Thiết kế nhà máy sản xuất sữa tươi 120 tấnngày

Mở đầu SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


1
MỞ ĐẦU
Sữa là loại thực phẩm được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở
vùng Âu Mỹ. Sữa cung cấp các chất có giá trò dinh dưỡng cao, thiết yếu và cân đối như
nước, đạm, đường, béo, vitamin, khoáng… Đặc biệt sữa có chứa nguồn protein hoàn hảo.
Sữa cung cấp năng lượng, cải thiện chiều cao, ngăn ngừa loãng xương, phát triển trí não…Ở
các nước càng phát triển thì nhu cầu về sữa của người dân càng cao.
Từ sữa tươi có thể sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau: sữa chua, sữa đặc, sữa bột,
kem, bơ, phô mai… Với giá trò dinh dưỡng cao, sự đa dạng hóa về chủng loại, tiện lợi cho sử
dụng, sữa đóng vai trò ngày càng quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Trong những năm gần đây, cùng sự phát triển của kinh tế, xã hội, hiểu biết về dinh
dưỡng của người Việt Nam được nâng cao. Do đó, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa đang
tăng mạnh và ngày càng đòi hỏi những tiêu chuẩn khắt khe với những sản phẩm này. Điều
này tạo ra một thò trường đầy tiềm năng cho ngành công nghiệp chế biến sữa ở nước ta.
Để đáp ứng nhu cầu về sữa, nâng cao chất lượng sữa, nhà nước ta đã đề ra dự án phát
triển ngành chăn nuôi bò sữa. Với dự án này, ngành công nghiệp sữa Việt Nam được đẩy
mạnh và góp phần tăng tốc độ tăng trưởng kinh tế.
Trong xu hướng hiện nay, con người đang dần nghiêng về phía những thực phẩm bổ
dưỡng, có lợi cho sức khoẻ và có tác dụng làm đẹp. Do đó những sản phẩm như sữa tiệt
trùng, yaourt uống… là những sản phẩm đang được ưa chuộng.
Sữa tiệt trùng là loại thức uống bổ dưỡng, rất tiện lợi. Hiện nay trên thò trường, sản
phẩm này rất đa dạng về kiểu dáng, phong phú về chủng loại với đủ hương vò.
Yaourt uống với hương vò đặc trưng và những lợi ích cho sức khoẻ đang được người
tiêu dùng, đặc biệt là giới trẻ yêu thích. Đây là một thức uống ngon, giàu chất dinh dưỡng.
Theo một vài nghiên cứu cho thấy sữa chua ngoài tác dụng giải khát còn có tác dụng rất tốt
đối với sức khoẻ. Nó có lợi cho đường tiêu hóa, giúp ăn ngon miệng, chống lão hóa, tốt cho
da, ngăn ngừa ung thư dạ dày, chữa những căn bệnh phổ biến: béo phì, hôi miệng, đường
Mở đầu GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

2
ruột, nấm candida. Ngoài ra vi khuẩn lactobacillus trong sữa chua có tác dụng làm giảm
nguy cơ tử vong ở nam giới bò ung thư ruột kết và trực tràng.
Bơ là loại sản phẩm giàu dinh dưỡng và năng lượng. Tuy nhiên, với nền công nghiệp
thực phẩm nước ta cũng như với người tiêu dùng nội đòa, bơ vẫn còn tương đối mới mẻ. Giá
thành bơ nhập nội trên thò trường rất cao, do đó nhóm khách hàng sử dụng thực phẩm này
chưa nhiều. Đây cũng là một thực phẩm tiềm năng cần đầu tư phát triển.
Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn thiết kế nhà máy chế biến sữa với 3 loại sản phẩm với
năng suất tương ứng: sữa tươi tiệt trùng UHT (3 dòng sản phẩm: sữa tươi tiệt trùng UHT
không đường, có đường và hương cam) với năng suất 120 tấn sản phẩm/ngày, yaourt uống
(hương cam, hương dâu, hương nho): 120 tấn/ngày; bơ lên men: 12 tấn.
Nhà máy được chọn xây dựng tại khu công nghiệp Tân Thới Hiệp, đường Nguyễn Ảnh
Thủ, khu phố 3, phường Hiệp Thành, quận 12, thành phố Hồ Chí Minh.

Chương 1:Tổng quan SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


3
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về sản phẩm
1.1.1 Sữa tiệt trùng UHT
Sữa tiệt trùng UHT (ultra-high temperature) là sữa được xử lý ở nhiệt độ cao trong
thời gian rất ngắn. Nhiệt độ tiệt trùng là 140 – 145
0
C, thời gian lưu nhiệt vài giây. Nhờ
nhiệt độ cao, thời gian nâng nhiệt và hạ nhiệt là tối thiểu nên thời gian xử lý nhiệt giảm.
Hệ vi sinh vật trong sữa bò tiêu diệt, enzyme bò vô hoạt nhưng chất lượng dinh dưỡng
không bò biến đổi đáng kể (vitamin B1 chỉ giảm 3%, lysine giảm 0,4 – 0,8% so với ban

