Thiết kế phân xưởng sản xuất yaourt dạng lỏng năng suất 8 triệu lít năm và yaourt dạng gel năng suất 7 triệu tấn năm

Sữa tươi chứa hàm lượng các chất dinh dưỡng cân đối đặcbiệt là nguồn protein hoàn hảo, nó giúp cung cấp năng lượng, cải thiện chiều cao,ngăn ngừa loãng xương, phát triển trí não… Trong đ

LỜI NÓI ĐẦU

Sữa là sản phẩm cung cấp gần như đầy đủ chất dinh dưỡng cho con người

Vì vậy nó là nguồn thực phẩm rất quan trọng và không thể thiếu đối với con người Đặc biệt sản phẩm yaourt rất có lợi cho hệ tiêu hóat.Do đó cùng với sự pháttriển của ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến sữa nói riêng cũng

đã và đang phát triển

Trong những năm trở lại đây nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữacủa người dân rất cao, nhưng nguồn sữa trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu, vìthế chúng ta đã nhập nhiều loại sữa từ nước ngoài

Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa Đây là điềukiện rất tốt cho việc chăn nuôi bò sữa Về mặt thị trường, nước ta hiện nay đangtiêu thụ mạnh các sản phẩm từ sữa như: sữa tươi tiệt trùng, yaourt uống và nhiềusản phẩm khác Mặt khác nhà nước ta đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho sự pháttriễn ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam

Có nhiều công nghệ đã và đang được sử dụng trong việc nâng cao chấtlượng cũng như bảo quản sữa Tuy nhiên trong giới hạn của đồ án chuyên ngànhnày, tôi xin trình bày việc tính toán và thiết kế phân xưởng sản xuất yaourt dạnglỏng năng suất với năng suất 8 triệu lít/năm và dạng gel 7 triệu tấn/năm

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU i

Mục lục ii

Danh mục bảng v

Danh mục hình vi

PHẦN 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Lợi ích của sữa 1 1.2 Lập luận kinh tế: 1 1.3 Chọn vị trí xây dựng nhà máy 2 1.3.1 Nguyên tắc chọn 2

1.3.2.Lựa chọn địa điểm 2

PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 3

2.1 Nguyên liệu 3 2.1.1 Sữa tươi 3

2.1.2 Đường 10

2.1.3 Chất ổn định (Phụ gia) 12

2.1.4 Vi sinh vật 12

2.2 Sản phẩm 13 PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 15

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 15 3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 17 3.2.1 Thuyết minh các quá trình chung của hai dây chuyền sản xuất 17 3.2.2 Thuyết minh cho dây chuyền sản xuất yaourt dạng uống 18 3.2.3 Thuyết minh cho dây chuyền sản xuất yaourt dạng gel 20 PHẦN 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 20

4.1 Bố trí lịch sản xuất 20 4.2 Tính cân bằng vật chất 21 4.2.1 Số liệu ban đầu 21 4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất yaourt dạng uống 22 4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất yaourt dạng gel 24 4.2.4 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất chung 27 PHẦN 5: CHỌN THIẾT BỊ 29

5.1 Tank chứa sữa tươi29

5.2 Thiết bị chuẩn hóa 30

5.3.Thiết bị xử lý nhiệt 30

5.4 Thiết bị đồng hóa lần 1 32

5.5 Thiết bị đồng hoá lần 2 33

5.6.Thiết bị lên men 34

5.7.Thiết bị cấy giống 35

5.8.Thiết bị phối trộn 36

5.9.Thiết bị rót cho dạng yaourt uống 37

5.10.Thiết bị rót cho dạng yaourt gel 38

5.11 Bồn chờ rót trong sản xuất yaourt uống 38

5.12 Nồi nấu siro 70% 39

5.13 Thiết bị chứa chất ổn định 39

5.14.Chọn bơm 39

5.15 Thiết bị CIP 40

PHẦN 6 : TÍNH NĂNG LƯỢNG 40

6.1.Tính hơi và chọn nồi hơi 40 6.1.1 Tính hơi cho sản xuất 41

6.1.2 Tính nước và hơi cho CIP 41

6.1.3 Chọn nồi hơi 43

6.2 Tính lạnh và chọn máy nén lạnh 43 6.2.1.Tính lạnh 43

6.2.2.Chọn máy nén lạnh 44

6.3.Tính điện 45 6.3.1 Điện sản xuất 45

6.3.2 Điện dân dụng 45

6.3.3 Chọn ổn áp 46

PHẦN 7 : TÍNH XÂY DỰNG 46

PHẦN 8 : AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH 46

8.1 An toàn lao động 46 8.1.1 Tai nạn xảy ra do các nguyên nhân chủ yếu sau 46

8.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 47

8.1.3.Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 47

8.2 Vệ sinh công nghiệp 49

8.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân 49

8.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 49

8.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 50

KẾT LUẬN 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Danh mục bảng

 BẢNG 1.1: HÀM LƯỢNG CÁC ACID AMIN TRONG SỮA 5

 BẢNG 1.2: CÁC GIỐNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT YAOURT 12

