Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm năm

Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SỮA TỪ SỮA TƯƠI GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA CHUA UỐNG HƯƠNG CAM VỚI NĂNG SUẤT 15700 TẤN SẢN PHẨM/NĂM VÀ SỮA

CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 16 TRIỆU LÍT SẢN

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê

Số thẻ SV: 107140115 Lớp: 14H2B

Đồ án “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi với hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm” bao gồm 1 bản thuyết minh và

5 bản vẽ

Bản thuyết minh bao gồm 9 chương:

− Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật

− Chương 8: Kiểm tra chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm

− Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

5 bản vẽ A0 bao gồm:

− Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ

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

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

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

− Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy

có đường với năng suất 16 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:

- Nguyên liệu: sữa tươi nguyên liệu có hàm lượng chất khô là 12,3%, trong đó hàm lượng chất béo là 3,8%

- Sản phẩm 1: sữa chua uống hương cam có hàm lượng chất khô 17%, trong đó hàm lượng đường saccharose là 5%

- Sản phẩm 2: sữa cô đặc có đường có hàm lượng chất khô 73%, trong đó hàm lượng

− Chương 8: An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

− Chương 9: Kiểm tra chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm

− Kết luận

− Tài liệu tham khảo

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

− Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ (A0)

− Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)

− Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)

− Bản vẽ số 4: Bản vẽ sơ đồ đường ống hơi nước (A0)

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

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Mạc Thị Hà Thanh

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 14/02/2019

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Công nghiệp chế biến sữa luôn là một lĩnh vực quan trọng của ngành chế biến thực phẩm Để làm đa dạng và phong phú sản phẩm sữa, đồng thời để bảo quản người

ta đã tạo ra nhiều sản phẩm từ sữa tươi Chính vì vậy mà tôi được giao đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm” để mong rằng sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu

ấy

Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp sinh viên phải áp dụng tất cả những kiến thức đã được học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường Những kiến thức đã được học trong 5 năm tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng là nền tảng vững chắc không chỉ giúp tôi hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này mà còn là hành trang để tôi bước vào đời một cách vững chắc và tự tin

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô trong khoa Hóa nói chung và các thầy cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường, tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu trong môi trường học tập khoa học, giúp tôi có kiến thức vững

vàng trước khi bước vào đời Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp với sự nổ lực của

bản thân, sự giúp đỡ của thầy và các bạn đã chia sẻ kiến thức cũng như kinh nghiệm, tài liệu Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của cô Mạc Thị Hà Thanh là người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn chưa chuyên sâu, chưa trải nghiệm thực tế nên đồ án tốt nghiệp của tôi không tránh khỏi những thiếu sót mong quý thầy

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đồ án này là do tôi thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ

án là trung thực Tài liệu tham khảo trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Bê

MỤC LỤC

TÓM TẮT ii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN i

CAM ĐOAN ii

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ SƠ ĐỒ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 2

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy 2

1.2 Vị trí đặt nhà máy 2

1.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của Quảng Nam 2

1.2.2 Thông tin về khu công nghiệp 3

1.3 Giao thông vận tải 4

1.5 Nguồn cung cấp điện và hơi 4

1.6 Nguồn nhân lực 4

1.7 Thiết bị trong nhà máy 4

1.8 Nguồn cung cấp nguyên liệu 4

1.9 Thị trường tiêu thụ 5

1.10 Sự hợp tác hóa giữa các nhà máy 5

1.11 Kết luận 5

2.1 Giới thiệu về nguyên liệu sữa 6

2.1.1 Nguyên liệu chính-sữa tươi 6

2.1.2 Nguyên liệu phụ 13

2.2 Giới thiệu về sản phẩm 15

2.2.1 Sữa chua uống hương cam 15

2.2.2 Sữa cô đặc có đường 17

2.3 Tình hình phát triển và tiêu thụ ở Việt Nam và trên thế giới 19

2.3.1 Tình hình phát triển và tiêu thụ sữa chua uống trên thế giới và ở Việt Nam 19

2.3.2 Tình hình phát triển và tiêu thụ sữa cô đặc có đường trên thế giới và ở

Việt Nam 20

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 21

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 21

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 21

3.2.1 Dây chuyền chung 21

3.2.2 Thuyết mình quy trình sản xuất sữa chua uống hương cam 22

3.2.3 Thuyết minh quy trình sản xuất sữa cô đặc có đường 30

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 33

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 33

4.1.1 Năng suất nhà máy 33

4.1.2 Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy 33

4.2 Cân bằng vật chất 34

4.2.1 Dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam 34

4.2.2 Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 39

4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho cả hai dây chuyền 42

4.3 Tính tỉ trọng của sữa qua các công đoạn 42

4.3.1 Tỉ trọng của sữa tươi 43

4.3.2 Tỉ trọng của sữa trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam 43 4.2.3 Tỉ trọng sữa trong dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 44

