BÁO cáo đồ án học PHẦN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM đề tài CÔNG NGHỆ sản XUẤT sữa tươi THANH TRÙNG

QUAN

Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài

Mục tiêu của đồ án này là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng với năng suất 20.000 tấn/ca sản xuất Để đạt được điều này, cần làm rõ các nguyên liệu sử dụng, nguồn gốc, thành phần hóa học, chỉ tiêu và phương pháp bảo quản Đồ án sẽ tập trung vào việc phát triển quy trình sản xuất hoàn chỉnh, bao gồm việc nghiên cứu các thông số kỹ thuật, thiết bị và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Ngoài ra, cần tính toán cân bằng vật chất và hao hụt của sữa nguyên liệu trong các công đoạn xử lý Tóm lại, mục tiêu chính là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng hiệu quả và bền vững.

Với nhu cầu ngày càng tăng về sản phẩm dinh dưỡng, đặc biệt là sữa tươi thanh trùng, việc xây dựng một dây chuyền sản xuất sữa tươi thanh trùng là cần thiết Dự án này nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, cung cấp sản phẩm sữa tươi thanh trùng với giá trị dinh dưỡng cao, gần như không có sự biến đổi so với sữa tươi nguyên liệu.

Một số khái niệm về sữa

Theo TCVN 7405: 2009, sữa tươi nguyên liệu được định nghĩa là sữa lấy từ động vật cho sữa như bò, trâu, dê, cừu, mà không có sự bổ sung hay rút bớt thành phần nào và chưa qua xử lý ở nhiệt độ cao hơn 40 độ C.

1.2.2 Sữa tươi nguyên chất thanh trùng

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 11

Sản phẩm được chế biến hoàn toàn từ sữa tươi nguyên liệu, không chứa bất kỳ thành phần bổ sung nào, kể cả phụ gia thực phẩm, và đã được thanh trùng.

Sản phẩm được chế biến chủ yếu từ sữa tươi nguyên chất, không có bất kỳ thành phần nào khác từ sữa Có thể bổ sung đường và các nguyên liệu khác như nước trái cây, cacao, cà phê, và phụ gia thực phẩm, và sản phẩm này đã được thanh trùng.

Tổng quan về sản phẩm sữa thanh trùng

Sản phẩm được chế biến từ sữa tươi nguyên liệu nguyên chất, không chứa bất kỳ thành phần bổ sung nào Sữa tươi nguyên liệu được thanh trùng ở nhiệt độ thấp trong thời gian ngắn để giữ nguyên hương vị và chất dinh dưỡng.

Sữa thanh trùng có thể phân làm 2 loại:

Sữa nguyên (Whole milk) là sản phẩm chế biến từ sữa tươi, giữ nguyên hàm lượng béo mà không tách bớt Tuy nhiên, các nhà sản xuất thường điều chỉnh tỷ lệ chất béo để phù hợp với nhu cầu tiêu dùng.

(thông thường dao động 3.0 – 3.7%) để ổn định chất lượng sản phẩm

Sữa gầy (skim milk) là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi, trong đó một phần chất béo đã được tách bớt Hàm lượng béo trong sữa gầy thường dao động từ 0.5% đến 1.5%, và một số sản phẩm có thể có hàm lượng béo thấp đến 0.1%.

Ngoài ra, người ta còn sản xuất sữa thanh trùng từ sữa hoàn nguyên (reconstituted milk) hoặc sữa tái chế (recombined) [1]

1.3.3 Một số sản phẩm trên thị trường

 Sữa tươi thanh trùng TH true MILK

 Sữa tươi thanh trùng VINAMILK

Hình 1.3.3 6 Sữa tươi thanh trùng VINAMILK

 Sữa tươi thanh trùng Ba Vì

Hình 1.3.3 5 Sữa tươi thanh trùng TH true MILK

Hình 1.3.3 7 Sữa tươi thanh trùng Ba Vì

- Sữa tươi thanh trùng Mộc châu

Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa trên thế giới

Nhu cầu tiêu thụ sữa và sản phẩm từ sữa đang gia tăng mạnh mẽ, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển và khu vực Châu Á Theo báo cáo của Tổ chức Nông lương Quốc tế (FAO), chỉ số giá sản phẩm sữa trên thị trường toàn cầu đã tăng khoảng 32% trong những tháng đầu năm 2010 so với cuối năm 2009 Tất cả các loại sản phẩm sữa đều ghi nhận sự tăng trưởng về giá so với năm trước.

2008 và 2009 riêng giá bơ tăng gấp đôi Qúy I năm 2009 lên 3700 USD/tấn Các sản phẩm sữa bột béo và bột gầy cũng tăng lên tương ứng 3500 và 3375 USD/tấn [2]

Năm 2009, tổng sản lượng sữa ở Châu Á tăng khoảng 3%, đạt 255 triệu tấn, với Ấn Độ là quốc gia dẫn đầu sản xuất sữa thế giới, đạt 112 triệu tấn Mặc dù Ấn Độ gặp khó khăn do mùa hè và lượng mưa hạn chế, nhưng vẫn ghi nhận mức tăng trưởng 3% Trung Quốc, với dân số lớn nhất thế giới, đã phục hồi tiêu dùng sữa sau sự cố melamine năm 2008, tổng sản lượng sữa đạt 43,6 triệu tấn, tăng khoảng 5%.

Hình 1.3.3 8 Sữa tươi thanh trùng Mộc Châu

Pakistan là nước có điều kiện thiên nhiên ổn định và tổng sản lượng sữa đạt khoảng 33,2 triệu tấn

Năm 2009, tổng sản lượng sữa tại Châu Âu giữ ổn định ở mức 154 triệu tấn, nhưng đến tháng 9 cùng năm, giá sữa trên thị trường đã tăng vượt mức giá hỗ trợ Tại Nga, sản lượng sữa đạt 32,8 triệu tấn, ghi nhận mức tăng trưởng hơn 1% so với năm trước, mặc dù việc giảm thức ăn trong mùa đông đã ảnh hưởng đến chăn nuôi bò sữa và làm giảm nhẹ số lượng đàn bò sữa.

Quốc gia Sữa uống Sữa mùi Sữa lên men Phomat Kem Bơ

Bảng 1.4.1 Tình hình tiêu thụ sữa ở một số nước trên thế giới (kg/ người) năm 2000

Nguồn:www.agro.gov.vn

1.4.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa tại Việt Nam

Chăn nuôi bò sữa ở Việt Nam đã có hơn 50 năm phát triển, nhưng sự bùng nổ thực sự bắt đầu từ năm 2001 nhờ Quyết định số 167/2001/QĐ-TTg của Thủ Tướng Chính Phủ, nhằm thúc đẩy phát triển đàn bò sữa giai đoạn 2001 – 2010 Từ đó, tổng đàn bò sữa đã tăng từ 41 nghìn con vào năm 2001 lên 115 nghìn con vào năm 2009, cùng với sản lượng sữa tươi sản xuất hàng năm tăng gấp 4 lần, đạt 64 nghìn tấn.

Nhu cầu về sữa tươi trong nước đang tăng cao, với giá thu mua sữa bò tươi dao động từ 7.800 – 8.500 đồng/1 lít Các công ty lớn như IDP, Vinamilk, Tuyên Quang, CP sữa Lâm Đồng và TH Milk Nghệ An đang tích cực triển khai chương trình phát triển vùng nguyên liệu và mở rộng cơ sở chế biến sữa, góp phần đưa ngành chăn nuôi bò sữa và chế biến sữa tại Việt Nam bước vào giai đoạn mới.

Tổng sản lượng sữa tươi tại Việt Nam đã tăng nhanh chóng từ 18.9 nghìn tấn năm 1999 lên 278 nghìn tấn vào năm 2009 Mặc dù giá sữa trên thế giới giảm trong năm 2009, giá sữa tươi tại Việt Nam vẫn duy trì ở mức cao, dao động từ 8000 đồng trở lên.

Trong mười năm qua, mức tiêu thụ sữa và sản phẩm từ sữa của người Việt Nam đã tăng nhanh chóng nhờ vào sự cải thiện thu nhập và đời sống Cụ thể, bình quân tiêu thụ sữa đầu người đã tăng từ 8kg vào năm 2000 lên 14.8kg vào năm 2008 Khi GDP bình quân đầu người vượt qua 1000 USD/năm, nhu cầu về sản phẩm chất lượng cao, đặc biệt là sữa, ngày càng gia tăng.

Theo báo cáo của Bộ Công Thương, trong tháng 6 năm 2012, ngành sữa duy trì hoạt động ổn định với sản lượng đạt 6.1 nghìn tấn, tăng 28.2% so với cùng kỳ năm trước Tính chung trong 6 tháng đầu năm, ngành sữa đạt tổng sản lượng 37.8 nghìn tấn, tăng 25.1% so với cùng kỳ.

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 16 là một trong những sản phẩm có tốc độ tăng trưởng nhanh trong ngành thực phẩm Thị trường nguyên liệu và tiêu thụ đang ngày càng trở nên đa dạng và phong phú.

Bảng 1.4.2 Dự báo sản lượng sữa của Việt Nam 2010-2020

Nguồn: Đỗ Kim Tuyên_Cục Chăn nuôi

Tăng/giảm so với năm trước

Theo khảo sát của Công ty nghiên cứu thị trường AC Niesel, thị trường sữa tại Việt Nam, bao gồm sữa nước, sữa chua và sữa bột, đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là sữa nước và sữa bột Người tiêu dùng đang dần chuyển từ sữa đặc sang sữa nước, với mức tiêu thụ khoảng 200 triệu lít mỗi năm và tăng trưởng trung bình trên 20% hàng năm Năm 2005, mức tăng trưởng đạt 22%, và tổng doanh thu của thị trường sữa ước tính khoảng 13.000 tỷ đồng.

Hình 1.4.2 Biểu đồ tình hình sản lượng chăn nuôi bò sữa và sản lượng sữa sau năm 1990

LOẠI NGUYÊN LIỆU

Sữa nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất sữa tươi thanh trùng là sữa bò, một chất lỏng dinh dưỡng được tiết ra từ tuyến vú động vật, cung cấp nguồn thức ăn thiết yếu cho động vật non Sữa chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển cơ thể và dễ hấp thu, do đó con người đã sử dụng sữa từ vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm bổ dưỡng và quý giá.

2.1.2 Một số tính chất vật lí của sữa bò

Sữa là một chất lỏng trắng đục, với độ đục do chất béo, protein và khoáng chất tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc vào hàm lượng p-caroten trong chất béo, thường thấy sữa bò có màu trắng đến vàng nhạt Sữa gầy, hay còn gọi là sữa tách béo, có màu trong hơn và ngả xanh nhạt Sữa bò có mùi đặc trưng và vị ngọt nhẹ, với giá trị pH dao động từ 6,5 đến 6,7 và độ chua từ 15 đến 18 °D.

Tỉ trọng g/cm i 1,028 - 1,036 Điểm đông đặc °c (-0,54)- (-0,59)

20°c dynes/c m 50 Độ dẫn điện 1/ohm. cm 0,004 - 0,005

Bảng 2.1.2 Một số chỉ tiêu vật lí quan trọng của sữa bò tươi

2.1.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của sữa

Trong sữa nước chiếm 85.5 – 89.8%, nước tồn tại ở hai dạng là nước tự do và nước liên kết

Nước tự do chiếm đến 96 – 97% tổng lượng nước Nó có thể tách được trong quá trình cô đặc, sấy vì không có liên kết hóa học với chất khô [1]

Nước liên kết chiếm khoảng 3-4% trong hệ keo, và hàm lượng này phụ thuộc vào các thành phần như protein, phosphatit và polysacarit Nước liên kết thường gắn với các nhóm chức như –NH2, –COOH, OH, và =NH.

Hàm lượng nước liên kết trong các sản phẩm sữa rất đa dạng: sữa gầy có 2.13 – 2.59% nước liên kết, sữa đầu (colostrum) có 4.15% và nước tách ra trong quá trình sản xuất bơ chỉ chứa 1.75% nước liên kết.

Chất béo là thành phần quan trọng trong sữa, cung cấp năng lượng cao và chứa các vitamin A, D, E, K Đối với sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh hưởng đến mùi vị và trạng thái sản phẩm Sữa chứa 18 loại axit béo, đóng vai trò thiết yếu trong giá trị dinh dưỡng của nó.

98 – 99% tổng chất béo của sữa, 1 – 2% còn lại là các phospholipit, cholesterol, caroten, vitamin A, D, E và K

Hàm lượng chất béo trong sữa rất đa dạng, với sữa ít béo chứa khoảng 3g và sữa nhiều béo từ 5 – 6g trong 100ml Chất béo sữa chiếm từ 2.5 – 6.0% tổng thành phần sữa, phụ thuộc vào giống bò và chế độ dinh dưỡng của chúng Chất béo trong sữa tồn tại dưới dạng các hạt cầu mỡ, có đường kính từ 0.1 – 20 µm, với kích thước trung bình khoảng 3 - 4 µm.

3000 – 4000 triệu cầu mỡ Các cầu mỡ là thành phẩn nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng

Sữa có mật độ khoảng 0.925 g/cm³ và khi để yên, chúng thường nổi lên bề mặt, tạo thành lớp váng sữa Dưới kính hiển vi, váng sữa chứa nhiều thể hình cầu với kích thước khác nhau, được bao bọc bởi lớp màng mỏng Các thể cầu này là cầu mỡ, màng bao chủ yếu được cấu thành từ protein và phosphatit, giúp bảo vệ chúng khỏi sự phá hủy bởi enzym trong sữa Phosphatit và glicolipit đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành màng cầu mỡ, với thành phần bao gồm acid béo hòa tan trong chất béo và acid béo tan trong nước Hàm lượng phosphatit và glicolipit chiếm khoảng 0.031 – 0.05%, trong đó màng cầu mỡ chứa khoảng 60% phosphatit, và lượng phosphatit trong sữa đầu gấp 2 – 3 lần so với sữa bình thường.

Mỡ sữa là thành phần cung cấp năng lượng cao trong sữa, đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng sữa tươi Để bảo quản sữa tươi hiệu quả, cần thường xuyên khuấy đều nhằm ngăn chặn hiện tượng các hạt mỡ sữa kết dính với nhau.

Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối lượng chất béo Lypid đơn giản glyceride: - triglyceride

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 21 các hợp chất tan trong chất béo

Cholesterol acid béo tự do

Bảng 2.1.3.2 Thành phần chất béo có trong sữa bò Đối với sữa nguyên liệu trong đồ án này hàm lượng béo là khoảng 3.9%

Protein được hình thành từ khoảng 20 loại axit amin, trong đó có 8 loại axit amin thiết yếu cần thiết cho sự phát triển của trẻ em Những axit amin này đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ sự phát triển cơ thể và bảo vệ da, tóc cũng như cơ bắp.

Sữa bò chứa khoảng 3.5% protein, được coi là một nguồn protein hoàn chỉnh vì nó cung cấp hầu hết các loại acid amin, đặc biệt là các acid amin không thay thế.

Protein→ Polypeptit → Peptit → acid amin

Trong cấu trúc thành phần Protein sữa rất đa dạng, bao gồm các chất sau: Casein, β – lactoglobulin, α – lactalbumin, Imunoglobulin Và một số thành phần khác [5]

Trong dung dịch sữa có chứa hai kiểu protein khác nhau:

- Protein hòa tan: gồm albumin, imunoglobulin, lisozim, lactoferin, lactoperoxydaza

- Protein ở trạng thái keo không bển: gồm một phức hệ mixen hữu cơ của các caseinat và canxi phosphat

Sữa bò gồm 2 loại protein là whey protein (protein hòa tan trong nước) và casein (protein không tan trong nước) Trong đó casein chiếm 80% protein của sữa

Sữa tươi có độ pH khoảng 6.7, nhưng khi pH giảm do quá trình lên men hoặc thêm axit, các ion H+ sẽ liên kết với micelle casein mang điện tích âm, làm giảm điện tích của chúng Khi đạt đến một giới hạn nhất định, micelle casein sẽ đông tụ và tạo gel, với điều kiện đông tụ tốt nhất ở pH 4.6, trong khi whey protein không bị đông ở pH này Casein rất bền nhiệt, chỉ bắt đầu biến tính ở 140°C sau 20 giây, trong khi whey protein lại nhạy cảm với nhiệt độ, bắt đầu biến tính ở 80°C.

Gluxit sữa chứa lactose, một loại đường kép, khi thủy phân sẽ tạo ra hai phân tử đường đơn là galactose và glucose Hàm lượng lactose trong sữa bò dao động từ 2,7-5,5%, trong khi sữa mẹ có thể lên tới 7% Mặc dù có mặt trong sữa, lactose lại không ngọt bằng sacarose, với độ ngọt kém hơn 30 lần.

Lactose có hai dạng tồn tại là tự do và liên kết với protein cũng như gluxit khác, với tỷ lệ lactose tự do và liên kết là 8:1 Ngoài ra, lactose còn có hai dạng α và β, trong đó ở nhiệt độ 20°C, α-lactose chiếm 40% và β-lactose chiếm 60%.

Khi gia nhiệt sữa ở nhiệt độ 100 o C, lactose không bị biến đổi, nhưng khi nhiệt độ vượt quá 100 o C, xảy ra hiện tượng biến màu do sự hình thành melanoit từ phản ứng giữa các acid amin và lactose Nhiệt độ cao hơn cũng dẫn đến phân giải một phần lactose thành acid lactic và acid formic, làm tăng độ chua của sữa từ 1 – 2 o T Biến đổi đầu tiên của lactose ở nhiệt độ trên 100 o C là tạo thành lactuloza, sau đó phân giải đường tạo ra các sản phẩm như acid lactic và acid formic, khiến sữa có màu nâu.

Lactulose là một loại đường hòa tan tốt trong nước, không kết tinh ngay cả trong dung dịch đậm đặc Nó được sử dụng làm mầm kết tinh hoặc trong dinh dưỡng cho trẻ em nhờ khả năng kích thích hoạt động của Lactobacterium bifidum, từ đó mang lại lợi ích cho tiêu hóa trong ruột.

Enzyme trong sữa bò được sinh ra từ tuyến sữa của bò hay từ các vi sinh vật có trong môi trường không khí

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI THANH TRÙNG

Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng

Gia nhiệt 1 Tiêu chuẩn hóa Gia nhiệt 2

Thanh trùng Làm lạnh Rót hộp vô trùng

Nâng nhiệt độ sữa nguyên liệu lên 40 – 45 0 C để chuẩn bị cho công đoạn tiêu chuẩn hóa

Bơm hút sữa từ bồn chứa đưa sữa nguyên liệu vào ngăn thứ 2 của thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm, tại đây sữa được nâng nhiệt độ lên 40 – 45 0 C

Hiệu chỉnh hàm lượng béo của sữa nguyên liệu thành 3,5% , chuẩn bị cho quy trình thanh trùng

Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng thiết bị tiêu chuẩn hóa tự động để tiêu chuẩn hóa chất béo trong sữa Thiết bị này có khả năng thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ quan trọng: ly tâm để làm sạch và tiêu chuẩn hóa chất béo của sữa.

Sữa được bơm vào thiết bị tách chất béo và gia nhiệt lên 40 – 45 độ C bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Sau đó, sữa được chuyển sang thiết bị ly tâm tự động để tiêu chuẩn hóa hàm lượng Cuối cùng, sữa sẽ được đưa đi thực hiện các quá trình công nghệ tiếp theo nhằm sản xuất sữa tươi thanh trùng.

 Vật lí: khối lượng riêng tăng, độ nhớt giảm, nhiệt độ tăng, …

Thi ế t b ị : máy ly tâm và hệ thống hiệu chỉnh hàm lượng chất béo hoàn toàn tự động

Nâng nhiệt độ sữa nguyên liệu lên 65 – 68 0 C để chuẩn bị cho công đoạn bài khí

Sữa sau khi tiêu chuẩn hóa, được đưa vào ngăn thứ 3 thiết bị trao đổi nhiệt, tại đây sữa được nâng nhiệt lên 65 – 68 0 C

Tăng hiểu quả cho các quá trình tiếp theo, đặc biệt là sự truyền nhiệt của quá trình thanh trùng

Sữa nguyên liệu tiêu chuẩn hóa được gia nhiệt sơ bộ đến 65 – 68 độ C trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Nhiệt độ này phù hợp cho quá trình bài khí, sau đó sữa sẽ được chuyển đến thiết bị bài khí.

Nhiệt độ sữa 65 o C, áp lực chân không 580 mmHg

Các bi ến đổ i chính :

 Vật lí: thể tích giảm

 Hóa lí: nước bay hơi

 Cảm quan: cải thiện mùi của sữa

Thiết bị hình trụ đứng có đáy nón và phần đỉnh nón quay lên trên, dưới nắp thiết bị được trang bị bộ phận ngưng tụ kết nối với bơm chân không.

Mục đích của quá trình đồng hóa là làm giảm kích thước của các cầu béo, giúp phân bố đều chất béo trong sữa và tạo ra sản phẩm sữa đồng nhất Quá trình này có thể làm tăng độ nhớt của sữa một chút, nhưng đồng thời cũng giảm đáng kể quá trình oxi hóa, từ đó nâng cao chất lượng sữa và các sản phẩm từ sữa bằng cách cải thiện độ phân tán của kem, phân bố lại giữa pha chất béo và plasma, cũng như thay đổi thành phần và tính chất của chúng.

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 34 của protein, tăng giá trị cảm quan) Các sản phẩm sữa qua đồng hóa được cơ thể hấp thu dễ dàng

Nhiệt độ thích hợp cho quá trình đồng hóa là 55 – 80 0 C

Sữa tươi tiêu chuẩn hóa được làm nóng sơ bộ từ 65 đến 68 độ C trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm trước khi chuyển vào thiết bị đồng hóa.

Phương thức đồng hóa được chia thành hai cấp độ, với áp suất đo trước van đồng hóa cấp 1 được gọi là P1 và áp suất trước van đồng hóa cấp 2 được gọi là P2 Cụ thể, áp suất cấp 1 đạt 200 bar và áp suất cấp 2 là 50 bar Kết quả đồng hóa đạt hiệu quả tối ưu khi 𝑃2.

- Vật lý: giảm kích thước của pha phân tán, nhiệt độ tăng, thể tích thay đổi

- Hóa lý: ổn định hệ nhũ tương

3.2.6 Thanh trùng Đây là giai đoạn chính trong dây chuyền sản xuất sữa tươi thanh trùng

Tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém và vi sinh vật gây bệnh

Phá hủy các enzyme gây hư hỏng Ổn định các thành phần ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái sản phẩm

Sữa được bơm từ thiết bị đồng hóa sang thiết bị gia nhiệt, nơi nhiệt độ của sữa được nâng lên 75-80 độ C thông qua các tấm gia nhiệt Sau khi đạt nhiệt độ 75 độ C, sữa sẽ được lưu giữ trong ống trong khoảng 15-20 giây trước khi được chuyển sang thiết bị làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống.

Yêu cầu: sữa phải được thanh trùng đạt 75-80 0 C trong 15-20s

Mục đích: Đưa nhiệt độ sữa sau thanh trùng xuống 4 – 6 0 C chuẩn bị cho công đoạn rót hộp/chai

Sữa sau khi thanh trùng sẽ được trao đổi nhiệt với sữa ban đầu trong các ngăn thứ 2 và 3 của thiết bị trao đổi nhiệt, sau đó tiếp tục được làm lạnh xuống 4 – 6 độ C ở ngăn thứ nhất nhờ tác nhân lạnh 2 độ C.

Việc rót sữa vào bao bì hộp Tetra Pak trong điều kiện vô trùng không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn tạo thuận lợi cho việc sử dụng và vận chuyển Sau khi được dán ống hút, in ngày sản xuất và xếp vào hộp carton, sản phẩm hoàn thiện sẵn sàng đến tay người tiêu dùng.

Để tiệt trùng băng giấy, hãy đưa nó qua bể H2O2 với nồng độ từ 32–38% Sau đó, sử dụng trục ép để loại bỏ H2O2 còn lại trên bề mặt bao bì tiếp xúc với sản phẩm.

Khi thực hiện quá trình rót, hộp được hút chân không và nạp khí nitơ, giúp cấu trúc hộp vững chắc và tạo khoảng không cho sữa dãn nở, mang lại cảm giác đồng đều khi uống sản phẩm.

Trong quá trình rót hộp, nhân viên vận hành máy cần kiểm tra định kỳ khoảng 45 phút một lần hoặc sau khi hết một cuộn giấy để đảm bảo hộp được đóng kín và có hình dạng vuông vắn Bộ phận QA sẽ thực hiện kiểm tra thường xuyên trong quá trình đóng hộp, bao gồm lấy mẫu đầu, quá trình rót, và kiểm tra sau mỗi 20 phút Việc đóng block và đóng thùng được thực hiện với 4 hộp mỗi block, 10 block mỗi thùng, và 100 thùng mỗi pallet.

Sữa sau khi được rót cần được bảo quản ở nhiệt độ từ 4 đến 6 độ C trong kho lạnh cho đến khi xuất hàng Sản phẩm sữa tươi thanh trùng có khả năng bảo quản trong khoảng 8 đến 10 ngày ở nhiệt độ này.

 Sản phẩm dạng lỏng, đồng nhất có qua xử lý thanh trùng

 Màu trắng ngà, hương thơm đặc trưng của sữa.

Tính toán cân bằng vật chất cho quy trình công nghệ

Nhà máy hoạt động chia làm các ca sản xuất, mỗi ca 7 tiếng

3.3.1 Tính cho 100kg sữa nguyên liệu

Giả sử quy trình công nghệ có các giá trị tổn thất như sau:

Tổn thất Giá trị tổn thất (%)

Trên đường ống từ thiết bị chứa sữa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hóa, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống

Quá trình chuẩn hóa, % khối lượng so với lượng sữa trước chuẩn hóa

Trên đường ống từ thiết bị phối trộn đến thiết bị bài khí, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống

Quá trình bài khí, % khối lượng so với lượng sữa trước bài khí, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống

Trên đường ống từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống

Quá trình đồng hóa, , % khối lượng so với lượng sữa trước đồng hóa 0.2

Trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị thanh trùng, % khối 0.1

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 37 lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống

Quá trình thanh trùng, % khối lượng so với lượng sữa trước thanh trùng

Trên đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị đóng gói, % khối lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống

Quá trình đóng hộp, % khối lượng so với lượng sữa trước đóng hộp 0.5

Bảng 3.3.1 Tổn thất trong quá trình sản xuất

 Thành phần sữa nguyên liệu :

3.3.1.1 Tổn thất trên đường ống từ bồn chứa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hóa

Lượng sữa tổn thất trên đường ống từ bồn chứa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hóa là: d1=0.1% × m=0.001 × 100= 0.1 (kg)

- mlà 100kg sữa tươi nguyên liệu

Khối lượng sữa vào thiết bị chuẩn hóa: m1 = m- d10-0.1.9 (kg)

Tổn thất trong quá trình chuẩn hóa: q1= 0.5%

Ta có sơ đồ nguyên lý hiệu chỉnh chất béo như sau:

Khối lượng sữa sau chuẩn hóa có hàm lượng chất béo 3.5%: m2= 99.9×98.8

100 = 98.50(kg) Khối lượng cream thu được: m3= 99.9×1.2

3.3.1.2 Tổn thất trên đường ống từ thiết bị chuẩn hóa đến thiết bị bài khí:

Lượng sữa tổn thất trên đường ống từ thiết bị chuẩn hóa đến thiết bị bài khí là: d2=0.1% × m2=0.001 × 98.50= 9.85 (kg)

Khối lượng sữa vào thiết bị bài khí: m4= m2-d2= 98.50-9.850.65 (kg)

Tổn thất trong quá trình bài khí: q2=0.9% × m4=0.009× 88.65= 0.80(kg)

Khối lượng sữa sau quá trình bài khí: m5= m4 - q2 = 88.65-0.80= 87.86(kg)

90.1 kg sữa gầy 0.05% chất béo

3.3.1.3 Tổn thất trên đường ống từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa: d3=0.1% × m5 = 0.001 × 87.86= 0.09(kg)

Khối lượng sữa vào thiết bị đồng hóa: m6 = m5-d 3 = 87.86 -0.09 = 87.77(kg)

Tổn thất trong quá trình đồng hóa: q3=0.2% × m6 = 0.002× 87.77= 0.18 (kg)

Khối lượng sữa sau quá trình đồng hóa (kg): m7 = m6- q3 = 87.77-0.18 = 87.59 (kg)

3.3.1.4 Tổn thất trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị thanh trùng: d4=0.1% × m7 = 0.001 × 87059= 0.09 (kg)

Khối lượng sữa vào thiết bị thanh trùng: m8 = m7-d4 = 87.60-0.09 = 87.51 (kg)

Tổn thất trong quá trình thanh trùng: q4=0.2% × m8 = 0.002× 87.51= 0.18 (kg)

Khối lượng sữa sau quá trình thanh trùng: m9 = m8-q4 = 87.51-0.18 = 87.33 (kg)

3.3.1.5 Tổn thất trên đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị đóng hộp: d5=0.1% × m9 = 0.001 × 87.33= 0.09 (kg)

Khối lượng sữa vào thiết bị đóng hộp: m10 = m9-d5 = 87.33-0.09 = 87.24 (kg)

Tổn thất trong quá trình đóng hộp:

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 40 q5=0.5% × m10 = 0.005× 87.24= 0.44 (kg)

Khối lượng sữa sau quá trình đóng hộp: m11 = m10-q5 = 87.24-0.44 = 86.80 (kg)

3.3.2 Tính theo năng suất của nhà máy

Nhà máy có năng suất 20 tấn sữa nguyên liệu/ca, dựa vào kết quả tính toán trên ta có:

Quá trình Tính cho 100 kg sữa nguyên liệu

Tính theo năng suất (kg/ca)

Bảng 3.3.2 Khối lượng nguyên liệu từng công đoạn

Tỉ trọng của sữa (ở 15.5 o C) được tính theo công thức :

F (fat): hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)

SNF (solid non fat): hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng)

W (water): hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)

Khối lượng sữa nhập liệu trong một ca: 20000 kg

Thể tích sữa nhập liệu trong một ca:

1.032 = 19379.8 (lít) Chọn thiết bị có thể tích:

Chọn bồn chứa có thể tích sử dụng: 25000 lít

Khối lượng nguyên liệu cần chuẩn hóa: 19980 kg

Thể tích sữa cần chuẩn hóa trong một ca:

1.032 = 19360.5 (lít) Năng suất của thiết bị là:

7 = 2765.79 (l/h) Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:

Chọn thiết bị ly tâm tiêu chuẩn hóa tự động có năng suất 5000 l/h

Khối lượng nguyên liệu vào thiết bị bào khí là: 17730 kg

Thể tích sữa cần bài khí trong một ca là:

Năng suất của thiết bị là:

Chọn máy thiết bị bài khí có năng suất 3000 l/h

Khối lượng sữa vào quá trình đồng hóa: 17009.7 kg

Thể tích nguyên liệu được đồng hóa:

1.032 = 17009.7 (lít) Năng suất của thiết bị là:

Chọn thiết bị đồng hóa 2 cấp có năng suất 3000 l/h

Khối lượng nguyên liệu cần thanh trùng trong một ca là: 17500kg

Năng suất của thiết bị là:

Chọn thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm có năng suất 3000 l/h

Khối lượng sữa cần đóng gói trong một mẻ: 17448 kg

Thể tích sữa cần đóng gói trong một mẻ:

1.032 = 16907 (lít) Năng suất của thiết bị là:

Chọn thiết bị đóng gói vô trùng TeTra Park có năng suất 3000 l/h

 Thể tích mỗi hộp: 250 ml

 Năng suất thiết bị: 12000 hộp/h

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị sản xuất chính

Thiết bị ly tâm tách béo gồm các bộ phận chính sau:

- Disc stack: các đĩa xếp chồng lên nhau

- Sludge port: cửa tháo cặn

- Outlet heavy phase: đầu ra pha nặng

- Outlet light phase: đầu ra pha lỏng nhẹ

- Operating liquid: chất hỗ trợ vận hành

Sữa nguyên liệu được đưa vào máy ly tâm qua cửa trên, sau đó chảy qua hệ thống kênh dẫn vào các khoảng không gian hẹp giữa các đĩa ly tâm Dưới tác động của lực ly tâm, sữa được tách thành hai phần: phần cream với khối lượng riêng thấp di chuyển về phía trục thùng quay, trong khi phần sữa gầy có khối lượng riêng cao di chuyển về phía thành thùng Cuối cùng, cả hai dòng sản phẩm sẽ thoát ra ngoài qua những kênh riêng biệt.

