Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng sữa tiệt trùng tách ½ chất béo năng suất 27000 tấn nguyên liệu năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu ca

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên l

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA TƯƠI VÀ CREAM VỚI HAI MẶT HÀNG: SỮA TIỆT TRÙNG TÁCH ½ CHẤT BÉO NĂNG SUẤT 27000 TẤN NGUYÊN LIỆU/NĂM VÀ BƠ LÊN MEN NĂNG

SUẤT 10 TẤN NGUYÊN LIỆU/CA

Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ LAN

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HẠNH

Số thẻ sinh viên: 107120149

Lớp: 12SH

Đà Nẵng, 5/2017

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới cô ThS Nguyễn Thị Lan đã luôn tận tình giúp đỡ, dìu dắt tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, truyền dạy cho tôi những kiến thức và bài học quý báu

Bên cạnh đó tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban chủ nhiệm, các thầy

cô trong Bộ môn Công nghệ Sinh học, khoa Hóa trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng

đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện động viên giúp đỡ tôi cả về vật chất và tinh thần để tôi có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu đó!

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT

Tôi xin cam đoan đây là đồ án thiết kế của riêng tôi Các số liệu và kết quả được trình bày trong đồ án chưa được công bố trong các đồ án thiết kế khác Nếu không đúng như nêu trên tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình

Sinh viên thực hiện

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

MỤC LỤC

2.1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sữa tươi 12

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 18

3.2.2 Thuyết minh cho quy trình sản xuất sữa tiệt trùng 20

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền chung 27 4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất bơ lên men 28 4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa tách 1/2 chất béo 31

5.2.3 Thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng tách ½ chất béo 46 5.2.4 Thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất bơ lên men 50

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

7.3.2 Số công nhân trực tiếp sản xuất trong phân xưởng 63

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

10.1.1 Những nguyên nhân gây ra tai nạn trong nhà máy 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

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ quy hoạch khu công nghiệp Hòa Khánh 3

Hình 2.1 Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò 6

Hình 2.2 Sự phân bố của các cầu mỡ trong sữa 8

Hình 2.5 Sản phẩm sữa tiệt trùng tách béo 16

Hình 2.6 Bơ lên men 17

Hình 5.2 Thiết bị lọc thủy tĩnh GEA –KA 70 – 76 22

Hình 4.1 Sơ đồ ly tâm 28

Hình 4.2 Sơ đồ phối trộn 31

Hình 5.1 Thùng chứa và cấu tạo của thùng chứa 40

Hình 5.2 Thiết bị lọc thủy tĩnh GEA –KA 70 – 76 43

Hình 5.3 Cân định lượng GHJ -15 43

Hình 5.4 Thiết bị gia nhiệt OTTA-5 44

Hình 5.5 Thiết bị bài khí DART – 10 44

Hình 5.6 Thiết bị ly tâm Tetra Cetri AMF 45

Hình 5.7 Thiết bị phối trộn Tetra Almix– 10 46

Hình 5.8 Thiết bị đồng hóa Tetra Alex – 2 47

Hình 5.9 Thiết bị tiệt trùng Alpha 47

Hình 5.10 Bồn vô trùng 49

Hình 5.11 Máy rót sữa uống Tetra Pak A3 50

Hình 5.12 Thiết bị lên men PH – OTH – 2 51

Hình 5.13 Thiết bị đánh cream Astra 52

Hình 5.14 Thiết bị rót bơ 53

Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức của nhà máy 62

Hình 9.1 Sơ đồ kiểm tra sản xuất và sản phẩm 78

Đề tài: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: sữa tiệt trùng tách ½ chất béo

năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu 25

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2017 26

Bảng 4.3 Biểu đồ bố trí sản xuất cho từng mặt hàng trong 1 năm 2017 26

Bảng 4.4 Giả thuyết tiêu hao qua các công đoạn 27

Bảng 4.5 Tiêu hao qua các công đoạn sản xuất bơ lên men 29

Bảng 4.6 Giả thuyết tiêu hao qua các công đoạn 31

Bảng 4.7 Bảng tổng kết nguyên liệu và tỷ trọng khi đi vào mỗi công đoạn 35

Bảng 4.8 Bảng tổng kết các nguyên liệu phụ đi vào công đoạn 36

Bảng 4.9 Bảng tổng kết bao bì bao gói cho hai loại sản phẩm 37

Bảng 5.1 Các thiết bị dùng chung trong 2 dây chuyền sản xuất 38

Bảng 5.2 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng tách 1/2 béo 38

Bảng 5.3 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất bơ lên men 39

Bảng 5.4 Bảng tính toán, liệt kê kích thước, số lượng các thùng chứa sau mỗi thiết bị 41

Bảng 5.5 Bảng tổng kết các thiết bị trong quy trình 53

Bảng 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị 57

Bảng 7.1 Số nhân công sản xuất trực tiếp 63

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

Bảng 9.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 79

Bảng 9.2 Kiểm tra trong quá trình sản xuất 80

Bảng 9.3 Kiểm tra thành phẩm 81

MỞ ĐẦU

Ai trong chúng ta đều biết sữa là một loại thực phẩm hết sức cần thiết cho cơ thể mỗi con người, sữa cung cấp các nguồn dưỡng chất thiết yếu như protein, glucid, vitamin, lipit, khoáng cho khẩu phần thức ăn hằng ngày Sữa và các sản phẩm từ sữa như bơ, phomai, sữa chua, đang có được thị hiếu của người tiêu dùng, và có 1 ý ngĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của con người nhất là đối với trẻ em đang lứa tuổi trưởng thành, các người già, bệnh nhân

Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có nguồn lao động dồi dào, đảm bảo về cơ sở thức ăn là điều kiện thích hợp để chăn nuôi bò sữa

Là quốc gia đông dân với hơn 94 triệu dân và đang ở mức tăng trưởng dân số cao, khoảng 1,2%/năm, Việt Nam được đánh giá là thị trường tiềm năng cho các hãng sản xuất sữa Với tỷ lệ tăng trưởng GDP 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 Theo số liệu thống kê từ Tổng cục Thống kê, tháng 11/2015, sản lượng sữa bột khoảng 8,9 nghìn tấn, tăng 9,8% so với tháng trước và sữa tươi là 100,3 triệu lít, tăng 10,5% Tính lũy kế

từ đầu năm cho đến hết tháng 11/2015, sản lượng sữa bột đạt 86,2 nghìn tấn, tăng 17,3% và sản lượng sữa tươi đạt 991,1 triệu lít, tăng 15% so với cùng kỳ năm 2014 Chính vì những tiềm năng của của sữa và các sản phẩm từ sữa việc thiết kế nhà máy là rất cần thiết

Là một sinh viên ngành công nghệ sinh học em được giao đề tài: “Thiết kế nhà

máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi và cream với hai mặt hàng: Sữa tiệt trùng tách ½ chất béo năng suất 27000 tấn nguyên liệu/năm và Bơ lên men năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca.” Nhà máy góp phần vào sự phát triển của lĩnh vực này, đáp ứng phần

nào nhu cầu về các sản phẩm sữa trong nước, hạn chế sự nhập khẩu

LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa

Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và mang lại nhiều dưỡng chất thiết yếu cho mỗi người, đặc biệt đối với các trẻ em, người già, bệnh nhân Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội thì con người có những đòi hỏi cao hơn về chất lượng cuộc sống cũng như có nhiều quan tâm hơn đối với các sản phẩm giúp phát triển trí não và chiều cao cho trẻ, cải thiện sức khỏe người già Do đó, những năm gần đây nhu cầu tiêu thụ sữa tăng cao ở Việt Nam

Vì vậy, việc xây dựng nhà máy sữa hiện nay là một nhu cầu cần thiết nhằm đáp ứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước đồng thời hướng đến xuất khẩu Việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy sữa có ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại của nhà máy vì vậy khi xây dựng nhà máy sữa cần phải đảm bảo những yêu cầu về:

Vị trí đặt nhà máy

Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Giao thông vận tải thuận lợi

Việc cung cấp điện và nguyên liệu dễ dàng

Nguồn cấp và thoát nước thuận lợi

Sự hợp tác hóa

1.2 Đặc điểm thiên nhiên

Nhà máy chế biến sữa được đặt tại khu công nghiệp Hòa Khánh - Liên Chiểu -

Đà Nẵng, là nơi có nhiều điều kiện thuận lợi như giao thông, nhân lực, địa hình Đây

là khu vực mang khí hậu nhiệt đới gió mùa, hướng gió chủ đạo của thành phố là hướng Đông Nam

Hình 1.1 Sơ đồ quy hoạch khu công nghiệp Hòa Khánh [21]

1.3 Hệ thống giao thông vận tải

Giao thông không chỉ là mục đích xây dựng nhà máy nhanh mà còn là sự tồn tại

và phát triển của nhà máy tương lai

- Gần đường đường quốc lộ 1A đi ngang qua, vận chuyển được qua nhiều tỉnh thành một cách thuận tiện

- Về đường thủy: Cách cảng Tiên Sa 20km, nhờ trục đường Nguyễn Tất Thành nên việc lưu thông dễ dàng

- Về đường sắt: Khu công nghiệp Hòa Khánh gần Ga Kim Liên - Đà Nẵng, đó cũng là một lợi thế nữa trong giao thông của khu vực xây dựng nhà máy

1.4 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Ở khu vực miền Trung, việc nuôi bò lấy sữa vẫn chưa phát triển mạnh nên nguyên liệu được mua thêm ở các tỉnh miền núi phía Bắc và tây nguyên như Ba Vì, Lạng Sơn, Lâm Đồng,…Nguồn nguyên liệu sẽ tập trung để thu nhận là các tỉnh Lâm Đồng, tại đây có thể thành lập 1 khu trang trại nuôi bò sữa riêng cho nhà máy, vừa để kiểm soát chất lượng sữa vừa đảm bào ổn định về nguồn nguyên liệu Khi vận chuyển nguyên liệu cần đảm bảo yêu cầu về nhiệt độ nhằm tránh gây hư hỏng, hạn chế sự nhiễm khuẩn

1.5 Nguồn cung cấp nước và vấn đề thoát nước

- Nguồn cấp nước: Nguồn nước nhà máy dùng là nguồn nước được cung cấp cho khu công nghiệp Hòa Khánh nhưng cần phải được đưa qua hệ thống xử lý riêng, của

nhà máy trước khi đưa vào sản xuất Đặc biệt nước được sử dụng khá nhiều nên cần phải có các chỉ tiêu đối với từng loại nước với mục đích sử dụng khác nhau trong nhà máy

- Vấn đề thoát nước: Nhà máy xây dựng hệ thống xử lý nước riêng trước khi đưa

ra cống thoát nước chung cho cả khu công nghiệp

1.6 Nguồn cung cấp điện

Sử dụng nguồn điện có hiệu điện thế 220 V, nguồn điện được lấy từ lưới điện quốc gia

Ngoài ra nhà máy còn lắp đặt máy phát điện dự phòng để phòng ngừa các tình huống khẩn cấp như mất điện hoặc các sự cố liên quan

1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Thị trường tiêu thụ chủ yếu của nhà máy là khu vực miền Trung - Tây Nguyên nhưng cũng không ngừng phát triển thị trường sang các tỉnh khác ở khu vực miền Bắc

và miền Nam

1.10 Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu

Nhà máy sử dụng hơi từ phân xưởng hơi của nhà máy

Nhà máy sử dụng nguồn nhiên liệu chính là dầu DO (diesel oil), FO (Fuel oil) và xăng được cung cấp từ các công ty xăng dầu Petrolimex lớn tại địa phương Nguồn gốc của các loại nhiên liệu này được lấy từ các mỏ dầu mỏ và được sản xuất tại nhà máy lọc dầu Dung Quất (Quảng Ngãi), sau đó vận chuyển về các cửa hàng Petrolimex trên toàn quốc

1.11 Kết luận

Từ những tìm hiểu và phân tích trên, ta thấy việc xây dựng nhà máy sữa tại khu công nghiệp Hòa Khánh – Đà Nẵng là hoàn toàn hợp lí

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về sữa

Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Trong nghành công nghiệp sản xuất và chế biến sữa đã sản xuất ra nhiều sản phẩm dựa trên ba nguồn nguyên liệu chính: sữa bò, sữa cừu, sữa dê Ở nước ta sữa bò là chủ yếu [01]

Trong sữa đường lactose tồn tại dưới hai dạng:

+ Dạng α -lactose mono hydrat C12H22O11.H2O

+ Dạng β -lactose anhydrous C12H22O11

Khi thay đổi nhiệt độ thì có sự chuyển đổi từ dạng α sang dạng β và ngược lại Khi bị thuỷ phân lactose tạo thành hai đường monosacaride là glucose và galactose do Enzym β -galactosedase

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

Glucose galactose Ngoài ra trong sữa bò còn chứa các đường khác nhưng với hàm lượng rất thấp

Nước [05, tr 4]

Nước tự do chiếm 96 – 97% tổng lượng nước Nước có thể được tách ra 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, các phosphatit, polysacarit

 - Galactosedase

6

Các hợp chất có chứa Nitơ [01]

Hình 2.1 Các hợp chất chứa nitơ trong sữa bò

a) Protein hoà tan

-lactalbumin: có 0,8-1,5g/l, trong mỗi phân tử có chứa một nguyên tử caxi

Thành phần các acid amin trong phân tử của nó rất cân đối, điểm đẳng điện ở pH =5,1 không bị đông tụ bởi men sữa

Peptone-protose: bao gồm những phân đoạn protein khác nhau(0,8-1,5g/l)

Immunoglobulin: trong sữa bò có ba loại là IgG, IgA, IgM Trong đó IgG có

hàm lượng cao nhất, IgA có chức năng chống nhiễm trùng đường ruột (0,5-0,8g/l)

Serum-albumin: là protein có phân tử lượng lớn có nguồn gốc từ máu rất mẫn

cảm với nhiệt độ Ngoài ra trong sữa còn có protein màng, hàm lượng của chúng rất thấp

-lactoglobulin: -lactoglobulin có dạng hình cầu, ít tương tác hoặc kết hợp với các phân tử khác, chiếm 2,5- 4g/l

b) Casein

Casein là nhân tố quan trọng nhất của protid trong sữa, là thành phần protein chủ yếu có trong sữa và là các hạt hình cầu có kích thước 40 - 200µm Chúng tồn tại dưới dạng micelle



Là protein có tính axit vì phân tử của chúng chứa nhiều gốc axit glutamic và axit aspartic

Casein bao gồm: -casein, - casein, -casein, -casein, -casein Các phân tử αs và β - casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử κ - casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle Phân tử κ - casein có hai đầu: đầu ưa béo sẽ tương tác αs với và β - casein ở vùng tâm tiểu micelle, đầu ưa nước

sẽ hướng ra ngoài vùng biên micelle

c) Enzym [01, tr 26]

Enzym có thể được tổng hợp từ những vi sinh vật có trong sữa hoặc do tuyến vú của động vật tiết ra Sự có mặt của một số ezym (lactoperoxydase, lysozyme,…) có vai trò kháng khuẩn, nhưng bên cạnh đó vẫn có một số enzym gây ra các biến đổi trong sữa từ đó ảnh hưởng tới chất lượng sữa

Protease: là enzym được tiết ra từ tuyên vú, xúc tác phản ứng thuỷ phân protein

Protease liên kết với casein và cũng bị kết tủa ở pH = 4,6; có 2 loại là protease kiềm và axit, protease axit có pHopt = 4,0; còn protease kiềm là 7,5 – 8,0 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 80oC sau 10 phút

Lactoperoxydase: Enzym này xúc tác phản ứng chuyển hoá oxy từ H2O2 đến các chất oxy hoá khác, có pHopt = 6,8, hàm lượng trung bình trong sữa là 30mg/l

Lipase: Enzym quan trọng nhất trong sữa được kí hiệu là mLPL, là một

glycoprotein, pHopt = 8,9, hàm lượng trong sữa chỉ khoảng 1-2mg/l, nó chỉ xúc tác thuỷ phân liên kết ester trong cơ chất triglycerid ở dạng nhũ tương tại bề mặt tiếp xúc pha giữa chất béo và nước, làm tích luỹ các axit béo tự do trong sữa, quá trình phân giải tiếp theo các axit béo này làm cho sữa và sản phẩm từ sữa có vị đắng, mùi ôi khét

và mùi kim loại

Phosphatase: Chúng xúc tác thuỷ phân liên kết ester giữa axit phosphoric và

Catalase: Enzym này luôn có trong sữa do tuyến vú tiết ra, nó xúc tác phản ứng

phân huỷ H2O2 thành nước và oxy tự do Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính

1

s

catalase rất cao, có pHopt = 6,8 - 7 Catalase bị vô hoạt ở 75oC trong thời gian một phút, 65 – 68oC sau 30 phút

Lysozym: Bền về nhiệt, Lysozym có pH tối thích là 7,9; hàm lượng trung bình

130µg/l

Chất béo

Chất béo của sữa có hai loại:

• Chất béo đơn giản (glycerit và sterit): có hàm lượng 35  45g/l gồm acid béo

no và không no (acid oleic, acid palmitic, acid stearic) [04, tr 7]

• Chất béo phức tạp: thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử Tên gọi chung

là phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin [04]

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 0,1-20 µm tùy thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bằng một màng mỏng lipo-protein tích điện

âm Màng này rất bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho các cầu mỡ không bị phá hủy bởi các enzyme có trong sữa Trong 1ml sữa có khoảng 10-15 tỷ hạt cầu mỡ Các cầu mỡ

là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trong 0,925 g/cm3) và chúng có xu hướng nổi lên trên bề mặt sữa

Hình 2.2 Sự phân bố của các cầu mỡ trong sữa.[23]

Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glycerit, photpholipit và protein Nếu ta không đồng hoá sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một proẻin kém bền là euglobin Do tỷ trọng của các hạt béo nhỏ hơn nước nên chúc sẽ nổi lên bề mặt sữa và tạo nên váng sữa Khi đó, sữa tồn tại hai pha lỏng riêng biệt: pha trên cùng với thành phần chủ yếu là lipit; pha dưới

có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số chất hoà tan trong sữa [01]

Khoáng

Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10g/l Các muối trong sữa dạng hoà tan hoặc dung dịch keo dễ bị phá vỡ bởi nhiệt độ và pH, các muối khoáng trong sữa hầu hết ở dạng dễ đồng hoá

Chiếm hàm lượng cao nhất là Ca, P, Mg, K, các nguyên tố này tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa hay tham gia trong cấu trúc micele

Các nguyên tố khác như: K, Na, Cl… đóng vai trò chất điện ly Ngoài ra trong một số trường hợp người ta còn phát hiện một số kim loại độc trong sữa như chì, asen,

vì vậy để đảm bảo được chất lượng sữa tốt nhất ngoài việc kiểm tra chất lượng ta nên chủ động xây dựng một trang trại nuôi bò riêng

Vitamin [01]

Sữa là thức ăn có chứa rất nhiều loại vitamin cần thiết cho cơ thể, nhưng hàm lượng các vitamin không cao lắm Gồm hai loại là vitamin hoà tan trong nước (vitamin nhóm B, C) và vitamin hoà tan trong chất béo (A, D, E)

Nếu xử lý nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm nhập vào thì nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 100oC không làm giảm lượng đáng kể các vitamin, trừ vitamin C là rất nhạy cảm với nhiệt độ Nhiệt độ cao hơn 100oC làm phá huỷ một phần hoặc hầu hết các loại vitamin

Hormone

Hormone trong sữa bò chia làm 3 loại: hormone steoride, proteohormone, hormone peptide

Hormone giữ một vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật và

do các tuyến nội tiết tiết ra

Các hợp chất khác [01]

Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2 Tổng hàm lượng của chúng chiếm 5-6% thể tích sữa hay khoảng 70ml/lit trong đó 50-70% là , 5 – 10% là oxy và 20 – 30% là nitơ Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở ba dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết, dạng phân tán Trong các loại khí này thì chỉ có oxy là ảnh hưởng xấu vì nó có thể là nguyên nhân phát triển của các quá trình oxy hoá

Hệ vi sinh trong sữa

sử dụng nó lactic để thực hiện một số chuyển hóa cần thiết trong công nghệ lên men các sản phẩm từ sữa như yaourt, kefir, phô mai, bơ Vi khuẩn lactic được chia thành hai nhóm:

- Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó chiếm tỉ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác

- Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phảm được tạo thành từ quá trình chuyển hóa đường gồm acid lactic, acid acetic, ethanol, khí CO2… Hàm lượng acid lactic thu được không cao hơn nhiều so với các sản phẩm còn lại

− Hai loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:

- Streptococcus thermophillus: Được coi là tác nhân của sự hình thành axit và

quá trình chín của phomat

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

nhiên [05]

+ Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2  9m Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá trình bảo quản sữa

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

những biến động xấu đến quá trình sản xuất phomat dạng nhão Ngoài ra còn có:

Penicilium, Aspergillus

2.1.2 Một số tính chất vật lý của sữa [01, tr 12]

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: Sữa thường có màu trắng đến vàng nhạt, phụ thuốc chủ yếu

vào hàm lượng -caroten có trong chất béo của sữa Sữa gầy thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi đặc trưng và vị ngọt nhẹ

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

phương pháp chuẩn độ Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa được xác định bằng độ Soxhlet Henkel (oSH), độ Thorner (oTh) hoặc độ Dornic (oD)

• oSH: là số ml dung dịch NaOH N/4 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây

• oTh: là số ml dung dịch NaOH N/10 cần thiết để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa và 200ml nước cất có bổ sung vài giọt phenolphtalein đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây

• oD: là số ml dung dịch NaOH N/9 cần thiết để chuẩn độ 100ml sữa có bổ sung vài giọt phenolphtalein cho đến khi xuất hiện màu hồng bền trong 20 giây

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

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

tỷ trọng nhỏ hơn 1g/cm3 Hàm lượng chất béo trong sữa càng cao thì tỷ trọng của sữa

sẽ càng thấp Tỷ trọng của sữa thường được đo ở 15,5oC theo công thức

Trong đó

F: là hàm lượng chất béo trong sữa, (% khối lượng) SNF: là hàm lượng các chất khô không béo trong sữa, (% khối lượng) W: hàm lượng nước trong sữa, W = 100 - F - SNF , (% khối lượng)

Điểm đông đặc của sữa: thường dao động trong khoảng -0,54  -0,59oC

2.1.3 Các quá trình biến đổi của sữa

Do bổ sung các chất từ bên ngoài

- Sữa đựng lâu trong thiết bị kim loại gỉ

- Các loại thuốc kháng sinh có trong thức ăn của bò

- Chất tẩy rửa chuồng trại

Các biến đổi về sinh học

Nguyên nhân là do các vi sinh vật tổng hợp, phân giải, sử dụng chất dinh dưỡng

có trong sữa theo hai con đường đồng hóa và dị hóa, các biến đổi này do vi khuẩn, nấm men, nấm sợi gây nên Những biến đổi sinh học làm cho sản phẩm tích tụ các chất không mong muốn, làm thay đổi cấu trúc hóa lý của sữa

Các biến đổi về hóa học và sinh hóa

- Do các phản ứng hóa học xảy ra giữa các chất có trong sữa

W SNF F

d

++

=

608,193,0100

- Do xuất hiện và kết tụ các enzym, các enzym do vi sinh vật trong sữa tiết ra, vì thế làm tăng các quá trình sinh hóa trong sữa

Các biến đổi về vật lý và hóa lý

- Thay đổi độ nhớt, tỷ trọng, độ khúc xạ,… tuy nhiên rất ít

- Thay đổi hệ nhũ tương

- Thay đổi cấu trúc các micelle

2.1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sữa tươi

Sữa được lấy từ những con bò khoẻ mạnh, không chứa vi khuẩn gây bệnh

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

Sữa có thành phần tự nhiên

Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến 4÷60C sau khi vắt

a) Chỉ tiêu cảm quan

Màu sắc: sữa có màu đặc trưng từ trắng đục đến nhạt

Mùi vị: mùi vị thơm ngon, không có mùi vị lạ

Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

b) Chỉ tiêu vi sinh vật

Tổng số tạp trùng không được quá 50000 khuẩn lạc trong 1ml sữa

Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc trong 1ml sữa

Không được có vi trùng gây bệnh

c) Chỉ tiêu hoá lí

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

Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 2,8%

Tổng trọng lượng đo bằng lactometer không nhỏ hơn 1,029

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

Ngoài yêu cầu cơ bản về những chỉ tiêu trên, người ta thường quan tâm đến thành phần serum – protein trong sữa tươi Hàm lượng của chúng dao động 0,1÷0,4 g/l, đây là protein kém bền nhiệt Một số phân tử dễ bị đông tụ khi xử lý ở nhiệt độ cao Do đó để sản xuất sữa tươi tiệt trùng yêu cầu sữa nguyên liệu có hàm lượng serum – protein không được vượt quá 0,4 g/l [07]

2.2 Các nguyên liệu khác

2.2.1 Nguyên liệu cream [01, tr 270]

Cream là nguyên liệu chính để sản xuất bơ Cream dùng để sản xuất bơ có thể thu nhận từ ly tâm sữa tươi hoặc thu mua từ nhà máy chế biến sữa khác Yêu cầu của nguyên liệu cream:

- Chỉ số iod: 28÷42

- Hàm lượng chất béo: 35÷40%

- Cream không có mùi lạ, đặc biệt là mùi ôi do chất béo bị oxy hóa

- Không chứa các chất kháng sinh và không nhiễm các chất tẩy rửa công nghiệp

- Hàm lượng vi sinh vật trong cream càng thấp càng tốt

Là liên cầu khuẩn tạo hương đáng kể những acid bay hơi và các chất thơm (este,

diacetyl) Streptococcus diacetylactis tạo thành acid lacic nhiều hơn cả trong nhóm vi

khuẩn sinh hương Đặc điểm của các liên cầu khuẩn thường đứng riêng lẻ hoặc xếp hàng đôi hay xếp thành chuỗi dài ngắn khác nhau

Phát triển ở nhiệt độ 300C – 350C, tốt nhất là ở 350C

b/ Leuconostoc citrovorum

Là các vi khuẩn có dạng hình cầu Trong môi trường acid chúng nhỏ dài và nhọn

ra Lên men đường tạo chất thơm Phát triển ở nhiệt độ 300C – 350C

2.2.3 Chất phụ gia

Chất ổn định bổ sung vào nhằm tạo trạng thái bền vững, tăng giá trị cảm quan của sản phẩm Chất phụ gia đưa vào phải đảm bảo các chỉ tiêu sau:

- Không mang tính chất dinh dưỡng, không độc hại đối với sức khỏe con người

- Phải tuân theo những quy định của tổ chức y tế thế giới và Việt Nam

- Trước khi sử dụng cần kiểm tra kỹ

+ Hàm lượng saccarose thấp nhất 99,8%, độ ẩm lớn nhất 0,04%

+ Màu trắng sáng, không có màu lạ, vị ngọt, không chua hoặc có vị lạ khác + Mùi: không hôi, mốc, không có mùi lạ

+ Bảo quản trong kho mát sạch, khô ráo tránh ánh sáng

2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm sữa ở Việt Nam và thế giới

2.3.1 Ở Việt Nam

Tình hình sản xuất: [19]

Nắm bắt được tiềm năng tăng trưởng của thị trường, ngày càng có nhiều doanh nghiệp tham gia chế biến sữa ở Việt Nam Đặc biệt, đa phần các doanh nghiệp tập trung phát triển về nguồn nguyên liệu

- Công ty Cổ phần Sữa TH hiện đang hình thành đàn bò sữa được chăn nuôi bài bản với quy mô hàng đầu Việt Nam tại tỉnh Nghệ An Điều này giúp công ty chủ động nguồn nguyên liệu, tăng trưởng doanh thu nhanh và thị phần ngày càng lớn trên thị trường sữa

- Đầu tháng 5/2015, Vinamilk – doanh nghiệp đầu ngành sữa Việt Nam đã đầu tư

1600 tỷ đồng xây Tổ hợp các trang trại chăn nuôi bò sữa công nghệ cao tại Thanh Hóa

để tạo nguồn nguyên liệu chế biến sữa, chủ động mở rộng hoạt động sản xuất

- Nguồn cung nguyên liệu sữa tươi chính cho Nutifood từ đàn bò sữa của tập đoàn Hoàng Anh Gia Lai

Sức hấp dẫn của thị trường sữa Việt Nam không chỉ hấp dẫn các doanh nghiệp nội địa mở rộng sản xuất mà còn thu hút nhiều nhà đầu tư nước ngoài bỏ vốn vào ngành như: doanh nghiệp sữa Friesland Campina Việt Nam (nhãn hiệu sữa Cô gái Hà Lan) đang xúc tiếp phát triển nguồn nguyên liệu ở tỉnh Hà Nam, Quỹ đầu tư

Vinacapital Vietnam opportunity fund (VOF) và Daiwai DP Partners (Nhật Bản) đã rót

45 triệu USD vào Công ty cổ phần Sữa quốc tế (DIP – nhãn hiệu sữa Ba Vì)

Tình hình tiêu thụ:

Hãng Nghiên cứu thị trường Euromonitor International cho biết, trong năm 2014 doanh thu ngành sữa Việt Nam dạt 75.000 tỷ đồng, tăng 20% so với năm 2013 và dự báo sẽ tăng lên mức 92.000 tỷ đồng trong năm 2015, tăng 23 % so với năm 2014 Trong đó tăng trưởng doanh thu ngành sữa chủ yếu đến từ mảng sữa bột và sữa nước các sản phẩm của 2 mảng này chiếm 74% tổng giá trị thị trường Tuy nhiên điều đáng lưu tâm là năng lực sản xuất sữa trong nước được dự báo sẽ không theo kịp nhu cầu tiêu thụ, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất sữa tươi

2.3.2 Thế giới

Các sản phẩm từ sữa là những thực phẩm quan trọng cung cấp các dưỡng chất thiết yếu cho sự phát triển của con người Các sản phẩm từ sữa có nguồn gốc từ hoạt động chăn nuôi và mang tính toàn cầu: Hoạt động chăn nuôi và thu thập sữa diễn ra ở hầu hết các quốc gia trên thế giới và có tới 1 triệu người tham gia vào hoạt động sản xuất sữa Ngành sữa đóng vai trò quan trọng trong trong hệ thống thực phẩm toàn cầu

và cả trong sự phát triển bền vững của các khu vực nông thôn Tuy nhiên, ngành sữa thế giới chủ yếu tập trung vào ở các nước phát triển như Mỹ, New Zealand, Úc… và các sản phẩm thường được xuất khẩu sang các nước đang phát triển Ngoài ra ngành sữa còn đang trong tình trạng thiếu cung Động lực thúc đẩy sự phát triển của ngành sữa đến từ Trung Quốc và Châu Âu (tốc độ phát triển lên tới 20%/ năm) Sản lượng đàn bò có quy mô lớn tập trung ở Nam Mỹ với 10 triệu con, Châu Âu 23 triệu con, Trung Quốc 14 triệu con và Úc, Nezaland là 6 triệu con

Tình hình tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa:

- Sữa tươi: Có khoảng 30% sữa nguyên liệu được sản xuất thành sữa nước, phần còn lại được hình thành ở những dạng khác như bơ, pho mai, kem, sữa chua, sữa bột Tiêu thụ sữa bình quân từ 2008 ở các nước phát triển là 100 kg/ người và các nước đang phát triển là 60 kg/người Đến năm 2016 sản lượng tiêu thụ ở các nước đang phát triển là 75 kg/người, rút ngắn khoảng cách tiêu thụ sữa giữa 2 nhóm nước phát triển và đang phát triển

- Bơ: Tình hình sản xuất từ năm 2008 là khoảng 9 triệu tấn và đến năm 2015 là khoảng 11 triệu tấn Bơ chủ yếu được tiêu thụ ở các nước Ấn Độ, châu Âu, Mỹ, các nước khác,…[22]

2.4 Giới thiệu sản phẩm

2.4.1 Sữa tiệt trùng

Việc uống sữa hàng ngày có thể giúp xây dựng một hệ xương, răng chắc khỏe Sữa cũng giúp bổ sung nhiều vitamin và khoáng chất có lợi cho sự phát triển của cơ thể Ngoài ra còn có một số lợi ích khác:

- Có chất kháng sinh có thể tiêu diệt nhiều vi khuẩn gây bệnh

- Làm giảm cholesterol có hại, tăng cholesterol có lợi, làm tăng tính miễn dịch, giảm bớt các triệu chứng dị ứng mũi, ngăn chặn sự phát triển tế bào ung thư

- Có tác dụng làm dịu thần kinh, dễ ngủ

Hình 2.3 Sản phẩm sữa tiệt trùng tách béo.[24]

2.4.2 Bơ lên men [05, tr 176]

Bơ là sản phẩm từ mỡ sữa có nhiệt năng lớn (7.800 cal/kg), độ tiêu hóa là 97%

và giàu các loại vitamin A, E, B1, B2, C… Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm Có thể dùng bơ làm thức ăn trực tiếp hoặc làm thực phẩm trung gian để chế biến các loại thức ăn khác

Phân loại dựa vào quy trình sản xuất bơ được chia làm 2 loại:

+ Bơ chua hay bơ lên men: trong quy trình sản xuất có quá trình lên men lactic được thực hiện nhờ nhóm vi khuẩn lactic

+ Bơ ngọt hay bơ không lên men: trong quy trình sản xuất không có quá trình lên men lactic được thực hiện nhờ nhóm vi khuẩn lactic

Phân loại dựa vào hàm lượng muối có trong sản phẩm:

+ Bơ không chứa muối: hàm lượng NaCl trong sản phẩm không lớn hơn 0,2% + Bơ với hàm lượng muối thấp: hàm lượng muối 0,2 – 1%

+ Bơ có hàm lượng muối cao: hàm lượng muối 2%

Hình 2.4 Bơ lên men.[25]

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1 Dây chuyền công nghệ

VK lactic Hoạt hóa

Sữa sau ly tâm

Sữa tiệt trùng tách béo Rửa hạt bơ

Tách sữa bơ

Hình 3.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất bơ lên men và sữa tươi tiệt trùng tách 1/2

chất béo từ sữa tươi và cream

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Thuyết minh cho dây chuyền chung

Sữa tươi [01]

Sữa tươi là nguyên liệu chính cho việc sản xuất sữa và các sản phẩm từ sữa nên chất lượng sữa tươi ban đầu rất quan trọng, sẽ quyết định đến chất lượng của sản phẩm Sữa tươi trước khi được đưa vào sản xuất phải qua các công đoạn kiểm tra nguyên liệu vào như các chỉ tiêu cảm quan, hóa lí, chỉ tiêu vi sinh vật

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

Tiến hành lọc bằng thiết bị lọc thủy tĩnh GEA KA 70 - 76 (Ý) Sữa có độ nhớt cao nên trước khi lọc cần đun ở nhiệt độ 30 – 40oC

Quá trình lọc được tiến hành qua hai giai đoạn:

Gia nhiệt [01]

Mục đích: Làm tăng hiệu quả cho quá trình bài khí tiếp theo Làm giảm độ nhớt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâm

Tiến hành: Quá trình gia nhiệt được tiến trong thiết bị gia nhiệt dạng tấm

OTTA-5 Sữa sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt có nhiệt độ 60 ÷ 68oC

Bài khí [01, tr 115]

Mục đích: Loại bỏ tối đa hàm lượng chất khí hòa tan có trong sữa, tạo điều kiện cho quá trình đồng hóa và thanh trùng sau này Loại bỏ các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa và nâng cao chất lượng của sản phẩm sữa

Tiến hành: Quá trình bài khí được tiến hành trong thiết bị bài khí chân không loại DART-10, làm việc ở nhiệt độ 60 – 65oC, với độ chân không 584 mmHg

Ly tâm [01, tr 55]