4.4 Tính số hộp và số thùng cho hoàn thiện sản phẩm 44

4.4.1 Đối với sữa chua uống hương cam 44

4.4.2 Đối với sữa cô đặc có đường 44

4.5 Bảng tổng kết 45

CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 46

5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa của nhà máy 46

5.2 Chọn và tính toán thiết bị 48

5.2.1 Mô tả và cách tính kích thước thùng chứa 48

5.2.2 Tính thùng chứa cho dây chuyền chung 49

5.2.3 Tính thùng chứa cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam 49

5.2.4 Tính thùng chứa cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 52

5.2.5 Tính và chọn thiết bị chung cho cả hai dây chuyền 54

5.2.6 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam

56

5.2.7 Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 65

5.2.8 Bơm dùng trong sản xuất 72

5.3 Bảng tống kết các thùng chứa và các thiết bị 72

CHƯƠNG 6 TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 75

6.1 Cân bằng nhiệt 75

6.1.1 Tính cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam 75

6.1.2 Tính cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 84

6.2 Tính hơi 87

6.2.1 Tính chi phí hơi cho thiết bị sản xuất 87

6.2.2 Lượng hơi dùng cho sinh hoạt 88

6.2.3 Chi phí hơi do mất mát 88

6.2.4 Tính nhiên liệu 88

6.3 Tính cấp thoát nước 89

6.3.1 Cấp nước 89

6.3.2 Thoát nước 91

CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 93

7.1 Sơ đồ tổ chức 93

7.2 Chế độ làm việc 93

7.3 Tính nhân lực 94

7.3.1 Nhân lực làm việc gián tiếp 94

7.3.2 Nhân lực làm việc trực tiếp 94

7.4 Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy 95

7.5 Các công trình xây dựng 96

7.5.1 Phân xương sản xuất chính 96

7.5.2 Kho nguyên vật liệu 97

7.5.3 Kho thành phẩm 98

7.5.4 Gara ô tô 100

7.5.5 Nhà để xe 100

7.5.6 Nhà ăn 100

7.5.7 Khu hành chính 101

7.5.8 Phòng KCS 101

7.5.10 Nhà sinh hoạt vệ sinh 101

7.5.11 Khu cung cấp nước và xử lí nước 102

7.5.12 Khu xử lí nước thải 103

7.5.13 Trạm biến áp 103

7.5.14 Nhà đặt máy phát điện dự phòng 103

7.5.15 Đài nước 103

7.5.16 Phân xưởng lò hơi 103

7.5.17 Bãi nhập hàng và xuất hàng 104

7.5.18 Khu đất mở rộng 104

7.5.19 Kho chứa nhiên liệu 104

7.5.20 Kho chứa hóa chất 104

7.5.21 Phân xưởng cơ khí 104

7.5.22 Phòng chứa dụng cụ cứu hỏa 105

7.5.23 Phân xưởng động lực 105

7.5.24 Giao thông trong nhà máy 105

7.6 Tính khu đất xây dựng nhà máy 106

7.6.1 Diện tích khu đất 106

7.6.2 Tính hệ số sử dụng K sd 106

CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 108

8.1 Kiểm tra sản xuất 108

8.1.1 Mục đích 108

8.1.2 Công tác kiểm tra 108

8.2 Kiểm tra nguyên liệu 109

8.3 Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất 109

8.4 Kiểm tra thành phẩm 111

CHƯƠNG 9 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 112

9.1 An toàn lao động 112

9.1.1 Các nguyên nhân chủ yếu gây ra tai nạn trong quá trình sản xuất 112

9.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 112

9.1.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 112

9.2 Vệ sinh công nghiệp 114

9.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân 114

9.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 114

9.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 114

9.2.4 Xử lý nước thải 115

KẾT LUẬN 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

DANH SÁCH CÁC BẢNG

BẢNG 2.1 Một số chỉ tiêu quang trọng của sữa tươi 7

BẢNG 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của đường 13

BẢNG 2.3 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của đường 14

BẢNG 2.4 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của sữa chua uống hương cam 17

BẢNG 2.5 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của sữa chua uống hương cam 17

BẢNG 2.6 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua uống hương cam 17

BẢNG 2.7 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua uống hương cam 17

BẢNG 2.8 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của sữa cô đặc có đường 18

BẢNG 2.9 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của sữa cô đặc có đường 19

BẢNG 2.10 Chỉ tiêu về kim loại nặng và độc tố của sữa cô đặc có đường 19

BẢNG 2.11 Chỉ tiêu vi sinh của sữa cô đặc có đường 19

BẢNG 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy 33

BẢNG 4.2 Biểu đồ làm việc của nhà máy tính theo ca 34

BẢNG 4.3 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy 34

BẢNG 4.4 Tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam 35

BẢNG 4.5 Tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường 39

BẢNG 4.6 Tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn chung cho hai dây chuyền 42

BẢNG 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất 45

BẢNG 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu chính-phụ 46

BẢNG 4.9 Bảng tổng kết bao bì cho cả hai dây chuyền 46

BẢNG 5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa của nhà máy 47

BẢNG 5.2 Thông số kỹ thuật của máy lọc GEA KA 70-76 55

BẢNG 5.3 Thông số kỹ thuật của lưu lượng kế điện tử 55

BẢNG 5.4 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt TetraPak 56

BẢNG 5.5 Thông số kỹ thuật của thiết bị bài khí ZDT-3 57

BẢNG 5.6 Thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hóa GJB 57

BẢNG 5.7 Thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng và làm nguội 58

BẢNG 5.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men 61

BẢNG 5.9 Thông số kỹ thuật của nồi nấu NCK-VD150L 61

BẢNG 5.10 Thông số kỹ thuật của thiết bị phối trộn Tetra Pak 62

BẢNG 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị tiệt trùng UHT và làm nguội 63

BẢNG 5.12 Thông số kỹ thuật của thiết bị rót hộp 64

BẢNG 5.13 Thông số kỹ thuật của máy đóng thùng tự động 65

BẢNG 5.14 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt 66

BẢNG 5.15 Thông số kỹ thuật của nồi nấu WMO-6 66

BẢNG 5.16 Thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc JIMEI 67

BẢNG 5.17 Thông số kỹ thuật của hệ hydro flash cooler 500 68

BẢNG 5.18 Thông số kỹ thuật của thiết bị rót lon tự động 71

BẢNG 5.19 Thông số kỹ thuật của bơm ly tâm OUH-5 72

BẢNG 5.20 Thông số kỹ thuật của bơm áp lực 72

BẢNG 5.21 Thông số kỹ thuật của bơm siro A3P 72

BẢNG 5.22 Tổng kết các thùng chứa 73

BẢNG 5.23 Tổng kết các thiết bị 73

BẢNG 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị 88

BẢNG 7.1 Tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp 95

BẢNG 7.2 Tổng kết diện tích các khu 105

BẢNG 8.1 Kiểm tra nguyên liệu 109

BẢNG 8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất 109

BẢNG 8.3 Kiểm tra thành phẩm 111

DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH 2.1 Sữa tươi 6

HÌNH 2.2 Sản phẩm sữa chua uống hương cam 18

HÌNH 2.3 Sản phẩm sữa cô đặc có đường 19

HÌNH 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 21

HÌNH 5.1 Mô tả hình dạng và kích thước thùng chứa 49

HÌNH 5.2 Thùng chứa đường 50

HÌNH 5.3 Máy lọc GEA KA 70-76 55

HÌNH 5.4 Lưu lượng kế điện tử DN80 56

HÌNH 5.5 Thiết bị gia nhiệt Tetra Pak-plate heat exchanger 56

HÌNH 5.6 Thiết bị bài khí loại ZDT-3 57

HÌNH 5.7 Thiết bị đồng hóa GJB của JIMEI model GJB-3-25 58

HÌNH 5.8 Thiết bị gia nhiệt và làm nguội 59

HÌNH 5.9 Thiết bị hoạt hóa giống 59

HÌNH 5.10 Thiết bị lên men SSG-3 61

HÌNH 5.11 Nồi nấu siro NCK-VD150L 62

HÌNH 5.12 Thiết bị phối trộn Tetra Pak-High shear mixer 63

HÌNH 5.13 Thiết bị tiệt trùng UHT và làm nguội 64

HÌNH 5.14 Thiết bị rot hộp tự động Tetra Pak A35 65

HÌNH 5.15 Máy đóng thùng tự động 65

HÌNH 5.16 Thiết bị gia nhiệt 66

HÌNH 5.17 Nồi nấu siro WMO-60 67

HÌNH 5.18 Thiết bị cô đặc chân không ba hiệu ứng liên tục JIMEI-GL12 68

HÌNH 5.19 Hệ thống làm nguội Anhydro Flash cooler 5000 69

HÌNH 5.20 Thiết bị kết tinh 70

HÌNH 5.21 Thiết bị rót lon tự động YLG-20 71

DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ SƠ ĐỒ 4.1 Sơ đồ phối trộn sữa chua uống hương cam 36

SƠ ĐỒ 4.2 Sơ đồ gia đoạn lên men sữa chua uống hương cam 37

SƠ ĐỒ 4.3 Sơ đồ cô đặc sữa cô đặc có đường 40

SƠ ĐỒ 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy 93

MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, để phục vụ cho lợi ích của con người, ngày càng có nhiểu sản phẩm thực phẩm ra đời, với rất nhiều chủng loại đa dạng và phong phú Trong đó, 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…

Công nghiệp chế biến sữa luôn là một lĩnh vực quan trọng của ngành chế biến thực phẩm Để làm đa dạng và phong phú sản phẩm sữa, đồng thời để bảo quản người

ta đã tạo ra nhiều sản phẩm từ sữa tươi 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

Ở nước ta hiện nay, ngành chế biến sữa đang phát triển mạnh, sự ra đời của nhiều nhà máy sữa đã đáp ứng phần nào nhu cầu về sữa của người tiêu dùng, tạo việc làm cho người lao động, góp phần vào sự phát triển nền kinh tế của đất nước, tạo sự cạnh tranh mạnh mẽ và nhiều sự thu hút trên thị trường

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

tài tốt nghiệp được giao là “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm

2 dây chuyền:

1 Sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm

2 Sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm.”

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy

Nước ta hiện nay có nhu cầu tiêu dùng sữa tươi và các sản phẩm từ sữa là rất lớn, nhu cầu mỗi ngày một tăng Bởi vì sữa là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, việc sử dụng sữa hoặc các sản phẩm từ sữa mỗi ngày sẽ đóng góp tích cực vào sự phát triển toàn diện cả về thể lực, trí lực, tăng sức đề kháng và hệ miễn dịch cho trẻ em và người dân Việt Nam, đảm bảo sự cân bằng dinh dưỡng trong cơ thể

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 [2]: + 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 tế mở Chu Lai, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Với hướng gió Đông Nam

1.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của Quảng Nam

1.2.1.1 Điều kiện tự nhiên

Tổng diện tích đất tự nhiên của tỉnh là 10438 km2 Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô nhưng không rõ rệt Mùa khô bắt đầu từ tháng 2 đến tháng 8, đây là thời gian có lượng mưa thấp nhất trong năm, khoảng 300-600 mm, chiếm 20-30% tổng lượng mưa cả năm Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau, lượng mưa trung bình khoảng 2000-2500 mm, chiếm 70-80% lượng mưa cả năm Nhiệt độ trung bình năm 25,4 0C Độ ẩm không khí ở Quảng Nam tương đối cao và ở mức trung bình của cả nước Độ ẩm trung bình đạt từ 84-87% [8], [9]

1.2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Quảng Nam là tỉnh thuộc vùng đồng bằng duyên hải miền Trung, ở trung độ của

cả nước, cách thủ đô Hà Nội khoảng 883 km về hướng Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 887 km về hướng Nam theo Quốc lộ 1A Phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế và

thành phố Đà Nẵng Phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi và Kon Tum Phía Tây giáp với nước CHDCND Lào và tỉnh Kon Tum Phía Đông giáp với biển đông

Ngày 13/8/2004, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định thành lập Vùng Kinh tế trọng điểm miền Trung gồm năm tỉnh và thành phố: Thừa Thiên - Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi và Bình Định, nhằm phát huy tiềm năng, vị trí địa lý và các lợi thế so sánh của Vùng, từng bước phát triển Vùng Kinh tế trọng điểm miền Trung thành một trong những vùng phát triển năng động của cả nước

Quảng Nam nằm trong vùng trọng điểm kinh tế Miền Trung, phía bắc giáp thành phố Đà Nẵng, phía nam giáp khu kinh tế Dung Quất, có sân bay, cảng biển, đường Xuyên Á nên rất thuận lợi cho việc giao lưu phát triển kinh tế- xã hội và có tầm quan trọng trong an ninh quốc phòng

Toàn tỉnh có 2 thành phố, 1 thị xã và 15 huyện với 244 đơn vị hành chính cấp xã gồm 207 xã, 25 phường và 12 thị trấn Quảng Nam có mạng lưới sông ngoài dày đặc,

có đường bờ biển dài 125 km Ngoài ra còn có 15 hòn đảo lớn nhỏ ngoài khơi Có 942

km sông ngoài tự nhiên và 2 hệ thống sông hoạt động chính Tuyến đường sắt qua địa bàn tỉnh Quảng Nam có chiều dài 91,5 km Đường hàng không thì có sân bay Chu Lai thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển nền kinh tế Quảng Nam [10], [11]

1.2.2 Thông tin về khu công nghiệp

Khu kinh tế mở Chu Lai là một khu kinh tế được thành lập theo quyết định số 108/2003/QĐ-TTg tháng 6/2003 của Thủ tướng chính phủ Khu kinh tế mở Chu lai thuộc tỉnh Quảng Nam, là một đòn bẩy quan trọng của vùng kinh tế trọng điểm Trung

Bộ

Khu kinh tế mở Chu Lai có tổng diện tích 27040 ha Đây là khu kinh tế mở ven biển đầu tiên của Việt Nam được Chính phủ cho phép áp dụng các cơ chế, chính sách thông thoáng, tạo môi trường đầu tư kinh doanh thuận lợi, bình đẳng cho các nhà đầu

tư trong và ngoài nước Khu kinh tế mở Chu Lai có nhiều chức năng như khu thương mại tự do, các khu công nghiệp, các khu dân cư, hệ thống hạ tầng giao thông đầu mối Đến nay, khu kinh tế mở Chu Lai có 158 dự án được cấp phép với tổng vốn đăng

ký 94 nghìn tỷ đồng Trong đó, có 111 dự án đi vào hoạt động, tổng vốn đã được thực hiện 68 nghìn tỷ đồng Trong số các dự án đầu tư có quy mô lớn và hoạt động hiệu quả, THACO là doanh nghiệp tư nhân tiên phong đầu tư tại khu kinh tế mở Chu Lai Các công trình hạ tầng kỹ thuật như hệ thống cấp điện, cấp nước, bưu chính viễn thông đều

đã 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 Các dịch vụ phục vụ sản xuất công nghiệp luôn sẵn có để đáp ứng ngay nhu cầu của các nhà đầu tư [12], [13]

1.3 Giao thông vận tải

Hàng ngày nhà máy cần vận chuyển với khối lượng lớn: nguyên vật liệu, bao bì, nhiên liệu,… kịp thời để đảm bảo hoạt động của nhà máy, ngoài ra còn vận chuyển thành phẩm đến nơi tiêu thụ, vận chuyển phế liệu trong quá trình sản xuất

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

ga, sân bay, và cảng biển Kỳ Hà Tất cả đều tạo điều kiện vô cùng thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm và máy móc thiết bị

1.4 Cấp thoát nước

Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung cấp từ nhà máy nước của khu công nghiệp Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoan và được xử lí đạt yêu cầu của nước thủy cục

Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí sẽ được thải ra đường cống nước thải của khu công nghiệp và được đưa đến trạm xử lý nước thải KCN Chu Lai

1.5 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 Để đề phòng mất điện, nhà máy sử dụng thêm máy phát điện

dự phòng

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 hòa và được cung cấp bởi lò hơi hoặc hợp tác hóa với các nhà máy khác để mua hơi phục vụ cho sản xuất

1.6 Nguồn nhân lực

Quảng Nam là tỉnh có dân số cao, có nhiều trường Đại học, Cao đẳng trên địa

bàn đào tạo hàng nghìn kỹ sư mỗi năm Và các nguồn lao động công nhân tại địa phương Vì vậy, nguồn nhân lực cho nhà máy sẽ rất dồi dào, từ công nhân cho đến kỹ

sư, đảm bảo cho nhà máy vận hành tốt

1.7 Thiết bị trong nhà máy

Thiết bị trong nhà máy được đặt hàng sản xuất từ các công ty cơ khí Một số thiết

bị công nghệ cao nhập từ nước ngoài về nhằm tối ưu hoá quy tình sản xuất

1.8 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Là khu vực chưa phát triển mạnh về việc chăn nuôi bò sữa, vì vậy nguồn nguyên liệu của nhà máy sẽ được cung cấp từ các tỉnh Nghệ An, Lâm Đồng, Gia Lai, Đồng Nai, Tuy nhiên để giảm chi phí vận chuyển thì trong tương lai nên đầu tư một trang trại chăn nuôi sữa bò gần nơi nhà máy

1.9 Thị trường tiêu thụ

Với sự thu hút ngày càng nhiều lao động ngoại tỉnh đến, Quảng Nam đang trở thành một thị trường tiêu thụ sản phẩm khá hấp dẫn với nhiều nhà sản xuất Ngoài ra còn hướng đến các tỉnh lân cận như Quảng Ngãi, Đà Nẵng, Thừa Thiên Huế, hoặc hướng đến xuất khẩu như Lào, Camphuchia