đầu), giá trò cảm quan của sữa tiệt trùng UHT cũng tương tự như sữa thanh trùng, không có
sự sậm màu, không có thay đổi đáng kể mùi vò so với sữa tươi . [7],[10]
Thời gian và điều kiện bảo quản là vấn đề rất quan trọng đối với nhà sản xuất cũng
như người tiêu dùng. Sữa thanh trùng tuy giữ được hương vò tự nhiên của sữa tươi, các chất
dinh dưỡng kém bền nhiệt được bảo vệ nhưng thời gian bảo quản sản phẩm quá ngắn: chỉ
từ 8 – 10 ngày và phải bảo quản ở nhiệt độ thấp: 5 – 7
0
C. Điều này tạo áp lực cho doanh
nghiệp phải tiêu thụ sản phẩm thật nhanh, không thể vận chuyển đến thò trường xa, phải
đầu tư xe tải lạnh, kho lạnh rất tốn kém.
Sữa tiệt trùng khắc phục được những nhược điểm của sữa thanh trùng, phương pháp
tiệt trùng UHT có thể kéo dài thời gian bảo quản trên 6 tháng ở điều kiện thường.
Tuy nhiên, phương pháp tiệt trùng UHT có một số nhược điểm. Do phải xử lý ở nhiệt
độ rất cao với một khối lớn sản phẩm nên có thể gây quá nhiệt ở bề mặt. Ngoài ra thiết bò
vận hành phức tạp, khó khăn trong việc đảm bảo môi trường vô trùng giữa khâu tiệt trùng
và đóng gói (như nguyên liệu bao gói, bơm, tank chứa…). Do đó trong quá trình thiết kế
phải chọn thiết bò tiệt trùng thích hợp.[21]
Để đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng thò hiếu của người tiêu dùng, chúng tôi chọn sản
xuất 3 loại sản phẩm sữa tiệt trùng UHT là:
Chương 2: Kỹ thuật - Công nghệ GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


4
+ Sữa không đường: không bổ sung đường saccharose
+ Sữa có đường: có bổ sung đường saccharose
+ Sữa hương cam: có bổ sung đường saccharose và hương cam.
Nguyên liệu chính để sản xuất sữa tiệt trùng UHT là sữa tươi, được chuẩn hóa để điều
chỉnh hàm lượng béo thích hợp.
1.1.2 Yaourt uống
Sữa yaourt uống là một sản phẩm sữõa được lên men bởi nhóm vi khuẩn lactic. Khối

đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bò phá hủy hoàn toàn nhờ quá trình
khuấy trộïn hoặc đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel và giảm độ nhớt. Sản phẩm có dạng
lỏng.[7]
Để kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí trong việc vận chuyển, bảo quản sản
phẩm, ta xử lý sản phẩm bằng phương pháp UHT. Khi đó nhóm vi khuẩn lactic và các vi
sinh vật bò nhiễm vào sản phẩm sẽ bò tiêu diệt hoặc ức chế. Sản phẩm có thể bảo quản ở
nhiệt độ phòng. Thời gian bảo quản sản phẩm dài.
So với các loại yaourt khác, yaourt uống có nhiều ưu điểm như:
− Có thể rót hộp giấy, gọn, nhẹ, và dễ vận chuyển.
− Phù hợp với phong cách của giới trẻ và cuộc sống công nghiệp.
− Hộp giấy có thể tái sử dụng, thân thiện với môi trường hơn bao bì plastic.
− Có thể bảo quản và uống ở nhiệt độ thường mà không ảnh hưởng đến hương vò
và cấu trúc sản phẩm.
Hiện nay trên thò trường có rất nhiều loại yaourt uống, đa dạng về hương vò, ngoài ra
còn có những sản phẩm bổ sung thêm chất xơ Trong thiết kế này chúng tôi chọn sản xuất
3 dạng yaourt uống (hương dâu, hương cam, hương nho). Về cơ bản giống nhau, chỉ khác ở
hương liệu phối trộn, nhằm đa dạng hóa sản phẩm.
Chương 1:Tổng quan SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


5
1.1.3 Bơ lên men
Bơ là sản phẩm chế biến từ chất béo của sữa. Hàm lượng chất béo trong bơ rất cao và
chiếm trung bình 80% khối lượng sản phẩm. Dựa vào quy trình sản xuất, người ta chia bơ
thành 2 nhóm chính: Bơ ngọt (không có quá trình lên men lactic) và bơ mặn (có quá trình
lên men lactic).[7]
Nhờ vào quá trình lên men lactic thực hiện sau quá trình thanh trùng cream mà sản
phẩm bơ chua có hương vò rất đặc trưng.
Từ thế kỉ 19 người ta đã biết sản xuất bơ từ váng sữa nhưng sản phẩm có cấu trúc và
hương vò không ổn đònh. Đến năm 1879, Gustaf và Laval phát minh ra thiết bò tách béo –

