Đồ án thiết kế nhà máy sữa

Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan
SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

1 Thiết

kế

nhà

máy

sữa

MỞ

ĐẦU
Sữa

là

một

loại

thực

phẩm

có

giá

trị

dinh

dưỡng

cao.

Sau

sữa

mẹ,

sữa

bò

có
đầy

đủ

các

chất

dinh

dưỡng

như

protein,

glucid,

lipid,

chất

khoáng,

vitamin,…

với

một
tỉ

lệ

thích

hợp,

đáp

ứng

đầy

đủ

nhu

cầu

dinh

dưỡng

của

con

người.
Ngày

nay,

công

nghệ

chế

biến

sữa

đã

phát

triển

mạnh

mẽ,

cho

ra

đời

những
sản

phẩm

sữa

rất

đa

dạng.

Từ

nguyên

liệu

sữa

người

ta

có

thể

sản

xuất

ra

hàng

loạt

các
thức

uống

như

sữa

tiệt

trùng,

sữa

bột,

sữa

cô

đặc,

fomat…và

cũng

là

nguyên

liệu

cho
một

số

ngành

sản

xuất

bánh,

kẹo,

….
Nước

ta

có

vị

trí

địa

lý

thuận

lợi,

khí

hậu

nhiệt

đới

gió

mùa.

Đây

là

những

điều
kiện

rất

tốt

cho

việc

chăn

nuôi

gia

súc

mà

đặc

biệt

là

chăn

nuôi

bò

sữa.

Về
mặt

thị trường,

các

sản

phẩm

sữa

trên

thị

trường

Việt

Nam

hiện

nay

là

rất

đa

dạng,
nhu

cầu tiêu

dùng

trong

nhân

dân

ngày

càng

cao.

Tuy

nhiên,

ngành

chế

biến

sữa
nước

ta

còn non

trẻ,

việc

chăn

nuôi

chưa

đồng

bộ,

sản

lượng

sữa

chế

biến

trong

nước
đi

từ

sữa

tươi chưa

nhiều.

Trong

khi

đó,

nhu

cầu

thị

trường

ngày

càng

cao,

các

sản
phẩm

sữa

ngoại nhập

đang

chiếm

một

thị

phần

lớn.

Từ

thực

tế

trên,

Nhà

Nước

và

các
ngành

liên

quan cần

có

sự

đầu

tư

thích

đáng

để

phát

triển

tiềm

năng

từ

công

nghiệp
sữa.
Trong

giới

hạn

của

đề

tài,

em

chỉ

thiết

kế

nhà

máy

sản

xuất

sữa

cô
đặc

có đường

hiện

đại

đi

từ

nguyên

liệu

sữa

tươi.

Sữa

cô

đặc

có

đường

là

một

trong
những

sản phẩm

ra

đời

từ

rất

sớm

trong

ngành

chế

biến

sữa.

Do

có

hàm

lượng

đường
cao

nên

dễ bảo

quản,

dễ

vận

chuyển,

là

một

nguồn

dinh

dưỡng

thuận

tiện,

đồng

thời
đây

cũng

là
một

trong

những

nguyên

liệu

cho

một

số

ngành

khác.

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

2 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

Chương

I.

GIỚI

THIỆU

VỀ

NGUYÊN

LIỆU
1.1

Nguyên

liệu

sản

xuất

chính

&

phụ:
1.1.1

Nguyên

liệu

chính:
Nguyên

liệu

chính

của

nhà

máy

đi

từ

sữa

bò

tươi.

Sữa

là

một

chất

lỏng

sinh

lý
được

tiết

ra

từ

tuyến

vú

của

bò.

Yêu

cầu

về

sữa

nguyên

liệu

trong

sản

xuất

sữa

cô

đặc:
-

Sữa

sử

dụng

trong

sản

xuất

sữa

cô

đặc

phải

đạt

các

chỉ

tiêu

về

cảm

quan,

hoá
lý

và

vi

sinh

tương

tự

như

trong

công

nghệ

sản

xuất

các

sản

phẩm

khác

từ

sữa.
-

Hàm

lượng

các

tế

bào

sinh

dưỡng

chịu

nhiệt

và

các

bào

tử

vi

khuẩn

trong
nguyên

liệu

càng

thấp

càng

tốt.

Quá

trình

cô

đặc

sữa

thường

được

thực

hiện

trong

điều

kiện

chân
không

ở nhiệt

độ

65÷70
0
C.

Trong

khoảng

nhiệt

độ

này,

các

tế

bào

VSV

chịu

nhiệt
không

bị

tiêu diệt,

chúng

có

thể

vẫn

tiếp

tục

trao

đổi

chất

với

môi

trường.

Hơn

nữa,
đây

là

khoảng nhiệt

độ

lý

tưởng

cho

sự

nảy

mầm

của

các

tế

bào

vi

khuẩn.

-

Sự

ổn

định

của

các

protein

sữa

với

tác

nhân

nhiệt

càng

bền

càng

tốt.
Trong

quá

trình

cô

đặc

bốc

hơi,

nhiệt

độ

có

thể

làm

biến

tính

protein

sữa,

ta
cần

hạn

chế

hiện

tượng

này.

Sự

ổn

định

của

phân

tử

protein

đối

với

tác

nhân

nhiệt

phụ
thuộc

vào

giá

trị

pH,

tỷ

lệ

hàm

lượng

các

muối

có

trong

sữa

cũng

như

thành

phần

thức
ăn

của

động

vật

và

chu

kỳ

tiết

sữa.
1.1.2

Đường

saccharose

(C
12
H
22
O
11
)
Saccharose

là

disaccharide

do

hai

phân

tử

glucose

và

fructose

liên

kết

với
nhau,

tách

bỏ

đi

một

phân

tử

nước.
Saccharose

được

bổ

sung

vào

trong

sản

phẩm

sữa

đặc

có

đường

nhằm
mục đích

tăng

độ

ngọt,

giá

trị

dinh

dưỡng

và

giá

trị

áp

lực

thẩm

thấu

bên

trong

sản
phẩm. Nhờ

đó,

sản

phẩm

sữa

đặc

có

đường

không

cần

qua

quá

trình

tiệt

trùng

nhưng
vẫn

có

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

3 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

thể

bảo

quản

được

trong

thời

gian

dài.

