Đồ án về sữa tươi thanh trùng năng suất 10000năm và HACCP cuae sữa tươi thanh trùng

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN....................................................................................... 4
1.1

Tổng quan về thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa................................. 4
1.1.1

1.2

Thị trường sữa tại Việt Nam ............................................................. 7

Tổng quan về sản phẩm sữa tươi thanh trùng ........................................... 10
1.2.1

Doanh thu và sự tăng trưởng .......................................................... 12

1.2.2

Cơ cấu thị trường sữa tươi thanh trùng tại Việt Nam ................. 12

CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI THANH
TRÙNG CĨ ĐƯỜNG ............................................................................................... 13
2.1

Cơng nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng .................................................. 13
2.1.1 Phương pháp thanh trùng ................................................................... 13

2.2

2.1.1

Thiết bị thanh trùng ........................................................................ 16

2.1.2

Lựa chọn công nghệ ......................................................................... 18

2.1.3

Lựa chọn công nghệ ......................................................................... 20

Nguyên liệu .................................................................................................... 21
2.2.1

Sữa nguyên liệu ................................................................................ 21

2.3

Sơ đồ công nghệ............................................................................................. 23

2.4

Thuyết minh quy trình ................................................................................. 24
2.4.1

Kiểm tra sữa tươi nguyên liệu ........................................................ 24

2.4.2

Gia nhiệt............................................................................................ 24

2.4.3

Ly tâm làm sạch và ly tâm tiêu chuẩn hoá .................................... 24

2.4.4

Phối trộn ........................................................................................... 25

2.4.5

Gia nhiệt............................................................................................ 25

2.4.6

Đồng hoá ........................................................................................... 25

2.4.7

Thanh trùng...................................................................................... 26

2.4.8

Làm lạnh ........................................................................................... 26

2.4.9

Chiết rót vơ trùng ............................................................................ 27

2.4.10 Sản phẩm .......................................................................................... 27
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG SẢN PHẨM ......................................... 29

3.1

Kế hoạch sản xuất ......................................................................................... 29

3.2

Tính tốn cân bằng sản phẩm ...................................................................... 29
3.2.1

Tính tốn thành phần ngun liệu...................................................... 29

CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ ...................................................... 33
1


4.1

Phương tiện vận chuyển ............................................................................... 33

4.2

Vải lọc sữa ...................................................................................................... 34

4.3 Thiết bị bài khí .................................................................................................... 35
4.4

Tank bảo quản sữa nguyên liệu ................................................................... 36

4.5 Tank cân bằng ..................................................................................................... 38
4.7 Thiết bị ly tâm ..................................................................................................... 40

4.8 Tank chứa cream ................................................................................................ 41
4.9 Tank chứa sữa gầy .............................................................................................. 42
4.10 Thiết bị phối trộn .............................................................................................. 43
4.11 Thiết bị đồng hố .............................................................................................. 44
CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH MỐI NGUY HACCP ................................................. 47
5.1

Khái niệm về HACCP................................................................................... 47

5.2

Các nguyên tắc cơ bản để hình thành HACCP.......................................... 47

5.3

Các bước thực hiện HACCP ........................................................................ 48

5.4

Tiến hành phân tích mối nguy và các biện pháp kiểm soát ...................... 48

6

CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG CIP TRONG NHÀ MÁY ............................... 59

6.1

Tổng quan về hệ thống ................................................................................. 59

6.2

Các quá trình làm sạch: ............................................................................... 60

6.3

Hệ thống CIP:................................................................................................ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 67

2


LỜI MỞ ĐẦU
Sữa là nguồn dinh dưỡng hồn hảo, nó chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng Pr, L,
G, các vitamin và khoáng chất, canxi cần thiết cho cơ thể người,và chúng ở dạng cân đối
và dễ hấp thụ bởi cơ thể, có thể nói sữa là một thựcphẩm tốt hơn bất kỳ thực phẩm nào:
Protêin trong sữa có khoảng 20 loại amino axit khác nhau trong đó có 8 loại amino axit
cần thiết cho người lớn và 9 amino axit không thay thế cho trẻ con, các loại amino axit này
cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn hàng ngày để cơ thể phát triển và
bảo vệ da tóc.
Vì vậy để có cuộc sống chất lượng cao, hàng ngày mỗi chúng ta đều phải dùng sữa để
cung cấp năng lượng và các vitamin khống chất có lợi cho sức khỏe. Trên thị trường có
hai dịng sữa chính là sữa tươi tiệt trùng và sữa tươi thanh trùng. Sữa thanh trùng được
làm từ sữa tươi nguyên chất 100%. Sản phẩm được tạo ra nhờ công nghệ thanh trùng hiện
đại – xử lý ở nhiệt độ 70-75oC trong 10-15 giây rồi làm lạnh nhanh ở 4oC, giữ lại trọn vẹn
lượng Vitamin và khoáng chất từ sữa bò tươi nguyên chất.
Nhận thấy tiềm năng của sản phẩm này, trên cơ sở những kiến thức học được và sự
hướng dẫn của TS. Nguyễn Đức Trung, trong đồ án này, em xin trình bày đồ án về đề
tài:“Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng năng suất 20000 tấn
nguyên liệu/ ngày”.

Do trình độ, kinh nghiệm nghiên cứu tài liệu còn hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi
những sai sót trong q trình tính toán, thiết kế thiết bị trong đồ án này, rất mong được
thầy cơ góp ý, chỉ bảo để em có thể bổ sung, củng cố kiến thức. Em xin chân thành cảm
ơn.

