Công nghệ sản xuất sữa bột

- Gallat propyl, gallat lauryl… Ngoài ra để tăng giá trị dinh dưỡng và đa dạng hóa các sản phẩm sữa bột, các nhà sản xuất còn bổ sung thêm các chất vi dinh dưỡng như vitamin, khoáng, cá

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 3

I Nguyên liệu chính 3

II Phụ gia 3

PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT 5

A.Quy trình sản công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream 5

I Quy trình sản xuất 5

II Thuyết minh quy trình 6

B Quy trình sản xuất sữa bột gầy 7

C Sản xuất sữa bột tan nhanh 7

D Giới thiệu quy trình theo thiết bị 8

PHẦN 3: MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT 9

I THIẾT BỊ LY TÂM DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH CHUẨN HÓA 9

1 Phân loại theo nhiệt độ làm việc 10

1.1 Thiết bị ly tâm lạnh 10

1.2 Thiết bị ly tâm ấm 11

2 Cách phân loại khác 11

2.1.Thiết bị ly tâm loại nửa hở 11

2.2 Thiết bị ly tâm kín 12

3 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng hiện nay 13

II THIẾT BỊ THANH TRÙNG 14

1 Thiết bị thanh trùng dùng nhiệt 14

1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng 15

1.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống 16

1.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học 17 2 Thiết bị ly tâm tách VSV kết hợp trong thanh trùng 18

2.1 Phân loại 18

2.2 Một số thiết bị ly tâm 19

3 Thiết bị membrane tách vi sinh vật 20

III THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 22

1 Thiết bị cô đặc bốc hơi 22

1.2 Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng bảng mỏng 24

1.3 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức 24

1.4 Hệ thống bốc hơi nhiều cấp 25

1.5 Một số thiết bị 25

2 Thiết bị cô đặc membrane 27

3 So sánh 2 nhóm thiết bị 28

IV THIẾT BỊ ĐỒNG HÓA 29

1 Một số thiết bị đồng hóa áp lực cao 29

2 So sánh giữa các nhóm thiết bị 31

V THIẾT BỊ SẤY 31

1 Thiết bị sấy trục 32

2 Thiết bị sấy phun 34

3.Sự kết tụ ứng dụng trong công nghệ sản xuất sữa tan nhanh 40

VII THIẾT BỊ BAO GÓI 42

VII THIẾT BỊ CHỨA VÀ VẬN CHUYỂN 46

PHẦN 4: SẢN PHẨM SỮA BỘT 48

I Sữa bột được sản xuất trong nuớc 48

1 Sữa gầy 48

1.1.Sữa dành cho trẻ em 50

1.2 Sữa dành cho phụ nữ mang thai 51

1.3 Sữa dành cho người cao tuổi 51

2 Sữa nguyên kem 52

II Sữa bột được sản xuất ở nước ngoài 52

1 Sữa nguyên liệu 52

2 Sữa thành phẩm 53

2.1 Sữa bột gầy 53

2.2 Sữa bột nguyên kem 54

PHẦN 5: HƯỚNG PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM 57

PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

I Nguyên liệu chính

Nguyên liệu để sản xuất sữa bột là sữa tươi nguyên cream (whole milk) hoặc sữa gầy (skimmilk) Để sản phẩm có chất lượng tốt và ổn định, sữa nguyên liệu phải đáp ứng các

yêu cầu về chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và vi sinh

Tùy quy trình chế biến áp dụng tại nhà máy, mỗi cơ sở sản xuất sẽ tự thiết lập các yêu cầu chỉ tiêu thích hợp

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của sữa bò (% khối lượng)

Protein tổng Casein Chất béo Carbohydrate Khoáng

Bảng 1.2 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò

Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng

B12

C Biotine Acid folic

4,3

20

30 2,8

II Phụ gia

Trong sản xuất sữa bột người ta có thể sử dụng một số phụ gia sau:

1.Chất ổn định

- Muối citratenatri, citratekali

- Muối chloride của kali, calci

- Di-, tri-, polyphosphate hay orthophosphate của natri, kali hay calci…

2.Chất tạo nhũ

- Lecithine (hay phospholipids nguồn gốc tự nhiên)

- Mono- và diglycerides của acid béo

3.Chất chống oxy hóa

- Acid L-ascorbic, ascorbatenatri, ascorbyl palmitate

- Butylate hydroxyanisole (BHA)

- Gallat propyl, gallat lauryl…

Ngoài ra để tăng giá trị dinh dưỡng và đa dạng hóa các sản phẩm sữa bột, các nhà sản xuất còn bổ sung thêm các chất vi dinh dưỡng như vitamin, khoáng, các acid béo cần

thiết, các acid amin và chất xơ (fructose-oligosaccharide- FOS) trong quá trình chế biến

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream

II THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

™ Chuẩn hóa

Quá trình này có mục đích hiệu chỉnh hàm lượng chất béo có trong nguyên liệu Tùy vào chỉ tiêu chất béo trong sản phẩm để hiệu chỉnh hàm lượng béo thích hợp cho nguyên liệu và được thực hiện trên dây chuyền tự động

Sữa nguyên liệu được bơm vào máy ly tâm hoạt động theo nguyên tắc liên tục Có hai dòng sản phẩm thoát ra khỏi thiết bị là dòng sữa gầy và dòng cream Một phần cream sẽ được phối trộn trở lại với dòng sữa gầy để hàm lượng chất béo trong hỗn hợp đạt giá trị yêu cầu

ta thường dùng thiết bị cô đặc nhiều cấp dạng màng rơi

Ngoài ra, theo phương pháp mới, người ta có thể cô đặc sữa bằng membrane

™ Đồng hóa

Sau quá trình cô đặc, hàm lượng chất béo trong sữa khá cao Một số nhà sản xuất thực hiện quá trình đồng hóa để làm giảm kích thước hạt béo và phân bố đều trong sữa Để quá trình đông hóa hiệu quả, người ta thường sử thiết bị đồng hóa hai cấp

Sữa bột nguyên cream có hàm lượng béo khá cao nên khó hòa tan trong nước Vì vậy trong giai đoạn xử lý sữa, người ta có thể thực hiện quá trình lecithine hóa để khắc phục nhược điểm đó

™ Bao gói

Thông thường, sản phẩm được đựng trong bao bì giấy hoặc bao bì kim loại Yêu cầu chung của bao bì là phải hạn chế sự tiếp xúc của ánh sáng, không khí và độ ẩm từ môi trường xung quanh đến sản phẩm

B QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT GẦY

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa bột gầy

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa bột gầy tương tự như quy trình sản xuất sữa bột nguyên cream Do hàm lượng chất béo trong sản phẩm thấp nên người ta thường bỏ

Bao bì

Sữa bột gầy

C SẢN XUẤT SỮA BỘT TAN NHANH (Instant milk powder)

Quy trình sản xuất sữa bột tan nhanh tương tự như quy trình sản xuất sữa bột nguyên kem hay sữa bột gầy Điểm khác biệt ở đây là sau quá trình sấy phun các hạt sữa được làm ẩm trở lại để quá trình kết dính giữa chúng tạo ra những khối hạt mới diễn ra dễ dàng hơn Tiếp theo, các khối hạt ssẽ được sấy tách ẩm và làm nguội Các hạt sữa bột thông thường có kích thước từ 30 - 80μm Riêng hạt sữa bột tan nhanh sẽ có kích thước lớn hơn

từ 150 - 200 μm

D GIỚI THIỆU QUY TRÌNH THEO THIẾT BỊ

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa bột theo thiết bị

PHẦN 3 MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT

I THIẾT BỊ LY TÂM DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH CHUẨN HÓA

1- tỷ trọng kế; 2- lưu lượng kế ; 3- van điều khiển; 4- hộp điều khiển;

5- van ổn định áp suất; 6- van khóa; 7- van kiểm tra

Hình 3.1 Sơ đồ chuẩn hóa sữa

Dòng sữa nguyên liệu sau khi qua thiết bị ly tâm cho ra hai dòng sản phẩm: một dòng

là sữa gầy và dòng kia là cream

Để sản xuất sữa bột người ta phối trộn sữa gầy và cream với một tỉ lệ thích hợp ở bộ phận phối trộn (được điều khiển tự động)

Thiết bị ly tâm tách béo

Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm dạng dĩa

Để tách béo ra khỏi sữa, người ta dùng thiết bị ly tâm dạng dĩa (H.3.2) Thiết bị gồm thân máy, bên trong là thùng quay được nối với motor truyền động Các đĩa quay hình nón cụt, có đường kính dao động từ 20 – 102cm và được xếp chồng lên nhau Khoảng cách giữa các đĩa ly tâm liên tiếp từ 0,5 – 1,3mm

Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục Đầu tiên, sữa nguyên liệu được nạp vào máy ly tâm theo cửa vào (ở đỉnh hoặc đáy thiết bị), tiếp theo sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn vào các khoảng không gian hẹp giữa các dĩa ly tâm Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa được phân chia thành hai phần: phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động hướng về phía trục của thùng quay; phần sữa gầy có khối lượng riêng cao sẽ chuyển động

về phía thành thùng quay Cả hai dòng sản phẩm sẽ theo những kênh riêng để thoát ra ngoài

1 Phân loại theo nhiệt độ làm việc

Nhìn chung có hai phương pháp ly tâm tách béo từ sữa nguyên liệu: thực hiện quá trình ly tâm ở nhiệt độ lạnh hay ở nhiệt độ ấm Sữa sau khi tiếp nhận sẽ được bảo quản ở

4oC, người ta có thể đưa trực tiếp sữa ở nhiệt độ này vào thiết bị ly tâm trong quá trình chuẩn hóa sữa – phương pháp ly tâm lạnh; theo cách khác, sữa được gia nhiệt đến 50 –

60oC trước khi đưa vào ly tâm – phương pháp ly tâm ấm

1.1 Thiết bị ly tâm lạnh

Nhiệt độ trong thiết bị: 4- 5oC

Hàm lượng béo trong sữa gầy

Hàm lượng béo tối đa trong cream (ở 4oC) thường là 45%

1-Bồn chứa sữa nguyên liệu; 2, 16-bơm; 3-bồn cân bằng; 4-bơm nhập liệu (vào thiết bị

ly tâm); 5-cảm biến lưu lượng; 6-van tự động; 7, 12-áp kế; 8-ống rửa thiết bị; 9-thiết bị ly tâm lạnh; 10, 14-van điều khiển; 11-dòng sữa gầy; 15-bồn chứa cream

Hình 3.3 Sơ đồ ly tâm tách béo ở nhiệt độ thấp

Nhiệt độ trong thiết bị: 50 – 60oC

Hàm lượng béo trong cream dao động trong khoảng rộng từ 20 – 70%

4

1-bồn chứa sữa nguyên liệu; 2–bơm; 3-bồn cân bằng; 5-thiết bị đo lưu lượng; 4-thiết bị

truyền nhiệt bảng mỏng; 7- thiết bị ly tâm

Hình 3.4 Sơ đồ ly tâm tách béo ở nhiệt độ cao

™ Ưu điểm:

ƒ Độ nhớt của dung dịch không cao

ƒ Điều chỉnh hàm lượng béo trong cream dao động trong khoảng rộng

ƒ Chất béo ở trạng thái lỏng nên quá trình ly tâm đạt hiệu quả cao

™ Nhược điểm:

ƒ Tốn chi phí năng lượng và thiết bị truyền nhiêt

ƒ Có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sữa

2 Cách phân loại khác

2.1 Thiết bị ly tâm loại nửa hở (semi-open separator)

1-bộ phận phân phối; 2- đĩa ly tâm; 3-kênh dẫn cream; 4- kênh dẫn sữa gầy

Hình 3.5 Thiết bị ly tâm tách béo loại nửa hở

Trong quá trình vận hành, có khoảng không gian trống trong thiết bị

Sữa được đưa vào thân máy ở cửa vào (thường nằm ở đỉnh), xuyên qua ống trục stator Khi sữa vào phần sườn của bộ phận phân phối (1), sẽ được tăng tốc nhờ tốc độ quay của rotor của thùng quay trước khi tiếp tục đi vào kênh dẫn giữa các dĩa Lực ly tâm đẩy sữa ra xa tạo thành một bề mặt hình trụ Nó liên thông với không khí ở áp suất khí quyển, nghĩa là áp suất của sữa tại bề mặt là áp suất khí quyển Áp suất này tăng dần theo chiều tăng khoảng cách so với trục của thiết bị

2.2 Thiết bị ly tâm kín (hermetic separator)

1-bơm sản phẩm ra; 2- nắp thiết bị; 3-kênh phân phối; 4-dĩa quay;5-bộ phận nối thân và nắp; 6-bộ phận phân dòng; 7-bề mặt thùng quay; 8-thân máy; 9-trục dẫn nguyên liệu vào

Hình 3.6 Thiết bị ly tâm tách béo kín

Khi vận hành, toàn bộ thiết bị chứa đầy sữa

Sữa được đưa vào thiết bị thông qua trục dẫn ở thân máy và đạt cùng vận tốc với thùng quay Sau đó xuyên qua kênh dẫn của chồng dĩa và phân phối vào khe hở giữa các dĩa Thùng quay luôn chứa đầy sữa trong quá trình vận hành do đó không có không khí ở vùng tâm

Áp lực sinh ra nhờ bơm nguyên liệu ở đầu vào đủ để đưa dòng sữa chảy xuyên qua máy ly tâm đến bơm cream và sữa gầy tại cửa ra Đường kính của đầu đẩy bơm được thiết kế để đạt được áp suất cần thiết tại đầu ra

3 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng hiện nay

™ Thiết bị ly tâm của hãng Westfalia

Hình 3.7 Thiết bị ly tâm MSA 170 Hình 3.8 Thiết bị ly tâm MSB 130

Mã số: MSB 130 Năng suất: 33000 hrlbs/

Hình 3.9 Thiết bị ly tâm MSD 300 Hình 3.10 Thiết bị ly tâm MSG 85

™ Thiết bị ly tâm hãng Tetrapak

Hình 3.11 Thiết bị Tetra Alfast

™ Thiết bị ly tâm ấm của hãng Alfa

Laval

Năng suất: 35000 – 50000 l/h

Công suất: 25kW

Hình 3.12 Thiết bị ly tâm Alfa Laval HMRPX 718 HGV

II THIẾT BỊ THANH TRÙNG

Phương pháp thực hiện quá trình thanh trùng có thể dùng nhiệt; kết hợp ly tâm hay lọc membrane để tách VSV và xử lý nhiệt

1 Thiết bị thanh trùng dùng nhiệt

Sữa có thể được gia nhiệt trực tiếp hay gián tiếp để đạt nhiệt độ 80 – 85oC và được giữ nhiệt trong vài giây

™ Thiết bị sử dụng trong phương pháp gia nhiệt gián tiếp có ba loại phổ biến:

ƒ Trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng (plate heat exchangers)

ƒ Trao đổi nhiệt dạng ống (tubular heat exchangers)

ƒ Trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học (scraped –

heat exchangers)

™ Thiết bị gia nhiệt trực tiếp:

ƒ Thiết bị phối trộn dạng ống với đầu phun hơi

ƒ Thiết bị phối trộn dạng hình trụ đứng

1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng

Hình 3.13 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng

Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm bằng thép không gỉ Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt

Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống đường vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt Sữa lần lượt đi qua các vùng gia

nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội Có thể bố trí để sữa đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở vùng gia nhiệt

Hình 3.16 Thiết bị truyền nhiệt dạng Hình 3.16 Thiết bị truyền nhiệt dạng

bảng mỏng của hãng UKAS bảng mỏng của hãng APV

Áp suất: 10 – 25 bar

1.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống

Hình 3.17 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống

™ Có hai dạng:

ƒ Thiết bị gồm những ống hình trụ lồng vào nhau trong đó sữa và tác nhân gia nhiệt

đi trong các ống xen kẽ nhau

ƒ Thiết bị gồm một ống lớn và chùm ống nhỏ bên trong, sữa đi trong những ống nhỏ và tác nhân gia nhiệt đi ngoài ống lớn

ƒ Tác nhân gia nhiệt và sữa có thể đi cùng chiều hay ngược chiều nhau

Hình 3.18 Thiết bị trao đổi nhiệt Hình 3.19 Thiết bị trao đổi nhiệt

dạng chùm ống của hãng APV của hãng Statco

1.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học

Hình 3.22 Thiết bị gia nhiệt dạng ống có khuấy trộn của hãng APV

Nhiệt độ tối đa: 150oC

Áp suất tối đa: 30 bar

Bảng 3.1 So sánh ưu, nhược điểm các loại thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị dạng Thiết bị dạng ống Thiết bị dạng ống có

Ưu điểm Hiệu quả truyền

nhiệt cao

Thanh trùng sữa

có hàm lượng béo cao hơn so với thiết bị dạng bảng mỏng

Áp dụng cho mẫu có độ nhớt cao

Thích hợp thanh trùng hay tiệt trùng riêng dòng cream và dòng sữa có hàm lượng vi sinh vật cao (khi kết hợp ly tâm hay lọc tách VSV)

Nhược điểm Không hiệu quả

khi thanh trùng sữa có hàm lượng béo cao

Hiệu quả truyền nhiệt thấp hơn so với thhiết bị dạng bảng mỏng

Tốn năng lượng để thực hiện khuấy trộn

2 Thiết bị ly tâm tách VSV kết hợp trong thanh trùng

Để giảm thời gian và nhiệt độ thanh trùng sữa tránh tổn thất giá trị dinh dưỡng và vẫn đảm bảo hiệu quả thanh trùng, người ta sử dụng thiết bị ly tâm tách VSV trước khi xử lý nhiệt Người ta sử dụng thiết bị ly tâm dạng dĩa, hoạt động theo phương pháp liên tục Nguyên tắc hoạt động về cơ bản giống với thiết bị ly tâm tách béo

2.1 Phân loại

Có hai dạng thiết bị ly tâm chính để tách VSV

™ Thiết bị có hai dòng thoát sản phẩm: Sữa nguyên liệu được nặp vào thiết bị ở phía đáy Thông qua thiết bị ly tâm sẽ có hai dòng sữa ra khỏi thiết bị Dòng sữa ít VSV có khối lượng riêng nhỏ hơn sẽ thoát ra ở đỉnh thiết bị, dòng sữa giàu VSV chiếm 3% thể tích sữa nguyên liệu có khối lượng riêng lớn sẽ thoát ra ở của hông thiết bị Dòng sữa giàu VSV sẽ được tiệt trùng riêng, và dòng sữa ít VSV chỉ cần thanh trùng trong thời gian ngắn

Hình 3.23 Thiết bị ly tâm tách vi sinh vật với hai dòng thoát sản phẩm

™ Thiết bị có một dòng thoát sản phẩm: dòng sữa đã tách VSV sẽ thoát ra ở đỉnh thiết bị, các tế bào sinh dưỡng và bào tử VSV dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ bám trên

thân thùng quay và được tháo bỏ định kỳ Phần sữa chứa VSV trong thiết bị chiếm 0,15% thể tích sữa nguyên liệu

Nhiệt độ tối ưu để tách VSV ra khỏi sữa là 55 – 60oC Phương pháp này có thể tách phần lớn các

tế bào sinh dưỡng và bào tử của nhóm vi khuẩn chịu nhiệt như

Clostridium nhờ vậy giảm nhiệt độ

thanh trùng sữa

2.2 Một số thiết bị ly tâm

™ Thiết bị ly tâm tách VSV của hãng Tetra pak Westfalia

Năng suất tối đa: 50000 l/h

Nhiệt độ ly tâm: 50 – 60oC

Hình 3.24 Thiết bị ly tâm HyVOL CSE 500

™ Thiết bị ly tâm hãng Tetra pak

Bảng 3.2 Giới thiệu thông số một số thiết bị ly tâm

Lưu lượng (l/h) Công suất

động cơ (kW)

Thông thường

Hình 3.25 Thiết bị ly tâm Tetra Centri

3 Thiết bị membrane tách vi sinh vật

Phương pháp phân riêng bằng membrane cho phép chúng ta tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp ở mức độ phân tử hoặc ion Đối tượng của quá trình thường là dung dịch chứa các cấu tử hòa tan có phân tử lượng khác nhau Động lực của quá trình phân riêng là áp suất

Kết quả của quá trình phân riêng bằng membrane cho ta hai dòng sản phẩm:

+ Dòng sản phẩm qua membrane được gọi là permeate

+ Dòng sản phẩm không qua membrane được gọi là retentate

Trong công nghiệp chế biến sữa, thường sử dụng bốn quá trình: vi Filtration - MF), siêu lọc (Ultra-Filtration – UF), lọc nano (Nano-Filtration – NF) và thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO)

lọc(Micro-Để tách VSV ra khỏi sữa, người ta sử dụng quá trình vi lọc Kích thước membrane được chọn là 0,2μm Quá trình vi lọc chỉ thực hiện được trên dòng sữa gầy vì chất béo trong sữa dễ bị hấp thụ lên membrane, dẫn đến hiện tượng tắt nghẽn màng lọc Dòng sữa gầy sau khi qua thiết bị ly tâm tách béo sẽ được đưa qua thiết bị vi lọc membrane để tách VSV Sản phẩm không qua membrane (retentate) sẽ được tiệt trùng riêng với phần cream

Một số thiết bị lọc membrane tách vi sinh vật

Hình 3.26 Thiết bị lọc membrane OBRAT

Vật liệu membrane: ceramic Thiết bị lọc membrane của hãng ALPMA

+ Vật liệu membrane: ceramic

+ Kích thước lỗ lọc: 1,4 μm

Hình 3.27 Thiết bị lọc membrane của hãng Alpma

™ Ưu điểm của phương pháp kết hợp membrane trong thanh trùng:

ƒ Chỉ có phần cream và dòng sữa giàu vi sinh vật được tiệt trùng ở nhiệt độ cao nên ít làm thay đổi chất lượng sữa

ƒ Quá trình ít tiêu tốn năng lượng

™ Nhược điểm

ƒ Nhược điểm lớn của phương pháp phân riêng bằng membrane là dễ xảy ra hiện tượng tắt nghẽn màng lọc Vì vậy phải chọn vật liệu membrane thích hợp để quá trình phân riêng đạt hiệu quả cao

Quá trình cô đặc sẽ tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí cho quá trình sấy sữa tiếp theo

Trong quá trình cô đặc bằng nhiệt người ta sử dụng hơi để gia nhiệt sữa và nâng nhiệt

độ của sữa lên tới điểm sôi Khi đó nước từ trạng thái lỏng sẽ chuyển qua trạng thái hơi

và thoát ra môi trường xung quanh Cùng với nước, các chất khí và các cấu tử dễ bay hơi

có trong sữa cũng sẽ bị mất đi Tốc độ bốc hơi sẽ bị ảnh hưởng bởi tốc đô truyền nhiệt trong sữa và tốc độ truyền khối của các bọt hơi

Cùng với kỹ thuật membrane, cô đặc nhiệt là một kỹ thuật truyền thống thường được

sử dụng cho mục đích trên Nhìn chung, năng lượng sử dụng trong quá trình cô đặc bằng nhiệt thường cao hơn khi ta so sánh với các kỹ thuật cô đặc Tuy nhiên, hàm lượng chất khô trong mẫu qua cô đặc nhiệt có thể đạt được giá trị rất cao mà các kỹ thuật khác không thể đạt được Chính vì vậy mà kỹ thuật cô đặc bằng nhiệt vẫn được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp chế biến sữa và các công nghiệp thực phẩm khác (sản xuất đường saccharose, nước trái cây cô đặc,…)

Người ta chủ yếu sử dụng phương pháp cô đặc chân không Nhiệt độ của sữa trong quá trình cô đặc không vượt quá 76oc

Các thiết bị cô đặc bốc hơi trong thực phẩm rất đa dạng Trong công nghiệp chế biến sữa, người ta sử dụng hai nhóm thiết bị: bốc hơi tuần hoàn và bốc hơi màng rơi Nhóm thiết bị cô đặc tuần hoàn sử dụng trong trường hợp cần bay hơi một lượng nhỏ nước trong sữa Sữa sau quá trình cô đặc, chuẩn bị cho quá trình sấy phun có nồng độ chất khô khoảng 45-55% Do đó thiết bị được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là nhóm bốc hơi màng rơi

1 Thiết bị cô đặc bốc hơi

Dựa vào cấu tạo, nhóm thiết bị này được chia thành

™ Hệ thống một cấp:

• Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ:

ƒ Màng chảy xuôi

ƒ Màng chảy ngược

• Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng bảng mỏng

• Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

™ Hệ thống bốc hơi nhiều cấp

1.1 Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ (thin film evaporator)

1.1.1 Màng chảy xuôi

Hình 3.28 Thiết bị cô đặc màng chảy xuôi

™ Nguyên lý

Dung dịch sữa cần cô đặc, sau khi được gia nhiệt sơ bộ, đi vào phía trên của thiết bị

cô đặc từ phía trên và sẽ chảy xuống tạo một lớp màng mỏng bao lấy bề mặt truyền nhiệt

Bề mặt truyền nhiệt là thân các ống hình trụ đứng được đặt trong thiết bị bốc hơi Tác nhân gia nhiệt đi phía ngoài các ống truyền nhiệt gia nhiệt cho dung dịch tuần hoàn phía trong ống Sản phẩm đạt nồng độ yêu cầu được lấy ra ở đáy thiết bị một phần Phần lớn sữa được đi qua buồng bốc hơi thứ, hơi nước bốc lên dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet

Hệ thống gắn kèm bơm chân không duy trì áp suất chân không trong thiết bị

1.1.2 Màng chảy ngược

Nguyên lý hoạt động như thiết bị trên, tuy nhiên

sữa nguyên liệu được nhâp ở đáy Buồng bốc ở ngoài

buồng đốt Sau khi trao đổi nhiệt với hơi đốt đi bên

ngoài ống truyền nhiệt, sữa chảy qua buồng bốc Tại

đây hơi thứ bốc lên đi qua thiết bị ngưng tụ Sữa sau

cô đặc được lấy ra ở đáy buồng bốc

Hình 3.29 Thiết bị cô đặc màng chảy ngược

Hình 3.30 Thiết bị cô đặc bốc hơi bảng mỏng

Nguyên lý hoạt động tương tự như các thiết bị trên nhưng bề mặt trao đổi nhiệt là các tấm bảng mỏng Ứng với mỗi tấm bảng, một bên là tác nhân gia nhiệt, còn một bên là sữa nguyên liệu Phần hơi sau quá trình gia nhiệt sẽ được ngưng tụ và thoát ra ngoài Hỗn hợp sữa cô đặc và hơi thứ thoát ra khỏi thiết bị sẽ đi vào bộ phân tách hơi thứ Tương tự như các thiết bị trên hơi thứ trước khi ra khỏi hệ thống sẽ đi qua bộ phận ngưng tụ braromet để đảm bảo áp suất chân không cho hệ thống

1.3 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

™ Nguyên lý

Giống như thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ

nhưng ở đây người ta bố trí bơm để tăng tốc độ tuần hoàn

của sữa trong thiết bị Giảm hiện tượng bám cặn trong

thiết bị, cải thiện hệ số truyền nhiệt

Hình 3.31 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

1.4 Hệ thống bốc hơi nhiều cấp

Hình 3.32 Hệ thống cô đặc 2 cấp

Trong thực tế người ta thường ghép nhiều thiết bị lại với nhau thường từ 3-7 cấp

Hệ thống cho phép sản phẩm đầu ra đạt nồng độ chất khô cao, tiết kiệm năng lượng Sản phẩm ra khỏi nồi 1 được đưa vào nồi sau, hơi thứ bốc lên của nồi trước làm hơi đốt cho nồi sau

1.5 Một số thiết bị

™ Thiết bị cô đặc bốc hơi màng mỏng hình trụ

Thiết bị của hãng Kontro Co.Artisan

Serial Number: 80586 C

Giá thành: 32,500.00 $

Diện tích 30 square feet

Áp suất hơi tối đa 150 PSI

Buồng đốt: đường kính 30’’, chiều cao 8’

Đường kính ống truyền nhiệt: 1-1/4’’

Nhiệt độ tối đa 400of trong ống, 650of trong vỏ

Hình 3.35 Thiết bị cô đặc của hãng Buflovak

™ Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng bảng mỏng

Thiết bị của hãng Alfa laval:

Stock number: A733182

Thiết bị của hãng Blaw Knox

Cấu tạo: 3 nồi dạng màng chảy ngược ống dài

Vật liệu thép không gỉ

Sức chứa 10,000 pounds trong 1 giờ

2 Thiết bị cô đặc membrane

™ Thiết bị cô đặc membrane của hãng ALPMA

thất vitamin và các chất dễ bay hơi

Chất lượng sản phẩm tốt hơn Do quá trình xảy ra ở nhiệt độ thường

Năng lượng tốn kém hơn Ít tiêu tốn năng lượng hơn

Phạm vi ứng dụng rộng rãi hơn, áp

dụng trong cả hai quy trình sản xuất

sữa bột nguyên kem và sữa bột gầy

Thường áp dụng trong sản xuất sữa bột gầy Do hàm lượng béo trong sữa ảnh hưởng xấu đến quá trình phân ly, hấp phụ lên màng membrane, làm giảm tốc

độ dòng permate Nồng độ sản phẩm sau cô đặc có thể

đạt rất cao

Nồng độ chất khô không cao bằng

IV THIẾT BỊ ĐỒNG HÓA