cream, bơ bắt đầu được công nghiệp hóa.[7]
Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay, bơ vẫn chủ yếu được nhập từ nước ngoài về. Do đó cần
phải nghiên cứu và phát triển sản phẩm này trong những năm tới.
- Dựa vào hàm lượng muối trong sản phẩm, bơ được chia thành 3 nhóm:[7]
+ Bơ không chứa muối (hàm lượng NaCl không lớn hơn 0,2%)
+ Bơ với hàm lượng muối thấp ( 0,2-1% muối)
+ Bơ với hàm lượng muối cao (hàm lượng muối 2%)
Ở đây chúng tôi chọn loại sản phẩm bơ lên men với hàm lượng muối 1%, sản xuất
theo phương pháp liên tục.
Bơ thường được bảo quản ở nhiệt độ 5
0
C. Thời gian bảo quản có thể kéo dài vài tháng.
Trong quá trình bảo quản bơ, một số biến đổi có thể xảy ra. Quan trọng nhất là sự oxy hóa
chất béo tạo nên các hợp chất peroxide gây mùi khó chòu và giảm giá trò dinh dưỡng của
sản phẩm. Một số peroxide độc với người sử dụng. Để hạn chế, sản phẩm bơ phải được bảo
quản ở nhiệt độ thấp, bao bì kín.

Chương 2: Kỹ thuật - Công nghệ GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


6
1.2 Chọn đòa điểm xây dựng nhà máy
Nhà máy được chọn xây dựng tại khu công nghiệp Tân Thới Hiệp, đường Nguyễn Ảnh
Thủ, khu phố 3, phường Hiệp Thành, quận 12, thành phố Hồ Chí Minh.
Vò trí của khu công nghiệp có nhiều thuận lợi. Ở đây gần với các trang trại chăn nuôi
bò sữa ở Bình Phước, Bình Dương, Củ Chi và thành phố Hồ Chí Minh.
Vò trí đòa lý:

Khu công nghiệp Tân Thới Hiệp có vò trí :
- Cách sân bay Quốc tế Tân Sơn Nhất 6 km.

- Cách cảng Sài Gòn 18 km
- Cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 15 km
- Cách đường Xuyên Á 4 km
- Cách công viên Phần Mềm Quang Trung 2 km.
Trong tương lai, khu công nghiệp cách ga và tuyến đường sắt Xuyên Á 3 km .

Diện tích khuôn viên và các phân khu chức năng:
Tổng diện tích toàn khu công nghiệp là 215, 4 ha; trong đó diện tích giai đoạn 1 là
29,3 ha. Trong 29,3 ha giai đoạn 1 qui hoạch có:
¾ Đất xây dựng công trình: 22,1 ha
- Nhà xưởng 21,7 ha
- Dòch vụ 0,103 ha
- Nhà ở chuyên gia 0,103 ha
- Nhà văn phòng 0,03 ha
- Căn tin -Triển lãm 0,026 ha
- Sân tennis 0,079 ha
- Nhà ở công nhân 0,028 ha
Chương 1:Tổng quan SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


7
¾ Đất cây xanh 7,2 ha .
Mật độ xây dựng bình quân: 70%
Cơ cấu đất : chủ yếu là đất sét, đá, cát, cường độ chòu lực 2,5 Kgs/cm²
Cơ sở hạ tầng và dòch vụ:
¾ Nguồn điện:
Lưới điện quốc gia với công suất 65 KVA-43,8 MW hoạt động song song cùng lộ
ra 15 KV khu công nghiệp .
¾ Hệ thống cấp nước:
Nước sạch đảm bảo tiêu chuẩn nước sinh hoạt, đã qua xử lý được cung cấp từ nguồn

nước ngầm của trạm cấp nước công suất là 3.000 m³/ ngày .
¾ Hệ thống đường giao thông:
Toàn bộ 10km đường đã trải nhựa hoàn chỉnh, chiều rộng tối thiểu 16m, đảm bảo
cho container loại lớn với tải trọng đến 40 tấn.
¾ Hệ thống viễn thông: đã lắp đặt sẵn 350 IDD line điện thoại, hoàn chỉnh hệ thống
ngầm cáp quang toàn khu.
¾ Hệ thống cống thoát nước: đã hoàn chỉnh hai hệ thống thoát nước thải công nghiệp
và nước thải sinh hoạt toàn khu, đảm bảo thoát nước nhanh, không ngập úng.
Lực lượng lao động:
♦ Nằm trong đòa phận thành phố Hồ Chí Minh nên lực lượng lao động rất dồi dào
kể cả công nhân và nguồn lao động chất lượng cao.
♦ Mức lương tối thiểu cho người lao động ở thành phố Hồ Chí Minh:
+ Công nhân: 50 – 75 USD/tháng
+ Nhân viên: 95 –185 USD/tháng
+ Kỹ sư: 200– 375 USD/tháng
+ Trưởng phòng ban, kế toán trưởng: 250 – 500 USD/tháng
Chương 2: Kỹ thuật - Công nghệ GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


8
- Các loại chi phí:
+ Giá thuê đất trong 30 năm: 27USD/m
2
/30năm
+ Giá cho thuê nhà xưởng: 20.000 đồng/tháng/m
2
sàn
+ Phí duy tu cơ sở hạ tầng và phí tiện ích công cộng: 0,45 USD/m
2
/năm

+ Phí tiện ích công cộng bao gồm phí vệ sinh, phí bảo vệ ngoài rào, phí
chiếu sáng công cộng là 0,038 USD/ m
2
/tháng
+ Giá điện: 890 VND/KWh
+ Giá nước:5 000 VND/m
3