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

4 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

Hiện

nay,

các

nhà

sản

xuất

sử

dụng

đường

tinh

luyện

(Refined

extra

–

Re)
trong

sản

xuất

sữa

đặc

có

đường.

Dưới

đây

là

ví

dụ

về

mức

giá

trị

cho

các

chỉ

tiêu

hoá
lý

của

đường

saccharose:
-

Độ

ẩm:

không

lớn

hơn

0.05%
-

Hàm

lượng

saccharose:

không

nhỏ

hơn

99.8%

chất

khô
-

Hàm

lượng

tro:

không

lớn

hơn

0.03%
-

Độ

màu:

không

lớn

hơn

30
0
ICUMSA
1.1.3

Đường

lactose
Thường

được

sử

dụng

dưới

dạng

mầm

tinh

thể

trong

qui

trình

sản

xuất

sữa

đặc
có

đường.

Bổ

sung

lactose

vào

để

điều

khiển

quá

trình

kết

tinh

lactose

sao

cho

kích
thước

tinh

thể

đạt

được

giá

trị

theo

yêu

cầu.

Trước

khi

sử

dụng,

đường

lactose

được

sấy

khô

và

nghiền

nhỏ

với

kích

thước

vài

µm.
Ngoài

ra,

có

thể

sử

dụng

một

phần

sữa

cô

đặc

có

chứa

tinh

thể

lactose

mịn

của
mẻ

sản

xuất

trước

để

gây

mầm

kết

tinh

cho

mẻ

sau.
1.1.4

Các

phụ

gia:
Để

hạn

chế

hiện

tượng

đông

tụ

protein

dưới

tác

dụng

của

nhiệt

độ,

các

nhà

sản
xuất

thường

bổ

sung

muối

disodium

phosphate,

trisodium

phosphate

hoặc

sodium
citrate

vào

sữa.

Mục

đích

chính

là

làm

cân

bằng

trở

lại

hàm

lượng

các

cation

và

anion
có

trong

sữa.
Để

ổn

định

cấu

trúc

sản

phẩm,

tránh

hiện

tượng

tách

béo,

tách

muối

trong

quá
trình

bảo

quản,

người

ta

sử

dụng

các

chất

ổn

định

khác

nhau

như

lecithine(chất
tạo nhũ),

carraghenan

(chất

tạo

độ

nhớt)…
Để

tăng

giá

trị

dinh

dưỡng,

người

ta

bổ

sung

vào

sữa

cô

đặc

các

loại

vitamin
khác

nhau

như

vitamin

tan

trong

chất

béo

(A,

D),

vitamin

tan

trong

nước

(nhóm

B)…
1.2 Giớ
i
thiệu về nguyên
li
ệu sữa tươi:
1.2.1 Một số tính chất vật lý của sữa bò

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

5 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

Mật

độ

quang

ở

15
0
C 1.030

-

1.034
Tỷ

nhiệt 0.93
Điểm

đông -0.55
0
C
pH 6.5

–

6.6
Độ

axit

được

tính

bằng

độ

Dornic 16

–

18
0
D
(decigam

axit

lactic/lit

sữa)
Chỉ

số

khúc

xạ

ở

20

0
C 1.35
1.2.2

Thành

phần

hoá

học

của

sữa

bò
1.

Đường

lactose
Đường

lactose

trong

sữa

có

hàm

lượng

trung

bình

50g/l

và

tồn

tại

dưới

hai
dạng

∀-

và

∃-lactoza.
Khi

bị

thuỷ

phân

lactoza

cho

ra

một

phân

tử

đường

glucoza

và

một

phân

tử
đường

galactoza

theo

phương

trình

tổng

quát:
C
12
H
22
O
11

+

H
2
O

→

C
6
H

12
O
6

+ C
6
H
12
O
6
Lactoza Glucoza Galactoza
Trong

sữa,

đường

lactoza

luôn

ở

trạng

thái

hoà

tan.

Những

đặc

điểm

về
khả năng

hoà

tan

và

kết

tinh

của

nó

rất

quan

trọng

cho

phép

áp

dụng

trong

công

nghiệp
chế biến

sữa

cô

đặc

có

đường.
Cơ

chế

của

sự

kết

tinh

đường

lactoza

có

ích

lớn

trong

công

nghiệp

sữa

cô

đặc

có
đường.

Đường

lactoza

là

một

gluxit

ít

hoà

tan

hơn

đường

saccharoza

là

đường

được

sử

dụng

để

bổ

sung

vào

trong

sữa

cô

đặc.

Khi

người

ta

làm

lạnh

sản

phẩm

này,

đường
lactoza

ban

đầu

sẽ

ở

trạng

thái

dung

dịch

quá

bão

hoà

rồi

sau

đó

chúng

kết

tinh.

Sự

kết
tinh

đường

này

ảnh

hưởng

đến

chất

lượng

của

sữa

cô

đặc.

Nếu

xảy

ra

sự

hình

thành

các
tinh

thể

lớn,

sản

phẩm

có

cấu

trúc

như

dạng

cát

và

không

thích

hợp

(dân

gian

gọi

là
“sạn

đường”).

