Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu với năng suất 14 triệu lít nguyên liêu năm

Tên tiêu đề: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Tên tiêu đề: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu với năng suất 14 triệu lít nguyên liêu/năm”

Sinh viên thực hiện: Phan Thị Phương Anh

Số thẻ sinh viên: 107150134

Lớp: 15H2B

Bản thuyết minh bao gồm có 9 chương:

Chương 1: Lập luận kinh tế kĩ thuật: Tìm hiểu sự cần thiết xây dựng nhà máy và chọn địa điểm xây dựng nhà máy, tìm hiểu về đặc điểm thiên nhiên, đặc điểm về vùng nguyên liệu, mạng lưới đường giao thông, thị trường tiêu thụ, hợp tác hóa cũng như là nhân công lao động trong nhà máy

Chương 2: Tổng quan nguyên liệu sản phẩm: Tìm hiểu về các đặc điểm, tính chất của nguyên liệu và sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ: Trình bày sơ đồ và thuyết minh quy trình công nghệ

Chương 4: Tính cân bằng vật chất: Đưa ra kế hoạch sản xuất và tính cân bằng vật chất

Chương 5: Tính và chọn thiết bị: Tính toán và chọn thiết bị phù hợp, đảm bảo hiệu quả kinh tế, kỹ thuật

Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước: Tính lượng nhiệt, lượng hơi, lượng nước dùng trong sản xuất và sinh hoạt

Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy: Dựa vào chương 5 để tính các công trình xây dựng đảm bảo kỹ thuật và kiến trúc có tính kinh tế, dựa vào chương 1 để điều chỉnh tổng quan phù hợp với vị trí địa lý

Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm

Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy

5 bản vẽ A0 bao gồm:

Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ

Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính

Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính

Bản vẽ số 4: Bản vẽ sơ đồ đường ống hơi nước

Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Phan Thị Phương Anh Số thẻ sinh viên: 107150134

Lớp: 15H2B Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm

1 Tên đề tài đồ án:

Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu năng suất 14 triệu lít nguyên liệu/năm

2 Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng chất khô 12,8%, hàm lượng chất béo 3,5%

- Sản phẩm sữa cô đặc có đường có hàm lượng chất khô 73%, hàm lượng chất béo 43%

- Sản phẩm sữa chua lên men truyền thống hương dâu có hàm lượng chất khô 16%, hàm lượng chất béo 3%, hàm lượng đường sacharose 4%

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Mở đầu

Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

Chương 4: Tính cân bằng vật chất

Chương 5: Tính và chọn thiết bị

Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước

Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy

Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá sản phẩm

Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy

Kết luận

Tài liệu tham khảo

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0)

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: / /2019

8 Ngày hoàn thành đồ án: / /2019

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

5 năm là quãng thời gian khá dài đủ để cho bản thân tôi tự tìm hiểu về con đường

sự nghiệp của mình Cũng chính thời gian đó tôi học tập được nhiều kiến thức tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Không những thế mà nơi đây còn lưu giữ lại rất nhiều khoảnh khắc và kí ức đẹp trong quảng đời sinh viên Có lẽ đây là quảng thời gian đẹp nhất, tuyết vời nhất Bởi tuổi trẻ ai mà chẳng muốn theo đuổi ước mơ, đam mê lựa chọn của mình Ai cũng muốn trải nghiệm một lần để bản thân được trưởng thành và chính chắn hơn

Để có được như ngày hôm nay thì tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và các thầy cô trong khoa Hóa nói riêng Bởi quý thầy cô đã dạy dỗ và truyền đạt cho chúng tôi biết bao nhiêu là kiến thức hay, bổ ích bao nhiêu là điều tốt lẽ phải và tạo điều kiện cho mỗi chúng tôi được hoàn thành khóa học tại trường Điều đặc biệt nhất là tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành cô Mạc Thị

Hà Thanh, cô đã luôn tận tình chu đáo giúp đỡ tôi trong từng trang giáo án chuyên đề

Và phải nói răng một phần nhờ sự tận tình của cô thì tôi mới có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của tôi một cách khá tốt Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô đã đồng hành cùng chúng tôi trong suốt quãng đường 5 năm học vừa qua, giúp cho chúng tôi có được nhiều kiến thức sâu rộng về ngành Công Nghệ Thực Phẩm để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp lần này Cuối cùng, xin kính chúc thầy cô luôn luôn mạnh khỏe và thành công trên con đường sự nghiệp của mình

Đà Nẵng, ngày 6 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Phan Thị Phương Anh

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan các số liệu và kết quả tính toán trong đồ án tốt nghiệp trong đồ

án này là trung thực, nguồn trích dẫn có chú thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa

và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định cũng được thực hiện theo đúng quy định của nhà trường

Em xin cam đoan những lời em nói ở trên hoàn toàn đúng sự thật

Đà Nẵng, ngày 6 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Phan Thị Phương Anh

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời cảm ơn i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các hình vẽ, bảng 1

Mở đầu 5

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THẬT 2

1.2 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy 2

1.2 Điều kiện tự nhiên 6

1.2.1 Vị trí đặt nhà máy 6

1.2.2 Vị trí địa lí 6

1.2.3 Địa hình 7

1.2.4 Khí hậu 7

1.3 Vùng nguyên liệu 8

1.4 Sự hợp tác hóa 8

1.5 Thị trường tiêu thụ 8

1.6 Nguồn cung cấp nước 8

1.7 Nguồn cung cấp điện và hơi 8

1.8 Nguồn cấp nhiên liệu 9

1.9 Hệ thống xử lý nước thải 9

1.10 Hệ thống thoát nước 9

1.12 Khả năng cung cấp nguồn nhân lực 9

1.13 Kết luận 9

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 6

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 10

2.1.1 Nguyên liệu chính 10

2.1.2 Nguyên liệu phụ 18

2.2 Tổng quan sản phẩm 23

2.2.1 Giới thiệu chung 23

2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm 25

2.3.1 Đối với Việt Nam 25

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 28

3.1 Chọn phương án thiết kế 28

3.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất 29

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 31

3.2.1 Dây chuyền chung 31

3.2.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 32

3.2.3 Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa chua lên men truyền thống hương dâu 36

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 36

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 41

4.1.1 Năng suất nhà máy 41

4.1.2 Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy 41

4.2 Tính cân bằng vật chất 42

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho các công đoạn chung của 2 dây chuyền 42