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa
Thị trường sữa và các sản phẩm từ sữa trên thế giới
1.1.1.1 Doanh thu
Theo bài thống kê của tác giá M.Shahbandeh đăng vào ngày 29/3/2022 trên trang
Statista, tổng doanh thu trên thế giới của ngành sữa đạt khoảng 720 tỉ đô la Mỹ vào năm
2019. Dựa theo số liệu của những năm từ 2018-2019, bà đã đưa ra một biểu đồ dự đoán
doanh thu của ngành sữa giai đoạn 2020-2026 và theo đó, ngành sữa có thể đạt được mức
lợi nhuận 1,127 tỉ đơ la vào năm 2026. [1]

Hình 1. Biểu đồ dự đốn doanh thu ngành sữa giai đoạn 2020-2026
Sữa là một trong những mặt hàng nông nghiệp được sản xuất nhiều nhất và có giá trị
trên tồn thế giới. Sữa xếp đứng thứ ba về tỉ trọng sản xuất và là mặt hàng nơng sản đứng
thứ hai về giá trị trên tồn thế giới. Sữa đóng góp vào 27% giá trị gia tăng tồn cầu của
ngành chăn ni và 10% đến nơng nghiệp.[1]

4


1.1.1.2 Cơ cấu các loại sản phẩm trên thị trường

Cơ cấu ngành sữa năm 2019

11.24
Sữa tươi
36.22

18.45

Bơ

Phơ mai

17.2

5.11

Whey

11.78

Hình 2. Biểu đồ cơ cấu sản phẩm sữa trên thị trường thế giới năm 2019[1]
3 loại sản phẩm sữa đạt được doanh thu lớn trên thị trường là sữa tươi, sữa gầy và sữa
nguyên kem với cơ cấu chiếm khoảng 20-37% tỉ trọng sản phẩm trên thị trường. Các sản
phẩm sữa còn lại là bơ, phô mai, whey chiếm tỉ trọng thấp hơn, lần lượt là 5.11%, 11.78%
và 11.24% cơ cấu sản phảm trên thị trường.
1.1.1.3 Xu hướng phát triển sản phẩm
Sữa là một thực phẩm quan trọng trong chế độ ăn của con người bởi lượng dinh dưỡng
dồi dào mà nó cung cấp cho con người. Từ năm 2018 đến nay, dân số thế giới đang ngày
càng tăng, kéo theo đó là nhu cầu tiêu thụ sữa ngày càng nhiều và điều này cũng là cơ hội
để các nhà sản xuất mở rộng thêm thị trường tiêu thụ cho công ty của mình.

5


Hình 3. Biểu đồ tiêu thụ sữa tính theo đầu người giai đoạn 2010-2019.
Nguồn: Statista

Hình 4. Bảng dự đốn mức độ tăng tưởng của ngành sữa giai đoạn 2019-2024[2]
Sữa tươi uống vẫn là sản phẩm chiếm tỉ trọng lớn trong ngành sữa và các sản phẩm từ
sữa và được kì vọng là sẽ đạt mức tăng trưởng 4.9% về sản lượng và tăng 5.2% về giá trị
trong giai đoạn 2019-2024.[2] Trong cơ cấu các loại sản phẩm sữa và sản phẩm từ sữa,
sữa chua uống, sữa chua và sữa đậu nành được dự đoán là đạt mức tăng trưởng nhanh nhất
trong cơ cấu thị trường sản phẩm. Tỉ lệ tăng trưởng trung bình hàng năm của sữa chua
uống đạt +10.2%, theo sau là sữa chua với 3.9% và sữa đậu nành với 2.8%.[2]
Đi kèm với những điều kiện thuận lợi trên, ngành sữa vẫn tồn tại những thách thức. Ví
dụ như : sản lượng sữa nguyên liệu giảm do ảnh hưởng của dịch covid- 19, giao thương
đình trệ khiến việc xuất nhập khẩu sữa gặp khó khăn, nhu cầu trải nghiệm sự mới lạ của
người tiêu dùng ngày càng cao và đòi hỏi những nhà sản xuất phải cải tiến sản phẩm của
mình.....
1.1.1.4

Những nhà sản xuất sữa lớn trên thế giới

Dựa theo doanh thu, tháng 3 năm 2021, trang chủ của Vinamilk đã đăng một bản thống
kê top 50 công ty sữa lớn nhất thế giới của Plimsoll – một trang web chuyên thực hiện
những thống kê mọi ngành trên toàn thế giới.
6


Bảng 1.5. Top 10 công ty sản xuất sữa lớn nhất thế giới. Nguồn: Vinamilk
STT

Tên công ty

Doanh thu ($’000 USD)

1

NESTLE S.A

99,922,534

2

DANONE

28,419,770

3

UNI-PRESIDENT ENTERPRISES CORP.

15,031,793

4

FONTERRA CO-OPERATIVE GROUP LIMITED

14,151,310

5

LAND O’LAKE, INC.

13,887,722

6

INNER MONGOLIA YIU INDUSTRIAL GROUP
CO., LTD.

12,914,538

7

ZUIVELCOOPERATIE FRIESLANDCAPINA U.A,

12,829,226

8

ARLA FOODS AMBA

11,869,843

9

MEIJI HOLDINGS CO LTD

11,524,434

10

CHINA MENGNIU DAIRY COMPANY LIMITED

11,393,202

Từ bảng số liệu này, ta có thể thấy 3 công ty sản xuất sữa đứng đầu trên thế giới là Nestle
với doanh thu trong năm 2021 là gần 100 tỷ USD, mức lợi nhuận lớn hơn hẳn so với doanh
thu của 2 công ty đứng thứ 2 và thứ 3 là Danone và Uni-President Enterprises Corp. Hơn
một nửa số công ty trong top 10 này là công ty của châu Âu.
Công ty cổ phần sữa Việt Nam cũng được góp mặt trong danh sách 50 cơng ty sản xuất
sữa đứng dầu trên thế giới, đứng ở vị trí thứ 36 với doanh thu 2,5 tỷ USD. Mặc dù Việt
Nam chỉ là một nước đang phát triển nhưng vẫn luôn nỗ lực sản xuất, cải tiến công nghệ
để đem lại một mức doanh thu khá tốt so với các nước sản xuất sữa khác.