 BẢNG 4.1: BIỂU ĐỒ BỐ TRÍ SẢN XUẤT CHO TỪNG PHÂN XƯỞNG.20

 BẢNG 4.2: TIÊU HAO NGUYÊN LIỆU Ở QUY TRÌNH SỮA CHUA DẠNG LỎNG 22

 BẢNG 4.3: TIÊU HAO NGUYÊN LIỆU Ở QUY TRÌNH SỮA CHUA DẠNG GEL 24

 BẢNG 4.4: TIÊU HAO NGUYÊN LIỆU Ở DÂY CHUYỂN SẢN XUẤT CHUNG 27

 BẢNG 4.5: BẢNG TỔNG KẾT TIÊU HAO NGUYÊN LIỆU 28

 Bảng 6.1 : công suất tiêu thụ điện của các thiết bị chính 45

Danh mục hình

Hình 1 :Bồn chứa sữa Tetra Alsafe LA 29

Hình 2: Thiết bị ly tâm Tetra Alfast Plus 30

Hình 3: Thiết bị gia nhiệt bản mỏng 31

Hình 4: Thiết bị đồng hóa Tetra Alex 32

Hình 5: Thiết bị lên men 35

Hình 6: Thiết bị cấy giống 36

Hình 7: Thiết bị phối trộn 37

Hình 8: Thiết bị đóng gói 37

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1.1 Lợi ích của sữa:

Hiện nay, khi đời sống ngày càng được nâng cao thì nhu cầu vật chất củacon người càng tăng Do đó, ngành công nghệ thực phẩm là ngành khoa học quantrọng tronh nền kinh tế quốc dân Nó đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho con người

và góp phần giải quyết việc làm cho người lao động Trong đó phải kể đến ngànhcông nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa

Sữa là thực phẩm giàu dinh dưỡng và cân đối nhất, rất cần thiết trong khẩuphần ăn hàng ngày của con người, có tác dụng phục hồi sức khỏe mau chóng chongười lao động, dễ hấp thụ đối với người bệnh, trẻ em, người cao tuổi Đặc biệtsản phẩm sữa chua rất giúp ích cho đường ruột Do đó cùng với sự phát triển củangành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến sữa nói riêng cũng đã vàđang phát triển

Trong những năm trở lại đây nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữacủa người dân rất cao, nhưng nguồn sữa trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu, vìthế chúng ta đã nhập nhiều loại sữa từ nước ngoài

Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa Đây là điềukiện rất tốt cho việc chăn nuôi bò sữa Về mặt thị trường, nước ta hiện nay đangtiêu thụ mạnh các sản phẩm từ sữa như: sữa tươi tiệt trùng, sữa chua uống và nhiềusản phẩm khác Mặt khác nhà nước ta đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho sự pháttriễn ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam

1.2 Lập luận kinh tế:

Những năm gần đây cùng với sự phát triển kinh tế, đời sống vật chất củacon người ngày càng cải thiện, nhu cầu của việc sử dụng những loại thực phẩmvừa ngon vừa có lợi cho sức khỏe càng tăng cao Một trong những thực phẩm thỏamãn nhu cầu đó là sữa Sữa tươi chứa hàm lượng các chất dinh dưỡng cân đối đặcbiệt là nguồn protein hoàn hảo, nó giúp cung cấp năng lượng, cải thiện chiều cao,ngăn ngừa loãng xương, phát triển trí não…

Trong đó yaourt là một trong những sản phẩm lên men từ sữa có một vịchua rất đặc trưng, hương vị thơm ngon.Các vi khuẩn lactic có trong yaourt có lợicho hệ tiêu hóa của con người, làm chậm quá trình lão hóa và kéo dài tuổi thọ củacon người

Vì những ưu điểm trên, nhu cầu sử dụng yaourt ngày càng tăng, trong đó 2loại sản phẩm yaourt dạng lỏng và dang gel truyền thống rất được nhiều người ưathích và sử dụng phổ biến.Do vậy việc xây dựng thêm các phân xưởng, đổi mới

các công nghệ là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng, tăng khả năng cạnhtranh cho nhà sản xuất.