Ngược

lại,

nếu

sự

kết

tinh

đường

lactoza

xảy

ra

dưới

dạng

hình

thành
các

tinh

thể

nhỏ

(kích

thước

hạt

kết

tinh

<

0.01mm),

sữa

cô

đặc

tồn

tại

dưới

một

cấu

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

6 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

trúc

và

một

độ

bền

chắc

mong

muốn.

Điều

kiện

này

được

thực

hiện

trong

quá

trình

tạo
mầm

tinh

thể.

Với

hiệu

quả

này,

cần

phải

giữ

sữa

cô

đặc

có

đường

trong

trạng

thái

quá
bão

hoà

thích

hợp

và

khơi

mào

sự

kết

tinh

nhờ

bột

sữa

hoặc

mầm

kết

tinh

nhỏ
của đường

lactoza.
Đường

lactoza

của

sữa

rất

nhạy

cảm

với

nhiệt.

Giữa

110-130
0
C

xảy

ra

dạng

mất
nước

của

tinh

thể

đường.

Trên

150
0
C,

người

ta

nhận

được

màu

vàng

và

ở

170
0
C

màu
nâu

đậm

hình

thành

bởi

quá

trình

caramen

hoá.

Tuy

nhiên

ở

trong

sữa,

người

ta

nhận
thấy

rằng

sự

xuất

hiện

màu

vàng

xảy

ra

ở

những

nhiệt

độ

không

cao

lắm
(<130
0
C). Ngoài

ra

các

sản

phẩm

sinh

ra

do

sự

caramen

hoá

đường

lactoza,

cũng

còn
phải

kể

đến phản

ứng

của

đường

với

các

chất

chứa

nitơ

kéo

theo

sự

xuất

hiện

các
thành

phần

có màu

nâu

được

gọi

là

melanoidin.
2.

Các

hợp

chất

có

chứa

nitơ
Protein

của

sữa

do

các

acid

amin

trùng

ngưng

với

nhau

tạo

nên

.

Vì

thế,

khi
protein

chịu

tác

dụng

của

enzym

proteaza

tạo

thành

đầu

tiên

là

các

peptit

và

cuối

cùng

là
các

acid

amin

.
Các

Acid

amin

chủ

yếu

có

mặt

trong

sữa

:

glyxin

2,

7%

(tính

theo

sản
phẩm khô)/lít

sữa,

alanin

3,

0%,

valin

7,

2%,

lơxin

9,

2%,

izolơxin

6,

1%,

prolin
11,

3%, phenylamin

5,

0%,

cystein

0,

34%,

methionin

2,

8%,

triptophan

1,

7%,
arginin4,

1%, histidin

3,

1%,

lysin

8,

2%,

acidaspartic

7,

1%,

acid

glutamic

22,
4%,

serin

6,

3%, treonin

4,

9%,

tyrosin

6,

3%

.
Các

chất

chứa

nitơ

trong

một

lít

sữa

bao

gồm

:

protit

32-35g

và

các

chất

chứa

nitơ
phi

protit

0,

8-1,

2g

.
Trong

protit

gồm

có

hai

thành

phần

:

proteit

và

acid

amin

.
Trong

proteit

có

:
Cazein

toàn

phần

26-29g
α

-lactobumin

0,

8

-

1,

5g
β

-lactoglobulin

2,

5

-

4g
Imunoglobulin

0,

5

-

0,

8g

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

7 Thiết

kế

nhà

máy

sữa

Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

Proteoze-pepton

0,

8

-

1,

5g
Một

số

các

chất

chỉ

có

vết.
Thành

phần

quan

trọng

nhất

của

các

chất

chứa

nitơ

là

cazein

hay

có

thể

nói

cazein

là
thành

tố

quan

trọng

nhất

của

protit

có

trong

sữa.

Dưới

kính

hiển

vi

điện

tử,

cazein

là

các
hạt

hình

cầu

có

đường

kính

thay

đổi

từ

40-200

μm.
Cazein

kết

tủa

dưới

dạng

các

hạt

mixen

lớn

nhờ

quá

trình

acid

hóa

sữa

đến

pH=4,

6
(điểm

đẳng

điện

của

cazein)

.

Cazein

được

chia

thành

ba

loại

:
α-cazein

:

60

%

cazein

toàn

phần

.
β

-cazein

:

30

%

cazein

toàn

phần

.
γ

-cazein

:

4

–

10

%

cazein

toàn

phần

.
3. Chất béo:
Chất

béo

của

sữa

có

hai

loại

:
Chất

béo

đơn

giản

(glyxerit

và

sterit)

có

hàm

lượng

35

-

45

g/l

gồm

acid

béo

no

và
không

no:

acid

oleic

(C
18

không

no);

acid

palmitic

(C
16

không

no);

acid

stearic

(C

18

không
no).
Chất

béo

phức

tạp

trong

sữa

thường

có

chứa

một

ít

P,

N,

S

trong

phân

tử.

Tên

gọi
chung

là

phosphoaminolipit,

đại

diện

là

lexitin

và

xephalin

.

Đặc

tính

lí-

hoá

của

chất

béo

:
Mật

độ

quang

ở

15
o
C 0,

91-0,

95

Nhiệt

độ

nóng

chảy 31-36
O
C
Nhiệt

độ

hoá

rắn 25-30
O
C
Chỉ

số

iot

(

theo

Hubl

) 25-45
Chỉ

số

xà

phòng

hóa

(

theo

Koettstorfer

) 218-235
Chỉ

số

Acid

bay

hơi

không

hòa

tan

(

Polenske

) 1,5-3
Chỉ

số

Acid

bay

hơi

hòa

tan

được(

Reichert) 26-30
Chỉ

số

khúc

xạ 1,453-1,462
Cấu

trúc

của

chất

béo

trong

sữa:

chất

béo

trong

sữa

tồn

tại

dưới

dạng

huyền

phù
của

các

hạt

nhỏ

hình

cầu

(tiểu

cầu)

hay

hình

ôvan

với

đường

kính

từ

2-10

µ
m

tuỳ

thuộc

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

8 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

vào

giống

bò

sản

sinh

ra

sữa.