+ Giá xử lý nước thải: 1 000 VND/m
3

+ Phí quản lý khu công nghiệp: 0,2 USD/m
2
/ năm
+ Giá thuê đất và sử dụng cơ sở hạ tầng: < 2,05 USD/m
2
/ năm (trả hằng
năm)
Chương 1:Tổng quan SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


9
2 Chương 2: KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
2.1 Nguyên liệu
2.1.1 Sữa bò tươi
Sữa là chất lỏng màu trắng đục. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-
carotene có trong chất béo của sữa, thường có màu trắng đến vàng nhạt. Sữa bò có mùi vò
rất đặc trưng và vò ngọt nhẹ.[7]
Bảng 2.1 Một số tính chất vật lý của sữa
Thông số Giá trò

Tỷ trọng 1,028 – 1,036 g/cm
3

Điểm đông đặc -0,54 ÷ -0,59
0
C
Sức căng bề mặt ở 20
0
C 50 dyne/cm
Nhiệt dung riêng 0,933 – 0,954 cal/g.
0
C
pH 6,5 – 6,7
Độ chua 15 – 18
0
D
Bảng 2.2 Thành phần hoá học của sữa bò tươi
Thành phần % khối lượng
Nước 85,5 – 89,5%
Tổng hàm lượng chất khô 10,5 – 14,5%
Lactose 3,6 – 5,5%
Protein 2,9 – 5%
Chất béo 2,5 – 6%
Chất khoáng 0,6 – 0,9%
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


10
Sữa tươi nguyên liệu được thu mua từ các trang trại ở các tỉnh lân cận, chở về nhà máy
bằng xe bồn.

2.1.2 Sữa bột gầy
Là loại sữa lấy từ sữa tươi đã ly tâm tách béo và qua các quá trình cô đặc, sấy phun.
Sữa bột gầy có thời gian bảo quản rất lâu có thể lên đến 3 năm. Ngoài ra, sử dụng phối hợp
sữa bột gầy và AMF sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khô, béo trong sữa. [7]
Bảng 2.3 Thành phần hoá học của sữa bột gầy
Thành phần % khối lượng
Nước 4,3%
Protein 35,0%
Chất béo 1,0%
Lactose 51,9%
Chất khoáng 7,8%
Sữa bột gầy chủ yếu được nhập từ nước như New Zealand, Hà Lan.
2.1.3 Chất béo khan AMF
Là sản phẩm được chế biến từ cream hoặc bơ, không có sử dụng phụ gia (như các chất
để trung hòa acid béo tự do). Hàm lượng chất béo sữa trong AMF tối thiểu là 99,8%. AMF
được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa.
AMF được nhập về từ New Zealand, thường được đóng trong thùng phuy 200 lít có
nạp khí nitơ để tránh oxy hóa chất béo. AMF là chất lỏng ở nhiệt độ trên 36
0
C và đóng rắn
ở nhiệt độ dưới 16
0
C.
2.1.4 Đường saccharose
Được dùng để tạo ngọt cho sản phẩm. Trong công nghiệp thực phẩm thường dùng loại
đường RE có hàm lượng saccharose tối thiểu 99,8%; hàm lượng tro tối đa 0,03%; độ ẩm
0,05%.[7]
Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo

11
- Tính chất vật lý: Có dạng tinh thể đơn, trong suốt, không màu, nhiệt độ nóng chảy
khoảng 186 – 188
0
C; là chất dễ tan trong nước, độ hòa tan tăng theo nhiệt độ.
- Tính chất hóa học: Bò thuỷ phân do tác dụng của acid hoặc xúc tác của enzyme
invertase, tạo sản phẩm thuỷ phân là đường glucose và fructose. Khi đun nóng ở nhiệt độ
cao 160 – 180
0
C thì xảy ra phản ứng caramel hóa tạo hợp chất màu vàng nâu.
Đường được mua từ nhà máy đường Biên Hòa- Đồng Nai.
2.1.5 Nước công nghệ
Nước chiếm tỷ lệ lớn trong sản phẩm. Nước được cung cấp bởi hệ thống cấp nước của
khu công nghiệp.
Chỉ tiêu chất lượng nước cho chế biến sữa:[7]
+ Không màu, không mùi, không vò
+ Hàm lượng chất khô: <500 mg/l
+ Hàm lượng Ca và Mg: <100 mg/l
+ Sắt : <0,1 mg/l
+ Mangan: <0,05 mg/l
+ Đồng: 0
+ Nhôm : <0,1 mg/l
+ Kẽm: 0
+ Bicarbonate: <80 mg/l
+ pH : 7 – 8,5
Sử dụng nguồn nước máy từ hệ thống cấp nước của thành phố.
2.1.6 Các chất ổn đònh và nhũ hóa
Đóng vai trò ổn đònh tính chất cấu trúc cho sản phẩm: nhũ hóa chất béo và tránh hiện
tượng tách béo, tăng độ nhớt và tránh tách whey; tạo đặc.
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