4.2.2 Tính cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 44

4.2.3 Tính cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất sữa lên men truyền thống hương dâu 49

4.3 Lập bảng tổng kết 53

Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 50

5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất nhà máy 55

5.2 Chọn và tính toán thiết bị 56

5.2.1 Nguyên tắc 56

5.2.2 Cách tính toán thiết bị 56

5.3 Tính thùng chứa cho cả 2 dây chuyền 56

5.3.1 Hệ thống tiếp nhận sữa nguyên liệu 56

5.3.2 Thiết bị lọc 59

5.3.3 Lưu lượng kế 60

5.3.4 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ 61

5.3.5 Băng tải vận chuyển sữa hộp qua đóng thùng 61

5.4 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc 62

5.4.1 Thiết bị thanh trùng 62

5.4.2 Thiết bị nấu syrup 63

5.4.3 Xilô chứa đường saccharose 63

5.4.4 Gàu tải 64

5.4.5 Vít tải 64

5.4.6 Thùng chứa siro sau nấu 64

5.4.8 Hệ thống làm nguội và cấy mầm tinh thể 66

5.4.9 Thiết bị kết tinh 67

5.4.10 Bồn chờ rót 68

5.4.11 Thiết bị chiết rót, đóng lon 68

5.4.12 Máy đóng thùng carton 69

5.4.13 Bơm dùng trong quá trình sản xuất 69

5.5 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống 70

5.5.1 Xilo chứa đường saccharose 70

5.5.2 Thiết bị hiệu chỉnh hàm lượng chất khô (thiết bị phối trộn) 71

5.5.3 Thiết bị bài khí 72

5.5.4 Thiết bị đồng hóa 73

5.5.5 Thiết bị thanh trùng, làm nguội 73

5.5.6 Thùng cân bằng 74

5.5.7 Thiết bị hoạt hóa giống 75

5.5.8 Thiết bị phối trộn 75

5.5.9 Thiết bị rót và ghép mí 75

5.5.10 Máy đóng thùng carton 76

5.5.11 Bơm 77

5.5.12 Diện tích phòng ủ và phòng bảo quản lạnh 77

5.6 Bảng tổng kết thiết bị 78

Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT, HƠI, NƯỚC 80

6.1.Tính nhiệt 80

6.1.1 Cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ chung cho cả 2 dây chuyền 80

6.1.2 Tính cân bằng nhiệt cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 81

6.1.3 Tính cân bằng nhiệt cho dây chuyền sữa chua lên men truyền thống hương dâu 87

6.2 Tính hơi 88

6.2.1 Tính chi phí hơi 89

6.3 Tính nước 90

6.3.1 Cấp nước 90

6.3.2 Thoát nước 91

6.4 Tính nhiên liệu 91

CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC NHÂN SỰ - XÂY DỰNG NHÀ MÁY 93

7.1 Tính tổ chức nhân sự 93

7.1.1 Sơ đồ tổ chức 93

7.1.3 Tính nhân lực 94

7.2 Tính xây dựng 95

7.2.1 Các công trình xây dựng 95

7.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy 107

7.3.1 Diện tích khu đất 107

7.3.2 Tính hệ số sử dụng Ksd 108

Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 109

8.1 Mục đích kiểm tra sản xuất và sản phẩm 109

8.2 Kiểm tra nguyên liệu 109

8.3 Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất 109

8.4 Kiểm tra thành phẩm 109

Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 113

9.1 An toàn lao động 113

9.1.1 Các nguyên nhân chủ yếu gây ra tai nạn trong quá trình sản xuất 113

9.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 113

9.1.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 114

9.2 Vệ sinh công nghiệp 115

9.2.1 Vệ sinh cá nhân, công nhân 115

9.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 115

9.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 116

9.2.4 Xử lý nước thải 116

KẾT LUẬN 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, BẢNG

BẢNG 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò 11

BẢNG 2.2 Thành phần hóa học sữa của một số động vật (% khối lượng) 11

BẢNG 2.3 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng ) 11

BẢNG 2.4 Một số tính chất vật lý của lactose 12

BẢNG 2.5 Thành phần chất béo trong sữa bò 14

BẢNG 2.6 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa (mg/l) 15

BẢNG 2.7 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò 15

BẢNG 2.8 Các chỉ tiêu cảm quan 16

BẢNG 2.9 TCVN 6958:2001đối với đường RE 19

BẢNG 2.10 TCVN 7968:2008 về đường Lactose 19

BẢNG 2.11 Các tiêu chuẩn nước sản xuất 20

BẢNG 2.13 Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột gầy TCVN 5538:2002 22

BẢNG 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy 41

BẢNG 4.2 Biểu đồ sản xuất theo ca của nhà máy (năm 2020) 42

BẢNG 4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 42

BẢNG 4.4 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn chung của hai dây chuyền 43

BẢNG 4.5 Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn sản xuất sữa cô đặc có đường 44

BẢNG 4.6 Tiêu hao của nguyên liệu qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống 49

BẢNG 4.7 Bảng tổng kết nguyên liệu và bán thành phẩm qua từng công đoạn 53

BẢNG 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu phụ qua từng công đoạn 54

BẢNG 4.9 Bảng tổng kết bao bì sản phẩm cho cả 2 dây chuyền 54

BẢNG 5.1 Bảng dự kiến thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất 55

BẢNG 5.2 Thông số kĩ thuật của thùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu 58

BẢNG 5.3 Các thông số của thiết bị lọc 60

BẢNG 5.4 Các thông số của lưu lượng kế 60

BẢNG 5.5 Thông số kĩ thuật của thiết bị gia nhiệt 61

BẢNG 5.6 Các thông số của thiết bị gia nhiệt bản mỏng 62

BẢNG 5.7 Các thông số của nồi 2 vỏ JC-500-1 63

BẢNG 5.8 Các thông số của hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn 65

BẢNG 5.9 Áp suất bay hơi của nước ứng với nhiệt độ làm việc tại các nồi 66

BẢNG 5.10 Các thông số của hệ thống làm lạnh nhanh Anhydro Flash Cooler 67

BẢNG 5.11 Thông số kĩ thuật của máy rót vô trùng 68

BẢNG 5.12 Các thông số của máy đóng thùng tự động APL CSS04 69

BẢNG 5.13 Các thông số của máy bơm ZB3A – 12 70

BẢNG 5.14 Các thông số của thiết bị phối trộn 72

BẢNG 5.15 Các thông số của thiết bị bài khí 72

BẢNG 5.16 Các thông số của thiết bị đồng hóa 73

BẢNG 5.17 Các thông số của thiết bị thanh trùng và làm nguội 74

BẢNG 5.18 Các thông số kĩ thuật máy rót hộp 76

BẢNG 5.19 Thông số kĩ thuật máy đóng thùng cartoon 77

BẢNG 5.20 Bảng tổng kết thiết bị 78

BẢNG 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị 89

BẢNG 6.2 Lượng nước cần dùng cho các thiết bị sản xuất 91

BẢNG 7.1 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp 94

BẢNG 7.2 Bảng tổng kết các công trình xây dựng toàn nhà máy 107

BẢNG 8.1 Bảng kiểm tra nguyên liệu 109

BẢNG 8.2 Bảng kiểm tra thành phẩm 112

HÌNH 1.1 Bản đồ huyện Hương Sơn 7

HÌNH 2.1 Sữa tươi 10

HÌNH 2.2 Cấu trúc micelle của casein 13

HÌNH 2.3 Sơ đồ quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoặc đến nhà máy chế biến 17

HÌNH 2.4 Vi khuẩn Streptococcus thermophiles 21

HÌNH 2.5 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus 21

HÌNH 2.6 Sữa cô đặc có đường 23

HÌNH 2.7 Sữa chua lên men truyền thống 24

HÌNH 2.8 Thị phần sữa đặc Việt Nam 25

HÌNH 2.9 Cơ cấu các loại sản phẩm được người tiêu dùng sử dụng 25

HÌNH 3.1 Sơ đồ dây chuyển công nghệ sản xuất sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyển thống hương dâu 30

