Thiết kế một nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi, gồm hai dây chuyền phô mai tươi, năng suất 13000 tấn sản phẩmca và sữa cô đặc có đường, năng suất 28 triệu lít sản phẩmnăm

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Sau hơn 3 tháng làm đồ án với nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguồn nguyên liệu sữa tươi, đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình.. Sự cần thiết của việc

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MỘT NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA

TƯƠI, GỒM HAI DÂY CHUYỀN:

- PHÔ MAI TƯƠI, NĂNG SUẤT 13000 TẤN SẢN PHẨM/CA

- SỮA CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG, NĂNG SUẤT 28 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ LAN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN HOÀI

Số thẻ sinh viên: 107120252 Lớp: 12SH

Đà Nẵng, 5/2017

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế một nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi, gồm hai dây chuyền:

- Phô mai tươi, năng suất 13000 tấn sản phẩm/ca

- Sữa cô đặc có đường, năng suất 28 triệu lít sản phẩm/năm

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Hoài

Số thẻ SV : 107120252

Lớp : 12SH

Nội dung tóm tắt: Đồ án tốt nghiệp bao gồm 10 chương sau:

Chương 1 Lập luận kinh tế, kỹ thuật

Chương 2 Tổng quan tài liệu

Chương 3 Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Chương 9 Kiểm tra sản xuất và sản phẩm

Chương 10 An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HOÁ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Hoài Số thẻ sinh viên: 107120252

Lớp:12SH Khoa: Hoá Ngành: Công nghệ sinh học

1 Tên đề tài đồ án

Thiết kế một nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi, gồm hai dây chuyền:

- Phô mai tươi, năng suất 13000 tấn sản phẩm/ca

- Sữa cô đặc có đường, năng suất 28 triệu lít sản phẩm/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:

……… ……… ……

………

… ……….… ……… ………

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: … ………

… ………

… ………

… ………

… ………

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

… ………

… ………

… ………

6 Họ tên người hướng dẫn: ……… ………

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201…

8 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201…

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 05 năm 2017

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Sau hơn 3 tháng làm đồ án với nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguồn nguyên liệu sữa tươi, đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Nguyễn Thị Lan, là người trực tiếp hướng dẫn làm đồ án cho em, sau đó là các thầy cô trong bộ môn cũng như trong khoa

đã tạo cho em nền tảng kiến thức và đặc biệt là gia đình cũng như bạn bè đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án

Tuy nhiên, do kiến thức bản thân và sự am hiểu về thực tế còn hạn chế nên không thể tránh thiếu sót, do đó em mong nhận được sự góp ý của thầy cô

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoài

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT

Em xin cam đoan các số liệu thống kê, số liệu nghiên cứu, các kiến thức, nhận định, các thông tin về thiết bị,… đều được trích dẫn chính xác từ các tài liệu đã được nêu trong mục Tài liệu tham khảo với chú thích cụ thể

Các bản vẽ có tham khảo từ đồ án cũ của các anh chị trước khoá 12 nhưng không sao chép nguyên mẫu

Các giấy tờ quy định của nhà trường đã được em chuẩn bị đầy đủ Bố cục và trình bày bài thuyết minh, bản vẽ, các giấy tờ quy định cũng được thực hiện theo đúng hướng dẫn của nhà trường

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Hoài

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ….ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH BẢNG …vii

DANH MỤC HÌNH……….viii

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT 3

1.1.Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy 3

1.2.Vị trí đặt nhà máy 3

1.2.1.Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của Đà Nẵng 3

1.2.2.Thông tin chung về khu công nghiệp Hoà Khánh 4

1.3.Nguồn nguyên liệu 4

1.4.Nguồn cung cấp điện và hơi 4

1.5.Hệ thống cấp thoát nước 5

1.6.Hạ tầng giao thông vận tải 5

1.7.Hợp tác hoá sản xuất 5

1.8.Nguồn nhân lực 5

1.9.Thị trường tiêu thụ 5

1.10.Máy móc và thiết bị cho nhà máy 5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

2.1.Giới thiệu về nguyên liệu 6

2.1.1.Nguyên liệu chính - sữa tươi 6

2.1.2.Tính chất vật lý của sữa 6

2.1.3.Tính chất hoá học của sữa 7

2.1.4.Các thành phần của sữa 7

2.1.5.Các chỉ tiêu chất lượng của sữa 12

2.1.6.Những biến đổi thành phần của sữa 14

2.1.7.Phương pháp bảo quản sữa 16

2.1.8.Nguyên liệu phụ 16

2.2.Tình Hình sản xuất và tiêu thụ sữa ở trong và ngoài nước 16

2.2.1.Ngoài nước 16

2.2.2.Trong nước 17

2.3.Giới thiệu về sản phẩm 18

2.3.1.Phô mai tươi 18

2.3.2.Sữa cô đặc có đường 19

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 20

3.1 Dây chuyền công nghệ 20

3.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ 21

3.2.1.Công đoạn chung cho cả hai dây chuyền 21

3.2.2.Dây chuyền sản xuất phô mai tươi 22

3.2.3.Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 24

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 27

4.1.Kế hoạch sản xuất của nhà máy 27

4.2.Tính cân bằng vật chất 28

4.2.1.Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất phô mai tươi 28

4.2.2.Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 31

4.2.3.Tính cân bằng vật chất cho công đoạn chung của hai dây chuyền 33

4.3.Tính tỷ trọng sữa 34

4.3.1.Tính tỉ trọng của sữa nguyên liệu 34

4.3.2.Tính tỉ trọng nguyên liệu trong công đoạn phối trộn dây chuyền sữa cô đặc 34

4.3.3.Tính tỉ trọng của sữa đi vào dây chuyền phô mai tươi 34

4.4.Tính số hộp và số thùng cho công đoạn hoàn thiện sản phẩm 35

4.4.1.Đối với sữa cô đặc 35

4.4.2.Đối với phô mai tươi 35

CHƯƠNG 5 CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ 38

5.1.Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy 38

5.2.Tính toán và chọn thiết bị 39

5.2.1.Tính toán thùng chứa cho cả hai dây chuyền 39

5.2.2.Tính và chọn thiết bị dùng chung cho cả hai dây chuyền 42

5.2.3.Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền phô sữa cô đặc có đường 44

5.2.4.Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền phô mai tươi 49

CHƯƠNG 6 TÍNH NĂNG LƯỢNG 56

6.1.Tính cân bằng nhiệt 56

6.1.1.Cân bằng nhiệt cho thiết bị thanh trùng và làm nguội 56

6.1.2.Cân bằng nhiệt cho thiết bị nấu siro 57

6.2.Tính hơi và nhiên liệu 59

6.2.1.Tính chi phí hơi 59

6.2.2.Tính nhiên liệu 60

6.3.Tính cấp thoát nước 61

6.3.1.Cấp nước 61

6.3.2.Tính đường ống dẫn nước 62

6.3.3.Thoát nước 62

CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC 64

7.1.Sơ đồ tổ chức 64

7.2.Chế độ làm việc 64

7.3.Tính nhân lực 64

CHƯƠNG 8 TÍNH XÂY DỰNG 67

8.1.Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy 67

8.2.Các công trình xây dựng 67

8.2.1.Phân xưởng sản xuất chính 67

8.2.2.Kho nguyên vật liệu 68

8.2.3.Kho thành phẩm 70

8.2.4.Gara ô tô 71

8.2.5.Nhà để xe 71

8.2.6.Phòng chứa dụng cụ cứu hỏa 71

8.2.7.Nhà ăn 71

8.2.8.Khu hành chính 71

8.2.9.Phòng bảo vệ 72

8.2.10.Nhà sinh hoạt vệ sinh 72

8.2.11.Khu xử lí nước thải 73

8.2.12.Trạm biến áp 73

8.2.13.Nhà đặt máy phát điện dự phòng 73

8.2.14.Bãi nhập hàng 73

8.2.15.Bãi xuất hàng 73

8.2.16.Khu cung cấp nước và xử lý nước 74

8.2.17.Đài nước 74

8.2.18.Phân xưởng lò hơi 74

8.2.19.Khu đất mở rộng 74

8.2.20.Kho chứa nhiên liệu 74

8.2.21.Kho chứa hóa chất 74

8.2.22.Phân xưởng cơ khí 75

8.2.23.Khu lạnh trung tâm 75

8.2.24.Đường giao thông trong nhà máy 75

8.3.Tính khu đất xây dựng nhà máy 76

8.3.1.Diện tích khu đất 76

8.3.2.Tính hệ số sử dụng 76

CHƯƠNG 9 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 78

9.1.Mục đích kiểm tra sản xuất và sản phẩm 78

9.2.Kiểm tra nguyên liệu 78

9.3.Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất 79

CHƯƠNG 10 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 83

10.1.An toàn lao động 83

10.1.1.Các nguyên nhân chủ yếu gây ra tai nạn trong quá trình sản xuất 83

10.1.2.Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 83

10.1.3.Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 84

10.2.Vệ sinh công nghiệp 85

10.2.1.Vệ sinh cá nhân của công nhân 85

10.2.2.Vệ sinh máy móc, thiết bị 85

10.2.3.Vệ sinh xí nghiệp 85

10.2.4.Xử lý nước thải 85

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.4 Tỷ lệ hao hụt khối lượng và ẩm qua mỗi công đoạn sản xuất phô mai tươi 29 Bảng 4.5 Bảng tiêu hao các công đoạn trong sản xuất sữa cô đặc 31 Bảng 4.6 Tỷ lệ hao hụt qua các công đoạn chung của hai dây chuyền 33

Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy 38

Bảng 5.3 Tính năng kỹ thuật của máy tách lọc ly tâm Maxcream 15t 42 Bảng 5.5 Tính năng kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt loại Tetra Pak Plate 44 Bảng 5.6 Tính năng kỹ thuật của thiết bị phối trộn Tetra Almix 10 45 Bảng 5.7 Tính năng kỹ thuật của nồi nấu siro 2 vỏ JC-500-4 46 Bảng 5.8 Tính năng kỹ thuật của hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn 46 Bảng 5.9 Tính năng kỹ thuật của máy chiết rót và ghép mí 47 Bảng 5.10 Tính năng kỹ thuật của máy dán nhãn thương hiệu tự động J600 48 Bảng 5.11 Tính năng kỹ thuật của thiết bị thanh trùng, làm nguội Tetra Plex C6 50 Bảng 5.12 Tính năng kỹ thuật của thiết bị lên men Tetra Alsafe Aseptic Tank C2 51

Bảng 5.14 Tính năng kỹ thuật của thiết bị cắt huyết thanh tetra tebel o - vat 52 Bảng 5.15 Tính năng kỹ thuật của máy rót hiệu Bencopack - Italy 53

Bảng 8.1 Bảng tổng kết xây dựng các công trình toàn nhà máy 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 5.7 Hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn SERES-SJN3-3000 47

Hình 5.11 Thiết bị thanh trùng, làm nguội Tetra Plex C6 50 Hình 5.12 Thiết bị lên men Tetra Alsafe Aseptic Tank C2 kiểu đứng 51 Hình 5.13 Thiết bị cắt huyết thanh Tetra Tebel O - Vat 53

MỞ ĐẦU

Sữa tươi và các sản phẩm chế biến từ sữa tươi là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin… Những hợp chất này rất cần thiết trong khẩu phần ăn hàng ngày của con người Tiêu biểu là phô mai, đây là nguồn cung cấp chất đạm, canxi, phốt pho cao, rất bổ dưỡng và tốt cho xương, góp phần ngăn ngừa một số bệnh liên quan đến hệ tiêu hoá Sản phẩm từ sữa bao gồm nhiều loại khác nhau như sữa tươi thanh trùng, sữa tươi tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa bột, sữa lên men yaourt, phô mai, bơ, kem và nhiều loại sản phẩm khác

Tăng trưởng của ngành sữa tại Việt Nam luôn ở mức cao trong những năm qua Với sự phát triển về quy mô dân số cũng như chất lượng cuộc sống con người ngày càng được nâng cao thì dự báo trong những năm tới, ngành sữa vẫn có tiềm năng phát triển lớn về cả quy mô kinh tế cũng như sự đa dạng về thương hiệu và chất lượng sản phẩm do nhu cầu tiêu thụ sữa và sản phẩm từ sữa ngày càng tăng cao ở cả trong và ngoài nước

Vì vậy việc xây dựng nhà máy chế biến sữa sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước đồng thời hướng đến xuất khẩu ra các nước trong khu vực Điều này không những tạo thêm cơ hội cho lao động mà còn góp phần sự phát triển kinh tế chung của địa phương bên cạnh đó là cơ hội thu hút vốn đầu tư từ nước ngoài vào Việt Nam

Chính vì các lý do trên mà em đã được giao nhiệm vụ: “Thiết kế một nhà máy

sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền:

- Phô mai tươi, năng suất 13 tấn sản phẩm/ca

- Sữa cô đặc có đường, năng suất 28 triệu lít sản phẩm/năm.”

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy

Là một quốc gia đông dân với mức tăng trưởng dân số hằng năm ở mức cao, khoảng 1,2 %/năm, tháp dân số trẻ, Việt Nam được đánh giá là thị trường tiềm năng cho các hãng sản xuất sữa và sản phẩm từ sữa Với tỷ lệ tăng trưởng GDP khá cao 6 - 8%/năm, thu nhập bình quân đầu người tăng 14,2 %/năm cùng với xu hướng cải thiện sức khỏe và tầm vóc của người Việt khiến nhu cầu sử dụng các loại sữa và các sản phẩm từ sữa luôn ở mức cao [19]

Nắm bắt được lợi thế và tiềm năng này, việc đầu tư vào xây dựng một nhà máy chế biến sữa công nghiệp là một lựa chọn có khả năng mang lại lợi nhuận cao

1.2 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, 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 Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng

1.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của Đà Nẵng

Điều kiện tự nhiên:

Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ tương đối cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 7 và mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài

Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,6ºC

Độ ẩm: Độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 83,4 %

Lượng mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm là 1355 mm [21]

Điều kiện kinh tế - xã hội:

Thành phố Đà Nẵng là thành phố trực thuộc Trung ương của nước ta, nằm trên trục giao thông Bắc - Nam của quốc gia về đường bộ, đường sắt, đường hàng không

Đà Nẵng có vị trí chiến lược về an ninh quốc phòng và là mũi nhọn kinh tế trọng điểm của Miền Trung nói riêng và cả nước nói chung

Đà Nẵng là cửa ngõ phía Đông của Hành lang Kinh tế Đông - Tây - là một trong năm hành lang kinh tế được phát triển theo sáng kiến của Ngân hàng Phát triển Châu

Á ở khu vực Tiểu vùng sông Mê Kông Đây là tuyến đường bộ nối hai bờ Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương đi qua bốn quốc gia, bắt đầu từ Myanma, đi qua Thái Lan, Lào và điểm đến cuối cùng là cảng Tiên Sa - Đà Nẵng của Việt Nam Hành lang kinh

tế Đông - Tây không chỉ đem lại cơ hội cho các quốc gia trên tuyến đường đẩy mạnh hợp tác phát triển kinh tế, văn hóa - xã hội, nâng cao đời sống cho nhân dân, mà còn tạo cơ hội cho các doanh nghiệp trong và ngoài nước tiếp cận tốt hơn các vùng nguyên liệu, thị trường dịch vụ, nguồn vốn đầu tư, chuyển giao công nghệ mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho thương mại xuất nhập khẩu và phát triển du lịch [21]

1.2.2 Thông tin chung về khu công nghiệp Hoà Khánh

Khu công nghiệp Hòa Khánh được thành ngày 12/12/1996, thuộc phường Hòa Khánh, quận Liên Chiểu với tổng diện tích ban đầu là 423,5 ha, nằm cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10 km, cảng biển Tiên Sa 20 km, cảng sông Hàn 13 km, cảng biển Liên Chiểu 5 km Các công trình hạ tầng kỹ thuật như hệ thống cấp điện, cấp nước, cơ

sở hạ tầng giao thông vận tả được đầu tư xây dựng hoàn chỉnh, sẵn sàng phục vụ các nhà đầu tư đến đầu tư xây dựng nhà xưởng sản xuất và kinh doanh [22]

1.3 Nguồn nguyên liệu

Đà Nẵng không phải là nơi chú trọng đến chăn nuôi nông nghiệp như nuôi bò sữa, vì vậy phần lớn nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy sẽ được nhập khẩu từ nước ngoài và một phần nhỏ cung cấp từ các tỉnh thành phát triển mạnh về chăn nuôi

bò sữa như Gia Lai, Lâm Đồng, các tỉnh thuộc khu vực Đông Nam Bộ như Bình Dương, thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh miền núi phía Bắc như Lai Châu hay Sơn La

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển lâu dài thì việc đầu tư xây dựng trang trại bò sữa đạt chuẩn quốc tế ngay trong thành phố Đà Nẵng hoặc các tỉnh lân cận như Quảng Nam, Huế, Quảng Trị là thực sự cần thiết Điều này không chỉ góp phần giảm chi phí mua nguyên liệu và vận chuyện, mà còn tạo được sự chủ động trong sản xuất, góp phần nâng cao năng suất nhà máy và tạo thêm nhiều việc làm cho người dân địa phương

1.4 Nguồn cung cấp điện và hơi

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380V

Trong nhà máy, hơi được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như đun nóng,

thanh trùng, tiệt trùng, phục vụ máy rót, vệ sinh khử trùng máy móc thiết bị Hơi nước

phải là hơi bão hoà và được cung cấp bởi lò hơi hoặc hơp tác hoá với các nhà máy

khác để mua hơi phục vụ cho sản xuất

1.5 Hệ thống cấp thoát nước

Đối với mọi ngành sản xuất công nghiệp thì nước là một yếu tố không thể thiếu

Đặc biệt đối với nhà máy sữa thì càng cần một nguồn nước đạt chuẩn để đáp ứng yêu

cầu sản xuất Nước sẽ được cung cấp trực tiếp từ nhà máy nước của khu công nghiệp

hoặc từ nhà máy nước thành phố Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng

khoan và sau đó được xử lí để đạt yêu cầu công nghệ sản xuất

Nước thải của nhà máy được xử lí tại khu xử lý riêng của nhà máy để đạt yêu cầu

trước khi xả thải, sau đó sẽ được thải ra khu nước thải tập trung của khu công nghiệp

1.6 Hạ tầng giao thông vận tải

Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, nằm ngay trên đường quốc lộ 1A

gần sân bay, và cảng biển Tiên Sa Đà Nẵng là cửa ngõ giao thông giữa các tỉnh phía