-Đặt gần khu dân cư, khí hậu, thời tiết, địa hình…thuân lợi

1.3.2.Lựa chọn địa điểm:

Phân xưởng đặt tại khu công nghiệp Biên Hòa, phường An Bình, thành phốBiên Hòa, tỉnh Đồng Nai

1.3.2.2 Hạ tầng kỹ thuật trong khu công nghiệp:

-Giao thông: đường giao thông và đường nội bộ hoàn chỉnh Mặt đường trảibêtông nhựa với tải trọng ( H30-30MT/cm2 )

-Cấp điện: 2 trạm biến áp 40MVA từ lưới điện quốc gia

-Cấp nước: công suất cung cấp nước khoảng 25.000m3/ngày đêm

-Thông tin liên lạc: bưu điện khu công nghiệp Biên Hòa vố mạng thông tinIDD hiện đại và các dịch vụ bưu chính khác sẵn sàng các nhu cầu đầu tư cũng nhưcấp dịch vụ VoIP, ADSL…

-Xử lý nước thải: nước thải từ khu công nghiệp Biên Hòa 1 được thu gom

về trạm bơm và đưa về xử lý tại nhà máy xử lý nước thải Biên Hòa 2 với công suất

4000 m3/ngày ( công suất thiết kế 8000 m3/ngày )

-Giá điện: 1100 đồng/kWh

-Giá nước: 4820 đồng/m3

-Phí xử lý nước thải: 0,28 USD/m3

1.3.2.3 Lựa chọn năng suất:

-Đối với yaourt dạng lỏng : 8 triệu lít/năm

-Đối cới yaourt dạng gel : 7 triệu tấn/năm

PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

2.1.1.1 Tính chất vật lý của sữa tươi:

Sữa tươi có màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước có vịđường nhẹ và có mùi ít rõ nét Sữa thường có những tính chất sau:

- Thành phần hoá học của sữa tươi:

Sữa bao gồm hai thành phần chính là chất khô và nước

 Nước: Nước tồn tại trong sữa ở hai dạng nước tự do và nước liên kết trong đónước tự do chiếm 96 ÷ 97% tổng lượng nước

+ Nước tự do phân bố tương đối đồng đều trong sản phẩm và có thể bốc hơi trongquá trình cô đặc, sấy đây là cơ sở để sản xuất ra các loại sản phẩm từ sữa khácnhau như sữa cô đặc, sữa bột phomat

+ Nước liên kết chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3 ÷ 4%, hàm lượng nước liên kết phụthuộc vào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các phosphatic,polysacarit Nước liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH2, -COOH, -

 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 axit béo no và không

no như: axit oleic, axit palmitic, axit stearic

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

Đặc tính hóa lý của chất béo

+ Mật độ quang ở150C : 0,91 ÷ 0,950C

+ Điểm nóng chảy : 31 ÷ 360C

có bản chất Phospholipit, có thành phần chủ yếu là lexitin và xephalin Đây lànhững chất béo phức tạp có hàm lượng 0,3 - 0,5g/l.

Ngoài ra, màng tế bào còn chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ chủyếu là Cu, Fe, Enzym Enzym chủ yếu là phosphataza mang tính kiềm tập trungtrong phần protit và enzym reductaza có trong phần không hòa tan được

Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit trong lòngcác tiểu cầu mang đặc tính chung như sau: Phần trung tâm của hạt tiểu cầu chứacác glixerit có điểm nóng chảy thấp, giàu hàm lượng axit oleic và luôn ở trạng tháilỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường Trong khi đó, phần ngoại vi nơi tiếp xúcvới màng chứa các glyxerit có chỉ số iot thấp (5 - 6) nhưng lại có điểm nóng chảyrất cao và đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường Vì lẽ đó, xu thế chung của các hạtchất béo có trong sữa sẽ liên kết lại với nhau để tạo thành hạt hình cầu có kíchthước lớn hơn Đó là nguyên nhân gây nên trạng thái mất ổn định của chất béo cótrong sữa và đó là nguyên nhân gây nên sự phân lớp chất béo và các thành phầntrong sữa

Alanin : 3,0% Prolin :11,3% Phenylamin : 5,0%

Histidin : 3,1% Lysin : 8,2% Axit aspartic : 7,1%

Axit glutamic : 22,4% Tyrosin : 6,3%

Trong cấu trúc thành phần protein sữa rất đa dạng, bao gồm các chất sau:

 Cazein toàn phần chứa : 26 - 29 g

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 chiếm 60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần, -cazein chiếm 4 - 8% cazein toàn phần Khi nhiệt độ vượt quá 75 - 800C có sự biếntính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thànhcanxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixenphosphocazein và các muối khoáng hòa tan

- Đường lactose

Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa, với hàm lượng khoảng 50g/l,tồn tại chủ yếu 2 dạng  và  Lactose khi bị thuỷ phân tạo ra các phần tử đườngglucose và một phần tử đường galactose

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Glucose Galactose

Trong sữa đường lactose luôn ở trạng thái hòa tan, khả năng hòa tan và kếttinh của lactose cho ta những ứng dụng quan trọng trong chế biến sữa Hai đường

- lactose luôn tồn tại cân bằng trong chất lỏng theo một tỷ lệ nhất định và cânbằng này được thay đổi bởi nhiệt độ

Đường lactose ít hòa tan hơn đường sacarose ở cùng nhiệt độ và ít ngọthơn Độ hoà tan của đường lactose tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thủy phân rấtchậm theo nhiệt độ ở nhiệt độ cao Sự có mặt của đường lactose góp phần biếnmàu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao

Đường lactose ít hòa tan hơn đường sacarose ở cùng nhiệt độ và ít ngọthơn Độ hoà tan của đường lactose tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thủy phân rấtchậm theo nhiệt độ ở nhiệt độ cao Sự có mặt của đường lactose góp phần biếnmàu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao

Đường lactose dễ bị lên men dưới tác dụng của vi sinh vật để tạo ra các sảnphẩm khác nhau Quan trọng nhất là tạo thành axit lactic trong sản xuất sữa lênmen

C12H22O11 + H2O 4CH3CHOH-COOH + H2O + CO2

lactose Axit lactic

Axit lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành axit propionichay axit butyric

3CH3CHOH-COOH CH3(CH2)2COOH + 2CO2 + 2H2

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Lactose Glucose Galactose

- Các loại muối khoáng:

Hàm lượng của nó trong sữa khoảng: 9 -9,1 (g/l)

Các muối khoáng trong sữa chủ yếu gồm: Muối clorua, phosphat, xitrat, natrisunphat, natri bicarbonnat Các muối khoáng trong sữa tồn tại dưới 2 dạng cânbằng: dạng hoà tan và dạng keo Tuy nhiên, dạng cân bằng này có thể phá vỡ dướicác yếu tố công nghệ: pH, nhiệt độ

Sự tồn tại cân bằng của muối canxi ở dạng hòa tan và dạng phức của cácthể keo là có ý nghĩa lớn hơn cả vì nó quyết định đến sự ổn định của sữa Sự tănglên hàm lượng Ca sẽ làm tăng khả năng bất ổn định, đặc biệt trong quá trình đunnóng và quá trình lên men Để tránh hiện tượng này thông thường người ta chothêm vào sữa những dạng phức tạp đó là các muối photphat hoặc xitrat với liềulượng thích hợp

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 Khi sữa có hàm lượngcanxi thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm Ngược lại, nếu sữa cóhàm lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quện sữa (gelđông tụ) lại không mịn Trong sữa canxi nằm trong các hợp chất canxi cazeinat,canxi phosphat, canxi limonat

- Axit hữu cơ:

Trong sữa chứa nhiều axit hữu cơ như: axit xitric, lactic, axetic Trong đó,axit xitric là axit cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờvào quá trình:

Axit xitric diaxetyl axetoin 2,3 butylen glycol

- Các chất xúc tác sinh học:

a Vitamin :

Sữa được coi là thức ăn tiêu biểu nhất về số lượng vitamin tuy với hàmlượng không lớn lắm Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theokhả năng hòa tan của chúng trong nước hay chất béo

 Nhóm vitamin hòa tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằmtrong thành phần của mỡ sữa

 Nhóm vitamin hòa tan trong nước: B, C, PP.

b Các enzyme:

Các enzyme tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa

và các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzyme trong sữa được chia làmhai nhóm chính

 Nhóm enzyme thủy phân: gồm Lipase, phosphatase, galactase,protease, amylase Trong đó, vai trò của các enzyme Lipase có tínhquyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa Lipase có tácdụng thủy phân chất béo tạo thành axit béo và glyxerin có pH = 9,4

 Nhóm enzyme oxy hóa: gồm Reductase, lactoperoxydase Catalase.Các enzyme này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tínhsữa

- Vi sinh vật trong sữa:

Gồm : Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

 Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2 9m Phần đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theokiểu nảy chồi

 Nấm mốc: Chủ yếu là Mucor và Rhizopus Các loại nấm mốc này

gây nên những biến động khi sản xuất các sản phẩm như: Bơ,

phomát Ngoài ra còn có: Penicilium, Aspergillus.