HÌNH 4.1 Sơ đồ dây chuyền sữa cô đặc có đường 45

HÌNH 4.2 Sơ đồ công đoạn cô đặc 45

HÌNH 5.1 Hệ thống tiêp nhận sữa nguyên liệu 56

HÌNH 5.2 Mô tả hình dạng kích thước 57

HÌNH 5.3 Thùng chứa sữa raw milk 58

HÌNH 5.4 Thiết bị lọc túi tháo rời 60

HÌNH 5.5 Thiết bị lọc túi tháo rời 60

HÌNH 5.6 Thiết bị gia nhiệt bản mỏng 61

HÌNH 5.7 Băng tải 61

HÌNH 5.8 Thiết bị gia nhiệt bảng mỏng hãng Tetra Pak 62

HÌNH 5.9 Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị trao đổi nhiệt 62

HÌNH 5.10 Nồi nấu syrup JC-500-1 63

HÌNH 5.11 Gàu tải 64

HÌNH 5.12 Hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn JMEI GL-6 65

HÌNH 5.13 Hệ thống Anhydro Flash Cooler 66

HÌNH 5 14 Tháp Flash Cooler 67

HÌNH 5.15 Thiết bị kết tinh loại Tetra Pak Aseptic VC 67

HÌNH 5.16 Máy rót vô trùng 68

HÌNH 5 17 Máy đóng thùng tự độn 69

HÌNH 5.18 Bơm ly tâm Pentax CH 160 69

HÌNH 5.19 Bơm lá ZB3A – 12 70

HÌNH 5.20 Thiết bị phối trộn Tetra Pak® High Shear Mixer 72

HÌNH 5.21 Thiết bị bài khí loại ZTD-2 72

HÌNH 5.22 Thiết bị đồng hóa GJB 73

HÌNH 5.23 Thiết bị gia nhiệt Tetra Pak® Plate Heat Exchanger 74

HÌNH 5.24 Máy rót hộp Tetra Pak 76

HÌNH 5.25 Máy đóng thùng carton 77

HÌNH 5.26 Bơm ly tâm 77

HÌNH 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy 93

MỞ ĐẦU

Xã hội thì ngày càng phát triển, kéo theo sự phát triển đó thì nhu cầu phục vụ cho lợi ích của con người ngày càng cao, ngày càng có nhiều sản phẩm thực phẩm ra đời với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú Sữa cũng là một trong những nguyên liệu được xem là nổi trội trong lúc bấy giờ bởi vì sữa có giá trị dinh dưỡng cao, đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin…

Công nghệ chế biến sữa luôn là một lĩnh vực tiên phong của ngành chế biến thực phẩm Để đa dạng hóa sản phẩm cũng như thay đổi thời gian bảo quản của sữa tươi người ta đã nghiên cứu và tạo ra nhiều sản phẩm từ sữa tươi Với dân số ngày càng tăng cũng như chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao thì dự báo trong những năm tới, thì ngành sữa có tiềm năng phát triển lớn về cả quy mô kinh tế cũng như về việc đa dạng sản phẩm về mặt thương hiệu và chất lượng sản phẩm do giờ đây nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa ngày càng tăng cao kể cả trong nước lẫn ngoài nước

Ở nước ta hiện nay, ngành công nghệ chế biến sữa đang phát triển mạnh Yêu cầu phải ra đời nhiều nhà máy chế biến sữa để đáp ứng đủ như cầu của người tiêu dùng, tạo việc làm cho người lao động, góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế nước nhà, tạo

sự cạnh tranh mạnh mẽ và nhiều sự thu hút trên thị trường

Chính vì điều này nên việc xây dựng một nhà máy sữa là thật sự rất cần thiết

Trước nhu cầu thực tế đó, tôi chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế nhà máy sữa

từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu năng suất 14 triệu lít nguyên liệu/năm.”

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy

Nước ta hiện nay có nhu cầu dùng sữa tươi và các sản phẩm từ sữa rất lớn, nhu cầu mỗi ngày càng tăng Bởi vì sữa là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, việc sử dụng sữa hoặc các sản phẩm từ sữa mỗi ngày sẽ đóng góp tích cực vào sự phát triển toàn diện cả

về thể lực, trí lực, tăng sức đề kháng và hệ miễn dịch cho trẻ em và người dân Việt Nam, đảm bảo sự cân bằng dinh dưỡng trong cơ thể

1.2 Điều kiện tự nhiên

1.2.1 Vị trí đặt nhà máy

Việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy sữa có ảnh hưởng lớn đến sự tồn tại của nhà máy, vì vậy khi xây dựng cần phải xem xét và đảm bảo các nguyên tắc sau:

+ Vị trí đặt nhà máy phải gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ

+ Giao thông vận tải thuận lợi

+ Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng

+ Cấp thoát nước thuận lợi

+ Nguồn nhân lực dồi dào

Từ những nguyên tắc trên sau quá trình nghiên cứu em quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy sữa tại khu công nghiệp Hương Sơn thuộc địa bàn xã Sơn Lễ, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh Một địa điểm có nhiều trang trại bò sữa quy mô nhất ở khu vực Bắc Trung Bộ Địa điểm này có điều kiện tự nhiên thuận lợi với nguồn lao động dồi dào rất thích hợp để xây dựng một nhà máy chế biến sữa

1.2.2 Vị trí địa lí

Hà Tĩnh trải dài từ 17°54’ đến 18°37’ vĩ Bắc và từ 106°30’ đến 105°07’ kinh Đông Phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Tây giáp hai tỉnh Borikhamxay và Khammuane của Lào, phía Đông giáp Biển Đông Hà Tĩnh là một tỉnh ở dải đất miền Trung, nằm trong vùng du lịch Bắc Trung bộ, phía bắc giáp Nghệ An, phía nam giáp Quảng Bình, phía tây giáp Lào, phía đông giáp biển Đông với bờ biển dài 137km Là tỉnh nằm trong khu vực nhiệt đới, gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều Nhiệt độ trung bình năm là 23,7ºC

Huyện Hương Sơn: Phía nam của huyện giáp huyện Vũ Quang, phía bắc giáp các huyện Thanh Chương và Nam Đàn (tỉnh Nghệ An), phía tây giáp tỉnh Bô-li-khăm-xay của Lào, phía đông giáp huyện Đức Thọ Cách thủ đô Hà Nội, thành phố Vinh, thị xã

Hồng Lĩnh và thị xã Hà Tĩnh lần lượt khoảng 365 km, 55 km, 35 km và 70 km Địa hình đồi núi xen đồng bằng thung lũng sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu và các phụ lưu, dốc từ tây - bắc xuống đông - nam, cao nhất là núi Bà Mụ (1.357 m) trên biên giới Việt Lào [1]

Hình 1.1 Bản đồ huyện Hương Sơn [2]

1.2.3 Địa hình

Ðịa hình cùa Hà tĩnh rất đa dạng, có đủ các vùng đồi núi, trung du, đồng bằng và biển Đồng bằng có diện tích nhỏ bị chia cắt bởi các dãy núi và sông suối Hà Tĩnh có tới 14 con sông lớn nhỏ và nhiều hồ nước