1.1.1 Thị trường sữa tại Việt Nam
1.1.2.5 Doanh thu
Sữa nước là phân khúc đóng góp giá trị lớn nhất trong ngành sữa Việt Nam và được
dự đốn sẽ đạt mức tăng trưởng trung bình 7,7% về doanh số trong giai đoạn 2021-2025
nhờ nhu cầu sữa nước ngày càng tăng do các trường học mở cửa trở lại. Khơng những
thế, chính phủ thúc đẩy “Chương trình Sữa học đường” – sữa được phân phối đến các
7


trường mầm non và tiểu học, với nỗ lực cải thiện tình trạng dinh dưỡng và tầm vóc thể chất
cho trẻ nhỏ.
Tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh, thị trường rộng lớn và mơi trường đầu tư thơng
thống, hấp dẫn, là những điều kiện thuận lợi để phát triển thị trường sữa tại Việt Nam.
Nhu cầu tiêu dùng sữa của người dân trong nước ngày càng tăng cao.
Theo Tổng cục Thống kê, trong tháng 2/2020, sản lượng sữa tươi của cả nước ước đạt

128,3 triệu lít, tăng 16,5% so với tháng 1/2020 và tăng 16,1% so với tháng 2/2019. Tính
chung 2 tháng đầu năm 2020, sản lượng sữa tươi đạt 238,4 triệu lít, tăng 4,8% so với cùng
kỳ năm 2019.
Sản lượng sữa bột tháng 2/2020 ước tính đạt 10,1 nghìn tấn, tăng 21,7% so với tháng
1/2020 nhưng giảm 0,4% so với tháng 2/2019. Tính chung 2 tháng đầu năm 2020, sản
lượng sữa bột giảm 8,4% so với cùng kỳ năm 2019.
Theo Euromonitor, với sản lượng sữa như trên, thị trường sữa Việt Nam đạt giá trị
135.000 tỷ đồng vào năm 2020, tăng hơn 8% so với năm 2019, nhờ vào sự tăng trưởng
nhanh chóng của phân khúc sữa chua và sữa uống. Các ngành hàng ghi nhận mức tăng
trưởng cao gồm : sữa nước (+10%), sữa chua (+12%), pho mát (+11%), bơ (+10%) và
các sản phẩm từ sữa khác (+8%) trong khi sữa bột chỉ tăng 4% về giá trị.
Thời kỳ trước đổi mới, phần lớn người dân nông thôn khơng tiêu dùng sữa, đến năm
2010, trung bình mỗi người Việt Nam tiêu thụ khoảng 15 lít sữa/năm. Theo số liệu mới
nhất của Tổng cục Thống kê, mức tiêu thụ sữa và sản phẩm từ sữa trung bình của người
Việt Nam hiện là 27kg sữa quy đổi/người/năm. Mức tiêu thụ sữa của Việt Nam cao hơn
một số nước trong khu vực như: Indonesia; Philippines. Tuy nhiên, hiện tiêu dùng sữa bình
quân đầu người ở Việt Nam vẫn thấp hơn nhiều so với mức bình quân của khu vực châu
Á là 35kg/người/năm, thấp hơn rất nhiều mức tiêu thụ sữa trung bình của thế giới.

8


1.1.2.6 Cơ cấu các sản phẩm trên thị trường

Cơ cấu thị trường sữa Việt Nam

0.70%
1.70%

6.50%

Sữa uống

14.50%

Sữa bột
47.60%

Sữa chua

Phơ mai
Bơ
29%

Khác

Hình 1.6. Cơ cấu các sản phẩm sữa tại Việt Nam theo doanh thu
Khi nhắc đến ngành sữa, mọi người thường chỉ nhắc đến các sản phẩm sữa tươi, tuy
nhiên, ngành sữa tại Việt Nam rộng hơn thế với nhiều các nhánh nhỏ. Về cơ bản, ngành
hàng này có thể được chia thành các nhóm như sau. :
Nhóm sữa nước là ngành hàng rất lớn, với sự phát triển đáng kể của sữa tươi (Fresh
milk). Đối với nhóm sữa nước, các tiêu chí chính là NATURAL và HEALTHY: ngon,
100% từ sữa bị tươi và cải thiện hệ miễn dịch
Nhóm sữa bột bao gồm các sản phẩm sữa bột cho em bé, các sản phẩm dinh dưỡng
dành cho em bé và các loại sữa cho người lớn tuổi. Đặc biệt, trước đây nhóm sữa bột chủ
yếu phục vụ cho em bé, tuy nhiên gần đây sữa bột dành cho người lớn tuổi đang phát triển
mạnh với ví dụ điển hình là brand Ensure.
Nhóm sữa chua gồm sữa chua ăn và sữa chua uống. Với nhóm sữa chua, tiêu chí chính
là - HEALTHY SNACK: ngon, tốt cho da và cải thiện tiêu hóa và hệ miễn dịch
Cheese và các sản phẩm khác : Phô mai được làm từ các loại sữa bò, cừu hoặc dê và

chứa nhiều protein cũng như chất béo.
1.1.2.7 Xu hướng phát triển sản phẩm
Mặc dù ngành sữa ít nhạy cảm với dịch Covid-19, nhưng nhu cầu người tiêu dùng có
thu nhập thấp vẫn có thể bị ảnh hưởng. Theo đó, nhu cầu từ người tiêu dùng có thu nhập
thấp vẫn có thể bị ảnh hưởng do dịch Covid-19 đã gây thiệt hại đến thu nhập của nhóm
này, hoặc đối với những người tiêu dùng nhạy cảm về giá. Các công ty như Vinamilk và
9


Vinasoys đã chứng kiến hiện tượng cơ cấu sản phẩm bán ra dịch chuyển về phía các sản
phẩm giá rẻ trong tháng 9/2020. Ngược lại, sự phân hóa sẽ tiếp tục diễn ra do nhóm thu
nhập trung bình và cao ít bị ảnh hưởng hơn và họ vẫn sẽ có xu hướng gia tăng tiêu thụ
các sản phẩm cao cấp.
1.1.2.8 Những nhà sản xuất sữa lớn tại Việt Nam

