trình lên men, tiến hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gelcủa khối đông, sau đó làm lạnh về nhiệt độ 18-200C

Mục đích của công đoạn: Nhằm giảm kích thước các cầu mỡ, nhằm làm tăng

tốc độ phân tán của mỡ, ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phầnkhác trong sữa làm cho sữa có trạng thái nhũ tương bền vững Đồng hoá có thểlàm tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhưng làm giảm đáng kể quá trình oxy hoá,làm tăng chất lượng của sữa và các sản phẩm sữa Các sản phẩm sữa khi qua đồnghoá sẽ được cơ thể hấp thụ dễ dàng

Sữa được bơm vào thiết bị đồng hoá Tetra Alex bởi 1 bơm piston Trong côngnghiệp chế biến sữa, quá trình đồng hoá được thực hiện ở áp suất 200÷ 250 bar,nhiệt độ đồng hoá thường dao động từ 55÷ 80ºC Các cầu mỡ trong thiết bị đồnghoá được phân chia là kết quả của sự thay đổi đột ngột tốc độ của sữa qua các khevan Trong khe van, sữa có tốc độ chuyển động lớn v = 200÷ 300 m/s Khi các cầu

mỡ chuyển động từ vùng có áp lực nhỏ sang vùng có áp lực lớn, nó sẽ bị kéo căng

và từng phần của nó bị đứt khỏi cầu mỡ Dung dịch sữa sau khi đồng hoá sẽ trở nênđồng nhất

2.2.10 Tiệt trùng, làm nguội [01, tr.229]

Mục đích của công đoạn: nhằm tiêu diệt các vi sinh vật chịu nhiệt và bào tửcủa nó, kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm, đảm bảo an toàn về mặt vi sinh chosản phẩm

Sử dụng thiết bị tiệt trùng, làm nguội dạng bản mỏng Alpha Laval Chế độ tiệttrùng ở nhiệt độ t =137÷ 140ºC trong khoảng thời gian từ t =2÷ 3s Bộ phận chínhcủa thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằngthép không gỉ Mỗi tấm bảng sẽ có 4 lỗ tại 4 góc và hệ thống các đường rãnh trênkhắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt Khi ghép các tấmbảng mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành nên những hệ thốngđường vào và ra cho sữa và tác nhân gia nhiệt Sau đó sữa được làm nguội về nhiệt

độ 25ºC

2.2.11 Rót sản phẩm.

Mục đích của công đoạn:

+ Cách li sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời hạn sử dụngsản phẩm

+ Tạo kiểu dáng thích hợp cho người tiêu dùng

+ Đảm bảo thuận tiện khi bao gói và vận chuyển.

Quá trình rót hộp được thực hiện trên máy rót hộp và bao gói tự độngTetrapak Trước khi máy làm việc nhất thiết phải vệ sinh bằng xút, axít rồi tuầnhoàn bằng nước sạch lần cuối Bao bì sử dụng để đựng sữa là bao bì giấy Khimáy chuyển sang chế độ sản xuất, bao bì giấy từ cuộn bao bì được các con lăndẫn qua bộ in hạn sử dụng rồi đưa qua bộ hàn strip một bên mép của bao bì Sau

đó, bao bì được dẫn qua bộ định hình ống và được hàn bên trong để tạo thànhống giấy Sữa được rót vào bao bì nhờ một phao rót đặc biệt Hai ngàm trái vàphải hoạt động liên tục, vừa hàn ngang vừa cắt tạo thành những hộp sữa rơixuống bộ phận ghép mí, hộp giấy tạo thành những hộp chữ nhật Toàn bộ cácthao tác trên được thực hiện tự động bằng chương trình đã được lập trình sẵn

Yêu cầu là thực hiện trong điều kiện vô trùng để tránh tái nhiễm vi sinh vậtvào thành phẩm Bao bì phải đảm bảo vô trùng

Thường xuyên lấy mẫu để kiểm tra các mối hàn của bao bì sau 30 phút, saukhi khởi động máy, sau khi nối cuộn bao bì và sau khi nối cuộn strip

2.2.12 Bảo quản sản phẩm [01, tr 229]

Bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ phòng

Chương 3: CÂN BĂNG VẬT CHẤT

3.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy.

3.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu.

Nguyên liệu sữa nguyên liệu khó bảo quản, dễ bị hư hỏng nếu dự trữ dàingày.Vì vậy nguyên liệu được nhập vào nhà máy với tầng suất ba ngày nhập mộtlần

Bảng 3.1: Biểu đồ nhập nguyên liệu.

3.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy

Nhà máy làm việc theo một dây chuyền sản xuất chính:

Dây chuyền sản xuất sữa chua tách 3/4 chất béo với năng suất 28000 tấnnguyên liệu/năm

Nhà máy sản xuất 12 tháng trong năm 2017, quá trình kiểm tra và bảo trì máymóc, thiết bị được tiến hành trong một vài ngày trong tháng Do tính chất sản xuấtnên nhà máy làm việc theo ca như sau:

Các tháng 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 làm việc 3 ca/ngày để đáp ứng nhu cầu tiêudùng vào mùa nắng nóng

Các tháng 10, 11, 12 làm việc 2 ca/ngày vì thị trường tiêu dùng trong thời giannày giảm do khí hậu lạnh của mùa đông.

Số ngày làm việc trong năm là: 365 – (53 + 15 + 8 ) = 289 (ngày)

Nguyên liệu sữa tươi: Tổng chất khô 13,5% trong đó 3,5% chất béo

Tháng

Số ngàysản xuất

Sữa chua uốngCa/ngày Ca/tháng

Bảng 3.3 Giả thuyết tiêu hao của các công đoạn sản xuất.

STT Các công đoạn sản xuất Tiêu hao( %)