Đồ án môn học công nghệ thực phẩm thiết kế phân xưởng trà xanh đóng chai 2595732

LỜI MỞ ĐẦUTại nhiều nước phát triển như Nhật Bản, Singapore, Đài Loan, Malaysia… cuộc sống công nghiệp tất bật khiến người ta không thể chuẩn bị cho mình một tách trà xanh theo cách truy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

  

ĐỒ ÁN

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG

SẢN XUẤT TRÀ XANH

ĐÓNG CHAI

GVHD : PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN SVTH : NGUYỄN TRÚC LOAN

MSSV : 60401377 LỚP : HC04TP1

LỜI MỞ ĐẦU

Tại nhiều nước phát triển như Nhật Bản, Singapore, Đài Loan, Malaysia… cuộc sống công nghiệp tất bật khiến người ta không thể chuẩn bị cho mình một tách trà xanh theo cách truyền thống, đó là cơ hội kinh doanh lớn cho những nhà sản xuất nước giải khát hàng đầu Trà xanh xuất hiện dưới nhiều dạng bao bì, phục vụ cho nhiều nhu cầu, đối tượng khác nhau Tuy nhiên, trà xanh đóng trong chai PET hoặc đóng lon gần đây đã trở thành một xu hướng phổ biến vì nó tiện dụng, mọi lúc mọi nơi

Đề tài của em là: “Thiết kế phân xưởng sản xuất trà xanh đóng chai”, đây là đề tài khá mới mẻ nên trong quá trình tìm tư liệu, thông tin, em gặp khá nhiều khó khăn, nhưng nhờ sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ thực phẩm, mà đặc biệt là thầy Lê Văn Việt Mẫn, em đã hoàn thành đề tài này, xin cảm ơn sự giúp đỡ của quý thầy cô, cũng như cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của các bạn trong quá trình thực hiện đề tài

Bài báo cáo của em không tránh khỏi thiếu sót, xin quý thầy cô chỉ dẫn thêm, giúp em có kinh nghiệm để thực hiện những báo cáo tiếp theo, xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 LẬP LUẬN KINH TẾ 1

1.2 LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM 1

1.3 LỰA CHỌN NĂNG SUẤT 2

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 3

2.1 TRÀ 3

2.1.1 Nguồn gốc cây trà 3

2.1.2 Thành phần hoá học 4

2.1.3 Chỉ tiêu chất lượng trà 12

2.2 NƯỚC 13

2.3 BAO BÌ 14

2.4 SẢN PHẨM 15

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆÄ 17

3.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 17

3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆÄ 18

3.2.1 Quá trình nghiền xé 18

3.2.2 Quá trình trích ly 18

3.2.3 Quá trình lọc 1 20

3.2.4 Quá trình làm nguội 20

3.2.5 Quá trình lọc 2 21

3.2.6 Quá trình thanh trùng 21

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 22

4.1 TỔN THẤT QUA CÁC QUÁ TRÌNH 22

4.2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT (cho 100 kg nguyên liệu) 22

4.3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT (theo năng suất phân xưởng) 26

CHƯƠNG 5: CHỌN THIẾT BỊ 27

5.1 CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH 27

5.2 CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 28

CHƯƠNG 6: TÍNH NĂNG LƯỢNG 30

CHƯƠNG 7: TÍNH NƯỚC 32

CHƯƠNG 8: TÍNH ĐIỆN 33

CHƯƠNG 9: TÍNH TỔ CHỨC 35

KẾT LUẬN 36

PHỤ LỤC 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Cây trà 3

Hình 2: Hoa trà 3

Hình 3: Trà xanh 3

Hình 4: Những vùng sản xuất tràø chính trên thế giới 4

Hình 5: Chai PET rót nóng 14

Hình 6: Trà xanh đóng chai PET 15

Hình 7: Sơ đồ quy trình công nghệ 17

Hình 8: Thiết bị nghiền xé 37

Hình 9: Thiết bị làm nguội dạng ống chùm 37

Hình 10: Thiết bị lọc 38

Hình 11 : Thiết bị thanh trùng 38

Hình 12 : Thiết bị rót chai 38

Hình 13: Thiết bị xoáy nút chai 38

Hình 14: Tank 38

Hình 15: Bơm .39

DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thành phần các chất có trong lá chè tươi 5