Kết quả kinh doanh năm 2020 của ngành Sữa ít bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh. Vinamilk
(VNM) và Mộc Châu Milk (MCM) lần lượt đạt mức tăng trưởng doanh thu 3%/10% trong
tháng 9/2020, cao hơn so với các doanh nghiệp cùng ngành và toàn ngành (Vinasoy: -8%
so với cùng kỳ). Lợi nhuận tăng mạnh hơn doanh thu, xuất phát từ tỷ suất lợi nhuận gộp
ở mức tốt và chi phí quảng cáo được cắt giảm trong thời kỳ dịch bệnh.
Tuy nhiên, thị trường sữa tại Việt Nam đang cạnh tranh ngày càng gay gắt khi có thêm
nhiều đối thủ gia nhập thị trường. Ví dụ như tập đồn Masan ra mắt sữa ngũ cốc ca cao
lúa mạch với thương hiệu B’fast cũng như Vitadairy đang phát triển sản phẩm sữa non
trong phân khúc sữa bột.

1.2

Tổng quan về sản phẩm sữa tươi thanh trùng

Theo TCVN 11216 : 2015, sản phẩm được chế biến từ sữa tươi nguyên liệu (Sữa không

bổ sung hoặc tách bớt các thành phần của sữa, chưa qua xử lý ở nhiệt độ cao hơn 40 °C
hoặc các biện pháp xử lý tương đương khác, dùng để tiêu thụ ở dạng sữa lỏng hoặc để
chế biến tiếp theo) có thể bổ sung đường và các loại nguyên liệu khác ví dụ như nước
quả, cacao, cà phê, phụ gia thực phẩm, đã được chế biến bằng phương pháp thanh trùng

10


Bảng 1. Giá trị dinh dưỡng trung bình trong 100ml sản phẩm sữa tươi thanh trùng
Năng lượng

64.5 kcal

Vitamin D3

20 IU

Chất đạm

3.2g

Vitamin B2

120 mcg

Chất béo

3.8g

Khoáng chất

Carbohydrates

4.4g

Canxi

105mg

Magie

9mg

Kẽm

0.4 mg

Vitamins
Vitamin A

150 IU

Dựa vào bảng thành phần trên, ta có thể thấy sữa tươi thanh trùng là nguồn cung cấp
canxi dồi dào, cần thiết cho sự phát triển bình thường của cơ thể. Đồng thời, sữa tươi
thanh trùng còn bổ sung thêm các vitamin D cần thiết trong cơ thể. Sữa giúp tăng khả
năng miễn dịch của sức khoẻ con người và đảm bảo cho xương được chắc khoẻ.
Sữa tươi thanh trùng được xử lí ở nhiệt độ thấp nên giữ được hầu như toàn bộ các
vitamin, khoáng chất trong sữa nguyên liệu, đảm bảo được hương vị thơm ngon đặc trưng
của sữa bò tươi tự nhiên mà vẫn đã được xử lí nhằm khống chế vi khuẩn phát triển, đảm
bảo an toàn cho người sử dụng.

11


1.2.1 Doanh thu và sự tăng trưởng
Thị trường sữa nước không bao gồm các sản phẩm sữa khác như sữa chua, phomai,
kem, bơ, sữa bột, năm 2018, tăng trưởng ổn định 10%

Hình 1.8. Biểu đồ doanh thu và tăng trưởng của thị trường sữa nước tại Việt Nam
giai đoạn 2014-2018.[3]
Hiệp hội Sữa Việt Nam cho biết, mặc dù ảnh hưởng của dịch bệnh nhưng sản lượng
sữa năm 2020 vẫn tăng trưởng tốt. Trong đó, sản lượng sữa tươi ước đạt 1.702,4 triệu lít,
tăng 1% so với năm 2019.
1.2.2

Cơ cấu thị trường sữa tươi thanh trùng tại Việt Nam

Hình 1.9. Biểu đồ cơ cấu thị trường sữa tươi thanh trùng tại Việt Nam năm 2018.
Nguồn: Euromonitor

12


CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI
THANH TRÙNG CĨ ĐƯỜNG
2.1 Cơng nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng
2

Để cho ra đời một hộp sữa tươi thanh trùng hoàn thiện tới tay người tiêu dùng, nhà sản
xuất cần tiến hành các công đoạn chủ yếu sau :

Thu nhận sữa -> kiểm tra chất lượng sữa -> làm sạch -> tiêu chuẩn hoá sữa -> đồng
hoá -> thanh trùng -> rót chai -> bảo quản.
Sau khi sữa được thu mua sẽ được đem đi kiểm tra chất lượng dựa theo tiêu chuẩn đã
được thống kê trong TCVN về sữa tươi nguyên liệu nhằm đảm bảo chất lượng của sản
phẩm đầu ra. Khi sữa nguyên liệu đã vượt qua bài kiểm tra chất lượng đầu vào thì sẽ được
đem đi làm sạch nhằm loại bỏ những tạp chất không mong muốn, tiếp đến cơng đoạn tiêu
chuẩn hố để đưa sữa nguyên liệu về ngưỡng thành phần như mong muốn của nhà sản
xuất, đảm bảo sự đồng đều về chất lượng của sản phẩm đầu ra. Tiếp đến, sữa nguyên liệu
sau khi được chuẩn hố sẽ qua cơng đoạn đồng hố để phân tán đều các cầu mỡ trong hệ
sữa rồi được đem đi thanh trùng để tiêu diệt một phần vi sinh vật có hại trong sản phẩm.
Cuối cùng, sữa được đem đi rót chai rồi bảo quản và vận chuyển tới các siêu thị tới tay
người tiêu dùng.
Trong số những công đoạn cần thực hiện để sản xuất, công đoạn đóng vai trị chủ chốt
tới chất lượng sản phẩm và thời gian bảo quản sản phẩm, chúng ta không thể không kể
đến công đoạn thanh trùng sữa. Đây là cơng đoạn quan trọng nhất trong q trình sản xuất
loại sản phẩm này
2.1.1 Phương pháp thanh trùng
2.1.1.1.