 Vi khuẩn: Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước

không vượt quá vài micromet Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium quan trọng là vi khuẩn lactic.

Thông thường trong sữa chúng có đặc điểm :

+ Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện

+ Không sản sinh ra các hợp chất nitrat

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

+ Ít hay không tiết ra enzym proteaza trong sữa

Hai 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 phomai

Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic: Là tác nhân của sự đông tụ

tự nhiên của quá trình phồng lên của phomai, tạo hương

- Nước.

Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng của sữa tươi, chiếm 90% thànhphần trong sữa Nước trong sữa gồm nước tự do, nước liên kết, nước kết tinh vànước trương Ngoài nước kết tinh ra thì tất cả những loại nước khác đều có giá trịtrong công nghiệp chế biến sữa

2.1.1.3 Yêu cầu về sữa tươi:

 Chất lượng nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm, sữa tươicàng tốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Vì vậy, khi lấy sữa tươi đểsản xuất phải bảo đảm đạt yêu cầu về chất lượng Sữa tươi lấy từ các trạmthu mua phải là:

+ Sữa được lấy từ những con bò khỏe mạnh

+ Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh,chất tẩy rửa

+ 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 cómùi vị lạ

+ Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

- Chỉ tiêu hóa lý:

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

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

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

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

- Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng quy định:

+ Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 vi khuẩn lạc trong 1mlsữa

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

+ Không được có vi trùng gây bệnh

2.1.2 Đường:

Để tăng vị ngọt cho yaourt, người ta bổ sung đường (glucose,saccharose…) vào sữa trong qua trình chế biến Đường có thể được bổ sung trựctiếp hoặc dưới dạng puree trái cây đối với những sản phẩm dành cho người ănkiên, các nhà sản xuất sử dụng chất tạo ngọt, thông dụng nhất là aspartame

- Các chỉ tiêu của đường cát trắng RE:

Chỉ tiêu cảm quan: vị ngọt không có mùi vị lạ, màu sắc trắng sáng, trạngthái đồng đều, không vón cục, không lẫn tạp chất

Chỉ tiêu hóa lý:

+ Hàm lượng đường sacaroza tính bằng % chất khô: > 99,7%

+ Độ ẩm < 0,05%

+ Hàm lượng đường khử tính bằng % : < 0,08%

+ Hàm lượng tro tính bằng % chất khô: < 0,05%

-Puree tự nhiên(không có bổ sung thêm đường)

-Puree có bổ sung thêm đường

Hàm lượng đường trong puree thường chiếm 50 – 55%.

2.1.3 Chất ổn định (Phụ gia):

Chất ổn định bổ sung vào nhằm tạo trạng thái bền vững, tăng giá trị cảmquan cho sản phẩm

Chất phụ gia đưa vào sản phẩm phải đạt các yêu cầu sau:

- Không mang tính chất dinh dưỡng

- Không độc hại đối với sức khỏe con người

- Phải tuân theo những quy định của tổ chức lương thực thế giới (FAO), tiêu chuẩnViệt Nam

Trong công nghệ sản xuất sữa chua uống, sử dụng chất ổn định có kí hiệu

5846, hàm lượng từ 0,1% - 0,5% có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh bộtngô biến tính

2.1.4 Vi sinh vật:

 Bảng 1.2: Các giống vi sinh vật trong sản xuất yaourt

Vi khuẩn

L.delbrueckii ssp lactisL.delbrueckii ssp bulgaricusL.helveticus

L.acidophilusL.casei

L.kefir

L.lactis ssp lactis var diacetylatisL.lactis ssp cremoris

L mesenteroides ssp cremorisS.thermophilus

P.pentosaceusP.acidilactisA.aceti

Nấm men

Trên thị trường hiện nay sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại Cấutrúc và mùi vị yaourt luôn được các nhà sản xuất hay đổi để phù hợp với thị hiếu

và thói quen sử dụng của khách hàng tại các nước khác nhau Ở các nước Tây Âu,sữa chua được sử dụng khá phổ biến từ đầu thế kỷ XX Trạng thái, mùi vị của sữachua yaourt có khác nhau ở mỗi vùng, đặc biệt độ đặc hoặc loãng phụ thuộc vàothị hiếu của mỗi nước