Bắc Và phía Nam Việt Nam Đây là một thuận lợi lớn cho việc vận chuyển nguyên

liệu, nhiên liệu, sản phẩm và máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất của nhà

máy

1.7 Hợp tác hoá sản xuất

Khu công nghiệp Hoà Khánh với nhiều loại hình nhà máy khác nhau nên việc

hợp tác hoá giữa các nhà máy đem lại thuận lợi lớn về mặt kinh tế, tạo sự phát triển

bền vững

1.8 Nguồn nhân lực

Đà Nẵng là một trung tâm đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao đẳng, đại học

của cả nước Đặc biệt có trường đại học bách khoa - đại học Đà Nẵng là nơi đào tạo

đội ngũ kỹ sư với chất lượng chuyên môn nghiệp vụ cao, đáp ứng được yêu cầu của

các doanh nghiệp, nhà máy tại địa phương và các khu vực lân cận trong nước

1.9 Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ chủ yếu của nhà máy là thành phố Đà Nẵng và khu vực miền

Trung Bên cạnh đó cũng hướng tới thị trường miền Nam, nơi có nhu cầu tiêu thụ sữa

và phô mai rất lớn

1.10 Máy móc và thiết bị cho nhà máy

Hầu hết các máy móc thiết bị quan trọng đều nhập từ các hãng sản xuất lớn ở

nước ngoài về nhằm tối ưu hoá quy trình sản xuất Bên cạnh đó vẫn có một số thiết bị

đặt mua từ các hãng sản xuất cơ khí trong nước

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về nguyên liệu

2.1.1 Nguyên liệu chính - sữa tươi

Sữa là chất lỏng sinh lý do các tuyến sữa tổng hợp được từ các hợp chất có trong máu,được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non 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 rất bổ dưỡng cho cơ thể nhất là đối với trẻ sơ sinh

Trong sữa có một số thành phần như: lipid, glucid, protein, chất khoáng, vitamin, ngoài ra còn có chất màu và nhiều chất khác Trong các chất trên trừ nước và những chất bay hơi khi chế biến thì những chất còn lại gọi là chất khô của sữa Hàm lượng chất khô của sữa khoảng 10 - 20% tùy theo loại sữa, chất khô của sữa càng nhiều thì giá trị thực phẩm càng cao, nếu không kể đến lipid thì chất khô trong sữa gọi là chất khô không béo

Thành phần hóa học của các loại sữa không giống nhau, chúng luôn thay đổi

và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, độ tuổi, độ lớn của con vật, loài, giống

và nhiều yếu tố khác [30]

2.1.2 Tính chất vật lý của sữa

Sữa là chất lỏng đục, độ đục là do chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β - caroten có mặt trong chất béo sữa Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt Sữa bò có mùi vị đặc trưng và hơi ngọt

Một số yếu tố vật lý cơ bản của sữa bao gồm:

Giá trị pH của sữa: Thường được xác định ở 20oC Sữa tươi có giá trị pH trung bình là 6,6 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật như nhóm vi khuẩn lactic, chúng sẽ chuyển hóa đường lactose trong sữa thành acid lactic và làm giảm giá trị pH của sữa

Độ chua: Trong công nghiệp thực phẩm, độ chua được xác định bằng phương

pháp chuẩn độ

Tỷ trọng sữa: Do hàm lượng các chất khô trong sữa quyết định Các chất béo có

tỷ trọng 1g/cm3 Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng sữa càng thấp

Điểm đông đặc: Người ta thường sử dụng chỉ số này để kiểm tra xem sữa có bị

pha nước không Tuy nhiên khi xử lý sữa ở nhiệt độ cao, điểm đông đặc của sữa sẽ gia tăng do sự kết tinh của một số muối phosphate có trong sữa [1]

2.1.3 Tính chất hoá học của sữa

Một số tính chất hoá học đặc trưng của sữa:

Độ axit chung: Cho biết lượng mililit NaOH 0,1N đã dùng để trung hòa axit tự

do có trong 100ml sữa Độ axit chung phụ thuộc vào các thành phần của sữa mà chủ yếu là các muối axit của axit phosphoric và limonic, các protein (casein, albumin, globumin) và CO2 tồn tại dưới dạng hòa tan trong sữa

Giá trị trung bình độ axit của sữa bò là 16 - 18°T (độ Thorner) Đối vợi sữa đầu,

độ axit có thể rất cao do có hàm lượng protein và muối cao

Độ axit hoạt động: Độ axit hoạt động biểu thị tính hoạt động của các ion H+ Giá trị pH = 6,5 - 6,8, trung bình là 6,6 Độ pH của sữa không đặc trưng cho độ tươi của sữa

Tính chất oxy hóa - khử của sữa: Sữa là một chất lỏng phức tạp mà trong đó

ngoài các thành phần chính: protein, lipid và lactose còn chứa hàng loạt các chất khác

dễ bị oxy hóa, bị khử (vitamin C, E, B2, enzyme, chất màu,…)

Tính chất keo của sữa: Về phương diện hóa lý người ta coi sữa như một thể keo,

gồm các cầu béo (đường kính 3 - 5µm) và các mixel protein (đường kính gần 0,1 µm

trong pha phân tán là nước)

Sữa là một dung dịch keo có 3 pha tồn tại đồng thời:

Sữa là một hỗn hợp bao gồm các thành phần chính: nước, lactose, protẹin, một số chất béo Ngoài ra sữa còn chứa một số khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamin, hooc-môn, chất màu và khí

Phổ biến nhất ở nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam vẫn là sữa bò Mặc dù việc chăn nuôi trâu sữa, dê sữa đã có ở nước ta khá lâu nhưng vì nhiều lý do nên sản lượng hai loại sữa này còn rất thấp Vì vậy cho đến nay nguyên liệu chủ yếu cho ngành sữa vẫn là sữa bò

Nước:

Nước tồn tại trong sữa ở hai dạng nước tự do và nước liên kết trong đó nước tự

do chiếm 96 - 97% tổng lượng nước

Nước tự do chiếm 96 - 97% tổng lượng nước, phân bố tương đối đồng đều trong sản phẩm và có thể bốc hơi trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hoá học với chất khô Khi bảo quản sữa bột, nước tự do xâm nhập vào làm cho sữa bột bị vón cục

Nước liên kết chiếm một tỉ lệ nhỏ, khoảng 3 - 4% Hàm lượng nước liên kết phụ thuộc vào các thành phần nằm trong hệ keo: protein, phosphatide, polysaccharide [2]

Chất béo:

Chất béo của sữa được coi là thành phần quan trọng Về mặt dinh dưỡng, chất béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo Đối với các sản phẩm sữa lên men thì chất béo ảnh hưởng đến trạng thái và mùi vị của sản phẩm Chất béo của sữa có hai loại:

Chất béo đơn giản (glycerid và sterid): có hàm lượng 35 – 45 (g/l) gồm acid béo

no và không no (acid oleic, acid palmitic, acid stearic)

Chất béo phức tạp: thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử Tên gọi chung là phosphoaminolipid, đại diện là lexitin và xephalin

Về cấu trúc, chất béo trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu (cầu mỡ) hoặc hình ovan với đường kính từ 2 - 10 µm tùy thuốc vào giống bò sản sinh ra sữa Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bằng một màng mỏng có thành phần chủ yếu từ protein và các phosphatit Màng bao của các cầu mỡ rất bền, có tác dụng bảo

vệ, giữ cho chúng không bị phá hủy bởi các enzyme có trong sữa Các cầu mỡ có đường kính trung bình từ 3 - 4 µm Trong 1ml sữa có khoảng 3000 - 4000 triệu cầu

mỡ Các cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng: 0,925 g/cm3) và chúng có

xu hướng nổi lên trên bề mặt sữa

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glycerid, photpholipid và protein Sự sắp xếp các thành phần này trong hạt cầu béo đến nay chưa nghiên cứu sâu Nhiều nhà khoa học cho rằng các photpholipid giữ vai trò “cầu nối trung gian” để liên kết giữa các glycerid và protein Phân tử photpholipit có hai đầu: đầu ưa béo (không phân cực)

sẽ tương tác với các phân tử glycerid ở tâm cầu; đầu ưa nước (phân cực) sẽ kết hợp với màng protein bao xung quanh hạt cầu béo [1,5]

Protein:

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein Hàm lượng protein của các loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giới hạn 3,0 - 4,6% Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3,3 - 3,5% Các protein của sữa là những protein hoàn thiện Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin

không thay thế được như: lyzin, valin, lơxin, izolơxin, metionin, threonin, phenylalanin, tryptophan

Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: Casein chiếm khoảng 80%, lactalbumin chiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa

và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể

Casein là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa Nó bao gồm nhiều

loại casein khác nhau, β - casein, γ - casein, κ - casein, α - casein là thể phức hợp phosphoryl gồm có αs1, αs2, αs3, αs4, αs5, αs6 - casein β - casein là thành phần chủ yếu có trong sữa bò nhưng lại là thứ yếu trong sữa người κ - casein là một glycoprotein và nó hiện diện khắp nơi trong thể mixen casein Chính vì vậy mà mixel ở trạng thái ổn định

α - casein và β - casein không tan trong sữa tươi Các protein này chứa nhóm photphat (photpho chiếm khoảng 0,8% trong toàn casein) và nhóm photphat này kết hợp với ion Ca2+ Sự trung hòa một phần lớn các điện tích âm ngăn ngừa α - casein

và β - casein kết khối và kết tủa

Hai phân tử casein có thể tồn tại một cách ổn định trong sữa là do có sự hiện diện của γ - casein Casein không tồn tại tự do trong sữa nhưng tồn tại dưới dạng các hạt mixel có kích thước từ 0,003 μm đến 0,3 μm Trung bình mỗi hạt chứa hàng ngàn phân tử α - casein và β - casein Hiệu quả bảo vệ của γ - casein có thể là

do nó góp phần gia tăng điện tích âm của hạt mà không kết hợp với ion Ca2+

Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước và 30% chất khô Trong thành phần chất khô, casein chiếm khoảng 93% và muối (chủ yếu là muối canxi photphat) chiếm khoảng 7%

Lactoglobulin còn gọi là globulin của sữa Hàm lượng lactoglobulin trong

sữa khoảng 0,1% theo khối lượng và chiếm tỉ lệ 3% so với lượng protein chung Globulin sữa có nhiều trong sữa non, thuộc loại protein đơn giản và là protein hoàn thiện Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo và có độ phân tán kém hơn

so với albumin sữa khoảng 18000 lần

Lactoalbumin còn gọi là albumin của sữa Hàm lượng lactoalbumin trong

sữa không nhiều khoảng 0,5 - 1,0% tùy từng loại sữa Trong sữa non có nhiều lactoalbumin hơn sữa thường

Khác với casein, lactoalbumin ở trong sữa dưới dạng hòa tan Dưới tác dụng của nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ Trong môi trường acid, khi tăng nhiệt

độ thì mức độ đông tụ nhanh và mau Các enzim làm đông tụ casein không có khả năng làm đông tụ lactoalbumin Sau khi đông tụ, lactoalbumin mất khả

năng hòa tan lại trong nước, nó chỉ có thể hòa tan lại trong một vài loại dung môi [1,30]

Glucid:

Glucid có ở trong sữa chủ yếu là lactose Hàm lượng lactose trong sữa khoảng 4,5 - 5,1% tùy theo từng loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng 4,9% lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan

Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết tạo thành Lactose trong sữa có ý nghĩa quan trọng vì nó dễ bị một số vi sinh vật gây lên men tạo acid lactic và các sản phẩm khác như aceton, metyl, diacetyl tạo nên mùi vị của các sản phẩm sữa

Trong sữa đường lactose ở dạng hoà tan và là đường khử Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disaccharide và monosaccharide khác (kém 30 lần sacharose) Lactose có thể bị thuỷ phân thành hai đường monosaccharide là glucose và galactose do enzyme-galactosedase [30]

Chất khoáng:

Nhiều công trình nghiên cứu đã xác nhận lượng chất khoáng của sữa có thể thỏa mãn đầy đủ nhu cầu về chất khoáng cho cơ thể Hàm lượng chất khoáng trong sữa khoảng 0,6 - 0,8% tùy từng loại sữa Hàm lượng khoáng trong sữa bò khoảng 0,7% Chất khoáng trong sữa có rất nhiều loại như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt,… Trong đó kali và canxi nhiều nhất Các loại muối khoáng ở trong sữa có nhiều loại, phổ biến là muối photphat, clorua, citrat, caseinat…

Trong tất cả muối trên, muối canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc biệt

là trẻ em Sự cân bằng giữa hai dạng muối canxi (Ca2+ của các muối hòa tan được phân

ly và Ca2+ ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa

Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới tác dụng của các men dich vị Để tránh hiện tượng này, thông thường người ta cho thêm vào sữa những dạng phức tạp đó là các muối phức (phosphat hoặc citrat) với liều lượng thích hợp

Muối canxi có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa Khi sữa có hàm lượng canxi thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ chậm Ngược lại nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sữa sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quện sữa (gel đông tụ) lại không mịn Trong sữa canxi nằm trong các hợp chất canxi caseinat, canxi phosphat, canxi limonat…

Muối kali và natri có vai trò giữ cân bằng muối trong sữa, giữ áp suất thẩm thấu

ở trạng thái bình thường Các muối của axit phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa [5,30]

Vitamin:

Sữa là thức ăn có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, nhưng hàm lượng các vitamin không cao lắm Số lượng và hàm lượng các loại vitamin trong sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thức ăn, điều kiện chăn nuôi, giống loài và tuổi của các loại gia súc

Trong sữa bò có rất nhiều loại vitamin tan trong chất béo (vitamin A, D, E, K…), nhóm vitamin tan trong nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…)

Vitamin A: Có nhiều trong sữa, nhất là trong sữa non và có nhiều trong các

sản phẩm chế biến từ sữa nhất là trong bơ Hàm lượng vitamin A trong sữa khoảng 0,2 - 2 mg/l sữa Hàm lượng vitamin A trong sữa nhiều hay ít thường phụ thuộc vào hàm lượng carotene có trong thức ăn của gia súc

Vitamin D: Hàm lượng vitamin D trong sữa khoảng 0,002 mg/l sữa Vitamin

D không bị biến đổi trong quá trình khử trùng sữa

Vitamin B1: Hàm lượng khoảng 0,4 mg/l sữa Trong quá trình khử trùng và

bảo quản, hàm lượng vitamin B1 giảm dần, có thể giảm tới 15 - 20% hoặc hơn nữa

Vitamin B2: Hàm lượng trong sữa khoảng 1,7 mg/l sữa Hàm lượng vitamin B2

có nhiều nhất là trong sữa non, những ngày vắt sữa tiếp theo thì hàm lượng vitamin B2 giảm dần

Vitamin B12: Hàm lượng trong sữa khoảng 0,1 - 0,3 mg/l sữa

Vitamin PP: Hàm lượng trong sữa khoảng 1,5 mg/l sữa Thức ăn của bò không

Enzyme lipaza: Có tác dụng xúc tác quá trình thủy phân chất béo của sữa, tạo

thành glycerin, acid béo và một số sản phẩm khác Những chất này gây cho sữa

có mùi vị lạ và làm giảm chất lượng của sữa Nhiều vi sinh vật có khả năng sản xuất enzyme lipaza, đặc biệt là vi khuẩn bacillus sản xuất ra enzyme lecithinase tấn công vào hợp chất licethin, một loại phospholipid chứa trong màng hạt béo Lecithin là hợp chất của glycerol hai acid béo, acid phosphoric và choline, enzyme lecithinase hydrate hóa hợp chất này thành diglycerid và phosphoryl choline Lớp màng chất béo do đó bị phá hủy, các hạt béo kết tụ lại tách thành lớp kem trên bề mặt dịch sữa

Enzyme photphataza: Có trong sữa tươi, nó có tác dụng xúc tác quá trình thủy

phân photpho glycerin của sữa, tạo thành glycerin, acid béo, acid photphatrit và một số một số sản phẩm khác Sự hiện diện của enzyme phosphataza trong sữa được xác định bằng cách thêm vào sữa ester của acid photphoric và chất chỉ thị màu có màu sắc thay đổi khi tác dụng với rượu được giải phóng Phosphataza bị phân hủy bởi nhiệt độ cao trong thời gian ngắn

Enzyme peroxidaza: Trong sữa tươi mới vắt, chưa khử trùng đã có mặt của

enzyme peroxidaza Enzyme này có tác dụng xúc tác quá trình oxi hóa chất béo của sữa, làm cho chất lượng của sữa giảm dần

Enzyme peroxidaza bị phá hủy ở nhiệt độ 80°C trong vài giây Vì vậy, người ta dựa trên sự có mặt của enzyme này ở trong sữa để xác định xem sữa đã qua khử trùng hay chưa Nếu đã qua khử trùng, sữa không còn hoạt tính enzyme peroxidaza

Enzyme lactaza: Đường lactose thuộc nhóm hydratcacbon, là nguồn năng

lượng lớn trong chế độ ăn Nó phân hủy thành những hợp chất có năng lượng cao, có thể tham gia vào các phản ứng sinh học, hydratcacbon là nguyên liệutổng hợp nên các hợp chất hóa học quan trọng trong cơ thể Lactose bị tấn công bởi vi khuẩn lên men lactic, vi khuẩn này sản sinh ra enzyme phân hủy lactose gọi

là lactaza thành glucose và galactose Galactose chuyển thành các acid khác nhau trong đó có acid lactic rất quan trọng khi sữa bị chua tức là đã có sự lên men lactose thành acid lactic [30]

Nếu sữa bị xử lý nhiệt độ cao và lưu ở nhiệt độ đó, nó trở nên có màu nâu và

có vị caramel, quá trình này gọi là caramel hóa và là kết quả của phản ứng giữa

lactose và protein gọi là phản ứng maillard

2.1.5 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa

Khi đánh giá chất lượng của sữa tươi, người ta thường tiến hành đánh giá đồng thời các chỉ tiêu như sau:

- Các chỉ tiêu về cảm quan gồm trạng thái, màu sắc, mùi vị,…

- Các chỉ tiêu về lý hóa bao gồm tỷ khối, hàm lượng chất khô, hàm lượng chất béo, hàm lượng protein, độ acid,…

- Các chỉ tiêu về vi sinh gồm tổng số vi sinh vật, vi trùng gây bệnh, nấm mốc, [30]

Chỉ tiêu cảm quan:

Trạng thái: Ở điều kiện bình thường sữa tươi là một khối chất lỏng đồng nhất,

không vón cục, không có lớp chất béo nổi trên mặt, có độ nhớt khoảng 1,1 - 2,5 đơn vị (lấy độ nhớt của nước là một đơn vị), không có cặn, tạp chất lạ, rác bẩn

Thông qua trạng thái bên ngoài của sữa có thể nhận xét tổng quát về chất lượng sữa Chẳng hạn khi các chất protein của sữa bị đông tụ thì sữa tạo thành những vón cục lợn cợn, khi chất béo của sữa ít thì độ nhớt của sữa thấp, khi sữa

bị biến đổi do tác dụng của các loại vi khuẩn như vi khuẩn lactic, vi khuẩn butyric,…cũng làm cho sữa bị vón, độ nhớt thay đổi…

Màu sắc:Sữa tươi có màu sắc thay đổi từ trắng ngà đến vàng nhạt Qua màu sắc của sữa có thể phán đoán sơ bộ được chất lượng của sữa Sữa có nhiều chất béo thì màu vàng hơn những loại sữa bình thường, ngược lại khi sữa đã bị lấy đi một phần chất béo hoặc bị pha thêm nước thì thường có màu vàng nhạt hơn sữa bình thường hoặc có màu vàng ánh xanh, sữa có màu xám hoặc ánh hồng có thể do vú

bò bị viêm hoặc do ảnh hưởng của thức ăn lạ

Một số loại vi sinh vật cũng có thể làm thay đổi màu sắc của

sữa Ví dụ như vi khuẩn pseudomonas synantha, bactricum synxanthum phát

triển trong sữa đã đun sôi không còn vi khuẩn lactic sinh màu vàng kim loại

Mùi vị:Sữa tươi có mùi thơm đặc trưng dễ chịu, vị hơi ngọt Khi sữa có mùi vị lạ chứng tỏ sữa đã bị biến đổi chất lượng [1,30]

Chỉ tiêu lý hoá:

Tỷ khối:Tỷ khối của sữa phụ thuộc vào hàm lượng chất khô có trong sữa Sữa có nhiều chất khô thì tỷ khối của sữa sẽ cao hơn Nếu hàm lượng chất béo trong sữa tăng lên thì tỉ khối của sữa giảm đi, và ngược lại Tỉ khối của sữa tươi thường thay đổi trong phạm vi 1,028 - 1,038 Khi sữa tươi bị pha thêm nước thì tỉ khối giảm xuống

Do thành phần hóa học của sữa phụ thuộc vào điều kiện thời tiết chăn nuôi và chế độ vắt sữa, nên tỉ khối của sữa cũng thay đổi theo thời tiết Về mùa lạnh và khô thì tỉ khối của sữa thường lớn hơn mùa nóng và ẩm

Độ acid: Độ acid của sữa là số ml dung dịch NaOH hay KOH nồng độ 0,1N cần thiết để trung hòa lượng acid có trong 100ml sữa tươi, với chất chỉ thị phenolphthalein Độ acid của sữa được ký hiệu là °T

Độ acid của sữa tươi mới vắt khoảng 16 - 18°T, tuy vậy có loại sữa tươi mới vắt có độ acid thấp hơn 16°T hoặc cao hơn 18°T Sau khi vắt một thời gian vi khuẩn lactic ở trong sữa phát triển làm tăng lượng acid lactic ở trong sữa nên độ acid của sữa tăng dần Khi bảo quản hay vận chuyển, nhất là trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta, độ acid của sữa sẽ tăng dần lên, có thể tới 20 - 25°T hay hơn nữa

Đối với sữa tươi dùng để uống trực tiếp thường khống chế độ acid trong phạm vi không lớn hơn 20°T Đối với sữa tươi dùng để chế biến ra các sản phẩm khác thì khống chế độ acid lớn hơn một chút không sao, nhưng tối đa chỉ đạt là

từ 23 - 25°T [30]

Chỉ tiêu vi sinh:

Sữa là môi trường rất thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật, do đó khi vi sinh vật xâm nhập vào sữa chúng phát triển rất nhanh chóng, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu nóng ẩm ở nước ta

Những vi sinh vật này chúng xâm nhập vào sữa và gây ra những hư hại như: làm chua sữa, làm biến đổi màu của sữa, gây mùi

Vì thế khi thu nhận nguyên liệu sữa tươi người ta thường kiểm tra rất cẩn thận bằng cách thử hoạt lực của enzyme reductaza và phân loại sữa ra thành nhiều loại tốt, trung bình hay xấu để đưa vào chế biến cho phù hợp và có năng xuất

cao [30]

2.1.6 Những biến đổi thành phần của sữa

Thay đổi khi bảo quản:

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 lipid Sản phẩm tạo nên có mùi khó chịu và thường xảy ra đối với bơ sữa và bơ

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 lipid: 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 enzyme lipaza Tuy nhiên quá trình này không xảy ra cho đến khi lớp màng của hạt béo bị phá hủy và chất béo bị lộ ra Trong công nghệ sữa sự phá hủy màng rất dễ xảy ra dưới

tác dụng cơ học như bơm, khuấy, đánh sữa Để tránh xảy ra quá trình này sữa nên được thanh trùng ở nhiệt độ cao để phân hủy enzyme lipaza [30]

Ảnh hưởng của việc xử lý nhiệt lên các thành phần hoá học trong sữa:

Chất béo: Chất béo không bị ảnh hưởng ở nhiệt độ dưới 100°C Sự kết tụ các

hạt béo xảy ra ở nhiệt độ cao Sự phân tách chất béo bị giảm nếu sữa bị gia nhiệt cao

hơn 75°C

Protein: Casein không thấy bị thay đổi ở nhiệt độ dưới 100°C, nhưng rất dễ

thấy sự biến đổi của casein micelle khi nhiệt độ của sữa trên 65°C Protein dịch sữa bị biến tính ở nhiệt độ trên 65°C và hầu như bị biến tính hoàn toàn ở nhiệt độ 90°C trong 60 phút Vài protein có thể khôi phục một phần tính chất của nó trong thời gian lưu trữ vài ngày hoặc vài tuần sau khi bị xử lý nhiệt Sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ 75°C và lưu nhiệt ở đó trong một phút hoặc ít hơn sữa bắt đầu có mùi nấu, đó là do sự giải phóng hợp chất chứa sulphur từ β - lactoglobulin và các protein chứa sunphur khác

Enzyme: Các enzyme bị vô hoạt bởi nhiệt Nhiệt độ vô hoạt phụ thuộc kiểu

enzyme

Vitamin: Vitamin C rất nhạy với nhiệt độ, đặc biệt là khi có mặt của không

khí và kim loại Thanh trùng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng đĩa hầu như không làm mất vitamin C Vitamin khác chịu ảnh hưởng hoặc không bị ảnh hưởng dưới sự xử lý nhiệt vừa phải

Lactose: Ở nhiệt độ cao trên 100°C, lactose phản ứng với protein gây ra màu

nâu của sữa [30]

Các quá trình sinh hoá xảy ra trong sữa:

Sữa tươi là môi trường rất thích hợp cho sự xâm nhập và phát triển của các loại vi sinh vật Do sự phát triển của vi sinh vật nên trong sữa tươi có xảy ra nhiều quá trình sinh hóa phức tạp, trong đó có biến đổi có lợi như sự lên men lactic, nhưng chủ yếu là các quá trình biến đổi có hại, làm giảm chất lượng của sữa và cuối cùng là dẫn đến hư hỏng

Một số quá trình biến đổi chủ yếu xảy ra trong bảo quản sữa tươi:

Sự lên men lactic (còn gọi là sự lên men chua của sữa): Là quá trình phân giải

đường lactose thành nhiều chất phức tạp, chủ yếu là tạo thành acid lactic Sự lên men lactic được ứng dụng trong việc sản xuất sữa chua

Sự lên men lactic xảy ra chủ yếu do tác động của vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic không bền vững dưới tác động của nhiệt độ cao, khi đun nóng sữa tới 60- 65°C trong khoảng 15 - 30 phút vi khuẩn lactic sẽ bị tiêu diệt

Sự lên men butyric: Là quá trình biến đổi không có lợi của sữa Dưới tác

động của vi khuẩn này, đường lactose và các muối của acid lactic bị lên men tạo thành acid butyric, một số chất khí, một số hợp chất acid làm giảm chất lượng của sữa Vi khuẩn butyric hoạt động mạnh ở nhiệt độ khoảng 40°C

Sự thối rữa: Hiện tượng sữa tươi bị thối rữa là do nhiều loại vi sinh vật phát

triển phân hủy các hợp chất protein của sữa thành những sản phẩm có mùi thối khó chịu Ngoài ra, bản thân các loại vi khuẩn gây thối rữa có thể tự tiết ra các chất độc hoặc phân giải protein thành các chất độc làm cho sữa bị nhễm độc, chất lượng của sữa giảm dần, thậm chí không còn dùng làm thực phẩm được nữa [30]

2.1.7 Phương pháp bảo quản sữa

Sữa sau khi vắt, lượng vi sinh vật thay đổi khá nhiều Bản thân sữa còn chứa nhiều hệ enzyme xúc tác cho các phản ứng sinh hóa làm giảm giá trị của sữa Để hạn chế sữa bị giảm chất lượng, người ta tiến hành bảo quản sữa bằng nhiều phương pháp khác nhau ở điều kiện thích hợp như là:

- Phương pháp vật lý: Làm lạnh, đun nóng

- Phương pháp hóa học: Dùng một số hóa chất để tiêu diệt hoặc ức chế

sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

- Phương pháp sinh học: Chủ yếu nhờ quá trình lên men lactic để ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác [30]

2.1.8 Nguyên liệu phụ

Chất béo: Sử dụng cream có hàm lượng chất béo là 40%

Tác nhân đông tụ: Sử dụng enzyme chymosin có hoạt độ 1/10000 - 1/15000 để tăng khả năng đông tụ của casein Chế phẩm này ở dạng bột mịn hoặc dạng lỏng, được bảo quản ở nhiệt độ thấp (4 - 6°C)

Sử dụng đường saccharose 99,8% để nấu siro

Sử dụng vi khuẩn lactic ưa ấm leuconostoc lactic để lên men

Một số chất phụ gia như: CaCl2 [1,5]

2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa ở trong và ngoài nước

2.2.1 Ngoài nước

Theo báo cáo của hiệp hội ngành sữa quốc tế số 485/2016, (bulletin of the International Dairy Federation 485/2016) thì năm 2015 là một năm đánh dấu sự mất cân bằng trong sản xuất và tiêu thụ trong ngành sữa nói chung Tổng sản phẩm sữa ước tính vào khoảng 818 triệu tấn, cao hơn 2% so với năm 2014 Sự phân phối các loại sản phẩm sữa phong phú đã dẫn đến sự tăng trưởng trong lượng sản phẩm đầu ra tất cả các loại trừ sữa bột Trao đổi thương mại trong ngành sữa thế giới đạt bước tiến đáng

kể, cụ thể là khoảng 9% tổng sản lượng sữa hiện được tiêu thụ và phân phối thương mại hoá quốc tế Tuy nhiên theo đánh giá thì nhu cầu sữa của các quốc gia nhập khẩu không tương xứng với sản lượng toàn cầu bổ sung trên thị trường thế giới, điều này đã khiến giá sữa sụt giảm mạnh trong suốt năm qua Giá sữa trung bình thu mua trực tiếp

từ nông trường chăn nuôi bò sữa giảm mạnh so với mức trung bình năm 2014 Việc sát nhập và thu mua các công ty, tập đoàn sữa tiếp tục tăng và đang dần lan rộng ở cấp độ toàn cầu hoá Dự báo dân số thế giới sẽ đạt gần 10 tỉ người vào năm 2015, điều này cho thấy nhu cầu về thực phẩm sẽ tăng trong vài thập kỉ tới đây Trong năm 2015, lượng sữa tiêu thụ tính theo đầu người trên toàn cầu ước tính vào khoảng 111,3 kg Theo dự báo tùe hai tổ chức OECD và FAO thì con số này sẽ tăng thêm 12,5 % vào năm 2025, đặc biệt kỳ vọng sẽ tăng mạnh hơn nữa mức tiêu thụ sữa ở các nước đang phát triển Điều này này được khẳng định bởi các chuyên gia quốc tế khi thực hiện cuộc khảo sát mang tên “Global Marketing Trends” về mức tiêu thụ sữa theo hộ gia đình trong vài thập kỷ tới [10]

2.2.2 Trong nước

Sữa là thực phẩm quan trọng và thiết yếu nhưng do giá thành quá cao nên người Việt phải cắt giảm chi tiêu Chi tiêu cho sữa chiếm hơn 10% trong tổng chi tiêu cho

thực phẩm tại Việt Nam GDP bình quân đầu người tăng trưởng ổn định là yếu tố quan

trọng thúc đẩy tiêu thụ sữa Trong những năm gần đây, doanh thu ngành sữa tại các thành phố không tăng trưởng hoặc liên tục tăng trưởng âm, trong khi đó tiêu thụ sữa tại nông thôn liên tục tăng trưởng ở mức hai chữ số

Việc Việt Nam tham gia TPP sẽ giúp cắt giảm thuế nhập khẩu sữa và các sản phẩm từ sữa dần về 0% đến năm 2018 Các doanh nghiệp Việt Nam được dự đoán sẽ gặp nhiều khó khăn trên thị trường sữa bột vốn đã được chiếm lĩnh bởi các doanh nghiệp nước ngoài

Chăn nuôi bò sữa là ngành đòi hỏi vốn đầu tư và kỹ thuật cao, nhưng mô hình chăn nuôi tại Việt Nam còn thiếu bài bản, phân tán khiến năng suất thấp, giá thành sản xuất cao, chất lượng sữa không ổn định Giá thu mua ở Việt Nam hiện nay khoảng 0,63 USD/kg, cao hơn so với một số quốc gia như Mỹ, Canada,… Do giá sữa bột nguyên liệu nhập khẩu rẻ hơn hẳn so với sữa nguyên liệu trong nước, cùng với việc chưa có những quy định cụ thể về cung cấp thông tin cho khách hàng trên bao bì sản phẩm nên hiện nay các doanh nghiệp vẫn tìm đến nguồn sữa bột nhập khẩu Trong những năm tới, năng lực sản xuất sữa tươi trong nước được kỳ vọng sẽ tăng mạnh do các doanh nghiệp trong ngành không ngừng mở rộng đầu tư vào sản xuất nguyên liệu Tuy nhiên, tình trạng khan hiếm cung vẫn sẽ tiếp diễn do cầu tăng trưởng với tốc độ nhanh hơn Quy mô thị trường sữa của Việt Nam tăng trưởng nhanh với tốc độ trung

bình 15% trong 5 năm vừa qua Thu nhập người tiêu dùng tăng, thị hiếu người tiêu dùng thay đổi cùng với sự phát triển của hệ thống bán lẻ là những nguyên nhân chính thúc đẩy ngành Tăng trưởng doanh thu ngành sữa chủ yếu nhờ vào hai mảng chính là sữa bột và sữa nước, chiếm 74% tổng giá trị thị trường

Thị trường sữa bột được chiếm lĩnh bởi các doanh nghiệp nước ngoài (thị phần lên đến 75%) Giá sữa ngoại đang bán trên thị trường cao gấp 5 lần so với giá nhập khẩu Các doanh nghiệp Việt Nam như Vinamilk, Nutrifood,… có giá thành tương đối

rẻ so với sữa nhập ngoại nhưng vẫn gặp khó khăn trong việc nâng cao thị phần, đặc biệt là ở các khu vực thành thị - nơi nhu cầu đã có xu hướng bão hòa, người tiêu dùng

có mức sống cao hơn và có điều kiện tiếp xúc với sữa ngoại Các doanh nghiệp trong nước đang chiếm ưu thế trên thị trường sữa nước với hai công ty tiêu biểu là Vinamilk

và Friesland Campina Thị phần của sản phẩm sữa chua tại Việt Nam chỉ khoảng 12%, thấp hơn nhiều với nhiều nước trên thế giới (chiếm khoảng 50%) Vinamilk thống lĩnh mảng sữa chua ăn còn Yakult - một nhãn hiệu đến từ Nhật Bản chiếm ưu thế trong mảng sữa chua uống

Hàng năm, Việt Nam phải nhập khẩu khoảng 1 tỷ USD sữa, bao gồm cả sữa nguyên liệu và thành phẩm Đồng thời, Việt Nam cũng là một số ít quốc gia Châu Á xuất khẩu sữa với doanh nghiệp tiêu biểu là Vinamilk Các thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam bao gồm gồm Mỹ, Úc, Canada, Nga, Nhật Bản, khu vực Trung Đông,… (theo báo cáo chuyên sâu về ngành sữa Việt Nam, Quý 3/2016) [9]

2.3 Giới thiệu về sản phẩm

2.3.1 Phô mai tươi

Cung cấp dồi dào vitamin K2, giúp hấp thụ canxi vào xương tốt hơn, phô mai tươi là nguồn dinh dưỡng hỗ trợ việc phát triển chiều cao của bé

Phô mai tươi là một sản phẩm dinh dưỡng, tốt hơn cho sự phát triển cân đối của bé:

+ Với tỉ lệ đạm béo cân bằng giúp bé tăng cân khỏe mạnh Được bổ sung canxi gấp 1,9 lần và vitamin K2 tăng khả năng hấp thụ, gắn kết canxi

Đặc điểm nổi trội:

+ Với hương vị ngọt béo, chua chua thơm ngon tuyệt vời có thể hấp dẫn cả những bé khó tính nhất, cải thiện tình trạng biếng ăn ở trẻ

+ Tỷ lệ chất đạm và béo cao, cân bằng, ngoài ra phô mai lên men tự nhiên còn

hỗ trợ hệ tiêu hóa và tăng cường sức đề kháng, giúp trẻ phát triển cân đối

+ Không chất bảo quản, an toàn cho trẻ nhỏ [23]

Hình 2.1 Sản phẩm phô mai tươi

2.3.2 Sữa cô đặc có đường

Sữa đặc có đường thường có màu vàng, độ nhớt cao Hàm lượng đường trong sản phẩm này cao, làm tăng áp suất thẩm thấu của sữa tới mức hầu hết các vi sinh vật bị tiêu diệt Hàm lượng đường trong pha nước nhỏ hơn 64,5% và lớn hơn 62,5% Sữa đặc

có đường được sữ dụng rộng rải trong ngành công nghiệp thực phẩm (sản xuất kem, bánh kẹo…) [6]

Hình 2.2 Sản phẩm sữa cô đặc có đường

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Công đoạn chung cho cả hai dây chuyền

Sữa tươi nguyên liệu:

Sữa tươi là nguyên liệu chính dùng để sản xuất các sản phẩm sữa của nhà máy Chất lượng của sữa tươi có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Sữa tươi càng tốt thì sản phẩm có chất lượng càng cao Sữa tươi phải đạt các yêu cầu về chỉ tiêu hóa

lý, cảm quan và không bị nhiễm khuẩn

Hai chỉ tiêu hoá lý quan trọng của sữa nguyên liệu là hàm lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo Lượng chất béo trong sữa sẽ được hiệu chỉnh nhờ quá trình chuẩn hoá để phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm

Kiểm tra và lọc:

Mục đích: Kiểm tra chất lượng sữa và loại bỏ các tạp chất còn lẫn trong sữa để

cho chất lượng sữa tốt nhằm kéo dài thời gian giữ được độ tươi cho khối sữa sau thu mua

Tiến hành: Tiến hành kiểm tra bằng cách lấy mẫu và xác định các chỉ tiêu cảm

quan, chỉ tiêu hóa lý và chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi So sánh các kết quả kiểm tra với các yêu cầu của nguyên liệu sữa tươi

Tiến hành lọc ly tâm trong thiết bị lọc ly tâm dạng bát úp Phương pháp lọc ly tâm đảm bảo quá trình lọc được đều đặn và liên tục, đồng thời loại ra khỏi khối sữa các tạp chất một cách hoàn hảo hơn Khi tiến hành ly tâm khối sữa sẽ nóng lên, trong một vài trường hợp xuất hiện khả năng khử mùi của sữa Các chất cặn được tách ra và bám vào bên trong của thiết bị dưới dạng cặn bùn

Thiết bị: Sử dụng thiết bị tách lọc ly tâm Maxcream 15T Máy hoạt động theo

công nghệ tách cơ học, tùy thuộc vào sự khác biệt tỷ trọng hay khối lượng riêng của các vật chất trong cùng một hỗn hợp dung dịch Chất lỏng nhẹ hơn theo trọng lượng được tập trung vào khu vực trung tâm của tấm quay trong máy rồi theo ống dẫn ra ngoài Chất cặn được tách ra ngoài qua một đĩa tách

Định lượng:

Mục đích: Xác định lượng nguyên liệu cần cho mỗi ca sản xuất, đảm bảo năng suất

sản xuất của nhà máy

Tiến hành: Định lượng được thực hiện nhờ cân được làm bằng thép không rỉ, thân

hình trụ Sữa được bơm vào cân, nhờ hệ thống van định lượng đặt dưới đáy cân cho phép xác định lượng sữa nguyên liệu

Thiết bị: Sử dụng cân định lượng thể tích LTD/AFM 300 của hãng sản xuất

LIDUTA

3.2.2 Dây chuyền sản xuất phô mai tươi

Tiêu chuẩn hoá:

Mục đích: Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo có trong sữa nguyên liệu

Tiến hành: Cream có hàm lượng chất béo 40% từ thùng chứa được bơm vào thiết

bị chuẩn hóa theo tỷ lệ đã tính toán sẵn Dưới tác dụng của cánh khuấy, khối nguyên liệu được trộn đều

Thiết bị: Thiết bị tiêu chuẩn hóa là thùng thân hình trụ, đáy hình chỏm cầu, thân

thùng làm bằng thép không gỉ và bền Bên trong thiết bị có cánh khuấy để phân tán đều cream vào dịch sữa [1]

Thanh trùng và làm nguội:

Mục đích: Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật Làm biến tính sơ

bộ các protein sữa Nhờ đó, trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành

với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản

Tiến hành: Dịch sữa trong thùng chứa sau chuẩn hoá được đưa đi thanh trùng

bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng Chế độ thanh trùng được thiết lập ở 72°C trong 15 giây Sau đó, làm nguội đến 24oC

Thiết bị: Ta sử dụng thiết bị thanh trùng và làm nguội loại Tetra Plex C6 Đây là

loại thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm nhỏ gọn, được thiết kế đặc biệt cho thanh trùng, gia nhiệt hay làm lạnh các loại thực phẩm lỏng và nước giải khát [28]

Lên men:

Mục đích: Nhằm làm đông tụ khối sữa và chuyển hóa đường sữa thành các axit

amin, tạo hương vị và màu sắc đặc trưng cho sản phẩm

Trong sản xuất phô mai, quá trình sinh học xảy ra trong hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Bao gồm tất cả các quá trình từ sữa nguyên liệu đến khi tạo thành phô mai, giai đoạn lên men

- Giai đoạn 2: Quá trình chín sinh học

Hai giai đoạn này có liên quan mật thiết với nhau Tuy nhiên, sự biến đổi sâu sắc sinh hoá các thành phần của sữa mà kết quả tạo ra mùi vị đặc trưng xảy ra chủ yếu ở giai đoạn đông tụ

Quá trình sinh học xảy ra ở giai đoạn lên men:

Sự đông tụ sữa bằng enzyme chymosin là quan trọng nhất Kết quả tạo thành canxi paracaseinat dưới dạng gel Tính chất của gel tạo thành phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Số lượng và hoạt độ của enzyme chymosin, lượng ion Ca2+ trong sữa và pH của sữa Khi cho nhiều enzyme chymosin hoạt tính cao vào sữa thì sự đông tụ càng nhanh và tăng lượng canxi hoà tan trong sữa, quện sữa sẽ mịn

+ Khi gia nhiệt sữa ở 70 - 800C, canxi hoà tan chuyển thành canxi photphat không hòa tan Ca3(PO4)2, giảm ion Ca2+, quá trình đông tụ sẽ chậm lại, quện sữa không mịn

+ Khi pH càng thấp thì sự đông tụ càng nhanh Tuy nhiên có giới hạn, ở pH = 6,2

là điều kiện tốt nhất để enzyme chymosin tác dụng Nếu giảm pH thấp hơn nữa thì khi

đó casein đông tụ không phải do enzyme chymosin mà là do axit

Biến đổi hoá sinh và hoá học:

+ Đường lactose sẽ được vi khuẩn lactic tiếp tục chuyển hoá thành axit lactic và nhiều sản phẩm phụ khác

+ Protein bị thuỷ phân do enzyme protease Trong sản xuất, yêu cầu mức độ thuỷ phân protein trong quá trình ủ chín là sơ bộ để làm tăng khả năng tiêu hoá của phô mai cho người sử dụng nhưng vẫn giữ được hình dạng và cấu trúc của sản phẩm

+ Sự phân huỷ một số acid amin tự do trong khối đông và tạo thành các sản phẩm như NH3, CO2, H2S,…tạo mùi khó chịu cho sản phẩm

Biến đổi vật lý:

Sự tạo thành các chất khí trong quá trình ngâm chín phô mai Hàng loạt các phản ứng hoá sinh xảy ra, giải phóng các khí amoniac, cacbon dioxit, hydro,… Các chất khí tạo thành lỗ rỗng ở phô mai thành phẩm Kết quả làm biến đổi cấu trúc, trạng thái của phô mai Sự biến đổi các thành phần và cấu trúc trong quá trình ngâm chín là kết quả của sự tác động kết hợp giữa renin và các vi khuẩn lactic [2]

Tiến hành: Quá trình lên men được thực hiện ở 22ºC, trong 2 giờ Sau khi pH sữa

giảm xuống 5,8 người ta bơm hỗn hợp qua bồn đông tụ

Thiết bị: Sử dụng thiết bị lên men loại Tetra Alsafe Aseptic tank C2 kiểu đứng

[29]

Đông tụ:

Mục đích: Chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đông với cấu trúc gel

Quá trình sinh học xảy ra ở giai đoạn đông tụ: Các VSV có trong khối đông tụ

bao gồm nhóm vi khuẩn, nấm men, nấm sợi tiếp tục thực hiện quá trình trao đổi chất Tuy nhiên, tốc độ các biến đổi sinh học này diễn ra khá chậm do nhiệt độ ủ thấp (12 -

13°C) Đáng chú ý nhất là các bào tử giống Penicillium sẽ phát triển thành các khuẩn

ty thể trên bề mặt của phô mai, tạo thành các đốm xanh lấm tấm khắp bề mặt sản

phẩm

Tiến hành: Ta tiến hành bổ sung enzyme chymosin với trung bình 5g/100kg sữa

Hòa tan enzyme chymosin với nước theo tỉ lệ 1/10 rồi cho vào bồn đông tụ Đồng thời

bổ sung ion Ca2+ dưới dạng canxi clorua để tạo độ cứng cho khối phô mai với tỷ lệ 10g/100 kg dịch sữa Nhiệt độ đông tụ duy trì ở 18 - 22ºC Trong quá trình đông tụ, vi khuẩn lactic vẫn tiếp tục lên men tạo acid lactic và làm giảm pH trong hỗn hợp Chúng sinh tổng hợp nhiều sản phẩm phụ khác nhau Quá trình đông tụ kéo dài 3 - 6 giờ Tại thời điểm kết thúc quá trình đông tụ, giá trị pH giảm xuống 4,5 - 4,55 [1,5]

Thiết bị: Chọn thùng đông tụ có dạng hình trụ đứng, đáy hình cầu, làm bằng thép

không gỉ

Tách huyết thanh sữa:

Mục đích: Phân riêng sữa thành 2 dạng: Huyết thanh và khối đông Tách các chất

lỏng có trong khối đông sữa, làm ổn định cấu trúc cho khối đông để chuẩn bị cho quá trình đổ khuôn hình thành nên hình dạng của phô mai Đồng thời, quá trình này cũng làm giảm khả năng nhiễm sinh vật trong sữa

Tiến hành: Quá trình này được tiến hành trong hệ thống Berge Đầu tiên, người

ta cho phần sữa đông tụ (đã được tách sơ bộ huyết thanh) vào các túi lọc Dưới tác dụng của trọng lực, phần huyết thanh sữa còn lại sẽ chui qua túi lọc, thoát ra ngoài và rơi vào bể dưới Quá trình kéo dài 8 - 20 giờ, nhiệt độ duy trì ở 18 - 20°C [5]

Thiết bị: Sử dụng thiết bị tách huyết thanh chuyên dụng loại Tetra Tebel O-Vat

[18]

Đóng gói và bảo quản:

Mục đích: Nhằm tạo kiểu dáng thích hợp cho tiêu dùng và thuận tiện khi bao gói

vận chuyển Đồng thời, cách li sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài hạn

sử dụng của sản phẩm

Tiến hành: Phô mai tạo thành được đem đi bao gói bằng thiết bị bao gói tự động

ở điều kiện vô trùng với các loại bao bì khác nhau tùy từng loại sản phẩm Sau khi bao gói, sản phẩm sẽ được cho vào các thùng carton và đem đi bảo quản ở kho lạnh có nhiệt độ không khí 5°C

3.2.3 Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường

Gia nhiệt và làm nguội:

Mục đích:

- Bất hoạt enzyme diataza vì hoạt động của nó gây mùi vị bất thường cho sữa

- Loại được phần lớn vi sinh vật có trong sữa

- Dễ hòa tan đường được bổ sung vào trước khi qua công đoạn chế biến tiếp theo

- Tạo chân không cho sữa đã đun nóng

- Tránh hiện tượng đặc của sản phẩm và sự kết tủa canxi citrate do liên kết canxi phosphat hoặc kali phosphat trong quá trình tàng trữ

Chế độ xử lý nhiệt: Giá trị nhiệt độ và thời gian xử lý nhiệt ở giai đoạn này ảnh

hưởng đến độ nhớt của thành phẩm Theo Bylund Gosta (1995) [8], để sản phẩm sữa đặc

có độ nhớt cao, chế độ xử lý nhiệt nên duy trì ở 82ºC trong vòng 10 phút Ngược lại, để sản phẩm có độ nhớt thấp, nhiệt độ xử lý nên chọn ở 116ºC trong 30 giây Đối với sữa đặc

có đường này, ta chọn chế độ gia nhiệt 116ºC trong 30 giây Sau quá trình xử lý nhiệt, sữa

được làm nguội về 70ºC rồi được đưa về thiết bị cô đặc [1]

Phối trộn:

Mục đích:

- Nhằm hòa tan đường vào trong sữa để tạo độ ngọt

- Việc bổ sung đường không những làm tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm mà còn làm tăng áp suất thẩm thấu đến mức có thể hạn chế sự hoạt động và phát triển của một

bộ phận vi sinh vật có trong sữa đặc

Tiến hành: Sử dụng siro saccharose 70% và bổ sung vào sữa trong quá trình cô đặc

Cô đặc:

Mục đích:

- Tăng nồng độ chất khô của sữa từ nồng độ chất khô của dịch trộn ban đầu lên giá trị yêu cầu của sản phẩm sữa đặc

- Loại bỏ khí hòa tan trong dịch sữa nhờ sự bốc hơi trong điều kiện chân không

Tiến hành: Sữa được bổ sung siro đường với nồng độ chất khô là 70%, tiếp theo

được tạo chân không và cô đặc ở nhiệt độ 40 - 52,5 ºC dưới áp suất chân không Cần phải thận trọng điều chỉnh nhiệt độ không vượt quá 65 - 70ºC để tránh sự biến tính các

loại đường và sự tăng lên về độ nhớt của sữa

Sử dụng thiết bị cô đặc trong quá trình là hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn Dịch sữa chảy theo vòng xoắn ốc từ trên xuống, thiết bị gồm ba tầng với áp suất

và nhiệt độ bốc hơi dịch sữa khác nhau

Thực hiện quá trình bốc hơi nước trong điều kiện chân không làm giảm nhiệt độ của sữa Áp suất chân không được tạo ra bởi bơm chân không Thời điểm kết thúc quá trình cô đặc đươc xác định thông qua việc đo tỷ trọng và độ nhớt của sữa [1,6]

Kết tinh và làm lạnh:

Mục đích: Điều khiển quá trình kết tinh đường lactose trong sữa, hoàn thiện sản

phẩm, giúp cho sữa sau cô đặc có một trạng thái đặc mịn

Tiến hành:

Để thực hiện quá trình kết tinh lactose, người ta làm nguội sữa cô đặc về 24 - 28oC rồi cấy mầm tinh thể lactose Sử dụng các mầm tinh thể với kích thước vài µm Trong quá

trình kết tinh, các tinh thể lactose sẽ lớn lên với kích thước tối đa từ 8 - 10µm Khi sữa đạt 1/3 bồn thì mở cánh khuấy đến khi mực nước sữa đạt 1/2 bồn thì tắt cánh khuấy để tránh sự tạo bọt Sau khi cấp đầy sữa vào bồn kết tinh thì tiếp tục làm lạnh xuống 15 - 18ºC càng nhanh càng tốt và bật cánh khuấy liên tục trong 1 giờ cho đều và triệt để Quá trình kết tinh là quá trình quan trọng nhất trong quy trình sản xuất sữa đặc có đường Thiết bị kết tinh thường có dạng hình trụ với bộ phân điều nhiệt và cánh khuấy

Do sản phẩm có độ nhớt cao, ta cần lưu ý chọn công suất thích hợp cho motor để cánh khuấy hoạt động tốt [1,5]

Bồn vô trùng:

Mục đích: Sữa được chứa trong bồn này để cung cấp nguyên liệu đầu vào sẵn

sàng cho máy rót lon, yêu cầu đảm bảo vô trùng trước khi rót

Chiết rót và đóng hộp:

Mục đích: Cách li sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời gian sử

dụng sản phẩm Đảm bảo thuận tiện khi bao gói và vận chuyển Tạo kiểu dáng thích hợp và bắt mắt người tiêu dùng cho người tiêu dùng

Tiến hành: Quá trình rót hộp được thực hiện trong điều kiện vô trùng Chủ yếu

sữa cô đặc có đường được đóng vào hộp sắt loại 400g

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Trong một năm sản xuất, nguyên liệu chính là sữa tươi được nhập về nhà máy theo Bảng sau:

Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy

Sữa tươi nguyên liệu n n n n n n n n n n n n

Kí hiệu ”n” là có nhập nguyên liệu

Dựa vào bảng nhập nguyên liệu ta thấy tất cả các tháng đều nhập nguyên liệu Nhà máy hoạt động với hai dây chuyền sản xuất chính:

+ Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường năng suất 28 triệu lít sản phẩm/năm + Dây chuyền sản xuất phô mai tươi năng suất 13 tấn sản phẩm/ca

Trong một năm, nhà máy sản xuất 12 tháng, tháng 10 thu mua nguyên liệu ít, do đây thường là tháng mưa, làm việc ba tuần đầu, tuần sau dùng để sửa chữa thiết bị, máy móc trong phân xưởng Các ngày chủ nhật và lễ lớn trong năm nhà máy nghỉ sản xuất

Khí hậu của Việt Nam có 2 mùa rõ rệt: Mùa khô và mùa mưa Vào mùa khô nhu cầu tiêu dùng sữa tăng vọt, sức mua lớn nên để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng

và tăng doanh thu thì nhà máy làm việc hết công suất, tức 3 ca/ngày, các tháng còn lại

Ký hiệu: n là có sản xuất và 0 là không có sản xuất

Bảng 4.3 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất phô mai tươi

Số liệu ban đầu:

+ Năng suất: 13 tấn sản phẩm/ca

+ Sữa tươi nguyên liệu: Chất khô 12,4% trong đó 3,5% chất béo

+ Phô mai tươi có hàm lượng chất khô 40%

Hao hụt ẩm:

Trong sản xuất sản phẩm phô mai, một số công đoạn có sự thay đổi về độ ẩm cho nên hao hụt nguyên vật liệu trong các công đoạn đó bao gồm hao hụt ẩm và hao hụt khối lượng trong quá trình sản xuất

Ta có phần trăm hao hụt ẩm trong công đoạn so với nguyên liệu trước khi vào công đoạn được tính theo công thức:

𝑊 = 𝑊1− 𝑊2

100 − 𝑊2× 100 (4.1) [3]

Trong đó: - W : Độ hao hụt ẩm (%)

- W1: Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu (%)

- W2: Độ ẩm sau của nguyên liệu (%)

Giả sử độ ẩm nguyên liệu từ sau khi tiêu chuẩn hoá đến khi đông tụ thì khối nguyên liệu có độ ẩm không đổi là 83% (do hàm lượng chất khô là 17%) Như vậy trước khi tách huyết thanh, khối nguyên liệu có độ ẩm 83% Sản phẩm sau khi tách huyết thanh có hàm hàm lượng chất khô là 40% hay độ ẩm của sản phẩm là 60% Vậy theo công thức (4.1), ta có hao hụt ẩm trong công đoạn này là:

𝑊 = 83 − 60

100 − 60× 100 = 57,5 %