Khái niệm :

Theo TCVN 5860:2007, thanh trùng được định nghĩa là quá trình xử lý ở nhiệt độ cao
trong thời gian ngắn (ít nhất là 71,7 °C trong 15 giây) hoặc sử dụng sự kết hợp khác nhau
về thời gian và nhiệt độ để nhận được hiệu quả tương đương.
2.1.1.2.

Phân loại phương pháp thanh trùng :

Có nhiều phương pháp thanh trùng :
- Thanh trùng bằng nhiệt, dùng chất tải nhiệt là nước nóng hay hơi nước

13


- Thanh trùng bằng dòng điện cao tần
- Thanh trùng bằng cách chiếu sáng
- Thanh trùng bằng cách chiếu các tia phân cực
Tuy nhiên phương pháp thanh trùng nhiệt là phương pháp phổ biến hơn vì dễ sử dụng
và hiệu quả kinh tế cao.
2.1.1.3.

Chế độ thanh trùng :

Quá trình thanh trùng đồ hộp trong thiết bị thanh trùng bằng nhiệt được tiến hành qua
ba giai đoạn liên tiếp:
- Nâng nhiệt độ nguyên liệu lên đến nhiệt độ thanh trùng.
- Giữ ở nhiệt độ thanh trùng đó một thời gian nhất định.
- Giảm nhiệt độ và áp suất trong thiết bị thanh trùng Công thức thể hiện chế độ thanh
trùng :
𝐴−𝐵−𝐶
𝑇
Trong đó :

A : thời gian nâng nhiệt độ tới nhiệt độ thanh trùng (phút) B : thời gian

giữ nhiệt độ tại nhiệt độ thanh trùng (phút)
C : thời gian hạ nhiệt độ và giảm áp suất trong thiết bị (phút)
2.1.1.4.
-

Các yếu tố ảnh hưởng tới chế độ thanh trùng :

Ảnh hưởng của độ axit trong thực phẩm

Chỉ số pH của mơi trường có vai trị quan trọng ảnh hưởng tới độ bền nhiệt của vi sinh
vật cũng như sự tồn tại và phát triển của chúng.
Dựa vào độ pH, thực phẩm được chia làm 2 nhóm:
- Thực phẩm khơng chua: pH > 4.6 (thịt, cá, đậu, trứng, sữa,..)
- Thực phẩm chua: pH ≤ 4.6 (rau quả)
Đối với nhóm thực phẩm không chua (pH >4.6), vi sinh vật phát triển mạnh trong môi
trường này là những vi sinh vật chịu nhiệt và sinh bào tử, Do đó đối với những thực phẩm
pH > 4.6 cần phải có nhiệt độ cao mới tiêu diệt được hết các loài vi sinh vật ưa nhiệt. Nhiệt
độ để thanh, tiệt trùng đối với các loại sản phẩm này thường là trên 100 độ C.
Đối với nhóm thực phẩm khơng chua (pH ≤ 4.6), các vi khuẩn chịu nhiệt khơng những
khơng phát triển được mà tính chịu nhiệt của chúng cũng giảm đi nên dễ
dàng bị tiêu diệt khi nâng cao nhiệt lên. Ngoài ra các thực phẩm loại này chủ yếu là
14


nấm men, nấm mốc tuy phát triển mạnh trong môi trường axit nhưng lại kém bền nhiệt.
Do đó đối với các thực phẩm chua, nhiệt độ thanh trùng nhỏ hơn 100oC.
-

Ảnh hưởng của các thành phần hoá học :

Chất béo có trong thực phẩm cản trở sự truyền nhiệt và do đó giúp vi sinh vật tăng sức
chịu nhiệt. Trong mơi trường chứa nhiều lipid và protid thì khả năng chịu nhiệt của vi sinh
vật càng cao. Nói cách khác đây là những chất bảo vệ, chống tác dụng của các yếu tố bên
ngồi vào vi sinh vật. Vì vậy đồ hộp có nhiều chất béo thì thời gian thanh trùng sẽ lâu hơn.
Nồng độ muối thấp có trong thực phẩm có tác dụng bảo vệ vi sinh vật, cịn nồng độ muối

cao có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật. Ở nồng độ muối thấp, do tác dụng của áp suất thẩm
thấu, nước trong tế bào của vi sinh vật bị thấm ra ngồi, vì vậy mà ngun sinh chất trong
tế bào khó đơng tụ hơn, vi sinh vật bề nhiệt hơn. Ở nồng độ muối cao hơn và trong điều kiện
nhiệt độ cao, quá trình khuếch tán xảy ta nhanh, NaCl xâm nhập vào tế bào vi sinh vật phá
vỡ cấu trúc tế bào, làm cho chúng bị tiêu diệt nhanh chóng.
Cịn đường có tác dụng bảo vệ vi sinh vật khi đun nóng. Nếu thực phẩm chứa nhiều
đường thì thời gian tiêu diệt càng kéo dài. Khi nồng độ đường cao quá 70% thì vi sinh vật
ngừng hoạt động, do vậy mặc dù chúng không bị tiêu diệt bằng nhiệt nhưng cũng không
thể hoạt động làm hư hỏng sản phẩm. Nếu như dịch đặc lại pha loãng thì vi sinh vật trong
đó lại hoạt động trở lại.
-

Ảnh hưởng tính chất vật lí của thực phẩm :

Các loại thực phẩm có hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, nồng độ chất khô, độ nhớt,
khối lượng riêng khác nhau, do vậy thời gian truyền nhiệt từ thành hộp vào than thành
phẩm cũng khác nhau
-

Ảnh hưởng của nhiệt độ ban đầu, nhiệt độ cuối và nhiệt độ thanh trùng :

Nhiệt độ đầu của thực phẩm càng cao thì thời gian nâng nhiệt trong chế độ thanh trùng
càng ngắn. Khi nhiệt độ cuối của sản phẩm sau thanh trùng càng cao thì thời gian hạ nhiệt
càng ngắn. Do đó nhiệt độ dầu cuối của sản phẩm có thể sảnh hưởng tới ché độ thanh
trùng của sản phẩm.