Sản phẩm yaourt có thể được phân loại như sau:

- Yaourt truyền thống (Set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quytrình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lí, cấy giốngrồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khốiđong và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

-Yaourt dạng khuấy (Stirred type) : khối đông xuất hiện trong sản phẩm sauquá trình lên men bị phá huỷ một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trìnhsản xuất yaourt dạng khuấy, sữa nguyên liệu được xử lí và cấy giống rồi lên mentrong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là quá trình làm lạnh và rót sản phẩm vào bao

bì Yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất như yaourttruyền thống

-Yaourt uống (drinking type) hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiệntrong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá huỷ hoàn toàn.Sản phẩm có dạnglỏng, khi sử dụng, người tiêu dùng không cần dùng muỗng Điểm khác biệt là sauquá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương phápđồng hoá để phá huỷ cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sảnphẩm

-Yaourt lạnh đông (frozen type): sản phẩm có dạng tương tự như kem cream) quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theohỗn hợp sau lên men sẽ đươc đem đi xử lí và lanh đông để làm tăng độ cứng chosản phẩm (hardening) rồi bao gói

(ice Yaourt cô đặc (concentrated yaourt): Quy trình sản xuất bao gồm các giaiđoạn quan trọng như : Lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và đóng gói sản phẩm.Trong quá trình cô đặc, người ta sẽ tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm.Yaourt cô đặc còn có tên gọi là strained yaourt hay labneh

Ngày nay, để đa dạng hoá hơn nữa sản phẩm yaourt trên thị trường, người

ta có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm hoặc puree trái cây vàosản phẩm

Mặt khác phân loại yaourt dựa vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm.Lượng chất béo trong yaourt có thể dao động từ 0 – 10%, thông thường là từ 0.5 –3.5 % Theo tổ chức y tế thế giới WHO và tổ chức nông lương FAO, sản phẩmyaourt có thể chia thành 3 nhóm sau:

-Yaourt béo(Fat yaourt): Hàm lượng chất béo sản phẩm không thấp hơn 3%-Yaourt “ Bán gầy”(partially skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo nằmtrong khoảng 0.5 – 3%

-Yaourt gầy (Skimmed yaourt): Hàm lượng chất béo không lớn hơn 0.5% Sau quá trình lên men, yaourt có chứa sinh khối vi khuẩn lactic và một sốenzyme ngoại bào do chúng tiết ra Do đó, sản phẩm phải được bảo quản ở nhiệt

độ thấp(2 – 40C) để hạn chế những biến đổi bất lợi có thể làm thay đổi mùi, vị vàcác chỉ tiêu chất lượng khác của yaourt Các vi khuẩn lactic có trong yaourt rất cólợi cho quá trình tiêu hoá thức ăn ở cơ thể người Ngoài các giá trị dinh dưỡngthông thường, một số nhà khoa học đã cho rằng sữa lên men yaourt còn có chứcnăng làm chậm quá trình lão hoá và kéo dài tuổi thọ cho người sử dụng

Để kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí trong việc vận chuyển, bảo quảnsản phẩm, người ta có thể sử dụng quá trình thanh trùng hoặc tiệt trùng UHTtrong quy trình công nghệ sản xuẩt một số dạng yaourt Khi đó, nhóm vi khuẩnlactic và các vi sinh vật bị nhiểm vào sản phẩm sẽ bị tiêu diệt hoặc ức chế Yaourtuống – dạng lỏng – qua xử lí tiệt trùng UHT có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng.Tuy nhiên, một số quốc gia hiện nay không cho phép sử dụng nhiệt độ cao để tiêudiệt hoặc ức chế nhóm vi khuẩn lactic trong sản phẩm nhằm giữ lại những néttruyền thống cho sản phẩm yaourt và những lợi ích do nhóm vi khuẩn lactic mangđến cho người sử dụng

Sữa tươi

Yaourt dạng gel

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ:

3.2.1 Thuyết minh các quá trình chung của hai dây chuyền sản xuất: 3.2.1.1 Kiểm tra:

Định lượng

Yaourt dạng uống

Việc kiểm tra nguyên liệu sữa được thực hiện khi mua sữa tại các trang trạinuôi bò sữa Yêu cầu chỉ tiêu nguyên liệu phải đạt những chi tiêu đã nêu trên.