Hình 3.5.1.1 Cấu tạo thiết bị ly tâm

Trước khi đưa vào thiết bị tách béo, sữa tươi thường được gia nhiệt lên đến 55÷65 o C

Hình 3.5.2 Thiết bị bài khí Hình 3.5.1.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm tách béo

Sữa được gia nhiệt trước khi vào thiết bị bài khí, sau đó tạo áp suất chân không để giảm nhiệt độ sữa từ 7 đến 8 độ C Quá trình này giúp các chất khí phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các hợp chất dễ bay hơi thoát ra khỏi thiết bị.

Hỗn hợp khí thoát ra được dẫn vào thiết bị ngưng tụ để thực hiện quá trình ngưng tụ nước và một số thành phần khác Khi chuyển sang trạng thái lỏng, chúng sẽ chảy xuống đáy thiết bị, trong khi hỗn hợp khí không ngưng tụ sẽ được bơm chân không và thải ra ngoài.

Sử dụng kết hợp nhiệt độ và áp suất chân không sẽ tăng tốc độ và hiệu quả của quá trình bài khí.

3- Đồng hồ đo áp 8- Van

4- Trục quay 9- Bộ phận đồng hóa

5- Piston 10- Hệ thống tạo áp thủy lực

Hình 3.5.2.1 a Thiết bị đồng hóa áp lực cao

1- Bộ phận sinh lực thuộc hệ thống tạo đối áp

3- Bộ phận tạo khe hẹp

4- Hệ thống thủy lực đối áp

Gồm hai bộ phận chính bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp

Bơm cao áp hoạt động nhờ vào động cơ điện, thông qua trục quay và bộ truyền động, chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của piston Các piston di chuyển trong xilanh với áp suất cao, tạo ra hiệu suất bơm tối ưu.

Bên trong thiết bị còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình làm việc

Nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hoá thông qua một bơm piston, tăng áp lực cho hệ nhũ tương từ 3 bar lên 100 ÷ 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe hẹp Để tạo ra đối áp cho hệ nhũ tương, khoảng cách khe hẹp giữa bộ phận sinh lực và bộ phận tạo khe hẹp sẽ được hiệu chỉnh Đối áp này được duy trì nhờ một bơm thuỷ lực sử dụng dầu, giúp cân bằng áp suất đồng hoá với áp suất dầu tác động lên piston thuỷ lực.

Hình 1.5.2.1 b Các bộ phận chính trong thiết bị đồng hóa 2 cấp

Vòng đập (2) được kết nối với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương Trong quá trình này, một số hạt của pha phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2), dẫn đến việc chúng bị vỡ ra và giảm kích thước Quá trình đồng hoá diễn ra nhanh chóng, chỉ trong vòng 15 giây.

3.5.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Hình 3.5.3.1 a Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm

Hình 3.5.3.1 b Cấu tạo các tấm

Hình 3.5.3.2 Sơ đồ hoạt động của thiết bị thanh trùng dạng tấm

Dòng sữa tươi nguyên liệu được gia nhiệt sơ bộ lên 40 – 45 độ C thông qua quá trình trao đổi nhiệt với sữa đã thanh trùng ở ngăn gia nhiệt sơ bộ 1 Tiếp theo, sữa tiếp tục được gia nhiệt sơ bộ 2 lên 65 – 68 độ C nhờ trao đổi nhiệt với dòng sữa thanh trùng.

Sữa được nâng nhiệt độ lên 75°C trong 15 giây để thanh trùng thông qua quá trình trao đổi nhiệt với dòng tác nhân gia nhiệt Sau đó, sữa được làm nguội bằng cách tiếp tục trao đổi nhiệt.

GVHD: Lê Thị Hồng Ánh 50, quy trình sản xuất sữa nguyên liệu bắt đầu bằng việc làm nóng, sau đó làm lạnh sữa xuống 4 – 6 độ C bằng nước lạnh 20 độ C, và cuối cùng sữa được đưa vào bồn chứa thanh trùng để chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo.

Tiêu đề	Công Nghệ Sản Xuất Sữa Tươi Thanh Trùng
Tác giả	Hồ Ngọc Phúc
Người hướng dẫn	Lê Thị Hồng Ánh
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp. Hcm
Chuyên ngành	Công Nghệ Chế Biến Thực Phẩm
Thể loại	báo cáo đồ án
Thành phố	Tp. Hcm

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	768,5 KB