15


2.1.1 Thiết bị thanh trùng

Một vài thiết bị pháp thanh trùng hiện nay hay được sử dụng trong quy trình sản xuất
sữa tươi thanh trùng :

Hình 2.1. Thiêt bị thanh trùng dạng tấm bản
Thiết bị thanh trùng tấm bản có cấu tạo chủ yếu là gồm các bản mỏng bằng thép
khơng gì, lượn sóng hoặc phẳng nhưng có các gờ định hướng dòng chảy trên bề mặt tấm
bản. Ở 4 góc của của tấm bản có các lỗ vào ra của dịng chảy.
Tác nhân gia nhiệt : nước nóng hoặc hơi nước
Bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị thanh trùng tấm bản chính bằng diện tích của
tấm bản
Chiều dịng chảy : nguyên liệu và tác nhân gia nhiệt có thể chạy cùng chiều hoặc
ngược chiều. Tuy nhiên, để đạt hiệu quả truyền nhiệt cao nhất, nhà sản xuất thường chọn
chế độ chảy ngược dòng cho thiết bị thanh trùng
Ưu điểm :
•
Tiết kiệm diện tích : các tấm bản có bề mặt trao đổi nhiệt lớn, diện tích chiếm
chỗ ít, vì vậy mặt dù thiết bị có hệ số trao đổi nhiệt rất lớn bởi vì có sự kết hợp giữa các
rãnh và các nếp gấp trên tấm bản
•
Tính linh hoạt : có thể thực hiện thay đổi số lượng các tấm bản để tăng diện tích
trao đổi nhiệt sao cho phù hợp với từng loại chất lỏng và điều kiện hoạt động khac nhau.
•
Chi phí đầu tư thấp : các tấm trao đổi nhiệt được làm bằng vật liệu hợp kim và
titan, Ti-palladium và hợp kim Hastelloy. Đây là những hợp chất chống ăn mịn và chống
phản ứng hố hoạc nên có thể sử dụng trong thời gian dài
•

Dễ vệ sinh và bảo trì : thiết bị dẽ tháo lắp để kiểm tra và làm sạch. Các tấm này
16

cũng dễ thay thế.
•
Kiểm sốt nhiệt độ : Các tấm trao đổi nhiệt có thể hoạt động với sự khác biệt
nhiệt độ tương đối nhỏ. Nhiệt thất thốt ra mơi trường ngồi chỉ khoảng 3%.
-

Nhược điểm:

•
Dễ đóng cặn : sữa là nguyên liệu có độ nhớt lớn. Do vậy khi thiết bị hoạt động
trong thời gian dài có thể xảy ra hiện tượng lắng cặn tại bền mặt tấm bản. Do đó sau một
thời gian hoạt động, nhà sản xuất cần phải kiểm tra bề mặt tấm bản và vệ sinh nó nếu có
lắng.
2.1.2.5.

Thanh trùng dạng ống lồng ống

Hình 2.2. Thiết bị thanht trùng dạng ống lồng ống
Cấu tạo : hệ thống ống lồng ống được chia làm 2 khoảng không gian. Không gian
bên trong ống nhỏ thường được sử dụng cho dòng chảy nguyên liệu cần được gia nhiệt.
Khoảng khơng gian thứ 2 là khơng gian bên ngồi ống nhỏ, bên trong ống to, làm nơi
chứa tác nhân gia nhiệt.
Tác nhân gia nhiệt : nước nóng
Bề mặt truyền nhiệt : bề mặt ngồi của ống nhỏ
Chiều dịng chảy của 2 lưu thể : cùng chiều hoặc ngược chiều. Tuy nhiên các
nhà sản xuất hay để dòng lưu thể chạy ngược chiều để đạt hiệu suất truyền nhiệt tốt hơn.
Ưu điểm :
•
Giảm bớt diện tích tiêu tốn : hệ thống ống lồng ống gồm các ống xếp song song

với nhau và sắp xếp xếp tầng. Do đó diện tích tiêu tốn ít hơn các thiết bị thanh trùng khác
•
Hiệu suất truyền nhiệt cao hơn các thiết bị gia nhiệt khác nhờ diện tích trao đổi
nhiệt lớn hơn (ví dụ : thiết bị gia nhiệt nồi hơi)

17


•
Dễ chế tạo đường kính ống với kích thước phù hợp với thông số công nghệ
mong muốn thay đổi theo từng nhà sản xuất
•
Chi phí đầu tư rẻ hơn thiết bị thanh trùng tấm bản do vật liệu làm ống lồng
ống rẻ hơn
-

Nhược điểm :

•
Hiệu suất trao đổi nhiệt kém hơn thiết bị thanh trùng tấm bản vì diện tích trao
đổi nhiệt của thiết bị ống lồng ống thấp hơn
•
Có nhiều hệ số trở lực cục bộ và trở lực đường ống. Do đó đi kèm với hệ thống
thanh trùng ống lồng ống, ta cần phải chọn được thiết bị bơm phù hợp
•
khuỷu.