độ hoạt động của máy ly tâm.Sau đó, một phần cream sẽ được phối trộn lại vớisữa gầy để đạt hàm lượng chất béo theo yêu cầu sản xuất là 3,5%

Phần cream dư sẽ đưa đi xử lý tiếp để hoàn thiện sản phẩm cream

-Các biến đổi chính:

+Vật lý: khối lượng riêng tăng, độ nhớt giảm, nhiệt độ tăng,…

-Thiết bị: máy ly tâm và hệ thống hiệu chỉnh hàm lượng chất béo hoàn toàn

tự động

-Thông số kĩ thuât:

+Nhiệt độ dòng sữa trước khi vào thiết bị ly tâm là 55-650C

+Thời gian ly tâm: 30 phút

3.2.1.4 Xử lý nhiệt:

-Mục đích:

+ Tiêu diệt enzym và VSV

+ Bài khí: tách các khí phân tán và hòa tan ra khỏi sữa nguyên liệu

+ Ổn định thành phần protein có trong sữa và làm biến tính sơ bộ cácprotein sữa đặc biệt là các whey protein, cải thiện thành phần cấu trúc gel đông

Sử dụng chế độ nhiệt cần tránh tạo màu cho sản phẩm và để sản phẩm đạt độ nhớtnhất định

-Tiến hành: nhiệt độ sữa cần được tăng lên đến 90 – 950C thời gian là 3phút

- Các biến đổi chính:

+Vật lý: nhiệt độ tăng

+Hóa sinh và hóa lý: enzyme bị vô hoạt, một số protein hòa tan bị biến tính

và hình thành các hợp chất phức tạp với casein

1 +Hóa học: xảy ra các phản ứng hóa học không có lợi: phản ứng phân hủyacid amin, phản ứng tạo màu và mùi caramen và Maillard.

+Sinh học: ức chế hệ vi sinh vật có trong sữa đáp ứng các yêu cầu cho phép

về vi sinh

3.2.1.5 Đồng hóa:

-Mục đích: Các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thànhcác hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gâynên sự phân lớp Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn địnhtrạng thái của sữa trong quá trình bảo quản Vì vậy đồng hóa nhằm làm giảm kíchthước của các cầu béo tránh hiện tượng tách pha của chất béo trong quá trình lênmen, làm chúng phân bố đều hơn, tăng sự đồng nhất cho sản phẩm yaourt Quátrình đồng hóa sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc micelle của sữa và cải thiện cấu trúc gelcủa yaourt thành phẩm

-Tiến hành: ở áp lực 200-250 bar, nhiệt độ từ 65-700C

-Mục đích: chuẩn bị cho quá trình lên men

-Tiến hành: giống được thực hiện trong quá trình lên men là 2 loại

Lactobacillus bulgaricus và Streptococus thermophilus dưới dạng chế phẩm vi khuẩn

lactic.Tiến hành hoạt hóa giống, sau đó cấy vào bồn lên men có chứa sữa Có thểdùng cánh khuấy để phân bố đều tế bào vi khuẩn lactic vào môi trường sữa

 Lên men:

-Mục đích: chế biến

Đây là công đoạn chính, quan trọng trong công nghệ sản xuất yaourt Tạohương vị đặc trưng cho yaourt

-Bản chất: Bản chất của quá trình lên men chính là quá trình chuyển hóađường trong sữa thành axit lactic và một số sản phẩm khác Chủng vi sinh vậtđùng để sản xuất sữa chua gồm hai loại :

+ Lactobacillus bulgaricus: là loại vi khuẩn điển hình phát triển tốt tại nhiệt độ

t = 45 - 500C, nó tạo ra được 2,7% lượng axit lactic từ đường

+ Streptococus thermophilus: phát triển mạnh tại nhiệt độ t = 500C, sinh sản tạinhiệt độ t = 37 - 400C, pH thấp Trong sản xuất ta dùng hỗn hợp cả hai loại trên trongmôi trường có độ pH = 4 - 4,5 , t = 40 – 420C

-Tiến hành: Thiết bị dạng hình trụ đứng, đáy hình chỏm cầu, được làm bằngthép không rỉ và có cánh khuấy Trong suốt quá trình, nhiệt độ luôn được khống chếtrong khoảng 42 – 430C Thời gian tiến hành lên men là 2-3h Giai đoạn lên men kếtthúc khi độ chua của sữa đạt 70 – 80oD Chú ý phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ,

3.2.2.3 Đồng hóa:

Mục đích: giảm kích thước các hạt cầu béo, phân bố đều chúng trong sảnphẩm, phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt, tăng độ đồng nhất của sảnphẩm Áp lực đồng hóa 50-200 bar

bồn H2O2 35% để tráng thuốc sát trùng rồi được thổi không khí nóng vô trùng

1800C nhằm giải phóng oxi nguyên tử làm khô bao bì và đuổi lượng H2O2 dư Sữađược rót vào bao bì khi đủ lượng sữa cần thiết thì máy ngừng rót đồng thời ngàmcắt sẽ cắt bịch sữa ra Bịch sữa được gấp mép thành hình hộp chữ nhật, gắn ốnghút, bao thành lốc 4 hộp rồi xếp vào thùng carton, chât lên pallet đua vào khothành phẩm bảo quản ở nhiệt độ thấp ( 2-40C ) Thời gian bảo quản có thể kéo dài

từ 1-2 tháng

3.2.3 Thuyết minh cho dây chuyền sản xuất yaourt dạng gel:

3.2.3.1 Cấy giống: tương tự như dây chuyền sản xuất yaourt dạng lỏng 3.2.3.2 Phối trộn: tương tự như dây chuyền sản xuất yaourt dạng lỏng 3.2.2.3 Rót hộp: tương tự như dây chuyền sản xuất yaourt dạng lỏng 3.2.2.4 Lên men:

-Các bao bì chứa hỗn hợp sữa và giống vi khuẩn lactic được đưa vào phònglên men

-Nhiệt độ lên men tối ưu là 42-430C

-Phòng lên men phải được vô trùng không khí và sạch sẽ

-Thời gian lên men kết thúc sau 2,5-3h

-Độ chua yaourt đạt 70-800D

3.2.2.5 Làm lạnh:

-Sản phẩm sau khi lên men tiếp tục được đưa vào phòng làm lạnh để hạnhiệt độ đạt giá trị yêu cầu rồi đi đến kho bảo quản lạnh( 2-40C ) Thời gian bảoquản có thể kéo dài từ 1-2 tháng

PHẦN 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Bố trí lịch sản xuất

Sữa tươi nguyên liệu được nhập từ nước ngoài về Do nhu cầu sữa rất lớn nên sẽ được thu mua quanh năm Số lượng sữa được thu mua nhiều hay ít phụ thuộc vào chất lượng, giá cả nguyên liệu, phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất của nhà máy trong tháng và các tháng sắp tới Vì vậy phải thường xuyên tìm kiếm và lựa chọn các nhà cung ứng nguyên liệu cho phù hợp nhằm tìm ra nguồn cung cấp nguyên liệu có chất lượng tốt với giá cả hợp lí

Công nhân trong phân xưởng được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ Tết Mỗi ngày công nhân làm việc 2 ca Những tháng cao điểm có thể tăng lên 3 ca

 Bảng 4.1: Biểu đồ bố trí sản xuất cho từng phân xưởng

Tháng Số ngày

sản xuất

2222222222

2 hay 3

2 hay 3

505058585858585858586867

2222222222

2 hay 3

2 hay 3

505054525254545454545960

4.2 Tính cân bằng vật chất:

 Dây chuyền sản xuất yaourt dạng lỏng: 8 triệu lit/năm

 Dây chuyền sản xuất yaourt dang gel: 7 triệu tấn/năm

4.2.1 Số liệu ban đầu:

+ Khối lượng riêng: 1,047 kg/l

 Yaourt dạng gel :

+Chất khô: 16 %+ Chất béo: 3,5%

4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất yaourt dạng uống:

- Năng suất của dây chuyền tính theo l/ca:

8000000699 =11444,9 (l/ca)

Tỉ trọng của sản phẩm sữa được tính theo công thức:

W

608 , 1 93 , 0

d

(g/cm3)

Trong đó: F: hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)

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

W: hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)

Đối với sữa chua dạng lỏng thì:

100

1,0283,9 11,9 3,9

100-11,90,93 1,608

Tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn tính bằng % so với công đoạn trước đó

 Bảng 4.2: Tiêu hao nguyên liệu ở quy trình sữa chua dạng lỏng

 Tính lượng đường bổ sung và lượng dịch sữa cần phối trộn với nhau:

- Gọi x là lượng dịch sữa cần tìm có tổng hàm lượng chất khô 11,9%

- Gọi y là lượng dịch đường 70% cần bổ sung

100

 =305,3 (kg/ca)Lượng nước cần pha với đường khô 70 % để được dịch đường 70 %:

431,7 - 305,3 = 126,4(kg/ca)

(1) Lượng dịch sữa trước khi lên men kể cả vi khuẩn giống cho vào:

11512,2 x1001001

 =11628,5(kg/ca)

 Tính khối lượng dịch sữa , khối lượng chất ổn định và khối lượng vi khuẩn

sử dụng cho quá trình lên men: