Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng có đường với năng suất 27000 lít sản phẩm ca và sữa chua uống hương việt quất với năng suất 15 6 triệu lít sản phẩm năm

Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 9 chương Chương 1 Lập luận về kinh tế Tìm hiểu sự cần thiết xây dựng nhà máy và chọn thiết địa điểm xây dựng nhà máy tìm hiểu về đặc điểm thiên nhiên đặc điểm vùng nguyên liệu mạng lưới giao thông vận tải thị trường tiêu thụ hợp tác hóa và nguồn lực lao động trong nhà máy Chương 2 Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm Tìm hiểu về đặc điểm thành phần hóa học phương pháp bảo quản các tính chất và tiêu chuẩn về nguyên liệu sản phẩm Chương 3 Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ Đưa ra cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ lựa chọn phương án thiết kế và thuyết minh quy trình Chương 4 Cân bằng vật chất Đưa ra kế hoạch sản xuất và tính cân bằng vật chất Chương 5 Tính và chọn thiết bị Chương 6 Tính nhiệt – hơi – nước Tính lượng nhiệt lượng hơi lượng nước dùng trong sản xuất và sinh hoạt Chương 7 Tính tổ chức và xây dựng nhà máy Chương 8 Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm Chương 9 An toàn lao động và vệ sinh nhà máy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

27000 LÍT SẢN PHẨM/CA VÀ SỮA CHUA UỐNG HƯƠNG VIỆT QUẤT NĂNG SUẤT 15,6 TRIỆU

LÍT SẢN PHẨM/NĂM

Người hướng dẫn: TS MẠC THỊ HÀ THANH

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ ÁNH

Số thẻ sinh viên: 107150073 Lớp: 15H2A

Đà Nẵng, 12/2019

TÓM TẮT

Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản

xuất: Sữa thanh trùng có đường với năng suất 27000 lít sản phẩm/ca và sữa chua uống hương việt quất với năng suất 15,6 triệu lít sản phẩm/năm”

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Ánh

Số thẻ sinh viên: 107150073 Lớp: 15H2A

Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 9 chương:

Chương 1: Lập luận về kinh tế: Tìm hiểu sự cần thiết xây dựng nhà máy và chọn thiết địa điểm xây dựng nhà máy, tìm hiểu về đặc điểm thiên nhiên, đặc điểm vùng nguyên liệu, mạng lưới giao thông vận tải, thị trường tiêu thụ, hợp tác hóa và nguồn lực lao động trong nhà máy

Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm: Tìm hiểu về đặc điểm, thành phần hóa học, phương pháp bảo quản, các tính chất và tiêu chuẩn về nguyên liệu, sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ: Đưa ra cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ, lựa chọn phương án thiết kế và thuyết minh quy trình

Chương 4: Cân bằng vật chất: Đưa ra kế hoạch sản xuất và tính cân bằng vật chất Chương 5: Tính và chọn thiết bị

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

Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy

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

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

NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Ánh Số thẻ sinh viên: 107150073

Lớp: 15H2A Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất:

- Sữa thanh trùng có đường với năng suất 27000 lít sản phẩm/ca

- Sữa chua uống hương việt quất với năng suất 15,6 triệu lít sản phẩm/năm

2 Ðề 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 dầu:

- Nguyên liệu: Sữa tươi có hàm lượng chất khô 12,8%, hàm lượng chất béo 2,8%

Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật

Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ

Chương 4: Tính cân bằng vật chất

Chương 5: Chọn và tính thiết bị

Chương 6: Tính nhiệt - hơi - nước

Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy

Chương 8: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm

Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp

Kết luận

Tài liệu tham khảo

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

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

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

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

Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi - nước (A0)

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

6 Họ tên nguời huớng dẫn: TS Mạc Thị Hà Thanh

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/08/2019

8 Ngày hoàn thành đồ án: 06/12/2019

Đà nẵng, ngày… tháng … năm 2019

Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quãng đời sinh viên của mình, được học tập tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng là một trong những niềm vui và tự hào đối với tôi Được trang bị kiến thức, kĩ năng cũng như những hành trang cần thiết sau khi bước ra trường là một điều tôi luôn thấy may mắn khi được học tập tại ngồi trường này.Với sự giúp đỡ, giảng dạy của đội ngũ giảng viên ưu tú, nhiệt huyết cùng với những bạn sinh viên tài năng chăm chỉ đã giúp tôi có những kiến thức, kĩ năng cần thiết cũng như những kỉ niệm đẹp như ngày hôm nay

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và tập thể thầy cô trong khoa HÓA nói riêng – là những người

đã giúp tôi có nền tảng kiến thức cũng như những kĩ năng cần thiết cho tương lai sau khi tôi hoàn thành khóa học tại trường Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới

cô Mạc Thị Hà Thanh là giảng viên trực tiếp hướng dẫn đồ án tốt nghiệp của tôi Với sự nhiệt huyết, tận tình cô đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất Cuối cùng tôi xin chúc toàn thể quý thầy cô trong khoa Hóa luôn khỏe mạnh và thành công trong sự nghiệp của mình

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thị Ánh

ii

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bài làm đồ án tốt nghiệp này do chính bản thân tôi thực hiện

Tất cả các kết quả tính toán là hoàn toàn trung thực Mọi thông tin về hình ảnh, số liệu, thiết bị đều được trích dẫn chính xác từ các tài liệu đã được nêu trong mục tài liệu tham khảo

Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định cũng được thực hiện đúng theo biểu mẫu quy định của nhà trường Tôi xin chịu trách nhiệm với bài làm

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời cảm ơn i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng và hình vẽ vi

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

1.3 Điều kiện tự nhiên 3

1.3.1 Vị trí địa lý 3

1.3.2 Địa hình 3

1.3.3 Khí hậu 3

1.4 Vùng nguyên liệu 3

1.5 Thị trường tiêu thụ 4

1.6 Nguồn cung cấp nước 4

1.7 Nguồn cung cấp điện và hơi nước 4

1.8 Nguồn cung cấp nhiên liệu 4

1.9 Hệ thống thoát nước 5

1.10 Giao thông vận tải 5

1.11 Nguồn nhân lực 5

1.12 Sự hợp tác hóa 5

1.13 Kết luận 5

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

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 6

2.1.1 Nguyên liệu chính 6

2.1.2 Nguyên liệu phụ 14

2.2 Tổng quan về sản phẩm 17

2.2.1 Sữa thanh trùng có đường 17

2.2.2 Sữa chua uống hương việt quất 18

iv

2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm sữa thanh trùng và sữa chua uống ở

trong nước và trên thế giới 20

2.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa thanh trùng 20

2.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa chua uống 21

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 22

3.1 Chọn phương án thiết kế 22

3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 23

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ 24

3.3.1 Các công đoạn xử lý nguyên liệu 24

3.3.2 Dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng có đường 25

3.3.3 Dây chuyền sản xuất sữa sữa chua uống hương việt quất 27

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 31

4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 31

4.1.1 Kế hoạch nhập nguyên liệu 31

4.1.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 31

4.2 Tính cân bằng vật chất 32

4.2.1 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng có đường 32

4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương việt quất 35

4.2.3 Tính cân bằng vật chất cho cả hai dây chuyền 39

4.2.4 Tính tỉ trọng của sữa 40

4.2.5 Tính số hộp, số thùng dùng trong sản xuất 41

4.3 Tổng kết lượng nguyên liệu và bán thành phẩm trong sản xuất 42

Chương 5: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ 44

5.1 Các thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy 44

5.2 Chọn và tính toán thiết bị 45

5.2.1 Chọn thiết bị 45

5.2.2 Tính toán thiết bị 45

5.2.3 Cách tính thùng chứa 45

5.2.4 Tính toán và chọn thiết bị chung cho cả hai dây chuyền 47

5.2.5 Chọn và tính toán thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng có đường…50 5.2.6 Chọn và tính toán thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương việt quất 60

5.2.7 Tính và chọn bơm 69

5.3 Bảng tổng kết thùng chứa và các thiết bị 70

Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 73

6.1 Tính nhiệt 73

6.1.1 Cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt sữa tươi nguyên liệu trước khi phối trộn 73

6.1.2 Dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng có đường 74

6.1.3 Dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương việt quất 78

6.2 Tính hơi 82

6.2.1 Tính tổng lượng hơi sử dụng 82

6.2.2 Tính lượng hơi dùng cho sinh hoạt, nấu ăn 83

6.2.3 Chi phí do hơi mất mát 83

6.3 Tính nước 84

6.3.1 Cấp nước 84

6.3.2 Thoát nước 85

6.4 Tính nhiên liệu 85

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG NHÀ MÁY 87

7.1 Sơ đồ tổ chức 87

7.1.1 Chế độ làm việc 87

7.1.2 Tính nhân lực 88

7.2 Tính xây dựng 89

7.2.1 Các công trình xây dựng 89

Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 101

8.1 Mục đích kiểm tra sản xuất và sản phẩm 101

8.2 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 101

8.3 Kiểm tra các công đoạn trong quy trình sản xuất 102

Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 105

9.1 An toàn lao động 105

9.1.1 Những nguyên nhân gây ra mất an toàn lao động 105

9.1.2 Các biện pháp phòng ngừa tai nạn lao động 105

9.1.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động 106

9.2 Vệ sinh công nghiệp 107

9.2.1 Vệ sinh cá nhân 107

9.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 107

9.2.3 Vệ sinh xí nghiệp 107

9.2.4 Xử lý nước thải 107

KẾT LUẬN 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò 6

Bảng 2.2 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) 7

Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò 9

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bò tươi 11

Bảng 2.5 Các chỉ tiêu hóa lý của sữa tươi 11

Bảng 2.6 Hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu 11

Bảng 2.7 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sữa tươi nguyên liệu 11

Bảng 2.8 TCVN 6958: 2001 đối với đường RE 15

Bảng 2.9 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi thanh trùng 18

Bảng 2.10 Các chỉ tiêu lý-hóa của sữa tươi thanh trùng 18

Bảng 2.11 Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi thanh trùng 18

Bảng 2.12 Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua uống hương việt quất 19

Bảng 2.13 Chỉ tiêu hóa lí của sữa chua 20

Bảng 2.14 Chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng trong sữa chua 20

Bảng 2.15 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua 20

Bảng 4.1 Bảng nhập nguyên liệu của nhà máy 31

Bảng 4.2 Bảng sản xuất theo ca của nhà máy 31

Bảng 4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 32

Bảng 4.4 Hao hụt qua công các công đoạn trong sản xuất sữa thanh trùng 32

Bảng 4.5 Tiêu hao qua các công đoạn của dây chuyền sữa chua uống hương việt quất 35

Bảng 4.6 Hao hụt qua các công đoạn 39

Bảng 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất 42

Bảng 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu phụ qua các công đoạn 43

Bảng 4.9 Tổng kết bao bì cho hai sản phẩm 43

Bảng 5.1 Bảng dự kiến thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất 44

Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị tiếp nhận, xử lý sữa 48

Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị lọc 48

Bảng 5.4 Thống số kỹ thuật của lưu lượng kế 49

Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt 49

Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật của băng tải 50

Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật của thiết bị phối trộn 51

Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật nồi nấu siro 53

Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thiết bị bài khí 55

Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hóa 56

Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng 57

Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật của bồn chờ rót 58

Bảng 5.13 Thông số kỹ thuật máy chiết rót sữa 58

Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật của máy đóng thùng carton 59

Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật của thiết bị bài khí 61

Bảng 5.16 Thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hóa 62

Bảng 5.17 Thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng và làm nguội 63

Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men 64

Bảng 5.19 Thông số kỹ thuật nồi nấu siro 65

Bảng 5.20 Thông số kỹ thuật của thiết bị phối trộn 66

Bảng 5.21 Thông số kỹ thuật thiết bịtiệt trùng 67

Bảng 5.22 Thông số kỹ thuật của bồn chờ rót 68

Bảng 5.23 Thông số kỹ thuật máy chiết rót 68

Bảng 5.24 Thông số kỹ thuật của thiết bị đóng thùng 69

Bảng 5.25 Thông số kỹ thuật máy bơm CM32 – 160A 70

Bảng 5.26 Thông số kỹ thuật máy bơm CM32 – 160A 70

Bảng 5.27 Tổng kết các thiết bị 71

Bảng 6.1 Nhiệt dung riêng của sữa ở 5℃ và 65℃ 74

Bảng 6.2 Nhiệt dung riêng của sữa ở 68℃ và 138℃ 75

Bảng 6.3 Nhiệt dung riêng của sữa ở 20℃ và 138℃ 75

Bảng 6.4 Nhiệt dung riêng của sữa ở 65℃ và 95℃ 78

Bảng 6.5 Nhiệt dung riêng của sữa ở 65℃ và 137℃ 81

Bảng 6.6 Nhiệt dung riêng của sữa ở 20℃ và 137℃ 82

Bảng 6.7 Lượng hơi cần sử dụng cho các thiết bị 83

Bảng 6.8 Thông số kỹ thuật của lò hơi 83

Bảng 7.1 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp 88

Bảng 7.2 Bảng tổng kết xây dựng các công trình toàn nhà máy 98

Bảng 8.1 Bảng tổng kết kiểm tra nguyên liệu đầu vào 101

Bảng 8.2 Bảng tổng kết kiểm tra trong các giai đoạn của quy trình sản xuất 102

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sữa bò 6

Hình 2.2 Vi khuẩn streptoccocus thermophilus 16

Hình 2.3 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus 16

Hình 2.4 Sản phẩm sữa thanh trùngVinamilk 17

Hình 2.5 Sữa chua uống hương việt quất 19

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sữa thanh trùng có đường và sữa chua uống hương việt quất 23

Hình 4.1 Sơ đồ chuẩn hóa, phối trộn sữa thanh trùng có đường 34

Hình 4.2 Sơ đồ công đoạn phối trộn 36

Hình 4.3 Sơ đồ công đoạn cấy giống 38

Hình 5.1 Cấu tạo thùng chứa 46

Hình 5.2 Hệ thống tiếp nhận và xử lý 48

Hình 5.3 Thiết bị lọc túi 48

Hình 5.4 Lưu lượng kế điện tử 49

Hình 5.5 Thiết bị gia nhiệt BS – 3 49

Hình 5.6 Băng tải 50

Hình 5.7 Thiết bị phối trộn sữa 51

Hình 5.8 Nồi nấu siro 52

Hình 5.9 Thùng chứa đường 53

Hình 5.11 Thiết bị đồng hóa 2 cấp 56

Hình 5.12 Thiết bị thanh trùng SW – P5000 57

Hình 5.13 Bồn chờ rót 57

Hình 5.14 Thiết bị chiết rót hộp Tetra Pak 58

Hình 5.15 Máy in date và đóng thùng carton tự động 59

Hình 5.16 Thiết bị bài khí 61

Hình 5.17 Thiết bị đồng hóa 62

Hình 5.18 Thiết bị gia nhiệt Tetra Park 62

Hình 5.19 Thiết bị len men] 64

Hình 5.20 Nồi nấu siro 65

Hình 5.21 Thiết bị phối trộn 66

Hình 5.22 Thiết bị tiệt trùng UHT 67

Hình 5.23 Bồn chờ rót loại Tetra Pak 68

Hình 5.24 Máy chiết rót đóng hộp Tetra Pak A3 68

Hình 5.25 Thiết bị in date và đóng thùng carton 69

Hình 5.26 Máy bơm CM32 – A160A 70

Hình 5.27 Máy bơm A3P 70

Hình 6.1 Nồi hơi Yuanda 83

Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức hành chính của nhà máy 87

Hình 7.2 Hệ thống tiếp nhận xử lý nguyên liệu 91

MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống của người tiêu dùng ngày càng được nâng cao, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa ngày càng lớn Vì vậy ngành công nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đang được chú trọng phát triển mạnh mẽ

Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cùng với các phương pháp bảo quản

và chế biến hiện đại góp phần thúc đẩy ngành công nghệ chế biến sữa ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ, kết hợp với xu thế cải thiện sức khỏe và tầm vóc của người tiêu dùng khiến cho nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa luôn giữ mức tăng trưởng cao Vì vậy các nhà chuyên môn đánh giá rằng tiềm năng phát triển của thị trường sữa tại Việt Nam vẫn còn rất lớn Bằng cách đánh giá vào tâm lý sử dụng sản phẩm của người tiêu dùng, các sản phẩm từ sữa phải đảm bảo được chất lượng, giá trị dinh dưỡng, cũng như đa dạng hóa về sản phẩm làm sao cho phù hợp với từng lứa tuổi, sở thích của người sử dụng, do vậy trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm chế biến từ nguyên liệu sữa tươi với

sự đa dạng về hương vị, cấu trúc như: sữa tươi thanh (tiệt) trùng, sữa cô đặc, phô mai, sữa chua,…Với những cơ hội và thách thức ngành công nghiệp sản xuất sữa mang lại cho thị trường tiêu thụ Việt Nam thì việc xây dựng nhiều nhà máy sữa là cần thiết cho việc đáp ứng nhu cầu trong nước, từng bước thay thế các mặt hàng sữa nhập khẩu, bên cạnh đó đóng góp đáng kể vào nguồn ngân sách nhà nước, tạo việc làm cho người lao động, trở thành mắt xích quan trọng của nền công nghiệp Việt Nam

Hiểu rõ được tầm quan trọng đó, vì vậy đề tài đồ án tốt nghiệp là: “Thiết kế nhà

máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: Sữa thanh trùng

có đường năng suất 27000 lít sản phẩm/ca và sữa chua uống hương việt quất năng suất 15,6 triệu lít sản phẩm/năm”

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy

Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa của Việt Nam thuộc nhóm sản phẩm thiết yếu, nên cho dù trong những năm kinh doanh ảm đảm của các doanh nghiệp trong toàn bộ nền kinh tế, các doanh nghiệp ngành sữa vẫn giữ tăng trưởng mạnh với mức 2 con số Trong những năm tới, việc dân số tăng, thu nhập người dân tăng kéo theo chi tiêu cũng tăng nhanh, và những quan tâm ngày một nhiều của người Việt Nam về các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, ngành sữa được kỳ vọng sẽ còn tiếp tục duy trì đà tăng trưởng này Ngành sữa Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển

và đang được các nhà đầu tư trong và ngoài nước chú trọng

Mặc dù vậy, sự phát triển của ngành công nghiệp sữa vẫn chưa tương xứng với tiềm năng phát triển của thị trường trong nước bởi hiện nay nhu cầu tiêu dùng đối với các sản phẩm trong ngành vẫn còn rất lớn Vì vậy việc đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất sữa công nghiệp là một phương án cần thiết và có khả thi mang lại lợi nhuận lớn

1.2 Vị trí đặt nhà máy

Để xây dựng được một nhà máy sữa đạt hiểu quả kinh tế cao nhất thì việc lựa chọn địa điểm xây dựng rất quan trọng, nó phải đảm bảo các yêu cầu sau [1]

- 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 và thoát nước thuận lợi

- Nguồn nhân lực dồi dào

- Thuận lợi cho việc liên hiệp hóa

Từ những nguyên tắc trên, qua khảo sát và nghiên cứu em chọn địa điểm để xây dựng nhà máy tại xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, Tỉnh Nghệ An, với tiềm năng của vùng đất đỏ Ba gian màu mỡ, có nguồn lực mạnh mẽ về tự nhiên – con người, huyện Nghĩa Đàn phát triển dự án chăn nuôi bò sữa và chế biến sữa tập trung theo quy mô công nghiệp hoàn thành giai đoạn 1 (350 triệu USD), đây là dự án lớn nhất khu vực Đông Nam Á, có sức lan tỏa rộng rãi cho các dự án tiếp theo trên địa bàn khu vực Bắc Trung

Bộ, cùng với những điều kiện thuận lợi như vậy rất thích hợp để xây dựng một nhà máy sản xuất sữa [2]

1.3 Điều kiện tự nhiên

1.3.1 Vị trí địa lý

Nghĩa Đàn là một huyện nằm trong vùng sinh thái phía Tây Bắc tỉnh Nghệ An, cách thành phố Vinh 95 km về phía Tây Bắc, nằm trong tọa độ 19013’ ÷ 19033’ vĩ độ Bắc, 105018’ ÷ 105035’ kinh độ đông Diện tích tự nhiên 617,55 km2

+ Phía đông giáp huyện Quỳnh Lưu

+ Phía tây giáp 2 huyện Quỳ Hợp và Quỳ Châu

+ Phía nam giáp huyện Tân Kỳ

+ Phía bắc giáp huyện Như Xuân, tỉnh Thanh Hóa

Huyện Nghĩa Đàn nằm trong vùng kinh tế Phủ Qùy, cửa ngõ Tây Bắc tỉnh Nghệ

An có vị trí kinh tế, chính trị, an ninh – quốc phòng quan trọng, được coi là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của vùng Tây Bắc tỉnh Nghệ An, có quốc lộ 48 và đường Hồ Chí Minh đi qua, thuận lợi cho việc phát triển, giao thương và hội nhập kinh tế [3]

1.3.2 Địa hình

Nghĩa Đàn là huyện có điều kiện địa hình khá thuận lợi so với các huyện trung du, miền núi trong tỉnh Đồi núi không quá cao, chủ yếu là thấp và thoải dần, bao quanh huyện từ phía Tây sang phía Bắc, phía Đông và Đông Nam là những dãy núi tương đối cao

Ngoài ra, do đặc điểm kiến tạo của địa hình, Nghĩa Đàn có những vùng đất tương đối bằng phẳng, có quy mô diện tích lớn, đồi núi thấp là điều kiện thuận lợi để phát triển nông lâm nghiệp phong phú [3]

1.4 Vùng nguyên liệu

Nhờ sự có mặt của các doanh nghiệp lớn ngành sữa, trong đó đáng kể nhất là công

ty cổ phần thực phẩm sữa TH True milk, từ năm 2009, tại huyện Nghĩa Đàn TH đã đầu

tư trang trại nuôi bò sữa tập trung ứng dụng công nghệ cao, quy mô công nghiệp lớn nhất Châu Á Tới nay đàn bò sữa tại đây đã lên tới hơn 46.000 con và trang trại còn phát triển theo quy hoạch tới năm 2020, bên cạnh đó là trang trại Vinamilk khoảng 2.500 con và các hộ chăn nuôi tập trung chủ yếu ở các tỉnh khác như Thái hòa, Tân Kỳ,

Hình 1.1 Đàn bò hữu cơ chăn thả tự nhiên ở huyện Nghĩa Đàn [4]

Theo nghiên cứu của Cục trưởng Chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, thì đến nay các thế hệ bò sữa của các trang trại bò sữa tại Nghệ An đã được sinh ra

và thích nghi tốt với điều kiện địa phương, năng suất sữa đạt bình quân cao nhất trong khu vực Đông Nam Á Vì vậy có thể thấy Nghĩa Đàn là vùng đất có nguồn nguyên liệu sữa rất dồi dào [4]

1.5 Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ sản phẩm chủ yếu ở trong khu vực tỉnh Nghệ An, các tỉnh khu vực phía Bắc và khu vực Trung Bộ

1.6 Nguồn cung cấp nước

Để đạt hiệu suất cao nhất trong một nhà máy sữa thì cần một lượng nước tiêu thụ rất lớn, nước sử dụng cho mục đích sản xuất và sinh hoạt

Vì vậy chất lượng nước đưa vào sản xuất đóng vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm sữa của nhà máy Nhà máy xây dựng hệ thống nước với nguồn cung cấp chủ yếu là nước thủy cục, ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoan và được xử lý đạt yêu cầu công nghệ sản xuất

1.7 Nguồn cung cấp điện và hơi nước

Nhà máy sử dụng hệ thống cung cấp điện nằm trong mạng lưới điện cung cấp cho khu công nghiệp Để đề phòng các sự cố mất điện, hư hỏng máy móc,…nhà máy sử dụng thêm một số máy phát điện dự phòng

Nguồn phụ trợ rất quan trọng của nhà máy sản xuất đó là hơi nước, trong nhà máy hơi được dùng với nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, thanh (tiệt) trùng, vệ sinh khử mùi thiết bị,…Để đảm bảo cho hoạt động của nhà máy, hơi nước cấp phải là hơi nước bão hòa, được cấp bởi lò hơi

1.8 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Để đảm bảo cho lò hơi hoạt động tốt, cho lượng nhiệt lớn, đảm bảo vệ sinh môi trường và an toàn ít độc hại đáp ứng được yêu cầu về sản xuất, nhà máy sẽ sử dụng dầu

DO, FO và xăng được mua từ các nguồn công ty khác nhau

1.9 Hệ thống thoát nước

Trong nhà máy sữa, nước thải chủ yếu là nước vệ sinh thiết bị, máy móc Trong thành phần nước thải chủ yếu là hóa chất, các chất hữu cơ vì vậy hệ thống thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước, không bị ứ đọng, không làm ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình sản xuất Nước thải của nhà máy sẽ được xử lí tại khu xử lí riêng, sau khi đạt tiêu chuẩn nước thải sẽ được đưa tới khu vực nước thải tập trung của khu công nghiêp

1.10 Giao thông vận tải

Địa điểm đặt nhà máy gần các trang trại bò sữa nên thuận tiện cho việc vận chuyển sữa tươi nguyên liệu, tiết kiệm thời gian và chi phí vận chuyển, đảm bảo cung ứng nguyên liệu

Với hệ thống giao thông thuận lợi, huyện Nghĩa Đàn có đường Hồ Chí Minh chạy dọc từ phía Bắc đến phía Nam, quốc lộ 48 chạy ngang qua hướng Đông – Tây, nối liền các huyện Quỳ Hợp, Quế Phong, Nghĩa Đàn, Thái Hòa, thuận lợi cho việc kết nối giữa các huyện miền núi tạo thành mạng lưới giao thông đồng bộ thông suốt

1.11 Nguồn nhân lực

Huyện Nghĩa Đàn là vùng đất nổi tiếng với người dân bao đời cần cù, sáng tạo trong lao động sản xuất, thừa hưởng kinh nghiệm sản xuất từ nhân dân các huyện miền xuôi và các nông trường xung quanh, đây là nguồn nhân công tiềm năng cho nhà máy, bên cạnh đó là nguồn lực trình độ cao từ các trường đại học miền Trung, miền Bắc đáp ứng nhu cầu cho cán bộ, kỹ sư, nhân viên,… phục vụ công tác quản lý, vận hành, điều phối trong nhà máy

1.12 Sự hợp tác hóa

Với hệ thống các doanh trại chăn nuôi bò cùng với các công ty sữa tiềm năng trên địa bàn tỉnh Nghệ An thì nhà máy có cơ hội hợp tác lâu dài bền vững để đáp ứng như cầu cung ứng nguyên liệu Ngoài ra nhà máy có thể liên kết với các doanh nghiệp hỗ trợ trong sản xuất như nhà máy nước thành phố, sở điện lực thành phố, nhà máy cung cấp bao bì, công ty môi trường,…nhằm tăng cao hiệu quả kinh tế, tiết kiệm chi phí vận chuyển, đảm bảo sự tồn tại và phát triển lâu dài cho nhà máy

1.13 Kết luận

Qua phân tích trên thấy rằng huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An có đầy đủ các yếu tố thuận lợi về điều kiện tự nhiên, nguồn nguyên liệu, nhân lực cũng như các yêu cầu tối thiểu để có thể xây dựng một nhà máy chế biến sữa Vì vậy phương án xây dựng nhà máy chế biến sữa ở huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An là hoàn toàn khả thi và hợp lí, có khả năng thành công cao

Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Nguyên liệu chính

Sữa là một chất lỏng màu trắng đục được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Ở nước ta, sữa bò là nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm

Hình 2.1 Sữa bò [5]

Nguyên liệu chính để sản xuất sữa thanh trùng có đường và sữa chua uống hương việt quất là sữa bò tươi được mô tả ở hình 2.1

2.1.1.1 Tính chất vật lý của sữa tươi

Sữa là một chất lỏng màu trắng, 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 Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ, một số chỉ tiêu vật lý quan trọng được thể hiện ở bảng 2.1 dưới đây

Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [6]

Nhiệt dung riêng Cal/g.oC 0,933 ÷ 0,954

2.1.1.2 Thành phần hóa học và cấu trúc lý hóa của sữa tươi

Về phương diện hóa lý người ta coi sữa là một hệ keo gồm các cầu béo (đường kính từ 3-5 μm) và các micelle (đường kính gần 0,1 μm) [7]

Một hỗn hợp với các thành phần chính của sữa bao gồm nước, đường lactose, protein và chất béo Ngoài ra sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất chưa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí, sự thay đổi các hàm lượng các chất trong sữa bò được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) [7]

Thành phần Khoảng biến thiên Giá trị trung bình

Sự hoàn thiện về cấu trúc của các tiểu cầu là điều kiện quyết định cho sự ổn định của chất béo có trong sữa Đặc biệt, sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt động trực tiếp của một số loại vi sinh vật hoặc là sự tăng lên của chỉ số acid hoặc còn

làm thay đổi các tính chất vật lý một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu với nhau dẫn đến quá trình tách béo làm mất đi tính đồng nhất của sữa [7]

Khả năng kết tinh của đường lactose: Khi người ta làm lạnh dung dịch bão hòa đường lactose, sự kết tinh không xảy ra tức thì mà đầu tiên dung dịch ở trạng thái quá bão hòa rồi tiếp đến là sự kết tinh theo quá trình đảo ngược so với quá trình hòa tan [7]

❖ Protein

Hàm lượng protein trong sữa bò chiếm 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: valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, phenylalanine, tryptophan và lysine Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 75 ÷ 85%, lactalbumin chiếm khoảng 6% và các lactoglobulin chiếm khoảng 12% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể

❖ Vitamin

Các vitamin trong sữa được chia làm 2 nhóm là vitamin hòa tan trong nước gồm:

B1, B2, B3, B5, B6, C,…và nhóm vitamin hòa tan trong chất béo như A, D, E, H, Hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định, do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trong ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo ảnh hưởng sâu sắc bởi điều kiện chăn nuôi, giống loài và tuổi đời của các loại gia súc, một số vitamin có hàm lượng khác nhau được thể hiện ở bảng 2.3

Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò [6]

Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng

Enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm quá trình bảo quản, giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa, trong đó một số enzyme như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn, tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi chế biến, những enzyme quan trọng ảnh hưởng đến thành phần hóa học trong sữa như: lipase, phosphatase, peroxidase, catalase, protease,

❖ Các hợp 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, các chất khí ở trong sữa tồn tại ở ba dạng: Dạng

hòa tan, dạng liên kết hóa học với các chất khác và dạng phân tán

Khí ở dạng hòa tan hoặc phân tán thường gây ra khó khăn trong quá trình chế biến sữa, vì vậy sữa thường được xử lý bài khí trước khi chế biến

Đôi khi người ta phát hiện ra các hợp chất hóa học xuất hiện ở trong sữa như: chất kháng sinh, chất tẩy rửa, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ, độc tố vi sinh vật,…gây độc cho người sử dụng, hàm lượng của chúng tồn tại trong sữa thường ở dạng vết, có thể bị nhiễm từ nguồn thức ăn động vật, môi trường chuồng trại hoặc vi sinh vật trong sữa tổng hợp lên [6]

2.1.1.3 Hệ vi sinh vật trong sữa

Trong sữa vi sinh vật xuất hiện từ bầu vú của động vật cho sữa, người vắt sữa, thiết

bị vắt sữa, môi trường chuồng trại,…hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa

Các vi sinh vật có thể chia thành hai nhóm chính: procaryote và eucaryote

▪ Procaryote

Đây là nhóm vi sinh vật có nhân chưa hoàn chỉnh Số lượng vi khuẩn của sữa bò tươi sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn đến vài triệu khuẩn lạc trong 1 ml sữa Các

vi khuẩn thường gặp là:

+ Vi khuẩn lactic: Có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẻ hoặc tạo chuỗi,

là nhóm vi khuẩn gram dương Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 25 ÷ 47°C Giống vi khuẩn lactic dùng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men là những canh trường vi sinh vật thuần khiết, còn các vi khuẩn lactic có mặt trong sữa sau khi vắt là những vi sinh vật tạp nhiễm Chúng sẽ tạo ra những chuyển hóa ngoài ý muốn trong quá trình bảo quản và chế biến như: giảm pH, đông tụ casein, xuất hiện các hợp chất như etanol, acid acetic,…Khi thanh trùng sữa ở 80°C thì hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ

bị tiêu diệt [6]

+ Vi khuẩn Coliform: Thuộc nhóm vi khuẩn gram âm Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu

khoảng 30 ÷ 44°C Vi khuẩn này sẽ chuyển hóa lactose trong sữa thành acid lactic và các acid hữu cơ khác, CO2, H2… Chúng phân giải protein trong sữa tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu

+ Vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium): Là vi khuẩn gram dương, kỵ khí

bắt buộc Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 37°C, vi khuẩn này chuyển hóa đường trong sữa thành các sản phẩm như butyric, butanol, CO2, H2,… làm thay đổi thành phần hóa học

và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản

+ Vi khuẩn propionic: Là vi khuẩn gram dương, kỵ khí không bắt buộc Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là 30℃ Vi khuẩn này chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, CO2,… làm hư hỏng chất lượng sữa Vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75°C trong thời gian 20 giây

+ Vi khuẩn gây thối: Là những vi khuẩn có khả năng sinh protease ngoại bào trong môi trường sữa Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm như polypeptide, peptide và acid amin Một số acid amin tiếp tục phân hủy tạo ra NH3,

H2S,…làm cho sữa có mùi khó chịu [6]

▪ Eucaryote

Đây là nhóm vi khuẩn có nhân hoàn chỉnh, gồm hai đại diện chính là:

+ Nấm men: Một số loài thường được tìm thấy trong sữa là: Saccharomyces

cerevisae, Kluyveromyces marxianus,… Một số loài 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: Hầu hết các nấm sợi thuộc nhóm hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ sinh trưởng

tối ưu là 20 ÷ 30°C Một số nấm sợi thường nhiễm vào sữa: Penicillium camembertii,

Penicillium roquefortii,… Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây khó khăn trong công nghệ

chế biến sữa, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm Hầu hết các loại nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt ở 75°C trong 10 ÷ 15 giây

2.1.1.4 Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu trong sản xuất

Các chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu theo (Tiêu chuẩn Việt Nam) TCVN 7405: 2009 và TCVN 7405: 2004 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia

TCVN/TC/F12 sữa và sản phẩm từ sữa biên soạn

✓ Chỉ tiêu cảm quan

Chỉ tiêu cảm quan được quy định trong bảng 2.4 dưới đây

Bảng 2.4 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bò tươi [8]

Chỉ tiêu Yêu cầu

Màu sắc Từ màu trắng đến màu kem nhạt

Mùi, vị Mùi vị đặc trưng của sữa tươi tự nhiên, không có mùi vị lạ Trạng thái Dịch thể đồng nhất

✓ Chỉ tiêu hóa – lý

Bảng 2.5 Các chỉ tiêu hóa lý của sữa tươi [8]

Hàm lượng chất khô, % khối lượng, không nhỏ hơn 11,5

Hàm lượng chất béo, % khối lượng, không nhỏ hơn 3,2

Hàm lượng protein, % khối lượng, không nhỏ hơn 2,8

Tỷ trọng của sữa ở 20oC, g/ml, không nhỏ hơn 1,026

Tạp chất lạ nhìn thấy bằng mắt thường Không được có

✓ Chỉ tiêu kim loại nặng

Bảng 2.6 Hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi nguyên liệu [9]

Tên chỉ tiêu Mức tối đa (mg/l)

Bảng 2.7 Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong sữa tươi nguyên liệu [9]

Tên chất Mức tối đa (mg/kg)

+ Tổng số vi sinh vật hiếu khí trong 1ml sản phẩm là 105

+ Số lượng tế bào xooma trong 1ml sản phẩm là 4.105

❖ Yêu cầu về bảo quản, vận chuyển [8]

+ Bảo quản sữa tươi nguyên liệu ở nhiệt độ từ 2 ÷ 6℃ trong khoảng 48 giờ bằng các thiết bị , dụng cụ lạnh chuyên dùng cho thực phẩm, không gỉ, không thôi nhiễm vào sữa, bảo đảm chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm

+ Vận chuyển: Sữa tươi nguyên liệu được vận chuyển trong xe lạnh chuyên dùng

cho thực phẩm bảo quản lạnh, đảm bảo chất lượng và an toàn vệ sinh cho sản phẩm

❖ Quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến

Sau khi làm sạch sữa, thì đem đi làm lạnh Trong các nhà máy sữa thường dùng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm kiểu khung bản để làm lạnh sữa, quá trình xảy ra ở thiết

bị kín đảm bảo vệ sinh tốt, sau đó sữa được bảo quản trong các xitec, trong xitec có lớp cách nhiệt có cánh khuấy Thời gian bảo quản sữa phụ thuộc vào nhiệt độ làm lạnh sữa

và điều kiện nơi bảo quản Sữa thường được bảo quản ở 4 - 6℃ cho đến khi chế biến, thường xuyên kiểm tra nhiệt độ của sữa trong xitec và có xử lý kịp thời [10]

2.1.1.5 Những biến đổi của sữa nguyên liệu xảy ra trong quá trình bảo quản

❖ Biến đổi sinh học

Trong quá tình bảo quản, hệ VSV sẽ phân giải và sử dụng một số chất dinh dưỡng có trong sữa Sự trao đổi chất của hệ vi sinh vật có trong sữa được xem là biến đổi sinh học quan trọng nhất làm giảm hàm lượng chất dinh dưỡng trong sữa cùng với sự xuất hiện nhiều hợp chất mới do VSV phân giải và chuyển hóa [6]

❖ Biến đổi hóa học và hóa sinh

Các biến đổi hóa học trong quá trình bảo quản sữa nguyên liệu bao gồm những phản ứng giữa các chất có trong thành phần của sữa và tạo ra nhiều chất mới Biến đổi hóa học xảy ra nhờ xúc tác của các enzyme được gọi là biến đổi hóa sinh, enzyme có trong sữa xuất phát từ hai nguồn: Do tuyến vú tiết ra và do VSV nhiễm trong sữa Một số phản ứng hóa học và hóa sinh trong quá trình bảo quản sữa nguyên liệu: + Phản ứng thủy phân chất béo: 97 ÷ 98% khối lượng chất béo trong sữa thuộc về nhóm triglyceride, các hợp chất này có thể bị thủy phân dưới xúc tác của hệ enzyme lipase tạo sản phẩm là acid béo tự do và mono hoặc diglyceride

oxy hóa tại các vị trí nối đôi trong phân tử của chúng Kết quả của quá tình oxy hóa này

sẽ tạo ra các hydropeoroxyde làm cho sữa có mùi kim loại

+ Phản ứng thủy phân protein: Quá trình thủy phân protein được xúc tác bởi hệ enzyme protease Các sản phẩm thu được sẽ phụ thuộc vào mức độ thủy phân và có thể

là các polypeptid với phân tử lượng khác nhau, peptit hoặc amin Một số peptit làm cho sữa có vị đắng

+ Phản ứng phân hủy các acid amin: Các phản ứng acid amin thường gặp là desamin hóa, decarboxyl hóa,… Sản phẩm thu được từ các phản ứng trên là cetoacid, acid không bão hòa, acid béo bão hòa, khí NH3, CO2,…

Tất cả các biến đổi này làm làm thay đổi sâu sắc thành phần mùi vị, màu sắc và trạng thái của sữa [6]

❖ Biến đổi vật lý

Tỉ trọng, độ khúc xạ ánh sáng, độ nhớt của sữa phụ thuộc vào nhiệt độ Khi bảo quản sữa ở nhiệt độ thấp, các chỉ tiêu vật lý sẽ thay đổi đôi chút khi ta so sánh với sữa vừa thu hoạch, nhìn chung các biến đổi vật lý của sữa trong quá trình bảo quản là không đáng kể

❖ Biến đổi hóa lý

Sự thay đổi cấu trúc của micelle: Cấu trúc của micelle của sữa chủ yếu là do các casein (α,β, k – casein) cùng hai loại nguyên tố vô cơ (kali, phospho) tạo nên

Một phân tử β – casein, ion calci, phosphate thoát ra khỏi cấu trúc micelle dưới tác dụng của nhiệt độ thấp sẽ làm giảm kích thước micelle trong sữa Song với đó, mức độ hydrate hóa của các micelle sẽ tăng, trạng thái keo của micelle sẽ bền hơn

+ Sự thay đổi hệ nhũ tương: Các giọt cầu béo trong sữa được bao bọc bên ngoài bởi màng (membrane) có các gốc ưa nước với mục đích ổn định hệ nhũ tương trong sữa

2.1.1.6 Biến đổi của sữa nguyên liệu trong quá trình chế biến

❖ Quá trình chuẩn hóa

Trong quá trình chuẩn hóa, các chỉ tiêu vật lý của sữa sẽ thay đổi như tỷ trọng, hệ

số truyền nhiệt

❖ Quá trình xử lý nhiệt

Vật lý: Tỷ trọng và độ nhớt của sữa thay đổi trong quá trình xử lý nhiệt

Hóa lý: Các phân tử protein kém bền nhiệt, đặc biệt là nhóm protein của huyết thanh sữa (whey protein) sẽ bị biến tính, các muối calci bị kết tủa Sự biến tính này có lợi cho chất lượng sản phẩm do nó ổn định thành phần protein trong sữa cho giai đoạn tiệt trùng sữa

Hóa học: Nhiệt độ tăng sẽ làm cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn, đặc biệt là phản ứng Maillard giữa nhóm khử của đường lactose và nhóm amin của acid

amin và peptid trong sữa nguyên liệu

Sinh học và hóa sinh: Vi sinh vật và enzyme trong sữa nguyên liệu sẽ bị ức chế

và một phần bị tiêu diệt

❖ Quá trình cô đặc

Hóa lý: Có sự chuyển pha của nước từ lỏng sang hơi, làm cho nồng độ chất khô của sữa tăng kèm theo là tăng khối lượng riêng, tỷ trọng, nhiệt độ sôi và đặc biệt là độ nhớt Thế tích của khối sữa ban đầu giảm

Sinh học: Quá trình cô đặc làm giảm lượng nước trong nguyên liệu, đồng thời hàm lượng chất khô tăng dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu, do đó ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật

Hóa học: Xảy ra các phản ứng Maillard, caramel do sự ngưng tụ các acid amin có rất nhiều trong sữa và các phân tử đường làm cho sữa có màu vàng kem

Hóa sinh: Trong quá trình đồng hóa, do sự hình thành các hạt tiểu cầu béo có kích thước trung bình sẽ làm cho enzyme lipase hoạt động dễ dàng hơn [6]

Hóa học: Nhiệt độ tăng sẽ làm các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng hơn Nhất là phản ứng Maillard giữa nhóm khử của đường lactose và nhóm amin của acid amin và peptid trong sữa tươi Xảy ra phản ứng phân hủy vitamin, đặc biệt là vitamin C và các Vitamin nhóm B [6]

2.1.2 Nguyên liệu phụ

2.1.2.1 Đường saccharose

Đường saccharose còn được gọi là đường tinh luyện được tinh chế và kết tinh

Sử dụng đường này trong sản xuất sữa thanh trùng nhằm mục đích tăng giá trị cảm quan

cho sản phẩm, tạo sự đa dạng về sản phẩm trên thị trường

Trong công nghiệp thực phẩm ở Việt Nam, người ta thường dùng loại đường saccharose theo tiêu chuẩn TCVN 6958: 2001

Bảng 2.8 TCVN 6958: 2001 đối với đường RE [11]

Tên chỉ tiêu Đặc trưng của đường RE

Chỉ tiêu cảm quan Màu: Trắng ngà, đồng đều

Mùi: Không có mùi lạ Vị: Ngọt, không có vị lạ

Trạng thái: Hạt, tương đối đồng đều, không tạp chất,

+ Asen: ≤ 1 mg/kg + Đồng: ≤ 2 mg/kg + Chì: ≤ 0,5 mg/kg Chỉ tiêu vi sinh Tổng vi sinh vật hiếu khí: ≤ 5.104 cfu/g

2.1.2.3 Nước

Nước dùng trong sản xuất, nấu siro đường phải đạt chỉ tiêu chất lượng của nước dùng cho sản xuất thực phẩm theo (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia) QCVN 01:2009/BYT [12]

2.1.2.4 Hương việt quất

Được chiết xuất từ những thành phần tự nhiên của quả việt quất, có hương tự nhiên và chịu nhiệt tốt Hương việt quất được sử dụng trong sản xuất sữa chua uống nhằm tăng hương vị, cấu trúc, đồng thời làm đa dạng hóa các sản phẩm sữa chua uống

2.1.2.5 Giống vi khuẩn lactic

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

Streptococcus thermophiles và Lactobacillus bulgaricus

+ Streptococcus thermophiles là loại vi khuẩn axit lactic, được sử dụng làm môi

trường nuôi cấy ban đầu để sản xuất các sản phẩm sữa lên men như sữa chua Nhờ hoạt

tính trao đổi chất của Streptococcus mà hoạt động thủy phân của đường sữa có trong

sữa chua và trong đường tiêu hóa diễn ra hiểu quả hơn [13]

Hình 2.2 Vi khuẩn streptoccocus thermophilus [14]

Hình 2.2 mô tả cấu tạo của vi khuẩn Streptoccocus thermophilus, đây là loại vi

sinh vật ưa nhiệt, được công nhận là an toàn nên được sử dụng rộng rãi như một tác nhân tạo hương vị, kết cấu

+ Lactobacillus bulgaricus là một loại vi khuẩn thuộc nhóm trực khuẩn lactic có

hoạt tính sinh học, chúng không hình thành bào tử và không di động Là những vi sinh vật ưa axit, vì vậy đòi hỏi pH thấp để sinh trưởng và phát triển (pH trong khoảng 5,4 ÷ 4,6) Nó là loại vi khuẩn ưa nhiệt, phạm vi nhiệt độ cho sự tăng trưởng của vi khuẩn này nằm trong khoảng 45 ÷ 115℃ [15]

Hình 2.3 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus [16]

Streptococcus thermophiles và Lactobacillus bulgaricus làm việc cùng nhau tạo

thành axit lactic, tạo cho sữa có vị chua axit dễ chịu Độ pH axit hoạt động như một chất bảo quản, vì trong khoảng pH này rất ít vi khuẩn có thể phát triển, điều này cũng làm cho các protein trong sữa bị đông lại, tạo sự nhất quán cho sữa chua

2.1.2.6 Chất ổn định

Chất ổn định bổ sung vào nhằm tạo trạng thái bền vững, ngăn ngừa việc tách nước trong sữa chua uống, ổn định cấu trúc như tạo độ sánh, tạo độ đồng đều, chống lại tác nhân xấu của nhiệt độ tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm Việc sử dụng chất ổn định trong công đoạn sản xuất phải đảm bảo các yêu cầu của tiêu chuẩn Việt Nam

Chất ổn định sử dụng trong công nghệ sản xuất sữa chua uống có hàm lượng 0,1

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

+ Tinh bột: Sử dụng tinh bột nhằm cải thiện nâng cao đặc tính sản phẩm nhằm tránh

hiện tượng tách nước, ổn định cấu trúc,

+ Gelatin: Là protein được tách chiết từ da, xương các loài gia súc, lợn và nhiều loại

cá, cũng được sử dụng là ổn định sản phẩm sữa chua

+ Pectin: Được sử dụng như một thành phần nguyên liệu để sản xuất sữa chua Nó

tạo ra sự ổn định về mặt cấu trúc cho sản phẩm rất tốt, có khẩ năng tạo gel Các phân tử pectin mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau, do đó làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch, vì vậy khi làm giảm độ tích điện và độ hydrat hóa sẽ làm cho các phân tử pectin xích lại gần nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới 3 chiều rắn chứa pha lỏng ở bên trong [17]

bò tươi

Sữa thanh trùng phải được giữ lạnh liên tục ở nhiệt độ môi trường 3 ÷ 5℃ và có hạn sử dụng không dài nên cần được bảo quản kĩ càng và nên sử dụng nhanh hơn Hiện nay sữa thanh trùng có thể được đựng trong hộp giấy, chai thủy tinh hoặc chai nhựa kín Trong điều kiện không mở bao bì sữa thanh trùng có thể bảo quản trong khoảng thời gian tối đa 8 ÷ 10 ngày

Hình 2.4 Sản phẩm sữa thanh trùngVinamilk [18]

2.2.1.2 Lợi ích của sữa thanh trùng

Giúp xương chắc khỏe: Sữa tươi có hàm lượng canxi cao, vì vậy ở giai đoạn phát triển của con người từ lúc bé cho đến khi trưởng thành, về già đều cần được bổ sung canxi để tăng trưởng chiều cao, duy trì hệ xương chắc khỏe

Cung cấp năng lượng dễ dàng và tiện lợi: Sữa tươi là nguồn dinh dưỡng dễ sử dụng hằng ngày giúp cung cấp hiệu quả nguồn năng lượng, chất béo và chất đạm

Hỗ trợ miễn dịch, tăng sức đề kháng: Sữa tươi cũng là nguồn thực phẩm rất giàu các vitamin tự nhiên Khi uống sữa tươi, cơ thể được bổ sung các vitamin thiết yếu có trong sữa, cùng các nguyên tố vi lượng như magie, phospho, selen Nhờ vậy, cơ thể sẽ tăng sức đề kháng, hệ miễn dịch khỏe mạnh, phát triển hệ thần kinh và duy trì quá trình trao đổi chất [19]

2.2.1.3 Chỉ tiêu chất lượng về sữa thanh trùng

✓ Các chỉ tiêu của sữa tươi thanh trùng (Theo TCVN 5860: 2007)

Bảng 2.9 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi thanh trùng [20]

Màu sắc Màu đặc trưng của sữa

Mùi, vị Mùi, vị đặc trưng của sữa, không có mùi, vị lạ

Trạng thái Dịch thể đồng nhất, không có tạp chất lạ có thể nhìn thấy được

Bảng 2.10 Các chỉ tiêu lý-hóa của sữa tươi thanh trùng [20]

Hàm lượng chất khô % không nhỏ hơn 11,5

Hàm lượng chất béo % không nhỏ hơn 3,2

Độ axit chuẩn độ % tính theo axit lactic 0,13 ÷ 0,16

Bảng 2.11 Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi thanh trùng [21]

Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn lạc trong 1ml sản phẩm 104

Coliforms, số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm 10

E.coli, số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm 0

Salmonella, số vi khuẩn trong 25ml sản phẩm 0

2.2.2 Sữa chua uống hương việt quất

2.2.2.1 Giới thiệu

Sữa chua là một sản phẩm lên men rất phổ biến trên thế giới, trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm sữa chua đa dạng về mùi vị, chủng loại phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng

Sữa chua uống là dạng sữa chua dạng lỏng, khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau khi quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn, điểm khác biệt là sau quá trình lên men, người ta sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc phương pháp đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

Sữa chua có chứa sinh khối vi khuẩn lactic và một số enzyme ngoại bào do chúng tiết ra Do đó sản phẩm phải được bảo quản ở nhiệt độ thấp (2 ÷ 4℃) để hạn chế những biến đổi bất lợi có thể làm thay đổi mùi, vị và các chỉ tiêu chất lượng khác của sữa chua uống [6]

Hình 2.5 Sữa chua uống hương việt quất [22]

2.2.2.2 Lợi ích của sữa chua uống

Sữa chua chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như vitamin, khoáng chất, do vậy sử dụng sữa chua rất tốt cho sửa khỏe con người

+ Giảm huyết áp: Những người có xu hướng ăn mặn và tiêu thụ nhiều muối thường gặp các vấn đề về huyết áp và thận Trong khi đó, lượng kali trong sữa chua có khả năng giúp loại bỏ natri dư thừa ra khỏi cơ thể

+ Tăng cường hệ miễn dịch: Sữa chua có tác dụng chống lại các vi trùng gây bệnh và giữ cho đường ruột luôn khỏe mạnh, hạn chế nhiều bệnh tấn công cơ thể [23]

2.2.2.3 Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7030: 2002 về sữa chua, sữa chua uống hương việt quất phải đảm bảo các chỉ tiêu chất lượng sau

Bảng 2.12 Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua uống hương việt quất [21]

Trạng thái Chất lỏng đồng nhất, không phân lớp

Mùi Có mùi thơm đặc trưng của hương việt quất, 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 việt quất Màu sắc Màu tím nhẹ của hương việt quất bổ sung vào

Bảng 2.13 Chỉ tiêu hóa lý của sữa chua [21]

Hàm lượng chất khô không chứa chất béo, % ≥ 8.2

Hàm lượng chất béo, % 0,5 ÷ 3,5

Bảng 2.14 Chỉ tiêu hàm lượng kim loại nặng trong sữa chua [21]

Bảng 2.15 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua [21]

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

2.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa thanh trùng

2.3.1.1 Tại Việt Nam

Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến sữa thanh trùng và các sản phẩm từ sữa của Việt Nam những năm gần đây có sự phát triển năng động, đáp ứng nhu cầu trong nước, từng bước thay thế các mặt hàng sữa nhập khẩu và tham gia xuất khẩu với sự đa dạng

về mẫu mã và chủng loại

Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, giai đoạn 2016 – 2018, giá trị xuất khẩu sữa và sản phẩm từ sữa của Việt Nam liên tục tăng Cụ thể, từ con số 84,47 triệu USD năm 2016 tăng lên 82,65 triệu USD năm 2017 và 129,68 triệu USD năm 2018 Theo đó, giá trị xuất khẩu trung bình cả giai đoạn tăng trưởng là 27,37% Trong đó, các

thị trường chính là Iraq, Hongkong, Trung Quốc đại lục, Philppines và một số nước khác như: UAE, Lào, Myanmar, Nhật Bản,… theo nguồn tin từ Thời báo Tài chính

Ngoài xuất khẩu, các doanh nghiệp sữa Việt Nam cũng đầu tư ra nước ngoài, theo đó Vinamilk đầu tư về ngành sữa sang Mỹ, New Zealand, Campuchia, TH true Milk đầu tư dự án khoảng 2,7 tỷ USD sang Nga để chăn nuôi, chế biến sữa,…

Sau khi ký kết Nghị định thư về xuất khẩu sữa từ Việt Nam sang Trung Quốc ngày 26/4/2019, đến thời điểm này đã có 8 doanh nghiệp đã đăng ký xuất khẩu sữa sang Trung Quốc là Vinamilk, TH True Milk, Ba Vì Milk, Nestlé Việt Nam, Nutifood, Enovi và FrieslandCampina Việt Nam [24]

2.3.1.2 Trên thế giới

Sản lượng sữa toàn cầu năm 2018 ước tính đạt 843 triệu tấn, tăng 2,2% so với năm

2017 Sự gia tăng này xuất phát từ kết quả của số lượng đàn bò sữa cao hơn cùng với những cải tiến trong quy trình thu gom sữa (Ấn Độ và Pakistan), cải thiện hiệu quả trong các hệ thống sản xuất sữa tích hợp (Thổ Nhĩ Kỳ), tăng năng suất trên mỗi con bò (Liên minh châu Âu, Hoa Kỳ) và tăng cường sử dụng công suất nhàn rỗi với nhu cầu cao hơn

từ khu vực chế biến và nhập khẩu (Argentina) Sản lượng sữa sụt giảm phần lớn xuất phát từ quá trình tái cơ cấu công nghiệp và thu hẹp quy mô của các trang trại quy mô nhỏ (Trung Quốc) [25]

2.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa chua uống

2.3.2.1 Tại Việt Nam

Theo thông tin được công bố tại hội thảo “Ứng dụng công nghệ cao và phát triển bền vững sữa tươi sạch tại Việt Nam” thị trường sữa chua (sữa chua ăn và sữa chua uống) đạt xấp xỉ 245 nghìn tấn, tương đương 10,5 nghìn tỷ đồng năm 2013 Ở Việt Nam, thị phần của sản phẩm sữa chua mới chỉ bằng 1/5 tổng nguồn cung toàn thị trường, trong khi ở một số nước trên thế giới, thị phần sữa chua chiếm 50% Mặc dù Việt Nam có điều kiện về dân số, diện tích, thời tiết khá giống với Indonesia, Thái Lan, Malaysia… nhưng doanh số của sữa chua Việt Nam mới chỉ bằng 10% so với sữa chua tại các nước đó Do vậy tiềm năng của thị trường vẫn rất lớn và còn nhiều chỗ cho các doanh nghiệp khác [26]

2.3.2.2 Trên thế giới

So với thị trường Việt Nam hiện nay thì năng suất tiêu thụ sữa chua uống ở các nước trên thế giới đang rất phát triển và tăng nhanh Đặc biệt là thị trường các nước Thái Lan, Malaysia…Theo giới phân tích, Thị trường sữa chua năm 2016 tại Thái Lan

có giá trị ước tính khoảng 4,9 tỷ baht, tương đương với hơn 2.555 tỷ VND, có thể thấy tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa chua của các nước trên thế giới đang nằm ở ngưỡng rất phát triển [27]

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương án thiết kế

Có 2 phương pháp thanh, tiệt trùng sữa:

+ Thanh trùng hoặc tiệt trùng sữa trong bao bì: Trong phương pháp này, sữa được rót vào trong bao bì và đóng nắp, sau đó chúng được đưa vào trong các thiết bị thanh, tiệt trùng Thường người ta sẽ sử dụng bao bì thủy tinh hoặc bao bì nhựa

+ Thanh trùng hoặc tiệt trùng sữa ngoài bao bì: Sữa sẽ được bơm vào thiết bị xử

lý nhiệt qua các vùng đun nóng, giữ nhiệt, sau đó dịch sữa được làm nguội ngay và rót vào bao bì trong điều kiện vô trùng, thường người ta sẽ sử dụng bao bì giấy cho phương pháp này

Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm riêng Vì vậy tính chất cảm quan ở mỗi phương pháp cũng khác nhau

+ Sữa khi thanh, tiệt trùng trong bao bì ở nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ tiêu diệt hết tất cả các vi sinh vật có trong sữa, vô hoạt enzyme có trong sữa nhưng không phải là tất cả các lipase và proteinase của vi khuẩn đều bị bất hoạt hoàn toàn Tuy nhiên trong thời gian dài tiệt trùng sẽ xảy ra phản ứng mailard tạo màu vàng nâu cho sữa, ảnh hưởng tính chất cảm quan của sữa [6]

+ Sữa thanh, tiệt trùng ngoài bào bì ở nhiệt độ cao 138 ÷ 140oC trong vài giây,

thời gian tiệt trùng ngắn nên các phản ứng hóa học trong sữa rất ít xảy ra, hạn chế được mức tối thiểu những biến đổi ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm [6]

Dựa trên những ưu điểm mà phương pháp thanh, tiệt trùng ngoài bao bì mang lại: Tiết kiệm được chi phí năng lượng cho quá trình, giảm tổn thất các chất dinh dưỡng trong thực phẩm, tăng tính ổn định các chất lượng sản phẩm giữa các mẻ sản xuất, hạn chế việc thay đổi giá trị cảm quan sau quá trình xử lý nhiệt

Vậy lựa chọn phương án thiết kế cho dây chuyền sản xuất:

❖ Sữa tươi thanh trùng có đường: Phương pháp thanh trùng ngoài bao bì ESL ở nhiệt độ siêu cao 125 ÷ 138oC thời gian 2 ÷ 4 giây kết hợp bao bì giấy ghép nhiều lớp Tetrapak, áp dụng phương án này sẽ đáp ứng được quy mô công nghiệp của nhà máy, cho hiệu suất chất lượng sản phẩm tốt nhất, thanh trùng sữa ở nhiệt độ cao sẽ cho thời gian bảo quản dài 2 ÷ 4 tuần giúp việc phân phối, tiêu thụ tiện lợi hơn

❖ Sữa chua uống hương việt quất: Phương pháp tiệt trùng ngoài bao bì UHT kết hợp chiết rót ở điều kiện vô trùng

3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Tiếp nhận nguyên liệu

vk lactic

Hoạt hóa

Cấy giống Lên men (42-45 o C,

3-5h)

Phối trộn

Chất ổn định

Hương việt quất

Đường Đồng hóa lần 2 (55-

70 o C, 200-250 bar)

Tiệt trùng UHT và làm nguội (137 o C, 5s, 20-25 o C) Bồn chờ rót (t=20 o C)

Sữa chua uống

Sữa thanh trùng

Chuẩn hóa (68 o C)

Đường

Nấu

Thanh trùng, làm nguội (125-138 o C,

20 O C,3s)

Đồng hóa (68 o C,100-250bar)

Bảo quản lạnh (5-7 o C)

Nấu

Cream

Sữa nguyên liệu

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sữa thanh trùng có đường và sữa

chua uống hương việt quất

3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.3.1 Các công đoạn xử lý nguyên liệu

3.3.1.1 Tiếp nhận sữa tươi nguyên liệu

+ Mục đích: Thực hiện tiếp nhận sữa tươi nguyên liệu, kiểm tra đánh giá chất lượng

và xử lí sơ bộ sữa tươi nguyên liệu Đảm bảo sữa tươi nguyên liệu đạt các yêu cầu về chất lượng trước khi đưa vào chế biến

+ Phương pháp thực hiện: Việc thu nhận sữa có thể được tiến hành tại nhà máy hoặc qua trạm thu mua trung gian rồi sau đó mới được đưa về cơ sở chế biến sữa

Người sản xuất sữa Cơ sở chế biến (nhà máy)

Người sản xuất sữa Trạm thu mua Cơ sở chế biến

Sữa tươi sau khi được nhà máy thu mua và chở về nhà máy, trong quá trình vận chuyển sữa được chứa trong xe bồn hoặc các thùng chứa sữa có hệ thống làm lạnh riêng

để đảm bảo nhiệt độ của sữa tươi dưới 4oC Xe bồn chở sữa đến nhà máy đi vào trạm cân để tiến hành cân sữa, sau đó đi vào khu vực tiếp nhận và xử lý sữa tươi nguyên liệu Tại đây các kỹ thuật viên sẽ tiến hành lấy mẫu, kiểm tra chất lượng sữa tươi nguyên liệu, yêu cầu sữa nguyên liệu phải đạt chỉ tiêu chất lượng về cảm quan, hóa lý, vi sinh, các chỉ tiêu quan trọng

Sữa tươi sau khi kiểm tra đạt chất lượng được bơm vào thiết bị bài khí sơ bộ rồi đi qua hệ thống lọc túi dạng rời được gắn trên đường ống để lọc chất bẩn có trong sữa

Để sữa đảm bảo chất lượng được trong 2 ngày, sữa tươi được làm lạnh xuống 2 ÷ 3oC bằng thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó được định lượng bằng lưu lượng kế điện tử được gắn trên đường ống rồi bơm vào thùng bảo quản có áo lạnh giữ cho nhiệt độ của sữa dưới

4oC trước khi đưa vào chế biến [7]

+ Thiết bị sử dụng: Lưu lượng kế tự động

3.3.1.4 Gia nhiệt sơ bộ

+ Mục đích: Gia nhiệt sơ bộ sữa tươi nguyên liệu lên đến 65 ÷ 68oC để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp theo, tăng hiệu suất quá trình phối trộn

+ Thực hiện: Sữa từ bồn bảo quản được bơm vào thiết bị gia nhiệt bản mỏng Sữa được gia nhiệt sơ bộ ở thiết bị bản mỏng lên 65 ÷ 68oC trong vòng 15 giây

+ Thiết bị: Sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng

3.3.1.5 Bài khí

+ Mục đích: Tách các khí phân tán và hòa tan ra khỏi sữa nguyên liệu, đồng thời hạn chế sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí và tăng hiệu quả cho quá trình đồng hóa, thanh trùng

+ Thực hiện: Sữa được đưa vào thiết bị bài khí, người ta sẽ tạo ra một áp lực chân không thích hợp trong thiết bị trao đổi khí sao cho nhiệt độ sữa bị giảm đi khoảng 7 ÷ 8℃ 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 Toàn bộ hỗn hợp này sẽ được đi vào bộ phận ngưng tụ được đặt trên đỉnh thiết bị bài khí, sữa thoát ra dưới đáy thiết bị [6]

3.3.2 Dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng có đường

+ Thiết bị: Sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ có cánh khuấy được gắn vào trục khuấy

và một motor truyền động

3.3.2.2 Bài khí

+ Mục đích: Loại bỏ các khí có trong sữa, tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình thanh trùng, cải thiện hương vị của sản phẩm

+ Thực hiện: Sữa sau quá trình chuẩn hóa được đưa vào thiết bị bài khí, tại đây thiết

bị tạo áp lực chân không thích hợp sao cho nhiệt độ của sữa giảm 7 ÷ 8oC Khi đó, các dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các chất dễ bay hơi khác thoát ra thiết bị qua bộ phận ngưng tụ đặt ở trên đỉnh thiết bị, sữa thoát ra dưới đáy thiết bị [6]

3.3.2.3 Đồng hóa

+ Mục đích: Giảm kích thước các cầu mỡ, làm cho chúng phân bố đều chất béo trong sữa, tăng khả năng phân tán trong dịch sữa, tránh hiện tượng váng trên bề mặt trong thời gian bảo quản, giúp các chất có trong dịch sữa được phân tán đều làm tăng độ đồng nhất của dịch sữa

+ Thực hiện: Sau khi bài khí sữa được đưa vào thiết bị đồng hóa, dung dịch sữa được bơm đi qua một khe hẹp với tốc độ cao, quá trình này sẽ làm giảm kích thước của các hạt pha phân tán và phân bố đều chúng trong pha liên tục Khi hệ nhũ tương được bơm với tốc độ cao đến khe hẹp, nhiều dòng chảy rối với các vi lốc xoáy sẽ xuất hiện Nhiệt

độ sữa khi vào máy đồng hóa 68oC với áp lực đồng hóa 50 ÷ 250 bar

- Ở cấp thứ 1: Sữa được đồng hóa ở áp suất 150 ÷ 200 bar để làm phá vỡ các hát cầu béo thành những hạt nhỏ

- Ở cấp thứ 2: Dùng áp suất 50 ÷ 60 bar để tạo điều kiện cho các chùm hạt cầu béo tách ra thành từng hạt riêng lẻ, chống lại hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản

hệ nhũ tương sau này

+ Thiết bị: Sử dụng thiết bị đồng hóa áp lực cao 2 cấp

3.3.2.4 Thanh trùng và làm nguội

+ Mục đích: Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh có trong sữa, tiêu diệt hoặc ức chế nhóm vi sinh vật hoại sinh lẫn enzyme nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ 5 ÷ 7oC

+ Thực hiện: Sữa sau khi đồng hóa được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Chế độ xử lý nhiệt 125 ÷ 138oC trong khoảng thời gian 3 giây, khi thời gian thanh trùng kết thúc, sản phẩm sẽ được làm nguội về nhiệt độ phòng 20oC Quá trình thanh trùng được thực hiện ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn nên cho phép loại bỏ gần như tuyệt đối các loại vi khuẩn, giúp sản phẩm kéo dài thời gian bảo quản

3.3.2.5 Chờ rót sản phẩm

+ Mục đích: Chứa dịch sữa sau khi thanh trùng, là nơi để chứa, đảm bảo sữa vô trùng trước khi rót trong trường hợp thiết bị chiết rót sản phẩm gặp sự cố không thể chiết rót kịp thời

+ Thực hiện: Sữa sau khi được thanh trùng và làm nguội sẽ được bơm vào bồn chờ rót vô trùng, bồn có hệ thống cánh khuấy và được kết nối với bộ điều khiển tự động bằng máy tính

+ Thiết bị: Sử dụng bồn chờ rót vô trùng cho sản phẩm sữa có độ nhớt thấp, bên ngoài

có áo lạnh để giữ cho nhiệt độ của sữa ổn định trong trường hợp máy chiết rót gặp sự

cố

3.3.2.6 Rót vô trùng, đóng hộp

+ Mục đích: Bảo quản sữa, phân chia sản phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình

vận chuyển và phân phối sản phẩm, tăng giá trị cảm quan Làm giảm tối thiểu lượng oxi hòa tan, giảm sự nhiễm khuẩn từ môi trường vào

+ Thực hiện:

Sử dụng bao bì giấy được cấu tạo tối thiểu từ 6 lớp vật liệu cho sản phẩm sữa thanh trùng Người ta kết hợp tạo hình và tiệt trùng bao bì rồi rót sữa vào bao bì cùng một hệ thống thiết bị rót Sau khi rót, các hộp sữa theo băng chuyền đi vào thiết bị đóng thùng carton, rồi được chất lên pallet

3.3.2.7 Bảo quản lạnh

Sữa được bảo quản ở nhiệt độ thấp 5 ÷ 7oC, có thời gian bảo quản 1 tháng

3.3.3 Dây chuyền sản xuất sữa sữa chua uống hương việt quất

3.3.3.1 Bài khí

+ Mục đích: Loại bỏ các khí có trong sữa, tăng hiệu quả truyền nhiệt cho quá trình tiếp theo

+ Thực hiện: Sữa sau quá trình gia nhiệt sơ bộ được đưa vào thiết bị bài khí, tại đây thiết

bị tạo áp lực chân không thích hợp sao cho nhiệt độ của sữa giảm xuống còn 65℃ Khi

đó, các dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các chất dễ bay hơi khác thoát

ra thiết bị qua bộ phận ngưng tụ đặt ở trên đỉnh thiết bị, sữa thoát ra dưới đáy thiết bị

3.3.3.2 Đồng hóa lần 1

+ Mục đích: Tránh hiện tượng tách pha của chất béo xảy ra trong quá trình lên men sữa và tăng độ đồng nhất cho sản phẩm Quá trình đồng hóa sẽ ảnh hưởng tốt đến cấu trúc micelle trong sữa và cải thiện cấu trúc gel của sữa chua thành phẩm

+ Thực hiện: Sữa sau khi bài khí được đưa vào thiết bị đồng hóa Tại đây quá trình đồng hóa được thực hiện ở nhiệt độ sữa từ 55 ÷ 70oC

+ Thiết bị: Sử dụng thiết bị đồng hóa 2 cấp

3.3.3.3 Thanh trùng và làm nguội

+ Mục đích: Tiêu diệt hoặc ức chế đến mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme có trong sữa Ngoài ra quá trình còn làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein Nhờ đó làm tăng hiệu suất quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản sữa chua [6]

+ Thực hiện: Dịch sữa trong thùng chứa sau đồng hóa được bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt bảng mỏng Chế độ xử lý nhiệt là 90 ÷ 95oC trong 3 ÷ 5 phút Sau đó làm nguội bằng nước lạnh 2oC đến khi dịch sữa đạt nhiệt độ 42 ÷ 45oC

3.3.3.4 Cấy giống

+ Mục đích: Đưa giống vi khuẩn lactic sau khi đã hoạt hóa vào bồn lên men để thực hiện quá trình lên men