Bảng 2: Hàm lượng các chất có trong lá chè tươi 5

Bảng 3: Hàm lượng nước trong đọt chè búp 3 lá 6

Bảng 4: Các chất catechin trong hỗn hợp tannin của búp trà ba lá (giống trà Grudia) 7

Bảng 5: Hàm lượng caffeine của lá trà 9

Bảng 6: Hàm lượng pectin trong các bộ phận khác nhau của búp trà 11

Bảng 7: Chỉ tiêu hoá lý của lá trà 13

Bảng 8: Quy cách một số loại chai PET chịu nhiệt 15

Bảng 9: Đặc tính kỹ thuật của chai PET chịu nhiệt 15

Bảng 10: Giới hạn hàm lượng kim loại nặng của đồ uống không cồn 16

Bảng 11: Chỉ tiêu vi sinh vật đối với sản phẩm đóng chai 16

Bảng 12: Tổn thất trong các quá trình sản xuất 23

Bảng 13: Lượng nguyên liệu, bán sản phẩm, sản phẩm trong 1 ngày sản xuất 26

Bảng 14: Công suất của các thiết bị 33

Bảng 15: Lịch làm việc của thiết bị .37

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Lập luận kinh tế

Những năm gần đây, với sự tăng trưởng của nền kinh tế nước ta, đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện thì nhu cầu sử dụng thực phẩm có lợi cho sức khoẻ càng nhiều Trên

thị trường đồ uống, sản phẩm nước giải khát có gas từ từ nhường chỗ cho các loại nước ép trái cây và gần đây là sản phẩm nước trà đóng chai… Hàng loạt côâng ty sản xuất sản phẩm trà xanh đóng chai được thành lập như Tân Hiệp Phát, Pepsi, Kappa… để đáp ứng nhu cầu thị trường Do đó việc xây dựng thêm các phân xưởng và đổi mới công nghệ để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, tăng lợi nhuận và tăng khả năng cạnh tranh cho nhà sản xuất là cần thiết

1.2 Lựa chọn địa điểm

1.2.1 Nguyên tắc lựa chọn

- Gần thị trường tiêu thụ

- Gần nguồn nguyên liệu: lá trà tươi được thu mua từ Bảo Lộc

- Giao thông: gần đường giao thông chính để thuận tiện vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm

- Nguồn điện nước: có mạng lưới nước sinh hoạt của thành phố, gần mạng lưới điện quốc gia

- Nằm trong khu quy hoạch, đảm bảo an ninh quốc phòng

- Đặt gần khu dân cư

- Khí hậu, thời tiết, địa hình… thuận lợi

1.2.2 Địa điểm xây dựng

Phân xưởng đặt tại khu công nghiệp Tân Bình: 108 Tây Thạnh, phường 15, quận Tân Bình, TPHCM

1.2.2.1.Vị trí địa lý

- Phía Tây Bắc giáp quận 12

- Phía Tây Nam giáp huyện Bình Chánh

- Phía Đông là đường Chế Lan Viên

Đây là khu công nghiệp sạch duy nhất nằm trong thành phố, là đầu mối quan trọng với các tỉnh miền Tây và Đông Nam Bộ, có vị trí rất thuận lợi:

- Cách trung tâm thành phố 10km

- Nằm cạnh sân bay Tân Sơn Nhất

- Cách cảng Sài Gòn 11km theo đường vận chuyển container

- Cách xa lộ vành đai Quốc lộ 1A 600m

- Cách Quốc lộ 22 khoảng 400m (tương lai là trục bắc nam của thành phố : đoạn đường Xuyên Á

1.2.2.2 Diện tích khuôn viên và các phân khu chức năng

Tổng diện tích toàn khu: 142,35 ha, trong đó:

- Diện tích đất cho thuê: 84,5 ha

- Khu phụ trợ – kho hàng: 13,4 ha

- Hệ thống giao thông: 26,2 ha

- Cây xanh: 18,2 ha

1.2.2.3 Hạ tầng kỹ thuật trong khu công nghiệp

Khu công nghiệp Tân Bình được đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng hiện đại đạt tiêu chuẩn quốc gia nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho các nhà đầu tư hoạt động.

• Nguồn cung cấp điện : 2 nguồn

- Trạm TB I nằm trong khu công nghiệp: 110/22kV – 2 x 40 MVA

- Đường dây dự phòng Hóc Môn và Vinatexco từ trạm 110/15kV Bà Quẹo

• Nguồn cung cấp nước : 3 nguồn

- Công ty khai thác và xử lý nước ngầm thành phố: 50.000m3/ngày đêm

- Hệ thống cấp nước sông Sài Gòn: 300.000m3/ngày đêm

- Hệ thống cấp nước nội bộ khu công nghiệp: 6.000m3/ngày đêm

• Hệ thống giao thông

Tổng chiều dài các tuyến đường trong khu công nghiệp khoảng 13,2km với các loại đường có lộ giới từ 16-32m được trải bêtông nhựa nóng và nối trực tiếp với xa lộ vành đai Quốc lộ 1A, Quốc lộ 22

• Khu phụ trợ

Chiếm 13,42 ha dùng để bố trí các công trình cung cấp năng lượng, cung cấp nước và cung cấp các dịch vụ vận tải, kho bãi, kho ngoại quan

Công tác bảo vệ trật tự công cộng cũng được khu công nghiệp quan tâm và được thực hiện chuyên trách bởi đội bảo vệ khu công nghiệp, đồng thời thường xuyên phối hợp với các

cơ quan địa phương

⇒ Chọn xây dựng phân xưởng tại lô số 3 khu B có diện tích 240 m2

1.3 Lựa chọn năng suất

- Thị trường tiêu thụ sản phẩm là TPHCM với dân số khoảng 8 triệu người

- Vì quy mô phân xưởng nhỏ và sản phẩm là chai trà xanh không đường phục vụ chủ yếu cho nhóm đối tượng có nhu cầu sử dụng sản phẩm không đường (như người bệnh tiểu đường) nên yêu cầu đặt ra cho phân xưởng là cung cấp khoảng 6000 chai trà (≈ 3000 L) mỗi ngày

- Từ 1 kg nguyên liệu trà tươi trung bình sản xuất được 10L nước trà

 Chọn năng suất của phân xưởng là 300 kg nguyên liệu/ngày

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 TRÀ

• Giới thiệu chung

− Bộ Chè Theales

− Họ Chè Theaceae

− Chi Chè Camellia (Thea)

Tên khoa học: Camellia sinensis (L) (hay Thea sinensis L.)

2.1.1 NGUỒN GỐC CÂY TRÀ

Hình 1: Cây tràø Hình 2: Hoa trà Hình 3: Búp trà

Năm 1753, Carl Von Lenne, nhà thực vật học Thụy Điển đã thu thập, phân loại các mẫu

tràø giống ở Trung Quốc, và lần đầu tiên đặt tên khoa học cây tràø là Thea sinensis, phân thành 2 giống tràø : Thea bohea (tràø đen) và Thea viridis (tràø xanh), như vậy đã xác nhận Trung Quốc là

nơi ra đời của cây tràø

Năm 1951, Đào Thừa Trân (Trung Quốc) đưa ra thuyết chiết trung được nhiều học giả thế giới công nhận Theo thuyết này, cái nôi tự nhiên của cây tràø là ở khu vực gió mùa Đông Nam

Á, vì ở Lào, Mianma, Vân Nam và bắc Việt Nam đều có những cây tràø hoang dại Các điều kiện đất đai, khí hậu, lượng mưa của cả khu vực này đều rất thích hợp với sự sinh trưởng của cây tràø, hợp thành một vườn tràø nguyên thủy Hơn nữa các cây tràø mọc hoang dại tìm thấy rất nhiều dọc 2 bờ các con sông lớn : Kim Sa Giang, Phú Long Giang, Salouen, Irravadi, Mê Kông, Bramapoutro… Các con sông này đều bắt nguồn từ dãy núi phía nam cao nguyên Tây Tạng nên vùng nguyên sản cây tràø là vùng núi ở cao nguyên Tây Tạng Cây tràø di thực về phía đông qua tỉnh Tứ Xuyên, bị ảnh hưởng của khí hậu, nên biến thành giống trà lá nhỏ, di thực về phía nam và tây nam là Ấn Độ, Mianma, Annam (Việt Nam) biến thành giống lá to (Trồng trọt và chế biến tràø, NXB Trung Hoa thư cục, Thượng Hải, 1951)

Năm 1974, J.Werkhoven (Hà Lan) chuyên viên của tổ chức Lương thực thế giới FAO, đã tổng kết trong cuốn Công nghệ chè (Tập san Nông nghiệp 26, Rome,1974): “Cây chè được

Linne xếp loại và đặt tên là Thea sinensis (L.) có nguồn gốc ở vùng Đông Nam Trung Quốc

gần nguồn sông Irrawadi (Mianma)”

Hình 4: Những vùng sản xuất tràø chính trên thế giới

2.1.2 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC:

Chè là một thứ nước uống mà người tiêu dùng rất coi trọng chất lượng Chất lượng của chè được đánh giá bằng thử nếm cảm quan truyền thống gồm các tiêu chuẩn hương vị, màu nước, cánh chè và bã chè

Các nhà nghiên cứu khoa học đã phát hiện những tính chất cảm quan trên đều có cơ sở vật chất là những thành phần sinh hóa của lá chè Đặc tính sinh hóa chè được nghiên cứu và sử dụng ngày càng nhiều trong khoa học kỹ thuật nông nghiệp và công nghệ Nhưng mua bán chè trên thị trường vẫn dựa vào thử nếm cảm quan là chính, cộng thêm một số chỉ tiêu sinh hóa bắt buộc đã ký giữa 2 đối tác mua và bán, như độ ẩm, tro, kim loại, dư lượng thuốc trừ sâu

Bảng 1: Thành phần các chất có trong lá chè tươi.

Lá chè

Nước (75-80%)Chất khô (20-25%)

Bảng 2: Hàm lượng các chất có trong lá chè tươi

•Môi trường xảy ra các phản ứng của các chất hoà tan

•Tham gia phản ứng thuỷ phân và oxi hoá khử xảy ra trong các tế bào lá

− Hàm lượng nước trong các búp chè có từ ba lá thường thay đổi nhiều, phụ thuộc vào thời gian thu hái, điền kiện thời tiết và nhiều yếu tố khác

Nghiên cứu hàm lượng nước ở các giống chè phổ biến ở nước ta:

Bảng 3: Hàm lượng nước trong đọt chè búp 3 lá

Tháng

Trung bình

Chất khô hoà tan trong nước:

+ Catechin + Vitamin

+ Acid amin + Saponin

+ Caffein + Fluoride

+ Saccharide + Flavonoids

+ Chất khoáng + Pectin

Chất khô không hoà tan trong nước

Hoà tan trong dầu:

+ Carotene+ Vitamin E+ Chlorophyl

Không tan trong dầu:+ Cellulose

+ Protein

•Trong lá mầm : : 76.60 %

•Trong lá thứ nhất : 75.60 %

•Trong lá thứ hai : 75.60 %

•Trong lá thứ ba : 79.27 %

•Trong cuộng chè : 84.80 %

2.1.2.2 Hợp chất polyphenol

Các hợp chất polyphenol trong trà được chia thành 4 nhóm chính:

- Hợp chất catechin

- Hợp chất anthoxanthin

- Hợp chất anthocyanne

- Các acid phenolcarboxylic cùng các hợp chất khác

2.1.2.2.1 Hợp chất catechin

Có 6 loại catechin trong trà, bao gồm:

vị đắng và chát nhẹ cho trà Catechin là tác nhân chính tạo màu cho nước trà khi đã qua chế biến

Bảng 4 : Các chất catechin trong hỗn hợp tannin của búp trà ba lá, giống trà Grudia (%)

OH

H OH

OH

OH H

0.4

(-) epicatechin

O O

H

OH

H OH

OH

OH H

OH H

O O

OH OH OH

18.1

(-) epigalocatechingalat H O O

OH

OH OH H

OH H

O O

OH OH OH

58.1

(-) galocatechingalat O O

OH

OH OH H

OH H

O O

OH OH OH

1.4

Chế phẩm catechin trà được dùng như một vitamin P rất cần cho cơ thể người (người lớn cần 200mg và trẻ em cần 100mg mỗi ngày) Hiện nay, người ta đã thiết lập được phương pháp thu nhận chế phẩm catechin (vitamin P) từ lá trà già và dùng để chữa bệnh chảy máu trong cơ

thể do nhiễm độc các mao quản, chữa bệnh huyết áp cao và tê thấp tim Chế phẩm catechin của trà có độ tinh khiết cao, có tác dụng chữa bệnh nhiễm phóng xạ và có hoạt tính chỉ thua kém natrigalat.

2.1.2.2.2 Hợp chất anthoxanthin

Người ta đã tìm thấy một số anthoxanthin có trong lá trà thuộc các giống khác nhau:

- Campherol và các glycoside của nó

- Quexectin và các glycoside của nó

- Miricetin và các glycoside của nó

Anthoxanthin có vị đắng chát, tham gia vào sự tạo màu cho nước trà nhưng không nhiều

do có lượng tương đối ít so với hợp chất catechin

2.1.2.2.3 Hợp chất anthocyanne

Tồn tại trong trà dưới dạng liên kết với một gốc đường, tan trong nước, màu sắc phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như nhiệt độ, nồng độ và thành phần các hợp chất khác

Hợp chất anthocyanne có vị đắng, trong lá trà càng chứa nhiều anthocyanne thì vị càng đắng không hợp khẩu vị người tiêu dùng

2.1.2.2.4 Các acid phenolcarboxylic

Là các hợp chất hữu cơ có công thức hoá học vừa chứa gốc phenol vừa chứa gốc carboxyl

Trong lá trà tươi có chứa nhiều chất thuộc các acid phenolcacboxylic Chất đơn giản nhất đã tìm thấy trong lá trà là acid galic

Ngoài ra còn tìm thấy các acid sau:

• Phức chất tannin

Trong thành phần hóa học của trà tươi hay trà thành phẩm, chất chát (hay còn gọi là phức chất tannin) giữ một vị trí hết sức quan trọng vì nó quyết định chất lượng của trà Tannin không những tạo nên vị độc đáo cho trà mà còn tham gia vào các quá trình biến đổi hóa học dưới tác dụng của các enzyme oxy hóa để tạo ra hương thơm và màu sắc đặc trưng cho mỗi loại trà

Tannin không phải là một đơn chất mà là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất có đặc tính polyphenol Trong thành phần của của phức chất tannin của trà gồm có các polyphenol catechin đơn giản, các sản phẩm oxy hóa của chúng.

Dưới tác dụng của nhiệt và ẩm, sản phẩm thu được là trà xanh có vị chát mạnh, hậu ngọt, có nước màu xanh tươi hoặc xanh vàng, có mùi thơm đặc trưng

2.1.2.2.5 Hợp chất alkaloid

Alkaloid là những chất không màu, một số ít có màu vàng, chúng có tính kích thích đầu lưỡi, có vị đắng Thành phần chủ yếu là caffeine

Caffeine có công thức phân tử: C8H10N4O2, công thức cấu tạo:

Caffeine là chất alkaloid chủ yếu và quan trọng nhất trong lá trà, có vị đắng, không mùi Caffeine tác dụng với tannin trà sẽ tạo thành váng khi để nguội nước trà, gọi là hợp chất tanat caffeine

Bảng 5: Hàm lượng caffein của lá trà

Các loại lá Hàm lượng caffeine (%)

Chất lượng trà phụ thuộc nhiều vào lượng caffeine, caffeine càng nhiều thì chất lượng càng giảm, nhưng không thể thiếu caffein trong thành phần của trà

2.1.2.3 Protein

Protein là một trong các nhóm chất chủ yếu và quan trọng trong thành phần của lá trà Trong quá trình chế biến trà, protein là nguồn cung cấp các acid amin tự do vì một phần protein bị phân giải bởi các enzyme tương ứng tạo ra các acid amin kết hợp với tannin hoặc đường trở thành các aldehyde bay hơi, góp phần tăng cường hương thơm cho trà

Trong lá trà, protein chủ yếu là protein có tính tan trong kiềm như glutelin Ngoài ra, còn có protein hòa tan trong nước, trong rượu và trong acid Các hợp chất chứa Nitơ có trong lá trà với hàm lượng rất lớn, chỉ tính lượng protein cũng đã chiếm tới 25 – 30% trọng lượng chất khô Lượng Nitơ trong lá trà tươi chiếm 4.5%, trong đó chủ yếu là Nitơ của protein (khoảng 3%)