Trong tương lai, khi nhà máy được xây dựng sẽ liên kết với các dự án nuôi sữa của nông dân để dần hình thành nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy sau này, thay thế nguồn nguyên liệu nhập khẩu từ bên ngoài Vấn đề này giúp ổn định nguồn nguyên liệu, đảm bảo sự phát triển liên tục cho nhà máy, giảm vốn đầu tư

1.10 Sự hợp tác hóa giữa các nhà máy

Là khu công nghiệp 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 như liên kết với nhà máy bao bì, nhựa, tạo sự phát triển bền vững

Ngoài ra, việc hợp tác hoá còn bao gồm việc thúc đẩy phát triển quy mô trang trại chăn nuôi bò sữa với các hộ dân trong thành phố để đảm bảo nguồn nguyên liệu thuận tiện nhất

1.11 Kết luận

Từ những tìm hiểu và phân tích trên, ta thấy việc xây dựng nhà máy sữa tại khu kinh tế mở Chu Lai- Quảng Nam là hoàn toàn hợp lí

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 Giới thiệu về nguyên liệu sữa

Sữa là một trong các loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, phù hợp cho mọi lứa tuổi Thành phần chính của sữa tươi gồm: chất béo, protein, đường lactose, vitamin, khoáng chất và nước Đây là những chất cần thiết cho cơ thể con người Vì vậy sữa luôn là thực phẩm được ưa chuộng trên thế giới

Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê, và sữa cừu Ở nước ta, sữa bò là nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghệ thực phẩm

Hình 2.1 Sữa tươi

2.1.1 Nguyên liệu chính-sữa tươi

2.1.1.1 Giới thiệu chung

Sữa tươi 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 Sữa tươi có nhiệt độ khoảng 40 độ C, nghĩa

là gần với nhiệt độ cơ thể của con vật [14]

2.1.1.2 Một số tính chất hóa lý của sữa bò

Sữa là một chất lỏng đục Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt và có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [1]

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

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa bò [1]

Giá trị pH của sữa: Thường được xác định ở 200C 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 [1]

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

pháp chuẩn độ Hiện nay trên thế giới, độ chua của sữa thường được biểu diễn bằng độ Soxhlet Henkel (0SH), độ Thrner (0Th), hoặc độ Dornic (0D) [1]

Tỷ trọng sữa: 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 [1]

Điểm đông đặc: Thường dao động trong khoảng từ -0,54 đến -0,59 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 tủa của một số muối phosphate có trong sữa [1]

2.1.1.3 Tính chất hóa học của sữa bò

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, lipit và lactose còn chứa hàng loạt các chất khác

dễ bị oxy hóa, bị khử (vitamin C (axit ascobic), vitamin E, B2, enzyme, chất màu v.v)

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 mixen 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: + Dung dịch thực

+ Dung dịch huyền phù

+ Dung dịch nhủ tương

2.1.1.4 Thành phần của sữa bò tươi

* Nước

Nước là thành phần chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung môi hoàn tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng 87%/lít sữa Phần lớn lượng nước có trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng, người ta làm bốc hơi nước ở sữa tươi để chế biến sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và dễ bảo quản hơn sữa tươi [15]

Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trong đó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo không no Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có phophatit và một số chất khác nhưng hàm lượng không nhiều [15]

* Protein

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất của sữa là protein Hàm lượng protein của sữa bò khoảng 3,3-3,5% Trong thành phần protein của sữa có đến 19 loại acid amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid amin không thay thế được như: Valin, lơxin, 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 [15]

+Casein:

Là nhóm protein chủ yếu trong protein của sữa Chúng tồn tại dưới dạng micelle Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng Nó bao gồm nhiều loại casein khác nhau: α-casein, β-casein và k-casein Mỗi micelle do nhiều tiểu micelle hợp thành Thành phần các casein trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỉ lệ khác nhau, Các phân tử α-casein và β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo, còn các phân tử k-casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle

Casein là những protein có tính acid vì phân tử của chúng chứa nhiều gốc acid glutamic và acid aspartic Các phân tử casein thường được phosphoryl hóa với nhưng mức độ khác nhau trên gốc serin và threonine [15]

+Lactoglobulin:

Còn được 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 Trong sữa, globulin tồn tại dưới dạng keo

và có độ phân tán kém hơn so với albumin sữa Globulin có 3 dạng đồng phân: β- glactoglobulin, epglobulin, pseudogglobulin Chúng khác nhau về khả năng hòa tan nước và tính kháng trùng [15]

+Lactoalbumi:

Còn gọi là albumin của sữa Hàm lượng lactoalbumin trong sữa không nhiều khoảng 0,5 – 1% tùy 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 enzyme 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 [15]

+ Dạng β- lactose anhydrous C12H22O11 ( phân tử β- lactose khan)

Trong sữa đường lactose ở dạng hoà tan và là đường khử Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các đisaccaride và monosacride khác (kém 30 lần sacharose) Lactose có thể bị thuỷ phân thành hai đường monosacaride là glucose và galactose do enzyme β-galactosidase (lactase) [15]

* Enzyme

Có nhiều loại enzyme khác nhau được tìm thấy trong sữa Chúng do tuyến vú tiết

ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên Enzyme là những chất xúc tác phản ứng, có bản chất là protein Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất của enzyme là nhiệt độ và pH Nhiệt độ thích hợp của enzyme là 25-500C Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa Tuy nhiên một số enzyme có

trong sữa như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến [15] Hàm lượng vi sinh vật trong sữa càng cao thì thành phần enzyme có trong sữa đa dạng và hoạt tính enzyme sẽ càng cao

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

Glycoprotein gồm hai tiểu phần pH tối thích là 8,9, hàm lượng trong sữa chỉ khoảng

1 đến 2 mg/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, quátrình 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 Trong sữa, một số lipase hấp phụ lên màng bao xung quanh các hạt cầu béo, một số khác được tìm thấy trogn plasma, chúng liên kết với các micelle của casein

+ Lactoperoxydase: Enzyme này xúc tác phản ứng chuyển hoá oxy từ H2O2 đến các chất oxy hoá khác, có pH tối thích là 6,8, hàm lượng trung bình trong sữa là 30 mg/l, bị vô hoạt hoá ở 800C trong vài giây, vì vậy người ta dựa trên sự có mặt của enzyme này có trong sữa để xác định xem sữa đã qua khử trùng hay chưa Nếu đã qua khử trùng, sữa không còn hoạt tính enzyme này

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

glycerin, có hai dạng: phosphatase kiềm và phosphatase acid Phosphatase có pH tối thích là 9,6 có khả năng tái hoạt hoá Bị thuỷ phân ở 300C trong 30 phút hoặc 800C tức thì Còn phosphatse acid có pH tối thích là 4,7 và là enzym bền nhiệt nhất trong sữa

Để vô hoạt hoá hoàn toàn ta cần gia nhiệt sữa đến 960C trong 5 phút, bị vô hoạt bởi NaF Trong suốt chu kì tiết sữa bò, hoạt tính phosphatase axit trong sữa khá ổn định, phosphatase kiềm tăng dần vào cuối chu kì tiết sữa [15]