Về huyện Hương Sơn nói riêng thì Hương Sơn là 1 huyện có địa hình đồi núi xen đồng bằng thung lũng sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu và các phụ lưu, dốc từ tây - bắc xuống đông - nam, cao nhất là núi Bà Mụ (1.357 m) trên biên giới Việt Lào Hương Sơn

có những vùng đất tương đối bằng phẳng, có quy mô diện tích lớn, đồi núi thấp là điều kiện thuận lợi để phát triển nông lâm nghiệp phong phú [1]

1.2.4 Khí hậu

Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, hướng gió thổi chính là Đông – Nam, Hà Tĩnh là tỉnh chịu ảnh hưởng lớn của khí hậu chuyển tiếp của miền Bắc và miền Nam, với đặc trưng khí hậu nhiệt đới điển hình của miền Nam và có một mùa đông giá lạnh của miền Bắc, nên thời tiết, khí hậu ở Hà Tĩnh rất khắc nghiệt Hàng năm, Hà Tĩnh có hai mùa

1.3 Vùng nguyên liệu

3 năm trở lại đây ở Hương Sơn, ngoài các trang trại chăn nuôi bò sữa quy mô lớn, hiện đại, được đầu tư bài bản của tập đoàn lớn Vinamilk với quy mô hàng ngàn con, thì còn có nhiều hộ dân chuyển qua nuôi bò sữa, tập trung chủ yếu ở xã Sơn Lễ Dự kiến,

sẽ đầu tư tổ hợp 1 đến 2 cụm trang trại bò sữa quy mô từ 4.000 – 8.000 con và 1 trang trại bò thịt với quy mô từ 2.000 – 4.000 con Tổng diện tích sử dụng đất của dự án khoảng từ 300 – 350ha

1.4 Sự hợp tác hóa

Việc hợp tác hóa, liên hiệp hóa có vai trò vô cùng quan trọng Một nhà máy muốn tồn tại và phát triển lâu dài thì cần phải hợp tác hóa với các nhà máy, các công ty và nhà cung cấp nguyên vật liệu trong và ngoài tỉnh để nâng cao hiệu quả kinh tế, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tiêu thụ sản phẩm nhanh chóng

Với ngành công nghệ chế biến sữa: Nhà máy cần có sự hợp tác lâu dài bền vững với các trang trại chăn nuôi bò sữa trên địa bàn trong và ngoài khu vực để có thể đáp ứng được nhu cầu nguồn nguyên liệu Mặt khác, nhà máy cần liên kết với các doanh nghiệp như nhà máy cung cấp bao bì, nhà máy nước thành phố, sở điện lực thành phố

Hà Tĩnh, công ty môi trường đô thị… Từ đó giảm được chi phí đầu tư, điện nước và dễ dàng kiểm soát ô nhiễm

1.5 Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ chủ yếu ở tỉnh Hà Tĩnh và các tỉnh lân cận như Nghệ An, Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Trị, …

1.6 Nguồn cung cấp nước

Lượng nước tiêu thụ trong một nhà máy sữa là rất lớn Nước sử dụng với các mục đích: nước dùng cho sinh hoạt và nước dùng để sản xuất

Do vậy chất lượng nước đưa vào sản xuất đóng vai trò vô cùng quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Nhà máy xây dựng hệ thống nước với nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước thủy cục Nước sử dụng cần phải được xử lý đạt đạt tiêu chuẩn dùng cho việc sản xuất sữa

1.7 Nguồn cung cấp điện và hơi

Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy nằm trong mạng lưới điện cung cấp cho khu công nghiệp Ngoài ra để đề phòng sự cố mất điện đột ngột, nhà máy dự trữ thêm một

số máy phát điện để dùng khi mất điện

Trong nhà máy hơi được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, thanh trùng, tiệt trùng, phục vụ máy rót, vệ sinh khử trùng thiết bị… Hơi nước phải là hơi nước bão hòa và được cấp bởi lò hơi hoặc là hợp tác hóa nhà máy khác để mua hơi

phục vụ sản xuất

1.8 Nguồn cấp nhiên liệu

Để đảm bảo cho lò hơi hoạt động tốt, cho nhiệt lớn, sạch sẽ và ít độc hại đáp ứng được yêu cầu về sản xuất cũng như đảm bảo vệ sinh môi trường, nhà máy sẽ sử dụng dầu DO, FO và xăng được mua từ nhiều nguồn khác nhau có thể mua từ công ty dầu khí Petrolimex

1.9 Hệ thống xử lý nước thải

Đối nới nước thải nhà máy sữa, phương pháp xử lý tốt nhất là phương pháp xử lý

kị khí kết hợp với xử lý hiếu khí Nước thải sau khi xử lý phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường (TCVN 5945), đảm bảo vệ sinh môi trường cho khu vực nhà máy và khu công nghiệp

không ảnh hưởng đến vệ sinh, môi trường trong khu vực sản xuất chính

1.11 Giao thông vận tải

Nhà máy đặt gần với trang trại nên việc vận chuyển sữa nguyên liệu tới nhà máy nhanh chóng và đảm bảo chất lượng nguyên liệu, chi phí vận chuyển ít

Với địa bàn giáp với quốc lộ 1A đường Hồ Chính Minh, đường 48 nên đường giao thông thuận tiện, rút ngắn được thời gian vận chuyển nguyên vật liệu đến nhà máy cũng như việc phân phối sản phẩm đến các nơi khác dễ dàng, thông suốt

1.12 Khả năng cung cấp nguồn nhân lực

Hương Sơn là một huyện tập trung đông dân cư có thể đáp ứng được nguồn nhân lực phục vụ cho quá trình sản xuất Bên cạnh đó nhà máy sẽ tuyển cán bộ, kĩ sư,…cho nhà máy từ các trường đại học Hà Tĩnh, Nghệ An, Hà Nội,Đà Nẵng, để giám sát mọi hoạt động của nhà máy cũng như vận hành máy móc trong trong nhà máy

1.13 Kết luận

Qua những phân tích ở trên đây nhận thấy rằng Hương Sơn là một địa hình lí tưởng cho việc thiết kế 1 nhà máy sản xuất sữa ở đây Nhà máy gần ngay vùng nguyên liệu sữa tươi của trạng trại bò sữa huyện Hương Sơn nên chất lượng sữa tươi nguyên liệu được đảm bảo tốt nhất Hệ thống giao thông thuận tiện và có nguồn lao động dồi dào nên đảm bảo được nguồn nhân lực tại chỗ giúp cho quá trình hoạt động của nhà máy được đảm bảo

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Nguyên liệu chính

Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất từ ba nguồn nguyên liệu chính: sữa bò, sữa dê và sữa cừu nhưng ở nước ta và nhiều quốc gia khác nguồn nguyên liệu chính vẫn là sữa bò

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của con cái thuộc động vật có

vú, cung cấp nguồn dinh dưỡng đầy đủ, thiết yếu để nuôi con trong giai đoạn đầu đời, trước khi con non có thể tiêu hóa các loại thức ăn khác [3]

Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin,

và nhiều chất khác Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Những chất này có khả năng đồng hóa cao, vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm bổ dưỡng cho cơ thể nhất là đối với trẻ em Hình 2.1 dưới đây

là 1 ly sữa bò đầy đủ dưỡng chất

Hình 2.1 Sữa tươi [4]

2.1.1.1 Tính chất vật lý của sữa tươi

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt Sữa

bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [3]

Chỉ tiêu của sữa được thể hiện qua bảng 2.1 như sau:

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [3]