Mục đích: Tách sữa nguyên liệu ra làm 2 phần là sữa gầy và cream

Tiến hành: Quá trình ly tâm được thực hiện bằng thiết bị ly tâm dạng đĩa loại Tetra Cetri AMF Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa sẽ được phân chia thành 2 phần: phần sữa gầy và phần cream

Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục, sau khi sữa được nạp vào máy ly tâm sẽ theo hệ thống kênh dẫn để chảy vào các khoảng không gian hẹp giữa các đĩa ly tâm Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa sẽ được phân chia thành 2 phần: Phần cream có khối lượng thấp, nhẹ hơn nên sẽ chuyển động về phía trục quay và tập trung xung quanh trục giữa Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi Để thu được sữa có hàm lượng chất béo theo yêu cầu người ta điều chỉnh khe van Cuối cùng sữa

và cream sẽ theo những đường khác nhau thoát ra ngoài Sữa sau ly tâm thu được dùng

để sản xuất sữa tiệt trùng, cream thu được dùng để sản xuất bơ lên men

3.2.2 Thuyết minh cho quy trình sản xuất sữa tiệt trùng

Sữa tách 1/2 chất béo:

Dòng sữa sau ly tâm tách cream ở trên sẽ được sử dụng tiếp theo cho quy trình sản xuất sữa tiệt trùng

Phối trộn

Mục đích: Bổ sung đường 99,8% và chất ổn định, để đáp ứng yêu cầu về độ ngọt

và độ đồng đều của sản phẩm sữa sau này Bổ sung chất ổn định vào sữa nguyên liệu: gelatin, pectin, agar-agar, nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa khi lưu hành trên thị trường

Tiến hành: Công việc phối trộn được thực hiện trong thiết bị phối trộn Tetra Almix - 10 và hoạt động liên tục nhằm tăng sự hòa tan các chất với nhau

Đồng hóa [01, tr 224]

Mục đích: Phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt, tăng tính ổn định, độ đồng nhất cho sản phẩm Ngoài việc trộn thật đồng đều chất ổn định và đường saccharose 99,8%, đồng hóa sau quá trình lên men giúp làm giảm kích thước hạt béo, phân bố đều chúng trong sản phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản sản phẩm

Tiến hành: Sữa được bơm qua máy đồng hóa loại Tetra Alex - 2 nhờ bơm li tâm

Áp suất trong máy đồng hóa cần đạt được trong công đoạn này là 200 ÷ 250 bar, nhiệt

Rót sản phẩm

Mục đích: Cách ly 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 cho người tiêu dùng

Tiến hành: Quá trình rót hộp được thực hiện trên máy rót hộp và bao gói tự động Tetrapak Bao bì sử dụng là bao bì giấy phải đảm bảo vô trùng

Yêu cầu: Đây là công đoạn tạo ra sữa thành phẩm nên việc tránh lây nhiễm vi sinh là cực kỳ quan trọng, vì vậy trong quá trình rót phải hết sức nghiêm ngặt việc lây nhiểm vi sinh Khi rót máy định lượng thể tích phải chuẩn, không bị trào sữa ra Các mối ghép của hộp chứa sữa phải tuyệt đối kín

Bảo quản [01, tr 229]

Bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ phòng Thời gian bảo quản từ 3 ÷ 6 tháng

3.2.3 Thuyết minh cho dây chuyền bơ lên men

Cream [01, tr.270]

Nguyên liệu để sản xuất bơ lên men là cream - sản phẩm sau quá trình ly tâm chất béo và cream bổ sung vào Cream quyết định đến chất lượng của sản phẩm bơ lên men nên cần phải kiểm tra trước khi đưa vào sản xuất

Bổ sung lượng cream từ bên ngoài đã kiểm tra chất lượng nếu lượng cream thu được sau ly tâm không đủ để sản xuất

Kiểm tra [01, tr.270]

Cream trước khi đưa vào sản xuất thì phải được kiểm tra để đảm bảo các chỉ tiêu

về cảm quan, chỉ số iod, vi sinh và mùi vị…Không được có mùi vị lạ, đặc biệt là mùi

ôi do chất béo bị oxy hóa

Thanh trùng và làm nguội [01, tr 273]

Mục đích: Tiêu diệt vi sinh vật và ức chế hoạt tính các enzyme có trong cream Tiến hành: Quá trình thanh trùng được thực hiện trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng loại OTTA - 5, ở nhiệt độ 90 ÷ 95oC, trong thời gian 15 ÷ 20s, sau đó làm lạnh nhanh xuống 400C

Lên men và xử lý nhiệt lạnh Men giống: Giống sử dụng trong quá trính lên men bơ là Leuconostoc citrovorum hoặc Streptococcus diacetylactis được hoạt hóa trên môi trường sữa gầy Trong quá

trình lên men, ngoài tạo axit lactic chúng còn sinh tổng hợp các chất dễ bay hơi như diaxetyl, andehyt axetic, axeton,…làm cho bơ có hương vị đặc trưng

Chuẩn bị men giống: Men giống được hoạt hóa trên môi trường sữa gầy Trước khi nhân giống, sữa gầy được thanh trùng ở 90 – 95 0C trong thời gian 15 – 30 phút,

sử dụng phương pháp nhân giống nhiều cấp Quá trình nhân giống được thực hiện ở

200 C Thời gian nhân giống cho mỗi cấp từ 7 ÷ 10 giờ Canh trường vi sinh vật thu được có độ chua 18 ÷ 20 0SH, số tế bào vi khuẩn lên đến 109 tế bào/ml

Môi trường: Thường sử dụng sữa gầy đạt tiêu chuẩn chất lượng, không bị nhiễm khuẩn và trước khi thực hiện hoạt hóa thì phải được thanh trùng để loại bỏ hoàn toàn lượng vi sinh vật có trong sữa Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bị hình trụ đứng, đáy chỏm cầu, làm bằng thép không rỉ

Lên men

- Mục đích: Lên men tạo acid lactic và các sản phẩm trao đổi chất tạo độ chua và hương vị đặc trưng cho sản phẩm bơ

- Tiến hành: Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị hình trụ PH - OTH -