+Catalase: Được tìm thấy trong protein màng bao xung quanh các hạt cầu béo

Nó xúc tác phản ứng phân huỷ hydrogen peroxyde thành nước và oxy tự do Sữa nhiễm vi sinh vật thường có hoạt tính catalase rất cao, có pH tối thích 6,8÷7 Catalase

bị vô hoạt ở 750C trong thời gian một phút, 65÷680C sau 30 phút

+ Lysozym: Bền về nhiệt, xúc tác phản ứng thuỷ phân liên kết giữa acid muramic và glusamine của mucopolysaccride trong màng tế bào vi khuẩn, từ đó gây

phân huỷ tế bào Lysozym có pH tối thích là 7,9, hàm lượng trung bình 130 µg/l

+ Protease: Enzyme này xúc tác phản ứng thuỷ phân protein Có hai loại

protease: protease kiềm và protease acid Chúng thường liên kết với casein và cũng bị kết tủa ở pH = 4,6, protease axit có pH tối thích 4, còn protease kiềm là 7,5÷8,0 Chúng bị vô hoạt hoàn toàn ở 800C sau 10 phút

* Vitamin

Tuỳ theo khả năng hoà tan trong nước hay trong chất béo chia các vitamin trong sữa chia làm hai nhóm:

+ Vitamin hoà tan trong nước: B1, B2,B3, B5, B6, C, H …

+ Vitamin hoà tan trong chất béo: A, D, E

* Hormone

Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật Trong sữa bò có nhiều loại hormone được chia làm ba nhóm: proteohormone, hormone peptide, hormone steoride [15]

* Các chất khác

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 70 ml/lit trong đó 50÷70% là CO2, 5÷10% là oxy và 20÷30% là nitơ Sữa mới vắt ra chứa một lượng lớn khí, sau đó sẽ giảm dần và đạt mức bình thường, 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 Khi gia nhiệt thì xuất hiện hiện tượng bài khí khiến cho độ axit của sữa giảm Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở ba dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết, dạng phân tán Sắc tố xanh clorophin, màu trắng do sự khuyếch tán ánh sáng bởi mixen protein [15]

2.1.1.5 Hệ vi sinh vật trong sữa

* Procaryote

Nhóm VSV procaryote có nhân chưa hoàn chỉnh Đại diện quan trọng cho nhóm này là vi khuẩn

+Vi khuẩn lactic: Rất phổ biến trong tự nhiên, có dạng hình cầu hoặc hình gậy,

đứng riêng lẻ hoặc tạo chuổi, gram (+) Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu dao động trong khoảng 25-470C Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp năng lượng ATP từ cơ chất lactose Gồm vi khuẩn lactic đồng hình và vi khuẩn lactic dị hình

+ Vi khuẩn Coliform: Thuộc nhóm gram (-), kỵ khí tùy tiện Nhiệt độ sinh

trưởng tối ưu trong khoảng 30-440C Trong sữa, vi khuẩn Coliform sẽ chuyển hóa

đường lactose tạo acid lactic và các acid hữu cơ khác, khí CO2, H2, Chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu Ở nhiệt độ 750C trong khoảng thời gian 20 giây, vi khuẩn Coliform sẽ bị tiêu diệt

+ Vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium): Là vi khuẩn gram (+), thuộc

nhóm kỵ khí bắt buộc, có khả năng sinh bào tử Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu ở 370C Vi

khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khác nhau như

acid butyric, butanl, ethanol làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản

+ Vi khuẩn propionic (giống Propionibacterium): Có hình cầu, xếp thành đôi

hoặc chuỗi, gram (+), thuộc nhóm kỵ khí không bắt buộc Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu

là 300C Vi khuẩn này chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí CO2, làm hư hỏng chất lượng sữa Hầu hết các vi khuẩn propinic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở nhiệt độ 750C trong thời gian 20 giây

+ Vi khuẩn gây thối: Là các vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại

bào trong môi trường sữa Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm polypeptide, peptide và acid amin Enzyme này xúc tác quá trình thủy phân chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm có mùi ôi [1]

* Eucaryote

Nhóm VSV Eucaryote có nhân hoàn chỉnh Hai đại diện của nhóm này có trong

sữa là nấm men và nấm sợi Hầu hết các loại nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 750C trong thời gian 10-15 giây

+ Nấm men: Là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, oval hoặc hình

trứng Một số nấm men thường gặp trong sữa như Saccharomyces cerevisiase, Kluyveromyces marxianus, 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 sợi: Có dạng hình sợi, phân nhánh, hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm

hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 20-300C Một số nấm sợi thưởng

nhiễm vào sữa: Penicillium camembertii, P roquefortii, P case [1]

2.1.1.6 Yêu cầu của nguyên liệu

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 [2]

2.1.1.7 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của sữa tươi nguyên liệu

* 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, không có cặn, không có tạp chất lạ,

không có rác bẩn

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

Mùi vị: có mùi thơm đặc trưng, không có mùi vị lạ [16]

* Chỉ tiêu hóa 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% [16]

* Chỉ tiêu vi sinh

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 [16]

2.1.1.8 Các biến đổi trong quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến

* Biến đổi sinh học

Sự trao đổi chất của hệ VSV có trong sữa được xem là biến đổi sinh học quan trọng nhất Trong quá trình bảo quản, hệ VSV sẽ phân giải và sử dụng một số chất dinh dưỡng có trong sữa [1]

* Biến đổi hóa học và hóa sinh

Thủy phân chất béo và sự oxy hóa chất béo, thủy phân protein và acid amin Phản ứng maillard [1]

* Biến đổi vật lý

Một số chỉ tiêu vật lý như tỷ trọng, độ khúc xạ ánh sáng, độ nhớt của sữa phụ thuộc vào nhiệt độ, tuy nhiên sự biến đổi này trong quá trình bảo quản là không đáng

kể [1]

* Biến đổi hóa lý

Thay đổi cấu trúc micelle

Sự thay đổi hệ nhũ tương

2.1.2 Nguyên liệu phụ

2.1.2.1 Sữa chua uống hương cam

* Đường

Đây là đường trắng tinh luyện, được sản xuất từ cây mía, đường thô hoặc các

loại nguyên liệu khác Mục đích sử dụng đường ở đây là bổ sung vào sữa, tăng độ ngọt đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng [1]

Chỉ tiêu chất lượng của đường được đánh giá qua bảng 2.2 và bảng 2.3 như sau:

Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của đường [35]

Trạng thái Tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục Mùi vị Tinh thể đường cũng như dung dịch đường trong

nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ, vị lạ

Màu sắc Tất cả tinh thể đều trắng, khi pha trong nước cất

dung dịch khá trong

Trạng thái: được xác định bằng mắt, đường đồng đều thì cho vào nấu sẽ rút ngắn thời gian trong quá trình hơn

Mùi vị, màu sắc: ảnh hưởng tới hương và vị của sản phẩm cuối cùng

Bảng 2.3 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của đường [35]

Hàm lượng saccharose tính bằng % chất khô không nhỏ hơn 99,8

Độ ẩm, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0,05

Hàm lượng đường khử, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0,03

Hàm lượng tro, tính bằng % khối lượng, không lớn hơn 0,03

Độ màu, tính bằng độ Stame (oSt), không lớn hơn 1,2

Bảo quản: Đường được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng mặt trời và tránh xa các nguồn lây nhiễm khác

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

+ Có hoặc không mang tính chất dinh dưỡng

+ Không độc hại đối với sức khỏe con người

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

Chất ổn định trong công nghệ sản xuất sữa chua uống hương cam có hàm lượng

từ 0,1 ÷ 0,5% có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh bột ngô biến tính

* Giống vi khuẩn lactic

Chế phẩm vi khuẩn lactic để sản xuất sữa chua bao gồm hai giống là

Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus, sử dụng với tỉ lệ 1:1

+ Streptococcus thermophilus phát triển tốt ở nhiệt độ 40 ÷ 420C và pH 6,0÷6,5 Đây là vi khuẩn lactic chịu nhiệt lên men điển hình, có thể chịu được nhiệt độ lên đến

650C trong 30 phút

+ Lactobacillus bulgaricus là vi khuẩn lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt

độ 43÷46 0C và pH 5,5÷6,0 Loài này có thể tạo ra trong khối sữa 2,7% acid lactic từ đường lactose

Streptococus thermophilus phát triển nhanh hơn và tạo ra acid và khí CO2 kích

thích Lactobacillus bugaricus phát triển Mặt khác, hoạt độ thủy phân protein của Lactobacillus bugaricus tạo ra peptide và acid amin cần cho sự phát triển của Streptococus thermophilus Những vi sinh vật này chịu trách nhiệm trong việc hình

thành hương vị của sữa chua Khối sữa chua đông tụ trong quá trình lên men là do pH

giảm Streptococus thermophilus chịu trách nhiệm đối với việc giảm pH lúc đầu xuống khoảng 5, còn Lactobacillus bugaricus chịu trách nhiệm giảm pH xuống khoảng 4 2.1.2.2 Sữa cô đặc có đường

* Đường saccharose

Việc sử dụng saccharose trong sản xuất sữa đặc có đường với mục đích chủ yếu

là làm tăng áp suất thẩm thấu trong sản phẩm, nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản sữa

cô đặc dù không cần trải qua quá trình tiệt trùng

Chỉ tiêu chất lượng đường như trong sản xuất sữa chua uống hương cam [35]

* Đường lactose

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

µm

* Chất phụ gia

Trong quá trình sản xuất sữa cô đặc, các phụ gia được chú ý là các muối disodium phosphate, trisodium phosphate hoặc sodium citrate Các muối này giúp làm cân bằng trở lại hàm lượng cation và anion trong sữa, từ đó hạn chế hiện tượng đông tụ protein dưới tác dụng của nhiệt độ

Ngoài ra, người ta còn sử dụng các phụ gia ổn định cấu trúc, tránh hiện tượng tách béo, tách muối trong quá trình bảo quản như lecithine, carraghenan, hay các vitamin nhằm tăng giá trị dinh dưỡng

Sữa chua uống là sản phẩm sữa lên men tương đối phổ biến ở Việt Nam, sữa chua uống có hàm lượng chất béo thấp, có tính giải khát tốt, chủng loại phong phú

Sữa chua uống là loại sản phẩm rất giàu chất dinh dưỡng và có tác dụng phòng bệnh Ngày nay, để đa dạng hóa hơn nữa sản phẩm sữa chua uống trên thị trường, người ta

có thể bổ sung thêm hương liệu, chất màu thực phẩm, hoặc pure trái cây vào sản phẩm Sữa chua uống hương cam là sữa chua uống có bổ sung hương cam trong quá trình phối trộn [1]

Có ba phương pháp sản xuất sữa chua uống:

+ Phương pháp 1: Lên men -> phối trộn -> đồng hóa -> làm lạnh -> sản phẩm + Phương pháp 2: Lên men -> phối trộn -> thanh trùng -> đồng hóa -> sản phẩm + Phương pháp 3: Lên men -> phối trộn -> đồng hóa -> tiệt trùng UHT -> sản phẩm

Trong ba phương pháp trên thì phương pháp 3 là tối ưu nhất Vì sử dụng công nghệ tiệt trùng UHT nên thời gian bảo quản lâu hơn, tiêu diệt triệt để vi sinh vật và giữ lại được hương vị cho sản phẩm Do đó, trong đồ án này chọn phương pháp 3 cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam

2.2.1.2 Lợi ích của sữa chua

+ Giúp tiêu hóa đường lactose, trị bệnh tiêu chảy và có tác dụng nhuận tràng + Có chất kháng sinh, có thể tiêu diệt 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

2.2.1.3 Các chỉ tiêu chất lượng về sản phẩm

Thời gian bảo quản: vài tháng

Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa chua uống hương cảm được đánh giá qua chỉ tiêu cảm, chỉ tiêu hóa lí, hàm lượng kim loại nặng, chỉ tiêu vi sinh Các chỉ tiêu này được thể hiện qua các bảng 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 như sau:

Bảng 2.4 Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua uống hương cam [17]

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Trạng thái Chất lỏng đồng nhất, không phân lớp

Mùi Có mùi thơm đặc trưng của hương cam, có hương thơm của các

hợp chất hữu cơ như acid lactic, diacetyl, acid acetic

Vị Có vị chua nhẹ của acid lactic, vị ngọt nhẹ của đường và có vị

đặc trưng của hương cam Màu sắc Màu cam nhẹ của hương cam bổ sung vào

Bảng 2.5 Chỉ tiêu lí hóa của sữa chua uống hương cam [17]

Hàm lượng chất khô không chứa chất béo, %, không nhỏ hơn 8.2

Bảng 2.6 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua [17]

Bảng 2.7 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua [17]

Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm 10

Straphyococcus aureus, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm 0

Salmonella, số vi khuẩn trong 25g sản phẩm 0

Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm 0

Hình 2.2 Sản phẩm sữa chua uống hương cam

2.2.2 Sữa cô đặc có đường

trên thế giới tại Mỹ vào năm 1858 bởi G.Borden 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…) [1]

2.2.2.2 Lợi ích so với sữa tươi

+ Thời gian bảo quản kéo dài, có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng

+ Tiết kiệm chi phí vận chuyển và kho chứa, khả năng phục vụ thị trường ở xa + Làm nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm khác [1]

2.2.2.3 Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa cô đặc có đường được đánh giá qua các chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu hóa lí, hàm lượng kim loại nặng, độc tố và chỉ tiêu vi sinh Các chỉ tiêu này được thể hiện qua các bảng 2.8, 2.9, 2.10, 2.11 như sau:

Bảng 2.8 Chỉ tiêu cảm quan của sữa cô đặc có đường [18]

Các chỉ tiêu Đặc trưng

Màu sắc Màu tự nhiên của sữa đặc có đường từ vàng kem nhạt đến

vàng kem đậm Màu đặc trưng của sản phẩm đối với sữa có bổ sung phụ liệu Mùi, vị Thơm, ngọt đặc trưng của sản phẩm, không có mùi vị lạ

Trạng thái Mịn, đồng nhất, không vón cục, không bị lắng đường

Bảng 2.9 Chi tiêu hóa lý của sữa cô đặc có đường [18]

Bảng 2.10 Chỉ tiêu về kim loại nặng và độc tố của sữa cô đặc có đường [18]

Bảng 2.11 Chi tiêu vi sinh của sữa cô đặc có đường [18]

Hình 2.3 Sản phẩm sữa cô đặc có đường

2.3 Tình hình phát triển và tiêu thụ ở Việt Nam và trên thế giới

2.3.1 Tình hình phát triển và tiêu thụ sữa chua uống trên thế giới và ở Việt Nam

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

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

Thị trường sữa chua tăng trưởng với tốc độ gộp bình quân hàng năm là 13,1 % trong 5 năm (2011÷2016) và tăng 16 % trong năm 2017 Với sản phẩm sữa chua uống, phân khúc này tăng trưởng 17 % trong năm 2017 với quy mô khoảng 4,850 tỷ đồng, nhỏ hơn so với phân khúc sữa chua ăn với quy mô 7,765 tỷ đồng Theo công ty nghiên cứu thị trường Kantar World Panel, trong quý 1/2018, doanh thu ngành sữa Việt Nam giảm 4,4 % ở khu vực thành thị và tăng 4 % ở khu vực nông thôn