2.1.1.2 Thành phần hóa học của sữa bò

Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính là nước, lactose, protein và các chất béo Ngoài ra, sữa còn chứa 1 số hợp chất như nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí

Hàm lượng các chất trong sữa có thể dao động trong một khoảng rộng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lý của từng con vật, điều kiện

chăn nuôi [3]

Thành phần hóa học của sữa được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Thành phần hóa học sữa của một số động vật (% khối lượng) [3]

Hàm lượng của các chất có trong sữa bò được bảng 2.3 mô tỏ rõ như sau:

Bảng 2.3 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng ) [3]

Các thành phần chính Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

Nước liên kết: Chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3 – 4 % Đóng băng ở nhiệt độ nhỏ hơn 0℃, không hòa tan muối, đường Dạng đặc biệt của nước liên kết là nước kết tinh với lactoza dưới dạng C12H22O11.H2O [1]

Hình 2.2 Cấu trúc micelle của casein [3]

Mỗi micelle do khoảng 400÷500 tiểu micelle hợp thành Tiểu micelle có dạng hình cầu đường kính dao động 10÷15nm Các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calci và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước

Casein là những protein có tính acid vì phân tử của chúng chứa nhiều gốc acid glutamic và acid aspartic

Casein bao gồm nhiều loại khác nhau:

- αs1-casein: Một đầu mạch αs1-casein tích điện và có tính ưa nước, còn đầu mạch kia có tính kỵ nước Có cấu trúc lá xếp và vòng cung β

- αs2-casein: Có tính ưa nước cao nhất trong các loại casein do phân tử chứa nhiều nhóm phosphoryl và gốc cation

- β-casein: có tính ưa béo cao nhất

- k-casein: chỉ chứa một gốc phosphoryl k-casein có tính lượng cực Đầu ưa béo

sẽ tương tác với αs và β-casein ở vùng tâm tiểu micelle, còn đầu ưa nước sẽ hướng ra ngoài

- γ-casein: giúp cho hai phân tử casein có thể tồn tại một cách ổn định trong sữa [3]

b Protein hòa tan

β-lactoglobulin: có cấu trúc bậc hai, dạng hình cầu Các gốc phân cực không phân cực và gốc ion hóa được phân bố đều trong phân tử riêng các gốc ưa béo tập trung chủ yếu ở phân bên trong của cấu trúc hình cầu nên β-lactoglobulin ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác

α-lactalbumin: là protein dạng hình cầu Cấu trúc của nó gần giống với lysozyme

Nó là một protein có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân đối

Peptone-proteose: bao gồm những phân đoạn khác nhau Chúng là sản phẩm thủy phân từ β-casein bởi plasmine

Immunoglobulin: Hầu hết các imminoglobulin được tổng hợp bởi bạch cầu lymphocyte B [3]

3 Chất béo

Thành phần chất béo có trong sữa bò được thể hiện rõ ở bảng 2.5 như sau:

Bảng 2.5 Thành phần chất béo trong sữa bò [3]

Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối

lượng chất béo) Lipid đơn giản

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride phospholipid và protein Phân

tử phospholipid có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực) sẽ tương tác với các phân tử glyceride ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo [3]

4 Khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8÷10g/l Các muối trong sữa ở dạng hòa tan hoặc dung dịch keo

Trong số các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci, phosphore và magie Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa

Các nguyên tố khoáng khác như kali, natri, clorin đóng vai trò chất điện ly Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động vật với áp lực máu [3]

Trong sữa chứa một số kim loại chủ yếu, chúng đóng vai trò rất quan trọng, chiếm các tỷ lệ khác nhau và được thể hiện rõ ở bảng 2.6 dưới đây:

Bảng 2.6 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa (mg/l) [3]

Trong sữa Vitamin được chia làm 2 nhóm:

- Vitamin hòa tan trong nước gồm: B1, B2, B3, B5, B6, C

- Vitamin hòa tan trong chất béo gồm: A, D, E

Hàm lượng Vitamin trong sữa bò được thể hiện ở bảng 2.7 dưới đây:

Bảng 2.7 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò [3]

2.1.1.3 Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu

Chất lượng của nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm Sữa tươi dùng

để sản xuất các sản phẩm nói chung phải là sữa có chất lương cao Vì vậy, khi lấy sữa

để sản xuất phải đảm bảo đạt yêu cầu về chất lượng Sữa tươi được lấy từ trạm thu mua phải là:

+ Sữa được vắt từ những con bò khỏe mạnh

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

+ Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay sau khi vắt

+ Kho và thiết bị phải sạch sẽ và phải đảm bảo đúng nhiệt độ yêu cầu

Theo Tiêu chuẩn Quốc Gia – TCVN 7405:2009

Bảng 2.8 Các chỉ tiêu cảm quan, hóa - lý [5]

Chỉ tiêu cảm quan

nhiên, không có mùi, vị lạ

2.1.1.4 Quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoạch về nhà máy chế biến

Sữa sau khi vắt, nếu có thể, cần vận chuyển về nhà máy và đưa vào chế biến trong khoảng thời gian càng ngắn càng tốt Cần bảo quản ở nhiệt độ 40C để ức chế sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật Giai đoạn vận chuyển sữa từ trang trại hoặc từ

hộ gia đình nuôi bò sữa về nhà máy chế biến cũng như giai đoạn bảo quản sữa tại nhà máy phải luôn được giám sát và thực hiện theo quy trình nghiêm ngặt Quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoặc đến nhà máy chế biến được thể hiện ở hình 2.3 dưới đây:

Hình 2.3 Sơ đồ quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoặc đến nhà máy chế biến [3]

2.1.1.5 Quá trình bảo quản sữa tươi trước khi chế biến

Các biến đổi xảy ra trong quá trình bảo quản

Sữa là một hỗn hợp chứa nhiều chất dinh dưỡng Trong quá trình bảo quản, các hợp chất trong sữa sẽ bị biến đổi dẫn đến sự thay đổi về chất lượng của sữa

Các tế bào vi sinh vật trong sữa là nguyên nhân quan trọng dẫn đến các biến đổi

về thành phần các chất có trong sữa [3]

Chất béo và protein sữa bị thay đổi hóa học trong quá trình bảo quản Những thay

đổi này có 2 dạng: sự ôi hóa và sự phân giải lipit Sản phẩm tạo nên có mùi khó chịu

- Sự ôi hóa chất béo: xảy ra tại các nối đôi của các acid béo không no tạo nên mùi kim loại, trong đó lecithin là chất dễ tấn công nhất

- Sự ôi hóa protein: do sự ôi hóa amino acid dưới tác dụng của ánh sáng, gây ra mùi khó chịu Chỉ một vài phút để dưới ánh sáng cũng đủ gây ra phản ứng này, do đó sữa không nên để trực tiếp dưới ánh sáng

- Sự phân giải lipit: là sự phân cắt chất béo thành glycerol và acid béo, tạo mùi vị chua, mùi này gây ra bởi sự hiện diện của các acid béo tự do thấp phân tử Sự phân cắt này tạo ra dưới tác dụng của enzim lipaza

Các quá trình sinh hóa xảy ra trong sữa

- Sự lên men lactic: đường lactose bị phân giải thành nhiều chất phức tạp, chủ yếu

là tạo thành acid lactic chủ yếu do tác động của vi khuẩn lactic

- Sự lên men butyric: dưới tác động của vi khuẩn butyric đường lactose và các muối của acid bị phân hủy tạo thành butyric một số chất khí, một số hợp chất acid… làm giảm chất lượng của sữa

- Sự thối rữa: do nhiều loại vi sinh vật phát triển phân hủy các hợp chất protein của sữa thành các sản phẩm có mùi thối khó chịu

Bảo quản sữa tươi

Sữa trước khi chế biến được bảo quản trong thiết bị có hình trụ đứng bên trong có cánh khuấy dạng chân vịt được đặt nghiêng, và được bảo quản ở nhiệt độ không quá

40C Thời gian bảo quản phụ thuộc vào nhiệt độ, điều kiện nơi bảo quản và chất lượng của sữa

- 10.000 khuẩn lạc/ml, ở nhiệt độ 4°C thì bảo quản trong 3 ngày

- 50.000 khuẩn lạc/ml ở nhiệt độ 4°C thì bảo quản tối đa 2 ngày [3]

- Sử dụng saccharose dạng hạt và bổ sung trực tiếp vào nguyên liệu ban đầụ là sữa tươi hoặc sữa tái chế

- Sử dụng syrup saccharose (70%) và bổ sung vào sữa trong quá trình cô đặc [3] Trong công nghiệp thực phẩm Việt Nam thường dùng loại đường RE (Refinde extra) Chỉ tiêu chất lượng của đường theo tiêu chuẩn Việt Nam(TCVN)

TCVN 6958:2001 được đánh giá ở bảng 2.10

❖ Đường Lactose

Lactose thường được sử dụng dưới dạng mầm tinh thể nhằm điều khiển quá trình kết tinh đường lactose trong sữa, sao cho kích thước tinh thể đạt giá trị theo yêu cầu Trước

khi sử dụng, đường lactose được sấy khô và nghiền nhỏ đến kích thước vài µm Chỉ tiêu chất lượng của đường Lactose theo tiêu chuẩn TCVN 7968:2008 ở bảng 2.10

Bảng 2.9 TCVN 6958:2001đối với đường RE [6]

Chỉ tiêu cảm quan Ngoại hình: Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối

đồng đều, tơi khô không vón cục Mùi vị: Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước

cách xa các nguồn ô nhiễm

Bảng 2.10 TCVN 7968:2008 về đường Lactose [7]

whey có hàm lượng lactoza khan không nhỏ hơn 99,0% khối lượng chất khô Thành phần này có thể ở dạng khan hoặc chứa một phân tử nước dạng tinh thể hoặc hỗn hợp của cả hai dạng này Tro sulfat (% khối lượng) ≤ 1,3, tính theo chất khô

Hao hụt khi sấy (% khối lượng) ≤ 6,0

pH (đối với 10% khối lượng) 4,5 đến 7,0

❖ Nước

Nước trong sản xuất sữa chiếm tỷ lệ lớn Nước được cung cấp từ các nhà máy nước

ở khu đô thị, nước cấp theo hệ thống đường ống từ các trạm cấp nước tập trung cho 500

người trở lên Nước dùng trong sản xuất, chế biến thực phẩm phải đảm bảo theo Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống theo QCVN 01:2009/BYT Bảng 2.12 dưới đây thể hiện các tiêu chuẩn của nước sản xuất thực phẩm

Bảng 2.11 Các tiêu chuẩn nước sản xuất [8]

2.1.2.2 Đối với sữa chua lên men truyền thống hương dâu

❖ Giống vi khuẩn lactic

Trong sản xuất sữa chua người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình

Hai loài phổ biến nhất là Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus

Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Giới hạn tối đa

mg/l mg/l

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

15 Không có mùi vị lạ

2 6,5 – 8,5

300

1000

0,01

2 0,5 0,01 0,5

3 0,001

200 0,003 0,2

250 1,5

50

3

250

2

Hình 2.5 và 2.6 dưới đây là hình ảnh mô phỏng của 2 loài này

- Streptococcus thermophilus: phát triển tốt ở nhiệt độ 40÷45°C và pH=6,0÷6,5

[3]

Hình 2.4 Vi khuẩn Streptococcus thermophiles [10]

- Lactobacillus bulgaricus: phát triển tốt ở nhiệt độ 43 ÷ 46°C và pH = 5,5÷6,0

Đây là một giống ưa nhiệt Nó tạo thành acid mạnh, tích tụ ở trong sữa tới 2,5÷3,5% acid lactic [3]

Hình 2.5 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus [11]

Trong quá trình lên men, Streptococcus thermophilus phát triển nhanh hơn và tạo

ra acid, CO2 kích thích Lactobacillus bulgaricus phát triển Mặc khác, hoạt độ thủy phân

protein của Lactobacillus bulgaricus tạo ra peptide và acid amin cần cho sự phát triển của Streptococcus thermophilus Những vi sinh vật này chịu trách nhiệm trong việc hình thành hương vị của sữa chua Khối sữa chua đông tụ trong quá trình lên men là do pH

giảm Streptococus thermophilus chịu trách nhiệm đối với việc giảm pH lúc đầu xuống khoảng 5, còn Lactobacillus bugaricus chịu trách nhiệm giảm pH xuống khoảng 4 [3]

❖ Sữa bột gầy

Sữa bột gầy có thể mua từ các nhà máy sữa trong nước hoặc nhập từ nước ngoài Trước khi đưa vào sản xuất phải được bộ phận kiểm tra chất lượng QC (Quality control) của nhà máy kiểm tra và đánh giá đúng tiêu chuẩn yêu cầu của nhà máy

Một số tiêu chuẩn cơ bản của nguyên liệu sữa bột gầy theo TCVN 5538:2002 được thể hiện trong bảng 2.12

Bảng 2.12 Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột gầy [12]

- Chỉ tiêu cảm quan:

+ Màu sắc: Màu trắng sữa đến màu kem nhạt, không xỉn màu, không có màu lạ + Mùi: Mùi đặc trưng của sữa bột không béo, không có mùi lạ

+ Vị: Vị lạt đặc trưng của sữa không béo, không bị đắng hay có vị lạ

+ Trạng thái: Bột đồng nhất, không có tạp chất lạ lẫn vào

- Bảo quản:

+ SCM được bảo quản trong kho thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp

+ Hạn sử dụng của nguyên liệu khi đưa vào sản xuất bé hơn 9 tháng

Chất ổn định đưa vào sản phẩm phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Không mang tính chất dinh dưỡng

+ Không độc hại đối với sức khỏe con người

+ Phải tuân thủ những quy định của Tổ chức lương thực thế giới FAO, tiêu chuẩn Việt Nam

Chất ổn định trong công nghệ sản xuất sữa chua có hàm lượng từ 0,1 ÷ 0,5% có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh bột ngô biến tính

2.2 Tổng quan sản phẩm

2.2.1 Giới thiệu chung

2.2.1.1 Sữa cô đặc có đường

Sữa cô đặc có đường (sweetened condensed milk) là sản phẩm được chế biến từ sữa và có hàm lượng chất khô rất cao (thường dao động 26,0÷74,5%), có bổ sung thêm

đường saccharose trong quá trình chế biến

Sữa đặc có đường được sản xuất lần đầu tiên trên thế giới tại New York (Mỹ) vào năm 1858 bởi G Borden Ngày nay, nhóm sản phẩm sữa cô đặc được sử dụng phổ biến

ở nhiều nước trên thế giới do chúng có nhiều ưu điểm khi ta so sánh với sữa tươi:

- Thời gian bảo quản sản phẩm kéo dài, sản phẩm có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng

- Tiết kiệm được chi phí cho việc vận chuyển và kho chứa sản phẩm

- Phục vụ cho đối tượng người tiêu dùng ở xa nơi thu hoạch và chế biến sữa

- Ngoài ra, sữa cô đặc còn là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm [3]

Sữa cô đặc có đường có màu vàng nhạt, có mùi thơm tự nhiên, độ nhớt cao, trông giống maione như hình 2.6 dưới đây Hàm lượng đường trong sản phẩm này cao, làm tăng áp suất thẩm thấu của sữa, tới mức hầu hết các vi sinh vật đều bị tiêu diệt

Hàm lượng đường trong pha nước nhỏ hơn 64,5% và lớn hơn 62,5% Khi hàm lượng đường trong pha nước là 65,5% thì dung dịch đường trở nên bão hòa và số đường

sẽ kết tinh, lắng xuống

Sữa đặc có đường sử dụng khá rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm (sản xuất kem, bánh kẹo…) [13]

Hình 2.6 Sữa cô đặc có đường [14]

2.2.1.2 Sữa chua lên men truyền thống hương dâu

Sữa chua lên men truyền thống (set type) là một sản phẩm phổ biến trên thế giới

Nó được những người du mục vùng Mount Elbus phát hiện từ xa xưa Ngày nay, yaourt được tiêu thụ mạnh tại các nước Địa Trung Hải, trung tâm châu p Âu và châu Á

Sữa chua truyền thống là sản phẩm có cấu trúc gel mịn ở hình 2.7 dưới đây chúng

ta có thể thấy rõ điều đó Trong quá trình sản xuất yaourt truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

Sữa chua chứa nhiều chất dinh dưỡng như kali, canxi, magiê, vitamin B2 và vitamin B12 Do đó, ăn sữa chua mỗi ngày sẽ giúp ích rất nhiều cho sức khỏe Sữa chua chứa nhiều lợi khuẩn tốt giúp làm dịu hệ tiêu hóa, điều hòa nhu động ruột nên từ lâu

đã được xem là một trong những thực phẩm hàng đầu rất có lợi cho hệ tiêu hóa Những người có xu hướng ăn mặn và tiêu thụ nhiều muối thường gặp các vấn đề về huyết áp

và thận Trong khi đó, lượng kali trong sữa chua có khả năng giúp loại bỏ natri dư thừa

ra khỏi cơ thể Sữa chua đặc biệt tốt cho con gái vì nó giúp ngăn ngừa sự tăng trưởng

của nấm men ở vùng kín Chính các lợi khuẩn lactobacillus acidophilus được tìm thấy

trong sữa chua có thể giúp kiểm soát sự phát triển của các dấu hiệu nhiễm trùng và tiêu diệt các loại nấm đang sinh sôi

Ngoài ra, sữa chua còn chứa nhiều khoáng chất như magiê, kẽm và selen khi bổ sung vào cơ thể sẽ giúp hệ thống miễn dịch được tăng cường nên cơ thể cũng khó bị tấn công bởi nhiều loại vi khuẩn bệnh từ môi trường bên ngoài Một hũ sữa chua chứa đến 275mg canxi nên đây cũng là loại thực phẩm cần bổ sung để duy trì sức khỏe xương tốt hơn Sữa chua không chỉ giúp xương khỏe mạnh mà còn tăng cường mật độ xương nên cũng ngăn ngừa loãng xương hiệu quả Lượng cortisol trong cơ thể tăng cao sẽ khiến

mỡ tích tụ nhiều, nhất là vùng quanh eo nên không chỉ khiến bạn tăng cân nhanh chóng

mà còn có vòng eo "bánh mì" kém đẹp mắt Trong khi đó nếu bạn nạp sữa chua thường xuyên sẽ giúp cơ thể giảm căng thẳng, từ đó hàm lượng cortisol giảm sản sinh nên cũng góp phần giúp quá trình giảm cân của bạn dễ dàng hơn [15]

Hình 2.7 Sữa chua lên men [16]

2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm

2.3.1 Đối với Việt Nam

2.3.1.1 Sữa cô đặc có đường

Không còn thời hoàng kim như giai đoạn trước năm 2007 với mức tăng trưởng doanh thu bình quân 10%/năm, sữa đặc với sàn đấu tương đối ít các đối thủ nhưng vẫn đang khẳng định được chỗ đứng vững chắc và hứa hẹn sự trở lại ngày càng “ngọt” trên thị trường

Thị trường sữa đặc Việt đang nằm trong tay 2 doanh nghiệp là Vinamilk và Friesland Campina VN

- Vinamilk chiếm thị phần áp đảo (trên 75%) với 2 nhãn hàng sữa Ông Thọ và Ngôi Sao Phương Nam

- Còn Friesland Campina VN chiếm khoảng 14% thị phần sữa đặc với những nhãn hàng Hoàn Hảo, Trường Sinh…[17]

Hình 2.8 Thị phần sữa đặc Việt Nam [17]

Người tiêu dùng, đặc biệt là ở thành phố, bắt đầu nhận thức được sữa đặc có đường không tốt cho sức khỏe do sản phẩm này chứa quá nhiều đường nên đã hạn chế sử dụng, chuyển qua dùng sữa tươi Và hiện nay, sữa đặc chỉ phổ biến ở thị trường nông thôn Theo dự báo của BMI, sản lượng sữa tại Việt Nam sẽ tăng trong vài năm tới do nguồn vốn đầu tư vào các nông trại sản xuất sữa ngày càng nhiều nhằm giảm sự lệ thuộc vào sữa nhập khẩu.

Doanh thu tiêu thụ sữa đặc trong 9 tháng đầu năm 2018 đạt 5.2 nghìn tỷ đồng, tăng 3.1% so với cùng kỳ năm 2017 [17]

Hình 2.9 Cơ cấu các loại sản phẩm được người tiêu dùng sử dụng [17]

2.3.1.2 Sữa chua lên men truyền thống hương dâu

Sữa và các sản phẩm từ sữa đã gần gũi hơn với người dân, nếu trước những năm

90 chỉ có một đến hai nhà sản xuất, phân phối sữa, chủ yếu là sữa đặc và sữa bột (nhập ngoại) Hiện nay, thị trường sữa Việt Nam đã có gần 20 hãng nội địa và rất nhiều doanh nghiệp phân phối sữa chia nhau một thị trường tiềm năng với hơn 80 triệu dân Tổng lượng tiêu thụ sữa Việt Nam liên tục tăng mạnh với mức từ 15÷20% trên một năm Thị trường sữa chua tăng trưởng với tốc độ gộp bình quân hàng năm là 13,1% trong 5 năm (2011 ÷ 2016) và tăng 16% trong năm 2017 Với sản phẩm sữa chua uống, phân khúc này tăng trưởng 17% trong năm 2017 với quy mô khoảng 4,850 tỷ đồng, nhỏ hơn so với phân khúc sữa chua ăn với quy mô 7,765 tỷ đồng

Theo công ty nghiên cứu thị trường Kantar World Panel, trong quý 1/2018, doanh thu ngành sữa Việt Nam giảm 4,4% ở khu vực thành thị và tăng 4% ở khu vực nông thôn [17]

2.3.2 Đối với thế giới

2.3.2.1 Sữa cô đặc có đường

Sữa đặc có đường được sử dụng và chấp nhận trong các món ăn khác nhau trên toàn cầu bởi nó cung cấp kết cấu phong phú cùng với vị ngọt Nó cũng được sử dụng để làm ngọt đồ uống, chủ yếu là cà phê Nhiều quốc gia ở châu Á và châu Âu thích sữa đặc

có đường trong đồ uống (cà phê và trà) đang thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường Ngành công nghiệp bánh kẹo phát triển và nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm sữa đang hỗ trợ sự tăng trưởng của thị trường sữa đặc có đường Thời hạn sử dụng dài của sản phẩm đang có tác động tích cực đến sự tăng trưởng của thị trường sữa đặc

có đường Những nhà sản xuất chủ chốt không ngừng nỗ lực để đưa ra những hương vị mới trên thị trường, điều này đang bổ sung nhiên liệu cho sự tăng trưởng của thị trường Tuy nhiên, hàm lượng calo và chất béo cao trong sữa đặc có đường có thể cản trở sự tăng trưởng của thị trường Vì vậy, các công ty đang giới thiệu sữa đặc có đường

ít calo hoặc không béo để khắc phục sự hạn chế

Sữa đặc được sử dụng trong các công thức nấu ăn cho kẹo Brazil, Ở các vùng của Châu Á và Châu Âu, sữa đặc có đường là loại sữa được ưa thích để thêm vào cà phê hoặc trà Nhiều quốc gia ở Đông Nam Á, như Việt Nam và Campuchia, sử dụng sữa đặc

để tạo hương vị cho cà phê nóng hoặc đá của họ Ở Mexico, sữa đặc có đường là một trong những thành phần chính của món tráng miệng bánh lạnh…

New Zealand, Hà Lan, Mỹ, Đức và Pháp là những nhà xuất khẩu chính của thị trường sữa đặc có đường Các nhà nhập khẩu chính của sữa đặc có đường từ Mỹ là Mexico, Philippines, Indonesia, Việt Nam và Colombia

Thị trường sữa đặc có đường toàn cầu được phân chia thành Bắc Mỹ, Châu Âu, Châu Á Thái Bình Dương và phần còn lại của thế giới (RoW) Bắc Mỹ đang thống trị thị trường tiếp theo là châu Âu Tiêu thụ cao các món tráng miệng ở Bắc Mỹ đang thúc đẩy sự tăng trưởng của sữa đặc có đường trong phân khúc này Ở Châu Âu, Đức, Pháp

và Thụy Sĩ là những quốc gia đóng góp chính cho thị trường sữa đặc có đường

Châu Á Thái Bình Dương được dự báo sẽ tăng trưởng với tốc độ đáng kể trong giai đoạn dự báo Trung Quốc và Ấn Độ đóng góp chính cho sự tăng trưởng của thị trường sữa đặc có đường ở Châu Á Thái Bình Dương Tuy nhiên, việc tăng tiêu thụ sữa đặc có đường trong đồ uống ở các nước đang phát triển đang thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường này Brazil được dự đoán là nơi đóng góp chính của sữa đặc có đường ở phần còn lại của thế giới

Một số thương hiệu quan trọng trong thị trường sữa đặc có đường toàn cầu là Eagle Family Food Group (US), Nestle (Thụy Sĩ), FrieslandCampina (Hà Lan), Santini Food (US), DANA Dairy (Thụy Sĩ), GCMMF (AMUL) ( Ấn Độ), Arla Thực phẩm (Đan Mạch) [18]

2.3.2.2 Sữa chua lên men

Thị trường sữa chua vài năm gần đây có sự biến động lớn Sự tiêu thụ sữa chua ngày càng gia tăng ở các nước phát triển và đang phát triển ngành công nghiệp này Có đến 40% các sản phẩm mới từ sữa được ra mắt khắp trên thế giới là sữa chua Sữa chua

đã đóng góp cho ngành công nghiệp sữa mới doanh thu khổng lồ

Điều này chứng tỏ thị trường sữa đang diễn ra hết sức sôi động Tín hiệu tốt cho thị trường sữa chua là tỉ lệ tăng trưởng hằng năm cho các thị trường chủ chốt trong khu vực Châu Á, Thái Bình Dương là sự tăng trưởng trung bình 25% trong 5 năm (2014 ÷ 2019) hoặc 27% trong vòng 5 năm với các thị trường lớn [18]

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương án thiết kế

Hiện nay có hai phương pháp để sản xuất sữa đặc có đường: phương pháp đi từ nguyên liệu là bột sữa (sữa hoàn nguyên) và phương pháp dùng trực tiếp sữa bò tươi làm nguyên liệu Tuy nhiên đi từ nguyên liệu sữa bột thì trước tiên sữa bột phải qua quá trình hoàn nguyên lại sữa hết sức nghiêm ngặt Mặt khác, sữa bột hiện nay thường phải nhập do đó giá thành cao nên ít sử dụng Thường chỉ thực hiện phương pháp này khi nguồn sữa tươi nguyên liệu khan hiếm hoặc ở xa nhà máy sản xuất

Việc bổ sung đường là một bước quan trọng trong sản xuất sữa đặc có đường Điều quan trọng là tỷ lệ chính xác được thêm vào, vì thời hạn sử dụng của sữa phụ thuộc vào

áp suất thẩm thấu của nó đủ cao Một hàm lượng đường ít nhất 62,5% trong pha nước

là cần thiết để tạo ra áp suất thẩm thấu đủ cao để ức chế sự phát triển của vi khuẩn

Hai phương pháp được sử dụng để thêm đường:

- Bổ sung đường khô trước khi xử lý nhiệt

- Bổ sung xi-rô đường trong thiết bị cô đặc

Giai đoạn mà đường được thêm vào ảnh hưởng đến độ nhớt của sản phẩm cuối cùng Một giả thuyết cho rằng việc bổ sung đường sớm có thể khiến sản phẩm trở nên quá nhớt trong quá trình bảo quản

3.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất

Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất được thể hiện ở hình 3.1 dưới đây:

Saccharose

Sữa tươi

Tiếp nhận nguyên liệu

Gia nhiệt sơ bộ 55-60°C

Thanh trùng (110- 116 0 C/30s)

Làm nguội 70 0 C

Định lượng Lọc

Chuẩn hóa 60 0 C F: 3%, NFS:13 %

Đồng hóa 60-65 0 C 200-250 bar Bài khí 60-70 0 C

Thanh trùng 90-95 0 C 3-5 phút Làm nguội 40-45 0 C

Cô đặc (65-70 0 C)

Pck, d = 1,312g/ml

Nghiền mịn Nấu syrup

Nước

Sữa bột gầy

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyển công nghệ sản xuất sữa cô đặc có đường và sữa chua lên

men truyển thống hương dâu [19]

Bao gói Phối trộn

Vi khuẩn Lactic

Hoạt hóa giống

Chất ổn định