Khó tháo rửa hơn thiết bị thanh trùng tấm bản do có nhiều đường ống khúc

2.1.2 Lựa chọn cơng nghệ

Dựa trên những phân tích ưu nhược điểm như trên, tôi lựa chọn công nghệ thanh trùng
sữa tươi bằng phương pháp thanh trùng tấm bản với tác nhân gia nhiệt là hơi nước bão
hồ. Lí do chính dẫn đến sự lựa chọn này là do :
Chi phí đầu tư ban đầu có thể cao nhưng về lâu dài, thiết bị thanh trùng tấm bản
bền, ít phải sửa chữa nhiều và nếu có sửa chữa cũng dễ dàng hơn thiết bị khác
Hiệu quả thanh trùng cao nhờ diện tích trao đổi nhiệt lớn hơn so với các thiết
bị gia nhiệt khác (nồi thanh trùng, thanh trùng ống lồng ống)
Hiệu quả thanh trùng cao giúp giảm thời gian thanh trùng, đảm bảo giữ nguyên
hương vị của sữa nguyên liệu mà vẫn đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm
Tác nhân gia nhiệt : nước nóng. Do gia đoạn giữ nhiệt của chế độ thanh trùng
sữa nguyên liệu là 72- 75 độ C, thấp hơn nhiệt độ sôi của nước nên ta khơng nhất thiết sử
dụng hơi nước bão hồ làm tác nhân gia nhiệt để giảm chi phí đốt nóng tác nhân gia nhiệt.

18


2.1.2.6.

Thanh trùng dạng ống lồng ống

Hình 2.2. Thiết bị thanht trùng dạng ống lồng ống
-

Cấu tạo : hệ thống ống lồng ống được chia làm 2 khoảng không gian. Không gian

bên trong ống nhỏ thường được sử dụng cho dòng chảy nguyên liệu cần được gia nhiệt.
Khoảng không gian thứ 2 là khơng gian bên ngồi ống nhỏ, bên trong ống to, làm nơi
chứa tác nhân gia nhiệt.
-

Tác nhân gia nhiệt : nước nóng
Bề mặt truyền nhiệt : bề mặt ngồi của ống nhỏ

Chiều dịng chảy của 2 lưu thể : cùng chiều hoặc ngược chiều. Tuy nhiên các
nhà sản xuất hay để dòng lưu thể chạy ngược chiều để đạt hiệu suất truyền nhiệt tốt hơn.
Ưu điểm :
•
Giảm bớt diện tích tiêu tốn : hệ thống ống lồng ống gồm các ống xếp song song
với nhau và sắp xếp xếp tầng. Do đó diện tích tiêu tốn ít hơn các thiết bị thanh trùng khác
•
Hiệu suất truyền nhiệt cao hơn các thiết bị gia nhiệt khác nhờ diện tích trao đổi
nhiệt lớn hơn (ví dụ : thiết bị gia nhiệt nồi hơi)
•

Dễ tháo lắp và thay thế

19


•
Dễ chế tạo đường kính ống với kích thước phù hợp với thông số công nghệ
mong muốn thay đổi theo từng nhà sản xuất
•
Chi phí đầu tư rẻ hơn thiết bị thanh trùng tấm bản do vật liệu làm ống lồng
ống rẻ hơn
-

Nhược điểm :

•

Hiệu suất trao đổi nhiệt kém hơn thiết bị thanh trùng tấm bản vì diện tích trao
đổi nhiệt của thiết bị ống lồng ống thấp hơn
•
Có nhiều hệ số trở lực cục bộ và trở lực đường ống. Do đó đi kèm với hệ thống
thanh trùng ống lồng ống, ta cần phải chọn được thiết bị bơm phù hợp
•
khuỷu.
2.1.3

Khó tháo rửa hơn thiết bị thanh trùng tấm bản do có nhiều đường ống khúc
Lựa chọn cơng nghệ

Dựa trên những phân tích ưu nhược điểm như trên, tôi lựa chọn công nghệ thanh trùng
sữa tươi bằng phương pháp thanh trùng tấm bản với tác nhân gia nhiệt là hơi nước bão
hồ. Lí do chính dẫn đến sự lựa chọn này là do :
Chi phí đầu tư ban đầu có thể cao nhưng về lâu dài, thiết bị thanh trùng tấm bản
bền, ít phải sửa chữa nhiều và nếu có sửa chữa cũng dễ dàng hơn thiết bị khác
Hiệu quả thanh trùng cao nhờ diện tích trao đổi nhiệt lớn hơn so với các thiết
bị gia nhiệt khác (nồi thanh trùng, thanh trùng ống lồng ống)
Hiệu quả thanh trùng cao giúp giảm thời gian thanh trùng, đảm bảo giữ nguyên
hương vị của sữa nguyên liệu mà vẫn đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm
Tác nhân gia nhiệt : nước nóng. Do gia đoạn giữ nhiệt của chế độ thanh trùng
sữa nguyên liệu là 72- 75 độ C, thấp hơn nhiệt độ sôi của nước nên ta không nhất thiết sử
dụng hơi nước bão hoà làm tác nhân gia nhiệt để giảm chi phí đốt nóng tác nhân gia nhiệt.

20


2.2

Nguyên liệu
Sữa nguyên liệu

2.2.1

Sữa tươi thanh trùng là sản phẩm được làm từ 100% sữa tươi nguyên liệu. Các yêu cầu
của sữa tươi nguyên liệu được sử dụng trong quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng cần
tuân theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7405:2018 được trình bày ở dưới đây :
2.2.1.1.

Các yêu cầu kĩ thuật :
Bảng 2. Các chỉ tiêu cảm quan

Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

Màu sắc

Từ màu trắng ngà đến màu kem
nhạt

Mùi, vị

Mùi, vị đặc trưng tự nhiên của sữa
tươi, khơng có mùi vị lạ

Trạng thái

Dung dịch đồng nhất

Tạp chất lạ nhìn thấy bằng mắt

Khơng được có

thường

Bảng 3. Các chỉ tiêu hố-lý
Tên chỉ tiêu

Mức

Hàm lượng chất khơ, % khối lượng, không nhỏ

11,5

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

3,2

Hàm lượng protein, % khối lượng, không nhỏ
hơn

2,8

Tỷ trọng sữa ở 20°C, g/mk, không nhỏ hơn

1,026

Độ axit chuẩn độ, °T

Từ 16 đến 21

21


2.2.1.2.