2.3.2 Tình hình phát triển và tiêu thụ sữa cô đặc có đường trên thế giới và ở Việt Nam

Năm 1864, công ty sữa đặc New York của Gail Borden đã xây dựng Các chính phủ Mỹ ra lệnh cho một lượng lớn sữa đặc như một lương khô Sữa đặc được sử dụng trong các công thức nấu kẹo Brazil brigaderio Sữa đặc có đường đôi khi được dùng kết hợp với kem vón cục để làm kẹo mềm ở một số nước như Vương Quốc Anh

Ở các vùng của Châu Á và Châu Âu, sữa đặc có đường là loại sữa được ưa thích

để thêm vào cà phê hoặc trà Nhiều quốc gia ở Đông Nam Á, như Việt Nam và Campuchia, sử dụng sữa đặc để tạo hương vị cho cà phê nóng hoặc đá Ở Malaysia và Sigapore, the tah tarik được làm từ trà pha với sữa đặc, và sữa đặc là một yếu tố không thể thiếu trong văn hóa trà Hồng Kông

Ở New Orleans, sữa đặc có đường thường được sử dụng làm topping trên sô cô la

Ở một số vùng của miền Nam Hoa Kỳ, sữa đặc là thành phần chính trong bánh kem chanh Ở Philippines, sữa đặc được trộn với một ít sữa bay hơi và trứng, được cho vào các hộp kim loại nông trên đường caramen lỏng, sau đó hấp để tạo ra một phiên bản crème caramel cứng hơn và được gọi là Ieche flan

Ở Mexico, sữa đặc có đường là một trong những thành phần chính của món tráng miệng bánh lạnh, kết hợp với sữa bay hơi, bánh quy Marie, nước chanh và nhiệt đới trái cây [20]

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Dây chuyền chung

3.2.1.1 Tiếp nhận nguyên liệu

Sữa tươi Lọc Kiểm tra-định lượng

Thanh trùng và làm nguội

Chờ rót Kết tinh

Bao bì

Làm nguội và cấy mầm

Hương

cam

Bài khí Đồng hóa lần 1

Lên men Phối trộn Đồng hóa lần 2

Chờ rót

Gia nhiệt

Cô đặc

Mầm tinh thể Siro đường

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 cảm quan, hóa lí và không bị nhiểm khuẩn

Sữa tươi từ các trang trại được xe bồn đưa về nhà máy, trên xe có gắn với một bình tách khí để kéo dài thời gian của sữa tươi Tại nhà máy, sữa được chuyển từ xe bồn qua hệ thống bài khí một lần nữa, sau đó qua hệ thống lọc trên đường ống để loại

bỏ các cặn có trong sữa nguyên liệu, rồi làm lạnh về 2-30C.Sau đó được định lượng rồi đưa vào các tank chứa trong thời gian 2 ngày (tank chứa giữ nhiệt ở 4 ± 10C) Từ các tank chứa này rồi chuyển qua bồn cân bằng cho mỗi dây chuyền sản xuất

Trên đường ống chuyển từ tank chứa sang bồn cân bằng cho mỗi dây chuyền có lắp lưới lọc để loại bỏ phần tạp chất còn sót lại nhằm đảm bảo độ sạch và các yêu cầu của sữa tươi nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến Sau đó qua lưu lượng kế được đặt trên đường ống để định lượng cho năng suất hai dây chuyền

3.2.1.2 Lọc

* Mục đích: loại bỏ các tạp chất hữu cơ và vô cơ có lẫn trong sữa một lần nữa

nhằm đảm bảo độ sạch và các yêu cầu của sữa tươi nguyên liệu trước khi đưa vào chế

biến

* Tiến hành: lọc trên lưới lọc đặt lắp đặt trên đường ống

3.2.1.3 Kiểm tra-định lượng

* Mục đích: kiểm tra để đánh giá chất lượng sữa thông qua các chỉ tiêu ban đầu

Định lượng thể tích sữa trước khi đưa vào sản xuất nhằm đảm bảo đúng năng suất của

thiết bị và năng suất hoạt động của nhà máy

* Tiến hành: kiểm tra bằng cách lấy mẫu sau đó đó tiến hành kiểm tra và xác

định các chỉ tiêu Sau đó so sánh kết quả kiểm tra với các yêu cầu của nguyên liệu sữa tươi Vì sữa là chất lỏng nên định lượng bằng lưu lượng kế tự động được gắn trên

đường ống

3.2.2 Thuyết mình quy trình sản xuất sữa chua uống hương cam

3.2.2.1 Gia nhiệt sơ bộ

Nhiệt độ dịch sữa là khoảng 65÷700C

* Các yếu tố ảnh hưởng

Nhiệt độ và thời gian là hai yếu tố vô cùng quan trọng khi tiến hành gia nhiệt sơ

bộ sữa nguyên liệu: Nhiệt độ cao và thời gian ngắn: giảm độ nhớt, giảm biến đổi của sửa, tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao thì các phản ứng tỏng sữa sẽ diễn ra mạnh mẽ hơn Nhiệt độ thấp: không tiêu diệt được các vi sinh vật

Các biến đổi trong quá trình

Hóa lí: một số phân tử protein bị biến tính sơ bộ

Hóa học: nhiệt độ cao làm cho một số phản ứng hóa học xảy ra

Hóa sinh và sinh học: ức chế và tiêu diệt một phần vi sinh vật

3.2.2.2 Bài khí

* Mục đích

Tách các khí phân tán và hòa tan ra khỏi sữa nguyên liệu Hàm lượng chất khí hòa tan trong sữa nguyên liệu càng thấp càng tốt Khi đó, hiệu quả của các quá trình đồng hóa và thanh trùng sẽ tăng, các hợp chất bay hơi có mùi khó chịu trong sữa sẽ được tách bỏ và chất lượng sản phẩm yaourt sẽ tốt hơn

* Tiến hành

Sữa được đưa vào thiết bị bài khí Trong thiết bị này người ta sẽ tạo

ra một áp lực chân không thích hợp sao cho nhiệt độ sữa bị giảm đi 7-80C Khi đó, các khí ở dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các hợp chất dễ bay hơi khác thoát ra khỏi thiết bị qua bộ phận ngưng tụ đặt ở trên đỉnh thiết bị, sữa thoát ra dưới đáy thiết bị

* Các yếu tố ảnh hưởng

Nhiệt độ: đây là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình này Nhiệt độ càng cao thì các chất khí hòa tan và các cấu tử bay hơi càng dễ thoát ra khỏi sữa Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao thì sẽ gây ra một số bất lợi: protein biến tính, đường khử và các acid amin sẽ tham gia phản ứng maillard, một số vitamin bị phân hủy còn nếu nhiệt độ thấp thì sẽ không đủ điều kiện bài khí

Thời gian: thời gian dài thì các hợp chất bay hơi trong sữa sẽ bị tách bỏ nhưng đồng thời các cấu tử hương cũng như chất mùi cũng bị thất thoát, vitamin bị phân hủy, càng thuận lợi cho việc nhiễm khuẩn và xảy ra các phản ứng hóa học

* Các biến đổi trong quá trình

Vật lí: nhiệt độ của sữa giảm khoảng 7-80C và thể tích cũng giảm khoảng 1% so với thể tích ban đầu nhưng độ nhớt của nguyên liệu sẽ tăng vì nước đã bị bốc hơi một phần, kèm theo đó là khối lượng riêng, tỉ trọng cũng tăng theo

Hóa học: xảy ra một số phản ứng như sự biến tính của protein, các phản ứng Maillad, sự phân hủy của vitamin…

Sinh học: quá trình này làm giảm lượng nước trong nguyên liệu, tăng hàm lượng chất khô dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu, do đó quá trình này cũng có ngăn chặn một phần sự phát triển của vi sinh vật

Cảm quan: các hợp chất mùi khó chịu trong sữa bị bay đi

* Thông số kỹ thuật

Nguyên liệu vào: 65÷700C

Nhiệt độ sữa trong thiết bị: 600C

3.2.2.3 Đồng hóa lần 1

* Mục đích

Đồng hóa giúp làm giảm kích thước của các hạt cầu béo, tăng tốc độ phân tán của sữa, tránh hiện tượng chất béo liên kết lại và nổi lên trên bề mặt sản phẩm dẫn đến làm tăng quá trình oxy hóa chất béo, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Hơn nữa, đồng hóa còn làm tăng độ đồng nhất và ổn định của sữa, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng lực, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau

* Tiến hành

Thực hiện trong máy đồng hóa 2 cấp với áp suất 200-250 bar

+ Cấp 1: Ta thực hiện ở áp suất cao nhằm mục đích xé nhỏ các hạt cầu béo + Cấp 2: Ở áp suất thấp nhằm mục đích tránh sự hợp nhất của các hạt cầu béo đã

xé nhỏ và phân tán đều chất béo trong sữa tạo sự đồng nhất cho dịch sữa

* Thông số kỹ thuật

Áp suất 200-250 bar

Nhiệt độ đồng hóa là 65-700C

* Các yếu tố ảnh hưởng

Hàm lượng béo cao, sự đông tụ béo nhiều

Trạng thái vật lý và sự liên kết của chất béo càng lớn thì kích cỡ các hạt càng lớn Nhiệt độ đồng hóa: 65÷700C Nhiệt độ tăng thì độ nhớt dịch sữa giảm, quá trình đồng hóa dễ hơn, sức căng bề mặt giảm, hệ nhũ tương tạo thành dễ dàng và ổn định hơn nhưng chi phí năng lượng cho quá trình cũng tăng Chất béo hóa rắn ở 30÷450C Nếu nhiệt độ đồng hóa thấp hơn, đồng hóa sẽ không hiệu quả và không phân tán hoàn toàn được các chất béo rắn

Áp suất (200÷250 bar): các hạt pha phân tán tạo thành có kích thước nhỏ, hệ nhũ

tương có độ bền cao

* Các biến đổi trong quá trình

Vật lí: kích thước hạt cầu béo sẽ giảm đi, có sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt năng (do các cầu béo bị phá vỡ) làm tăng nhiệt độ của khối sữa, đồng thời thể tích cũng có sự thay đổi

Hóa lí: các hạt chất béo phân phối đồng đều trong khối sữa làm cho trạng thái hệ nhũ tương trong sữa bền hơn

Kích thước hạt cầu béo càng lớn thì tốc độ kết hợp của nó càng cao dẫn đến sự tích tụ và tách lớp chất béo theo thời gian Ở kích thước nhỏ thì tốc độ kết hợp của những hạt cầu béo giảm rất lớn, do đó sản phẩm được đồng hóa ổn định theo thời gian

Hóa học, hóa sinh và vi sinh: hầu như không xảy ra

3.2.2.4 Thanh trùng và làm nguội

* Mục đích

Thanh trùng nhằm tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme có trong sữa nhằm tránh những bất lợi cho công đoạn tiếp theo Đồng thời làm tăng khả năng hydrat hóa của casein

Sau khi thanh trùng, ta làm nguội sữa nhằm đưa dịch sữa đến nhiệt độ lên men, đồng thời ức chế được vi sinh vật chịu nhiệt

* Tiến hành

Thanh trùng và làm nguội được thực hiện bằng thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Cấu tạo của thiết bị đó là các tấm trao đổi nhiệt cơ bản, chúng được coi là bộ phận chính của thiết bị , các tấm truyền nhiệt (các bản mỏng) được ghép song song với nhau Khi xếp và ép các bản mỏng lại các lỗ tạo ra hai rãnh thông kín và giữa các bản mỏng các khoang kín, sao cho thực phẩm thanh trùng xen kẽ với ác khoang chứa chất tải nhiệt Các khoang nước thực phẩm thanh trùng thụng với nhau bằng một rãnh thông, còn các khoang mang chất tài nhiệt được thông với nhau bằng rãnh còn lại Do dịch thực chảy trong khoang kín bằng một lớp mỏng, lại được truyền nhiệt từ 2 mặt nên thời gian thanh trùng rất nhanh

Ưu điểm: có hệ số truyền nhiệt lớn, cấu tạo gọn nhẹ nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn, chế độ nhiệt ổn định khi làm việc, có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt bằng cách lắp thêm hoặc giảm bớt số tấm truyền nhiệt một cách nhanh chóng và dễ dàng, dễ tháo, lắp khi làm vệ sinh thiết bị

Nhược điểm: không chịu được áp suất cáo, nhiệt độ cao hoặc quá thấp

+ Nhiệt độ thấp: không làm thay đổi đặc tính sữa nhưng các vi sinh vật ưa nhiệt

có thể phát triển ở nhiệt độ này, do đó có thể làm tăng số lượng vi sinh vật trong sữa sau khi thanh trùng

+ Nhiệt độ cao: sẽ tiết kiệm thời gian, năng lượng và không gian, tiêu diệt hết các

vi sinh vật và bào tử Tuy nhiệt nếu nhiệt độ cao quá thì chi phí thiết bị sẽ tăng lên đồng thời làm xảy ra các phản ứng hóa học không mong muốn, làm cho sản phẩm vô

vị, nhạt nhẽo

* Các biến đổi trong quá trình

Vật lí: nhiệt độ dịch sữa tăng làm cho thể tích sữa tăng theo nhưng sẽ làm giảm

độ nhớt sữa

Hóa lí: chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện màng cream đồng thời gây

ra sự kết dính ở bề mặt tiểu cầu béo

Hóa học: xảy ra phản ứng melanoidin làm sữa sẫm màu

Sinh học: các tế bào vi sinh vật bị phá hủy hoàn toàn, ức chế hoạt động bào tử Hóa sinh: vô hoạt hoàn toàn enzyme có trong sữa

Cảm quan: sự thay đổi về màu, mùi, vị, trạng thái…

3.2.2.5 Hoạt hóa giống

* Mục đích

Ta hoạt hóa vi khuẩn giống trên môi trường sữa để chuẩn bị cho quá trình lên men diễn ra tốt

* Tiến hành

Trong sản xuất sữa chua uống, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic lên men

đồng hình Hai loại phổ biến nhất là Steptococcu thermophilus và Lactobacillus bulgaricus Ta sử dụng sữa tươi đã thanh trùng ở nhiệt độ 90-950C để hoạt hóa Quá trình hoạt hóa được thực hiện trong thiết bị vô trùng có dạng hình trụ, đáy côn, và được chế tạo bằng vật liệu thép không rỉ

* Thông số kỹ thuật

Nhiệt độ hoạt hóa được duy trì ở 430C

Quá trình được xem là kết thúc khi độ chua canh trường đạt 85-900D

3.2.2.6 Lên men

* Mục đích

Lên men trong sản xuất sữa chua dạng uống thực chất là quá trình chuyển hóa đường lactose có trong sữa thành acid lactic và chất thơm dưới tác dụng của hệ vi khuẩn lactic Kết quá của quá trình là tạo ra sản phẩm sữa chua uống với độ chua thích hợp, cùng với các sản phẩm phụ khác như acid lactic, acetaldehyde, acid acetic, diacetyl giúp hoàn thiện chất lượng sản phẩm