Dưới

kính

hiển

vi,

các

tiểu

cầu

được

vây

quanh

bởi

một
màng

(membrane)

protit,

gồm

hai

phần:

phần

có

thể

hòa

tan

được

và

phần

không

thể

hòa

tan

được

trong

nước.

Các

phần

này

rất

khác

nhau

trong

các

loại

sữa.

Bề

mặt

bên

trong
của màng

có

liên

quan

mật

thiết

với

một

lớp

phụ

có

bản

chất

phospholipit

có

thành
phần

chủ yếu

là

lexitinxephalin

(

là

các

chất

béo

phức

tạp

có

hàm

lượng

0,

3-0,

5

g

/

l
sữa)

.
Màng

tiểu

cầu

béo

còn

chứa

các

chất

khác

với

hàm

lượng

nhỏ,

trong

đó

chủ

yếu
là đồng,

sắt,

các

enzym

nhất

là

enzym

phosphataza

mang

tính

kiềm

tập

trung

trong
phần protit

và

enzym

reductaza

trong

phần

không

hòa

tan

được

.
Sự

phân

bố

các

glyxerit

trong

lòng

các

tiểu

cầu

mang

đặc

điểm

sau:

phần
trung tâm

của

tiểu

cầu

chứa

glyxerit

có

điểm

nóng

chảy

thấp,

giàu

acid

oleic

luôn

ở
dạng

lỏng trong

điều

kiện

nhiệt

độ

môi

trường.

Trong

khi

phần

ngoại

vi

nơi

tiếp

xúc

với
màng,

chứa
các

glyxerit

với

chỉ

số

iot

thấp

5-6

nhưng

có

điểm

nóng

chảy

cao

có

thể

đông

đặc

lại

ở
nhiệt

độ

môi

trường

.
Sự

toàn

diện

về

cấu

trúc

của

các

tiểu

cầu

béo

là

điều

kiện

quyết

định

cho

sự

ổn
định của

chất

béo

có

trong

sữa.

Đặc

biệt

sự

biến

chất

của

màng

sẽ

làm

tăng

cường

sự
hoạt

động trực

tiếp

của

một

số

loài

vi

sinh

vật

hay

sự

tăng

lên

của

chỉ

số

acid

hay

còn
làm

thay

đổi các

tính

chất

vật

lý

một

cách

sâu

sắc

gây

ra

việc

tiến

lại

gần

rồi

kết

dính
các

tiểu

cầu

lại

với nhau

dẫn

đến

quá

trình

tách

chất

béo

làm

mất

tính

đồng

nhất

của
sữa.
4. Khoáng:
Hàm

lượng

chất

khoáng

trong

sữa

dao

động

từ

8-10

g/l.

Các

muối

trong

sữa

ở

dạng
hoà

tan

hoặc

dung

dịch

keo

(kết

hợp

với

cazein).
Trong

số

các

nguyên

tố

khoáng

trong

sữa,

chiếm

hàm

lượng

cao

nhất

là
calci, phosphore

và

magie.

Một

phần

chúng

tham

gia

vào

cấu

trúc

micelle,

phần

còn

lại
tồn

tại dưới

dạng

muối

hoà

tan

trong

sữa.
Các

nguyên

tố

khoáng

khác

như

kali,

natri,

clore…

đóng

vai

trò

chất

điện

ly.

Cùng

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

9 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

với

lactose.

Thông

thường

vào

cuối

chu

kỳ

tiết

sữa,

đặc

biệt

khi

con

vật

bị

viêm

vú,

hàm
lượng

NaCl

tăng

vọt

làm

cho

sữa

có

vị

mặn.

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

10 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

Ngoài

ra,

sữa

còn

chứa

các

nguyên

tố

khác

như

Zn,

Fe,

I,

Cu,

Mn…

Chúng

cần
thiết

cho

quá

trình

dinh

dưỡng

của

con

người.

Một

số

nguyên

tố

độc

hại

như

Pb,

As…

đôi
khi

cũng

được

tìm

thấy

ở

dạng

vết

trong

sữa

bò.
5. Vitam
i
n
Các

vitamin

trong

sữa

được

chia

làm

hai

nhóm:
-

Vitamin

hoà

tan

trong

nước:

B
1
,

B

2
,B
3
,

B
4,

B
5
,

B
6,

C…
-

Vitamin

hoà

tan

trong

chất

béo:

A,

D,

E…
Nhìn

chung,

hàm

lượng

vitamin

nhóm

B

trong

sữa

bò

thường

ổn

định,

là

do
chúng được

tổng

hợp

chủ

yếu

bởi

các

vi

khuẩn

trong

ngăn

thứ

nhất

dạ

dày

của

nhóm
động

vật nhai

lại

và

không

phụ

thuộc

vào

điều

kiện

ngoại

cảnh.

Tuy

nhiên,

hàm

lượng
vitamin

tan trong

chất

béo

bị

ảnh

hưởng

sâu

sắc

bởi

thành

phần

thức

ăn

và

điều

kiện

thời
tiết…
6. Hormone:
Hormone

do

các

tuyến

nội

tiết

tiết

ra

và

giữ

vai

trò

quan

trọng

trong

quá

trình
sinh

trưởng

của

động

vật.

Chúng

được

chia

thành

ba

nhóm

là

proteohormone,

hormone
peptide

và

hormone

steoride,

trong

số

đó

prolactine

được

nghiên

cứu

nhiều

hơn
cả. Hàm

lượng

trung

bình

prolactine

trong

sữa

bò

là

50

µg/l,

trong

sữa

non

là

230

µg/l.
7.Các hợp chất khác:
Trong

sữa

bò

còn

chứa

các

chất

khí,

chủ

yếu

là

CO
2
,

O
2

và

N
2
.

Tổng

hàm

lượng
của

chúng

chiếm

từ

5%

đến

6%

thể

tích

sữa.

Các

chất

khí

trong

sữa

tồn

tại

ở

ba

dạng:
dạng

hoà

tan,

dạng

liên

kết

hoá

học

với

các

chất

khác

và

dạng

phân

tán.

Khí

ở

dạng

hoà
tan

hoặc

phân

tán

thường

gây

ra

một

số

khó

khăn

trong

các

qui

trình

chế

biến

sữa.

Do
đó,

sữa

tươi

thường

được

qua

xử

lý

bài

khí

trước

khi

chế

biến.

SVTH:

Lê

Thị

Thảo

Vi Trang

11 Thiết

kế

nhà

máy

sữa
Đồ

án

công

nghệ

II GVHD:

Nguyễn

Thị

Lan

Chương II. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1

Dây

chuyền

công

nghệ:
Nguyên

liệu
Kiểm

tra,

lọc
Định

lượng
Gia

nhiệt,

làm
nguội
Sữa

tiệt

trùng
hương

cam
Phối

trộn

Cô

đặc
Siro
saccharose
Đồng

hoá
Làm

nguội

và
kết

tinh
cấy

mầm
tinh

thể
lactose
Rót

sản

phẩm
Bao

bì

vô
trùng
Ghép

mí
Hoàn

thiện

sản
phẩm
Sữa

đặc
có

đường
2.2

Thuyết

minh

dây

chuyền

công

nghệ:

2.2.1

Thu

mua

nguyên

liệu:
Sữa

tươi

nguyên

liệu

được

thu

mua

tại

nhà

máy

và

các

trạm

thu

mua

gần

trang
trại

chăn

nuôi.

Do

sữa

chứa

nhiều

chất

dinh

dưỡng,

hệ

vi

sinh

vật

sữa

sẽ

trưởng

thành
nhanh

chóng

tạo

ra

nhiều

sản

phẩm

trao

đổi

chất

ngoại

bào

làm

thay

đổi

thành

phần
hoá

học

và

giá

trị

cảm

quan

của

sữa.

Để

đảm

bảo

chất

lượng

sữa,

trong

quá

trình

thu

mua

và

vận

chuyển,

sữa

phải

được

làm

lạnh

ở

nhiệt

độ

không

lớn

hơn

4
o
C.
2.2.2

Kiểm

tra,

lọc:
Sữa

trước

khi

đưa

vào

chế

biến

phải

tiến

hành

lọc

để

loại

bỏ

các

tạp

chất

ở

dạng
lơ

lửng

trong

dịch

sữa.

Dịch

sữa

được

bơm

qua

thiết

bị

lọc

thuỷ

tĩnh

có

đường

kính
lưới

lọc

100

µ

m.

Trong

quá

trình

lọc,

các

tạp

chất

sẽ

bị

giữ

lại

trên

lưới

lọc

và
cần được

vệ

sinh

định

kỳ.
2.2.3

Định

lượng:
Sữa

từ

bồn

chứa

được

bơm

định

lượng

bơm

qua

đưa

vào

thiết

bị

gia

nhiệt.

Quá
trình

định

lượng

nhằm

để

điều

chỉnh

năng

suất

nhà

máy.
2.2.4

Xử

lý

nhiệt:
Quá

trình

xử

lý

nhiệt

nhằm

tiêu

diệt

vi

sinh

vật,

vô

hoạt

enzim

và

làm

biến

tính
một

số

phân

tử

protein

có

trong

sữa.

Trong

quá

trình

xử

lý

nhiệt,

các

phân

tử

protein
kém

bền

nhiệt,

đặc

biệt

là

nhóm

protein

của

huyết

thanh

sữa

sẽ

bị

biến

tính,

các

muối
calci

kết

tủa

.

Sự

biến

tính

này

có

lợi

cho

chất

lượng

thành

phẩm

do

nó

ổn

định

thành
phần

protein

trong

sữa.
Sau

quá

trình

xử

lý

nhiệt,

sữa

được

làm

nguội

về

70
o
C

rồi

đưa

đi

phối

trộn.
2.2.5

Phối

trộn:
Dịch

sữa

được

phối

trộn

với

sirô

saccharose

70%.

Saccharose

được

bổ

sung
trong

sản

phẩm

sữa

đặc

có

đường

nhằm

mục

đích

tăng

độ

ngọt,

giá

trị

dinh

dưỡng

và
giá

trị

áp

lực

thẩm

thấu

bên

trong

sản

phẩm.

Nhờ

đó,

sản

phẩm

sữa

đặc

có

đường

có
thể

bảo

quản

được

trong

thời

gian

dài.
Đường

saccharose

sử

dụng

trong

nhà

máy

là

đường

tinh

luyện

RE

có

hàm

lượng
chất

khô

không

nhỏ

hơn

99,8%.
2.2.6

Cô

đặc:
Mục

đích

của

quá

trình

cô

đặc

là

tách

bớt

nước

ra

khỏi

sữa

dưới

tác

dụng

của
nhiệt

độ

cao.

Thiết

bị

cô

đặc

trong

điều

kiện

chân

không

để

tránh

sử

dụng

nhiệt

quá
cao,

dễ

làm

tổn

thất

các

chất

dinh

dưỡng

kém

bền

nhiệt

có

trong

sữa.

Nhiệt

độ

cô

đặc
sữa

không

được

vượt

quá

65÷70
o
C.
Thời

điểm

kết

thúc

quá

trình

cô

đặc

sữa

được

xác

định

thông

qua

việc

đo

tỷ
trọng

và

độ

nhớt

của

sữa.
2.2.7

Đồng

hoá:
Mục

đích

quá

trình

đồng

hoá

là

làm

giảm

kích

thước

và

phân

bố

đều

các

hạt

cầu
béo

trong

sữa

đặc.

Áp

lực

đồng

hoá

thường

sử

dụng

từ

150

–

250

bar.

Kích

thước

các
hạt

cầu

béo

sau

đồng

hoá

không

lớn

hơn

1

µ
m

.
2.2.8

Làm

nguội

và

kết

tinh
Độ

ẩm

và

tổng

hàm

lượng

chất

khô

trung

bình

của

sữa

đặc

có

đường

là

26%

và
74%

tương

ứng.

Nhờ

tạo

ra

được

giá

trị

áp

lực

thẩm

thấu

cao

nên

các

VSV

nhiễm

vào
sản

phẩm

bị

ức

chế,

do

đó

ta

hạn

chế

được

sự

hư

hỏng

sản

phẩm

trong

quá

trình

bảo
quản.
Tuy

nhiên,

do

độ

ẩm

thấp,

chỉ

có

50%

lượng

lactose

trong

sữa

đặc

có

đường

tồn
tại

ở

trạng

thái

hoà

tan.

Phần

lactose

còn

lại

tồn

tại

dưới

dạng

tinh

thể.

Ta

phải

điều
khiển

quá

trình

sản

xuất

sao

cho

những

tinh

thể

lactose

thu

được

phải

thật

mịn

và

đồng
nhất.

Kích

thước

của

chúng

không

được

vượt

quá

10

µm.

Có

như

thế,

người

tiêu

dùng
sẽ

không

cảm

nhận

được

trạng

thái

hạt

của

các

tinh

thể

lactose

khi

sử

dụng

sữa

đặc

có
đường.
Để

thực

hiện

quá

trình

kết

tinh

lactose,

ta

làm

nguội

sữa

cô

đặc

về

28÷30
o

C

rồi
cấy

mầm

tinh

thể

lactose.

Sử

dụng

các

mầm

tinh

thể

với

kích

thước

vài

µm.

Trong

quá
trình

kết

tinh,

các

tinh

thể

lactose

sẽ

lớn

lên

với

kích

thước

tối

đa

10

µm.

Khi

đó,

trong
1

mm
3

sữa

có

đến

300.000

tinh

thể.

Ngược

lại,

nếu

để

kích

thước

tinh

thể

tăng

lên

đến
15

µm,

tổng

số

tinh

thể

trong

1

mm
3

sữa

cô

đặc

sẽ

không

vượt

quá

100.000.

Trong
trường

hợp

này,

khi

sử

dụng

ta

sẽ

cảm

nhận

được

trạng

thái

hạt

của

các

tinh

thể

lactose
nơi

đầu

lưỡi.
Do

sản

phẩm

có

độ

nhớt

cao

nên

thiết

bị

sử

dụng

nhất

định

phải

có

cánh

khuấy. Sau
cùng,

sữa

sẽ

được

làm

nguội

về

15÷18
o
C

rồi

được

bơm

qua

thiết

bị

rót

sản
phẩm.
2.2.9

Rót

sản

phẩm:
Sản

phẩm

được

rót

vào

bao

bì

kim

loại.

Bao

bì

phải

được

vệ

sinh

và

vô

trùng
cẩn

thận

trước

khi

rót

sản

phẩm

để

hạn

chế

sự

tái

nhiễm

VSV.
Sữa

đặc

có

đường

với

tổng

hàm

lượng

chất

khô

74%,

khi

đó

chỉ

có

nhóm

VSV
chịu

áp

lực

thẩm

thấu

cao

(halophile)

như

một

số

nấm

men

và

nấm

sợi

là

có

thể

phát
triển

được

trong

môi

trường

này.

Do

đó,

để

khống

chế

hiện

tượng

này,

ta

cần

thực

hiện
quá

trình

rót

sản

phẩm

trong

điều

kiện

kín.
Các

thiết

bị

rót

sản

phẩm

hiện

nay

đều

thực

hiện

trong

chu

trình

kín

và

ghép

mí
tự

động.
2.2.10

Sản

phẩm

sữa

cô

đặc:
Người

ta

đánh

giá

chất

lượng

sữa

cô

đặc

thông

qua

những

chỉ

tiêu

cơ

bản

sau:
-

Chỉ

tiêu

cảm

quan:

màu

sắc,

mùi,

vị,

trạng

thái

đồng

nhất…
-

Chỉ

tiêu

hoá

lý:

độ

ẩm,

độ

nhớt,

hàm

lượng

chất

béo

và

chất

khô

không
béo.

Trên

bao

bì

sản

phẩm

thường

được

ghi

thêm

các

giá

trị

về

tổng

hàm

lượng

glucid,
protein

và

một

số

vitamin.
-

Chỉ

tiêu

vi

sinh:

tổng

số

vi

khuẩn

hiếu

khí,

nấm

men,

nấm

sợi

và

một

số

vi
sinh

vật

gây

bệnh.
Sản

phẩm

sữa

cô

đặc

phải

được

bảo

quản

nơi

thoáng

mát.

Thời

gian

bảo

quản
sữa

cô

đặc

kéo

dài

đến

một

năm.
Sau

mỗi

mẻ

sản

xuất

tại

nhà

máy,

người

ta

lấy

một

số

mẫu

sản

phẩm

để

kiểm

tra
đánh

giá

các

chỉ

tiêu

chất

lượng.

Một

số

mẫu

thành

phẩm

được

thực

hiện

lưu

mẫu trong

một

năm

để

có

thể

nhận

xét

khái

quát

về

chất

lượng

sản

phẩm.
Chương

III.

TÍNH

CÂN

BẰNG

VẬT

CHẤT
3.1

Kế

hoạch

sản

xuất

nhà

máy:
3.1.1

Biểu

đồ

nhập

nguyên

liệu:
Trong

năm

sữa

được

thu

hoạch

theo

sơ

đồ

:
Tháng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Sữa

tươi

nguyên

liệu
x x x x x x x x x x x x
Biểu

đồ

nhập

nguyên

liệu:

Tháng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Sữa

tươi

nguyên

liệu
x x x x x x x x x x x
Sữa

tươi

nguyên

liệu

có

thể

cung

ứng

vào

mọi

thời

điểm

trong

năm.

Tuy

nhiên,

các
loại

máy

móc,

thiết

bị

cần

phải

có

thời

gian

tu

sửa,

đảm

bảo

duy

trì

sản

xuất.

Do

đó,

nhà
máy

chọn

thời

điểm

ngừng

hoạt

động

để

bảo

trì

là

tháng

11.

Sở

dĩ

thời

điểm

này

cũng

là
mùa

mưa,

lụt

kéo

dài

có

thể

gây

ảnh

hưởng

đến

sản

xuất.
3.1.2

Biểu

đồ

kế

hoạch

sản

xuất

của

nhà

máy:
Sản

phẩm Tháng
Ca
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Sữa

tư
ơi
tiệt

trùng
I X X X X X X X X X X X

II X X X X X X X X X X X
III X X X X X X
Sữa

cô

đặc
I X X X X X X X X X X X
II X X X X X X X X X X X
III X X X X X X


Công

nhân

trong

phân

xưởng

được

nghỉ

ngày

chủ

nhật

và

các

dịp

lễ

Tết.

Mỗi
ngày

có

thể

làm

việc

2

hoặc

3

ca

tùy

thuộc

vào

nguyên

liệu,

thời

tiết,

đặc

biệt

là
nhu

cầu

thị

trường

tiêu

thụ.


Khí

hậu

của

Việt

Nam

có

2

mùa

rõ

rệt

:mùa

khô

và

mùa

mưa.

Vào

mùa

khô

nhu
cầu

tiêu

dùng

sữa

tăng

vọt,

sức

mua

lớn

nên

để

đáp

ứng

nhu

cầu

của

người

tiêu
dùng

và

tăng

doanh

thu

thì

nhà

máy

làm

việc

hết

công

suất,

tức

3

ca/ngày,

các
tháng

còn

lại

có

thể

làm

việc

2

ca/ngày.


Tháng

11

được

chọn

làm

tháng

để

tu

sữa,

bảo

trì,

bảo

dưỡng

máy

móc

thiết

bị.
Biểu

đồ

bố

trí

sản

xuất

cho

từng

mặt

hàng:
Tháng

Số

ng
ày
sản

xuất
Sữa

tươi

tiệt

trùng
hương

cam
Sữa

cô

đặc

có

đường
Ca/ngày Ca/tháng Ca/ngày Ca/tháng
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
25
19
27
26
25
26
27
27
25
26
27
2
2
3
3
3
3
3
3
2
2

2
50
38
81
78
75
78
81
81
50
52
54
2
2
3
3
3
3
3
3
2
2
2
50
38
81
78
75
78
81

81
50
52
54
1

năm 280 718 718
3.2

Tính

cân

bằng

vật

chất

cho

dây

chuyền

sản

xuất

sữa

cô

đặc

có

đường:
3.2.1

Các

số

liệu

ban

đầu:
Năng

suất

nhà

máy: 12.000

lit

sản

phẩm/ca
Nguyên

liệu

sữa

tươi: hàm

lượng

chất

béo:

3,5%
tổng

chất

khô:

12%
Sản

phẩm

sữa

đặc

có

đường:

đường:

40%
tổng

khô

không

đường:

34%
nước

26%
3.2.2

Tính

cân

bằng

vật

chất:
Tỉ

trọng

của

sữa

thành

phẩm:

d

=
100
(g/cm
3
)
F
0,93
+

SNF

+

W

1,608
F:

hàm

lượng

chất

béo

trong

sữa

(%

khối

lượng)
SNF:

hàm

lượng

các

chất

khô

không

béo

trong

sữa

(%

khối

lượng)
W:

hàm

lượng

nước

trong

sữa

(%

khối

lượng)
d

=
100
=

1,359
(g/cm
3
)
3,5
0,93
+

70,5
1,608
+

26
Năng

suất

tính

theo

khối

lượng:

12.000

x

1,359

=

16.302,86

(kg/ca)
Bảng

tiêu

hao

qua

các

công

đoạn:
STT Công

đoạn

tiêu

hao Hao

hụt

(%)
1 Nguyên

liệu 0,5
2 Kiểm

tra,

lọc 1,5
3 Định

lượng 0,5
4 Xử

lý

nhiệt,

làm

nguội 1
5 Phối

trộn 1
6 Cô

đặc 2
7 Đồng

hoá 1
8 Làm

nguội,

kết

tinh 1
9 Rót

sản

phẩm 1
10 Ghép

mí 1,5
11 Hoàn

thiện

sản

phẩm 1
Theo

giả

thuyết

về

hao

hụt,

lượng

sữa

khi

vào

giai

đoạn

hoàn

thiện

sản

phẩm

là:
16.302,860

×
100
100

−

1
=

16.466,667

(kg/ca)
Lượng

sữa

vào

giai

đoạn

ghép

mí:
16.466,667

×
100
100

−

1,5
=

16.717,428

(kg/ca)
Lượng

sữa

vào

giai

đoạn

rót

sản

phẩm:
16.717,428

×
100
=
100

−

1
16.886,291

(kg/ca)
Lượng

sữa

vào

giai

đoạn

làm

nguội

và

kết

tinh:

16.886,291×
100
=
100

−

1
17.056,860

(kg/ca)
Lượng

sữa

đi

vào

thiết

bị

đồng

hoá:
17.056,860

×
100

100

−

1
=

17.229,151

(kg/ca)
Tính

toán

cho

quá

trình

cô

đặc:
Lượng

đường

saccharose

khô

cần

bổ

sung:
17.229,151×
40
100
=

6.891,660

(kg/ca)
hụt

là

2%:
Lượng

đường

saccharose

khô

cần

bổ

sung

tại

quá

trình

cô

đặc

khi

hao
6.891,660

×
100
100

−

1
=

6.961,273

(kg/ca)

xirô

là:
Hao

hụt

tại

nấu

xirô

là

1%

nên

lượng

đường

saccharose

khô

cần

nấu

6.961,273

×
100
100

−

1
=

7.031,590
Lượng

đường

sac

khô

99,8%

ban

đầu

cần

là:
7.031,590

×

100

=
99,8
7.045,681

(kg/ca)
Sản

phẩm

sữa

cô

đặc

có

tổng

khô

không

đường

chiếm

34%.

Do

đó

lượng
khô

không

đường

sau

khi

cô

đặc

phải

đạt

34%

so

với

sữa

đi

vào

thiết

bị

đồng

hoá.
Suy

ra

lượng

chất

khô

không

đường

khi

ra

khỏi

thiết

bị

cô

đặc:
17.229,151×
34

=
100
5.857,911

(kg/ca)
Hao

hụt

tại

công

đoạn

cô

đặc

là

2%

nên

lượng

chất

khô

không

đường

khi
vào

thiết

bị

cô

đặc:
5.857,911×
100
=
100

−

2
5.977,460

(kg/ca)
Hàm

lượng

chất

khô

chiếm

12%

trong

sữa

nguyên

liệu,

do

đó

ta

tính

được
lượng

sữa

tươi

đi

vào

thiết

bị

cô

đặc:
5.977,460

×

100

=
12
49.812,171

(kg/ca)
Theo

giả

thuyết

hao

hụt,

ta

tính

được

lượng

sữa

khi

vào

phối

trộn:
49.812,171×
100
=
100

−

1
50.315,324

(kg/ca)
Lượng

sữa

khi

vào

giai

đoạn

xử

lý

nhiệt,

làm

nguội:
50.315,324

×
100
100

−

1
=

50.823,560

(kg/ca)
Lượng

sữa

khi

vào

định

lượng:
50.823,560

×
100
=
100

−

0,5
51.078,955

(kg/ca)
Lượng

sữa

khi

kiểm

tra,

lọc:
51.078,955

×

100
=
100

−

1,5
51.856,807

(kg/ca)
Sữa

nguyên

liệu:
51.856,807

×
100
=

52.117,394

(kg/ca)
100

−

0,5
Vậy

lượng

sữa

tươi

nguyên

liệu

đảm

bảo

năng

suất

cho

nhà

máy

là

52.117,394
kg/ca
Nồng

độ

hỗn

hợp

đường

-

sữa

trước

khi

cô

đặc:
x

=

m
ct

100

%

d
m
d
m
ct
:

khối

lượng

chất

tan

trong

dung

dịch

(kg/ca)
m
d
:

khối

lượng

hỗn

hợp

dung

dịch

(kg/ca)
Lượng

dịch

đường

saccharose

đi

vào

thiết

bị

cô

đặc:
6.961,273

×

100

=

9.944,676

(kg/ca)
70
x
d

=
6.961,273

+

5.977,460

100

=

21,65%
9.944,676

+

49.812,171

Lượng

nước

bốc

hơi

trong

quá

trình

cô

đặc:

x


W=

y

1

−

d



x
c


x
d
,

x
c
:

nồng

độ

hỗn

hợp

sữa,

đường

trước

và

sau

khi

cô

đặc

(%)
y:

khối

lượng

dung

dịch

trước

khi

cô

đặc

(kg/ca)
y=

9.944,676

+

49.812,171

=

59.756,847

(kg/ca)

w

=

59.756,847

1

−
21,65



=

42.273,931

(kg/ca)

100

−
26


Lượng

đường

lactose

bổ

sung

để

gây

mầm

tinh

thể:

0,02

×

17.229,151

=

3,446
100
(kg/ca)
(chọn

lượng

đường

lactose

chiếm

2%

khi

ra

khỏi

thiết

bị

cô

đặc)
Bảng

tổng

kết

cân

bằng

vật

chất

qua

các

công

đoạn

(bảng

1)
Công

đoạn
Tiêu

hao
(%)
Tiêu

hao

khối

lượng
(kg/ca)
Khối

lượng
nguyên

liệu

(kg/ca)
Nguyên

liệu 0,5 260,587 52.117,394
Kiểm

tra,

lọc 1,5 777,852 51.856,807
Định

lượng 0,5 255,395 51.078,955
Xử lý nhiệt, làm
nguội
1 508,236 50.823,560
Phối

trộn 1 503,153 50.315,324
Cô

đặc
2 249,061 49.812,171
42.278,635
(nước

bốc

hơi)
9.944,676
(đường

bổ

sung)
Đồng

hoá 1 172,291 17.229,151

Làm

nguội,

kết

tinh 1 170,569 17.056,860
Rót

sản

phẩm 1 168,863 16.886,291
Ghép

mí 1,5 250,761 16.717,428
Hoàn

thiện

sản

phẩm 1 162,807 16.466,667
Sản

phẩm 16.302,860
Bảng

tổng

hợp

nguyên

liệu

phụ

(bảng

2)
Nguyên

liệu Kg/ca Kg/h Kg/năm
Đường

saccharose 7.045,681 880,710 5.058.798,958
Đường

lactose 3,446 0,431 2.474,228