12
− Chất nhũ hóa và ổn đònh cho sữa tiệt trùng E471, E407, E401, E412. Tỷ lệ sử dụng
0,1% khối lượng sữa tiệt trùng thành phẩm
− Chất ổn đònh cho yaourt uống là E407, E401 E412. Tỷ lệ sử dụng 0,4% khối lượng
yaourt thành phẩm.
Bảng 2.4 Các loại phụ gia thực phẩm được dùng
Kí hiệu Tên phụ gia Chức năng Dùng cho loại sản phẩm
E401 Sodium alginate Tạo đặc Sữa tiệt trùng, yaourt uống
E407 Caragenan Tạo đặc Sữa tiệt trùng, yaourt uống
E412 Guar gum Tạo đặc Sữa tiệt trùng, yaourt uống
E471 Mono – di glyceride Tạo nhũ Sữa tiệt trùng, yaourt uống
2.1.7 Màu
Được sử dụng nhằm tăng giá trò cảm quan cho sản phẩm. Tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa
hoặc kem thành phẩm.
Các loại màu sử dụng cho sản phẩm sữa tiệt trùng UHT và yauort uống: cam, dâu, nho.
Tỉ lệ sử dụng: 0,1g/kg sản phẩm.
Màu có nguồn gốc thiên nhiên như E 100, E 120, E 140 sử dụng trong sản xuất bơ. Tỉ lệ
sử dụng: 0,3% khối lượng sản phẩm.
2.1.8 Hương liệu
Được sử dụng nhằm tăng giá trò cảm quan cho sản phẩm, đa dạng hóa sản phẩm.
− Hương liệu cho sữa cam: tỷ lệ sử dụng 1g/kg
− Hương liệu cho yaourt uống: tỷ lệ sử dụng 1g/kg
− Hương liệu cho bơ lên men: Có thể dùng một vài gia vò như: tỏi, tiêu, cỏ
đinh hương…

Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo

13
2.2 Quy trình công nghệ
2.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng UHT[7]


Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT
Thuyết minh quy trình:
Gia nhiệt sơ bộ
Chuẩn hóa
Gia nhiệt
Bài khí
Đ
ồng hóa
Tiệt trùng UHT
Làm nguội
Phối trộn
Rót vô trùng
Sữa UHT
Làm mát
Sữa tươi
Hương, màu
Phụ gia
Hộp giấy
Dán nhãn, phun code,
đóng Block
Đ
ường
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

14
♦ Gia nhiệt sơ bộ:
− Mục đích: Chuẩn bò cho quá trình chuẩn hóa.
− Nhiệt độ sữa trong Tank dự trữ được giữ lạnh ở 4
0
C, trước khi vào thiết bò
chuẩn hóa phải được đưa lên nhiệt độ 55
0
C.
− Thiết bò: Trao đổi nhiệt bản mỏng.
♦ Chuẩn hóa:
− Mục đích: Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa
− Thiết bò: Máy li tâm hoạt động theo phương pháp liên tục.
− Tiến hành: Sau khi qua máy, có hai dòng thoát ra, một dòng sữa gầy và một
dòng cream. Sau đó một phần cream được phối trộn ngược trở lại với dòng sữa
gầy để hàm lượng béo trong sữa đạt đúng giá trò yêu cầu.
♦ Gia nhiệt:
− Mục đích: Chuẩn bò cho quá trình bài khí. Nhiệt độ của sữa sau khi ly tâm và
phối trộn giảm xuống khoảng 50
0
C, cần nâng nhiệt sữa lên 60
0
C để quá trình
bài khí được thực hiện tốt.
− Thiết bò trao đổi nhiệt bản mỏng.
♦ Bài khí:
− Mục đích: loại bỏ các chất khí trong sữa, tăng hiệu quả truyền nhiệt, tăng sự
chính xác khi đònh lượng theo phương pháp thể tích, cải thiện hương vò của sản phẩm.
− Thiết bò: thiết bò bài khí
− p suất chân không trong thiết bò: 0,5 bar

− Nhiệt độ vào 60
0
C, khi rời thiết bò nhiệt độ sữa giảm khoảng 5 - 7
0
C
♦ Đồng hóa
− Mục đích: xé nhỏ các giọt cầu béo và phân tán đều trong sữa, ổn đònh hệ nhũ
tương, tăng giá trò cảm quan, tăng hiệu quả quá trình truyền nhiệt.
Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


15
o Thiết bò: thiết bò đồng hóa 2 cấp
Nhiệt độ sữa đi vào thiết bò trong khoảng 55-70
0
C
p lực đồng hóa cấp 1: 200 bar
p lực đồng hóa cấp 2: 40 bar
Sau khi đồng hóa, nhiệt độ sữa tăng khoảng 5
0
C
♦ Tiệt trùng UHT
− Mục đích: tiêu diệt vi sinh vật trong sữa, vô hoạt không thuận nghòch các enzyme,
tăng thời gian bảo quản cho sữa. Thời gian lưu nhiệt rất ngắn giúp bảo vệ các chất
dinh dưỡng kém bền nhiệt, tăng giá trò dinh dưỡng và cảm quan cho sản phẩm.
− Thiết bò: thiết bò truyền nhiệt bản mỏng.
− Tiến hành: Sữa sau khi bài khí và đồng hóa được dẫn về thiết bò truyền nhiệt. Sữa
được nâng nhiệt lên khoảng 95 - 100
0
C bằng sữa đã tiệt trùng, sau đó được gia