Các chỉ tiêu an toàn thực phẩm :

-

Hàm lượng kim loại nặng : Hàm lượng chì, khơng lớn hơn 0,02 mg/kg

-

Dư lượng thuốc thú y : tuân theo Thông tư số 24/2013/TT-BYT ngày 14/8/2013

của Bộ trưởng Bộ Y tế “Quy định Mức giới hạn tối đa dư lượng thuốc thú y trong thực
phẩm”
Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật : tuân theo Thông tư số 50/2016/TT-BYT ngày
30/12/2016 của Bộ Y tế quy định giới hạn tối đa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong
thực phẩm
Các tế bào soma : số lượng tế bào soma có trong 1ml sữa : không lớn hơn 10^6.
2.2.1.3.

Các chỉ tiêu vi sinh vật :

-

Số lượng vi khuẩn hiếu khí tổng số đếm được tại 30°C : tối đa 3x10^6

-

Staphylococus aureus : giới hạn tối đa 2.10^3

-

Aflatoxin M1 : khơng được lớn hơn 0,5 µg/kg

22


2.3 Sơ đồ cơng nghệ

Sữa ngun liệu

70°C
Đồng hố

2 cấp :
P1 = 200
bar P2 =

Nhận sữa

50bar
Kiểm tra chất

lượng

Thanh trùng

(75°C/15s)

Gia nhiệt
40-45oC

(40-45°C)

Đường
RE (5%)

Ly tâm làm sạch và ly
tâm tiêu chuẩn hoá

Phối trộn

Làm lạnh

Chứa vơ trùng

(15-20°C)

(15-20°C)

Chiết rót vơ
trùng

Gia nhiệt
70ºC

Bảo quản

(4-6ºC)
10 ngày

Sản phẩm

Hình 2.3. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng có đường

23


2.4 Thuyết minh quy trình
2.4.1 Kiểm tra sữa tươi nguyên liệu
Mục đích
Kiểm tra chất lượng của sữa tươi nguyên liệu sau khi thu mua, đảm bảo cho chất
lượng của sản phẩm đầu ra. Nếu sữa thu mua không đạt tiêu chuẩn để sản xuất sữa tươi
thanh trùng thì sẽ được đem đi chế biến thành các sản phẩm sữa khác, hoặc bị loại bỏ.
Cách tiến hành
Cách tiến hành kiểm tra những chỉ tiêu được nêu trong Tiêu chuẩn quốc gia TCVN
7405:2018 về sữa tươi nguyên liệu.
Yêu cầu bán thành phẩm
Yêu cầu về các chỉ tiêu của sữa tươi nguyên liệu sử dụng trong công nghệ sản xuất
sữa tươi thanh trùng được nêu rõ trong Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7405:2018.
2.4.2

Gia nhiệt

Mục đích
Nâng nhiệt độ sữa lên 40-45°C để chuẩn bị cho giai đoạn tiêu chuẩn hoá
Cách tiến hành
Bơm hút sữa từ bồn chứa sữa nguyên liệu vào ngăn chứa cho dòng chảy sữa nguyên
liệu trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản. Tại đây, sữa được nâng lên nhiệt độ 4045°C.
Yêu cầu bán thành phẩm
Nhiệt độ sữa đạt 40-45°C. Nếu để nhiệt độ quá cao sẽ gây ảnh hưởng tới tính chất
cảm quan của sữa nguyên liệu (biến màu, mùi nấu, giảm chất dinh dưỡng, bay hơi
nước,..). Nếu nhiệt độ thấp hơn, độ nhớt của sữa nguyên liệu lớn, gây cản trở q trình
ly tâm tiêu chuẩn hố.
2.4.3 Ly tâm làm sạch và ly tâm tiêu chuẩn hố
Mục đích
Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo của sữa nguyên liệu thành 3,5%. Đảm bảo sự
đồng đều về hàm lượng chất béo cho sản phẩm
Cách tiến hành

24


Trong đồ án này em sử dụng thiết bị tiêu chuẩn hố tự động, vì có thể thực hiện đồng
thời cả 2 nhiệm vụ : ly tâm làm sạch và ly tâm tiêu chuẩn hoá.
Sữa sau khi được gia nhiệt bằng thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản tới 40-45°C được
chuyển sang thiết bị tiêu chuẩn hoá tự động. Sau khi điều chỉnh tới hàm lượng chất béo
cần thiết sẽ được đưa đi thực hiện các q trình cơng nghệ tiếp theo để sản xuất sữa
tươi thanh trùng
Yêu cầu bán thành phẩm
Hàm lượng chất béo trong sữa đạt 3,5%.
2.4.4 Phối trộn
Mục đích

-

Nâng cao chất lượng cảm quan cho sản phẩm

-

Tăng hàm lượng chất khô.
Cách tiến hành

Tiến hành tách 15% sữa sau tiêu chuẩn hố, hồ trộn với đường RE tới khi dường
tan hết, ta phối trộn lượng dịch sữa đường vào lượng sữa còn lại.
Yêu cầu bán thành phẩm
Hàm lượng đường RE đạt 5% so với tổng khối lượng dịch.
2.4.5 Gia nhiệt
Mục đích
Nâng nhiệt độ của sữa nguyên liệu tới 65-68°C để chuẩn bị cho cơng đoạn bài khí
Cách tiến hành
Sữa sau khi được tiêu chuẩn hoá được dẫn vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm bản,
nâng nhiệt độ lên 65-68°C
Yêu cầu bán thành phẩm
Nhiệt độ sữa ra là 65-68°C, độ nhớt giảm.
2.4.6 Đồng hố
Mục đích
- Giảm kích thước các cầu béo, tăng khả năng phân bố của chất béo trong hệ sữa

25