2 kiểu đứng, có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ Sau quá trình lên men, độ chua phần không béo trong cream cần đạt quanh giá trị 360SH, hàm lượng diacetyl trong khoảng 1÷1,5ppm Nhiệt độ lên men 25 – 30oC

Xử lý nhiệt lạnh

- Mục đích: Nhằm kết tinh một lượng chất béo có trong cream

- Tiến hành: Quá trình thanh trùng cream được thực hiện ở 90 ÷ 95oC và làm nguội cream xuống 40oC Sau cùng, tiến hành hạ nhiệt độ hỗn hợp xuống 5 ÷ 6oC và giữ trong khoảng 2 giờ

Ly tâm tách sữa bơ [05, tr 187]

Mục đích: Tách triệt để lượng sữa bơ còn lại trong sản phẩm bơ

Tiến hành: Quá trình ly tâm được thực hiện trong máy ly tâm OCT - 5 Kết thúc quá trình ly tâm, sản phẩm được tháo ra ngoài bằng cửa tháo liệu tự động

Bao gói

Mục đích: Cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm Đảm bảo thuận tiện khi vận chuyển Tạo kiểu dáng thích hợp cho người tiêu dùng

Tiến hành: Quá trình bao gói bơ được thực hiện trên hệ thống thiết bị làm việc tự động Bơ được tạo thành khối hình chữ nhật với khối lượng 250g Bao bì sử dụng là hộp nhựa Sau đó, xếp các hộp nhựa vào những thùng carton rồi đem bảo quản trong kho [01, tr 281]

Bảo quản:

Bơ sau khi đóng gói bảo quản ở nhiệt độ không quá -4 ÷ -6oC, thời hạn bảo quản không vượt quá 2 - 3 tháng

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

4.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu

Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu

Sữa nguyên liệu x x x x x x x x x x x x Chú thích x: sản xuất

4.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy

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

- Dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng tách 1/2 chất béo có 5% đường, năng suất

27000 tấn nguyên liệu/năm

- Dây chuyền sản xuất bơ lên men có hàm lượng chất béo 85%, năng suất 10 tấn nguyên liệu/ca

Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

Nhà máy sản xuất 12 tháng trong năm, trong đó:

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

+ Các tháng 9, 10, 11, 12 làm việc 2 ca/ngày vì thị trường tiêu dùng trong thời gian này giảm do khí hậu lạnh của mùa đông

Các ngày nghỉ:

+ Nghỉ 1 tuần trong tháng 11 để kiểm tra và bảo dưỡng nhà máy

+ Các này nghỉ lễ trong năm: tết âm lịch nghỉ 4 ngày, tết dương lịch, 30/4, 1/5, 2/9, 10/3

Số ngày làm việc trong năm là: 365 – (7 + 8) = 349 (ngày)

Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2017

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền chung

Bảng 4.4 Giả sử tiêu hao qua các công đoạn

Theo giả sử về tiêu hao thì ta sẽ tính được lượng sữa qua các công đoạn Năng suất của nhà máy là 27000 tấn nguyên liệu/năm

❖ Lượng sữa nguyên liệu trong một ca là

939 , 28 933

❖ Lượng sữa sau khi nâng nhiệt

❖ Lượng sữa sau khi bài khí

G4 = 27,937 x 100 1

100

− = 27,658 (tấn/ca)

❖ Lượng sữa và cream sau ly tâm

Gọi G4 : Lượng sữa tươi đem ly tâm có 3% chất béo

Y : Lượng cream bị tách ra có 40% chất béo

G5 : Lượng sữa sau khi ly tâm

❖ Tổng lượng sữa và cream sau khi ly tâm

G5 + Y = G4 x100 1

100

− = 27,658 x 100 1

3 2

1 100

3 2

4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất bơ lên men

Công thức tính phần trăm hao hụt ẩm

Với w1 : độ ẩm ban đầu của nguyên liệu, (%)

w2 : độ ẩm sau của nguyên liệu, (%)

❖ Hao hụt ẩm trong quá trình tách sữa bơ

%176,4110032100

3260100100

(%)

2

2 1

❖ Hao hụt ẩm trong quá trình ly tâm tách sữa bơ

%2010015100

1532100100

(%)

2

2 1

Bảng 4.5 Tiêu hao qua các công đoạn sản xuất bơ lên men

lượng (%)

Hao hụt

ẩm (%)

Tổng hao hụt mỗi công đoạn(%)

Năng suất của dây chuyền là 10 tấn nguyên liệu/ca

❖ Lượng cream thu được ở công đoạn ly tâm là Y = 1,0165 (tấn/ca)

❖ Nên cần bổ sung thêm một lượng cream 40% là

100 −

= 10 x

100

0 , 1

− Lượng giống đã hoạt hóa dùng để lên men chiếm từ 3 - 7% so với lượng dịch lên men [03] Giả sử lượng giống đã hoạt hóa chiếm 4% lượng dịch lên men, ta có khối lượng cream ở công đoạn lên men chiếm 96%

− Lượng cream và giống cho vào thiết bị lên men:

E = 9,801 x

96

100 = 10,209(tấn/ca)

− Lượng cream sau công đoạn lên men:

MC3 = E x

100

5 , 1

100 − = 10,209 x

100

5 , 1

100 − = 10,055 (tấn/ca)

− Lượng giống đã hoạt hóa chiếm 4% lượng dịch lên men, ta có khối lượng giống hoạt hóa cần sử dụng:

Mmhh = 10,209 – 9,801 = 0,408 (tấn/ca)

− Giả sử lượng giống đông khô cho vào hoạt hóa chiếm 1% so với lượng giống

đã hoạt hóa dùng lên men, ta có lượng giống ban đầu là:

Mgbđ = 1% x 0,408 x 1000 = 4,08(kg/ca)

Vì Mgbđ ≪ Mmhh nên ta có thể coi lượng giống sau khi hoạt hóa gần bằng lượng môi trường dùng để hoạt hóa lấy từ dịch sữa tách 1/2 chất béo sau ly tâm

❖ Công đoạn tách sữa bơ

− Lượng cream sau công đoạn đánh cream

x 9,954 100

676 , 42 100

176 ,

- Lượng nước sử dụng để rửa cream