nhiệt tiếp lên 140
0
C

bằng nước nóng (nước nóng được gia nhiệt bằng hơi nước bão
hoà 6 bar). Sau khi tiệt trùng, sữa được dẫn qua ống lưu nhiệt với thời gian lưu
nhiệt 4 giây.
♦ Làm nguội
− Mục đích: Hạ nhiệt độ của sữa sau khi tiệt trùng.
− Thực hiện: Dùng thiết bò truyền nhiệt bản mỏng. Sữa tiệt trùng dòng ra sau khi đi
qua ống lưu nhiệt sẽ truyền nhiệt cho sữa tiệt trùng dòng vào, sữa cần gia nhiệt sơ
bộ nên giảm nhiệt độ xuống khoảng 95-115
0
C. Sau đó làm lạnh nhanh xuống
60
0
C.
♦ Phối trộn
− Mục đích: Bổ sung vào sữa tươi các loại nguyên liệu khác như đường RE, chất ổn
đònh và nhũ hóa, màu, hương liệu và phối trộn đều các nguyên liệu.
− Thiết bò: Bồn trộn, bồn chứa sản phẩm trộn, thiết bò gia nhiệt.
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


16
− Tiến hành: Sữa tươi được bơm vào bồn trộn. Các nguyên liệu khác được cho vào
theo thứ tự: đường RE, chất ổn đònh và nhũ hóa. Nhiệt độ khi trộn đường là 60
0
C,
chất ổn đònh, chất nhũ hóa là 45

0
C. Sau đó hạ nhiệt độ xuống khoảng 40
0
C trộn
màu và hương liệu. Quá trình trộn được giữ nhiệt, hay điều chỉnh nhiệt độ nhờ lớp
vỏ áo điều nhiệt bên ngoài bồn trộn. Việc trộn được thực hiện nhờ cánh khuấy bên
trong bồn.
♦ Làm lạnh
− Mục đích: hạ nhiệt độ của sữa trước khi rót từ 40
0
C đến nhiệt độ 20
0
C bằng nước
lạnh.
♦ Rót vô trùng
− Mục đích: tránh sự thâm nhập của vi sinh vật vào sản phẩm trong quá trình rót.
− Nhiệt độ khi rót: 20
0
C


− Bao bì: Bao bì giấy 7 lớp của TetraPak, hình hộp chữ nhật, thể tích 200ml và
1000ml
− Bao bì giấy được cuộn thành hình ống và dán mí dọc. Bao bì được dẫn qua bồn
H
2
O
2
35% để tráng thuốc sát trùng rồi được thổi không khí nóng vô trùng 180
0

C
nhằm giải phóng oxy nguyên tử, làm khô bao bì và đuổi lượng H
2
O
2
dư. Sữa được
rót vào bao bì, khi đủ lượng sữa cần thiết thì máy ngừng rót đồng thời ngàm cắt sẽ
cắt bòch sữa ra. Bòch sữa được gấp mép thành hình hộp chữ nhật, gắn ống hút, bao
thành lốc 4 hộp rồi xếp vào thùng carton, chất lên pallet, đưa vào kho thành phẩm.
Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


17
2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất yaourt uống [7]

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa chua uống

Xử lý nhiệt
Chuẩn hóa
Lên men
Cấy giống
Bài khí
Đồng hóa
Sữa ngun liệu
Phối trộn
Đồng hóa
Rót sản phẩm
Tiệt trùng UHT
Yaourt
uốn

g
Vi khuẩn lactic
thương mại dạng
đơn
g
khơ
Hoạt hóa
Dán nhãn, phun code,
đóng Block
Hươn
g
liệu
Chất ổn định,
đư
ờng, b
ơ
Bột sữa gầy
Hộp giấy
Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô
Sữa tươi
Bổ sung bột
Gia nhiệt
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


18
♦ Chuẩn hóa
− Mục đích: Hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa làm yaourt.
− Thiết bò: Máy li tâm hoạt động theo phương pháp liên tục.
− Tiến hành: Tương tự như trong sữa tiệt trùng.

♦ Hiệu chỉnh hàm lượng chất khô
− Mục đích: Chuẩn bò cho quá trình lên men.
− Thông thường sữa tươi có hàm lượng chất khô khoảng 11,5-12,7%. Tổng hàm
lượng chất khô tối ưu cho quá trình lên men trong sản xuất yaourt là từ 14-16%.
− Phương pháp: Bổ sung thêm sữa bột gầy vào sữa tươi, hàm lượng bột sữa gầy sử
dụng thường không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi.
♦ Bài khí
− Mục đích: loại bỏ các chất khí trong sữa, tăng hiệu quả truyền nhiệt, tăng sự chính
xác khi đònh lượng theo phương pháp thể tích, cải thiện hương vò của sản phẩm.
− Khi bổ sung sữa gầy vào sữa tươi để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, sự khuấy trộn
hỗn hợp sẽ làm tăng hàm lượng khí hòa tan trong sữa nên bắt buộc phải có quá
trình bài khí.
♦ Đồng hóa:
− 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 yaourt. Quá trình đồng hóa sẽ ảnh hưởng
tốt đến cấu trúc micelle của sữa và cải thiện cấu trúc gel của yaourt thành phẩm.
− Thực hiện ở áp lực 200-250 bar, nhiệt độ sữa từ 65-70
0
C
♦ Xử lý nhiệt
− Mục đích: Tiêu diệt, ức chế tới mức tối đa hệ vi sinh vật và các enzyme có trong
sữa. Biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các whey protein, cải thiện cấu
trúc khối đông của yaourt.
Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


19
− Thiết bò: Thiết bò trao đổi nhiệt bản mỏng
− Chế độ xử lý nhiệt: 90-95
0

C trong 3 phút. Sau đó làm nguội để đưa dòch sữa về
nhiệt độ 45
0
C.
♦ Cấy giống
− Mục đích: Chuẩn bò cho quá trình lên men
− Thực hiện: Giống chọn sử dụng cho quá trình lên men yaourt là hai loài
Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus dưới dạng chế phẩm vi
khuẩn lactic. Tiến hành hoạt hóa giống, sau đó cấy vào bồn lên men có chứa sữa
nguyên liệu. Có thể dùng cánh khuấy để phân bố đều tế bào vi khuẩn lactic vào
môi trường sữa.
♦ Lên men
− Mục đích: Chế biến. Tạo ra hương vò đặc trưng của yaourt.
− Thực hiện: Quá trình lên men được thực hiện ở 45
0
C, trong bồn hình trụ dung tích
lớn và có cánh khuấy. Quá trình lên men kết thúc sau khoảng 2-3 giờ, sau đó tiến
hành khuấy trộn để phá vỡ cấu trúc gel của khối đông, làm lạnh xuống 18-20
0
C rồi
bơm vào bồn chứa tạm.
♦ Phối trộn
− Mục đích: bổ sung vào yaourt đường RE, chất ổn đònh và nhũ hóa, màu, hương liệu
và phối trộn đều các nguyên liệu.
− Thiết bò: Bồn phối trộn có lớp vỏ áo gia nhiệt và cánh khuấy.
− Tiến hành: Sữa tươi được bơm vào bồn trộn. Các nguyên liệu khác được cho vào
theo thứ tự: chất ổn đònh và nhũ hóa, sữa bột gầy, đường RE, AMF. Nhiệt độ khi
trộn đường là 60
0
C, chất ổn đònh, chấtø nhũ hóa là 45

0
C. Sau đó hạ nhiệt độ xuống
khoảng 40
0
C trộn màu và hương liệu. Quá trình trộn được giữ nhiệt, hay điều
chỉnh nhiệt độ nhờ lớp vỏ áo điều nhiệt bên ngoài bồn trộn. Việc trộn được thực
hiện nhờ cánh khuấy bên trong bồn.
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


20
♦ Đồng hóa
− Mục đích: Giảm kích thước các hạt béo, phân bố đều chúng trong sản phẩm, phá vỡ
cấu trúc gel của khối đông, giảm độ nhớt, tăng độ đống nhất cho sản phẩm.
♦ Tiệt trùng UHT
− Mục đích: Bảo quản ở nhiệt độ phòng.
− Thực hiện:Sử dụng phương pháp trao đổi nhiệt gián tiếp bằng thiết bò trao đổi
nhiệt bản mỏng. Chế độ tiệt trùng: 110
0
C trong thời gian 5-7 giây.
♦ Làm nguội:
Tương tự với sữa tiệt trùng
♦ Rót sản phẩm
− Tương tự với sữa tiệt trùng UHT

Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


21
2.2.3 Quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men [7]


Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bơ lên men
− Cream sau khi tách ra từ quá trình chuẩn hóa sữa được cho vào bồn chứa sau đó
được bài khí và thanh trùng, làm nguội và trữ trong bồn chứa tạm. Sau đó cream
được phối trộn với AMF, tiến hành lên men, xử lý nhiệt lạnh, bao gói.
♦ Bài khí:
− Mục đích: loại các chất khí trong sữa nhằm loại bỏ các mùi lạ trong cream, tăng
hiệu quả truyền nhiệt.
− Phương pháp: bài khí chân không. Đầu tiên cream sẽ được bơm vào thiết bò trao
đổi nhiệt bản mỏng để nâng nhiệt độ lên 78
0
C. Tiếp theo sẽ được đưa vào bồn
chân không để thực hiện quá trình bài khí. Áp lực chân không điều chỉnh sao cho
nhiệt độ sôi của cream trong bồn dao động quanh giá trò 62
0
C.
Crea
m
Gia nhiệt

Cấy giống
Bao gói
Tạo hạt bơ- xử lý
Lên men- Xử
lý nhiệt lạnh
Nhân giống
Vi khuẩn lactic
Muối
Bao bì
Sữa b
ơ

Bơ lên men
Phối trộn
AMF
Gia nhiệt
Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


22
♦ Thanh trùng
− Mục đích: Tiêu diệt vi sinh vật và ức chế hoạt tính của enzyme trong cream.
− Chế độ thanh trùng: 90-95
0
C trong 15-20 giây sau đó làm nguội bằng nước lạnh.
− Thiết bò thanh trùng: Thiết bò trao đổi nhiệt bản mỏng.
♦ Gia nhiệt:
− Mục đích: Chuẩn bò cho quá trình phối trộn.
− Thực hiện: Cream và AMF được gia nhiệt lên đến nhiệt độ 60
0

C nhờ bồn chứa có
gắn thiết bò gia nhiệt.
♦ Phối trộn:
− Mục đích: do lượng cream tách ra từ sữa tươi ở nhà máy không đủ cho sản xuất bơ
nên cần phải bổ sung thêm một lượng nguyên liệu là AMF. Đồng thời giảm giá
thành sản phẩm.
♦ Cấy giống
− Mục đích: Chuẩn bò cho quá trình lên men bơ
− Thực hiện:
+ Giống: Sử dụng sinh khối của vi khuẩn lactic dưới dạng sấy thăng hoa do các hãng
chuyên sản xuất giống vi sinh vật cung cấp.
+ Cách thực hiện: Đầu tiên ta tiến hành nhân giống nhiều cấp. Môi trường nhân
giống là sữa gầy, nhiệt độ nhân giống là 20
0
C. Sau khi nhân giống, vi sinh vật được
cấy vào cream. Lượng vi sinh vật cấy vào cream phụ thuộc vào chỉ số iod nguyên
liệu và nhiệt độ lên men. Thông thường khoảng 1-7% (v/v).
♦ Lên men và xử lý nhiệt lạnh
− Mục đích: Chế biến. Kết tinh một lượng béo trong cream để tạo cấu trúc cho sản
phẩm, đồng thời tạo ra hương vò đặc trưng cho bơ lên men.
Chương 2: Kỹ thuật- Công nghệ SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


23
− Thực hiện: Quá trình lên men và xử lý nhiệt lạnh diễn ra song song trong thiết bò
hình trụ có cánh khuấy và bộ phận hiệu chỉnh nhiệt độ. Người ta dựa vào chỉ số iod
của chất béo để chọn chế độ xử lý nhiệt lạnh tối ưu. Trong quy trình sản xuất này,
chế độ xử lý nhiệt lạnh là: 8-21-16 tương ứng với chỉ số iod của béo là 28-29 và
lượng giống cấy chọn 2-3% thể tích.
♦ Tạo hạt bơ-xử lý

− Mục đích: Tạo hạt bơ và kết dính các hạt bơ thành khối; bổ sung và phân bố đều
muối vào trong toàn bộ khối bơ.
− Hiệu chỉnh độ ẩm và xử lý chân không để giảm độ ẩm trong khối bơ.
− Thực hiện: Trong thiết bò liên tục.
♦ Bao gói
− Mục đích: hoàn thiện và bảo quản sản phẩm.
− Thực hiện: Bằng thiết bò tự động. Bơ được tạo hình dạng khối chữ nhật với khối
lượng 250g. Bao bì là giấy nhôm. Sau đó được xếp vào hộp carton rồi bảo quản trong
kho lạnh.







Chương 3: Tính cân bằng vật chất GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn


24
3 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
3.1 Chọn năng suất, thành phần nguyên liệu và sản phẩm
3.1.1 Chọn năng suất theo thành phẩm:
- Sữa tiệt trùng UHT: 120 tấn sữa thành phẩm/ ngày
- Yaourt: 120 tấn sữa thành phẩm/ ngày
- Bơ: 12 tấn bơ thành phẩm/ ngày
3.1.2 Chọn thành phần nguyên liệu và sản phẩm:
3.1.2.1 Chọn thành phần nguyên liệu
¾ Sữa tươi: [7]
Nước: 87%

Hàm lượng chất khô TS = 13%
Hàm lượng chất béo F = 4%.
Hàm lượng chất khô không béo: SNF = 9%.
Khối lượng riêng của sữa (KLR): 1,032 g/cm
3
.
¾ Sữa bột gầy
: [7]
Hàm lượng chất khô TS = 96% ( độ ẩm W = 4%)
Hàm lượng chất béo F = 1,25%
¾ Chất béo khan AMF: [7]
Hàm lượng chất béo F = 99,8%
¾ Đường RE:
Hàm lượng chất khô TS = 99,8%
¾ Chất nhũ hóa và ổn đònh cho sữa tiệt trùng E471, E407, E401, E412:
Chương 4: Tính toán và chọn thiết bò SVTH: Lê Thò Thanh Thảo


25
Độ ẩm W = 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa tiệt trùng thành phẩm
¾ Cream:
Hàm lượng chất béo: 40%
¾ Chất màu cho bơ:
Độ ẩm 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,3% khối lượng
¾ Chất chống oxy hoá cho bơ
Carotenoides:(E 160)
Tỷ lệ sử dụng 0,01%
¾ Chất ổn đònh và nhũ hóa cho yaourt E407, E410, E412:

Độ ẩm 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,4% khối lượng thành phẩm
¾ Bột màu cho yaourt:
Tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg sữa
¾ Hương liệu cho sữa cam
:
Tỷ lệ sử dụng 1ml/kg sữa (1g/kg)
3.1.2.2 Chọn thành phần sản phẩm
- Sữa tiệt trùng: (% khối lượng)
Hàm lượng các chất khô, béo và đường trong sữa UHT tiệt trùng thể hiện trên bảng 3.1.