Đố án thiết kế phân xưởng kem

Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Phần 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu về sản phẩm kem:
Kem là sản phẩm đã có từ lâu đời tại Trung Quốc. Theo Campell (1980) mãi
đến năm 1951, nhà máy sản xuất kem đầu tiên trên thế giới mới được ra đời và
kem trở thành sản phẩm thương mại. Ngày nay, kem đã trở thành sản phẩm quen
thuộc với mọi người tiêu dùng và được ưa thích bởi các lứa tuổi khác nhau.
- Về mặt nguyên liệu, kem được chia thành 4 nhóm:
+ Kem sản xuất từ sữa
+ Kem sản xuất từ chất khô không béo của sữa (milk solid non-fat) và dầu
thực vật
+ Kem sản xuất từ nước ép trái cây và đường
+ Kem được sản xuất từ nước ép trái cây có bổ sung thêm thành phần chất
béo và chất khô không béo của sữa.
Hai nhóm sản phẩm đầu tiên là phổ biến nhất và chiếm khoảng 80 – 90% tổng
sản lượng kem trên toàn thế giới.
- Về mặt công nghệ, hiện nay có 3 phương pháp tạo hình kem (tạo ra 3 dạng
sản phẩm):
+ Phương pháp rót kem que (moulded stick novelty): kem được rót vào
khuôn để tạo hình dạng thỏi dẹt hoặc dạng ống dài
+ Phương pháp rót ly, hộp (filled product): kem được rót vào hộp hoặc ly
+ Phương pháp ép đùn (extruded product): kem được ép đùn thành nhiều
dạng phong phú: que, ly, ổ bánh hoặc phủ lên bánh sandwich.
Ngoài ra, kem còn có thể được bổ sung thêm nhiều loại nguyên liệu khác như
chocolate, đậu phộng, nho khô, mè, cơm dừa, bột khoai môn, bột đậu xanh, nước
cốt dừa, mứt trái cây … giúp tạo nhiều hương vò hấp dẫn, đa dạng hoá sản phẩm.
 Chọn nhóm sản phẩm và dạng sản phẩm cho phân xưởng sản xuất kem:
chọn nhóm sản phẩm kem sản xuất từ sữa, dạng sản phẩm: kem que và kem hộp
với các hương vò khác nhau như hương vani, dâu, cam, sầu riêng,…
1.2. Tính cấp thiết của đề tài:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền

1
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Kem sản xuất từ sữa vừa là sản phẩm có giá trò dinh dưỡng cao, vừa là sản
phẩm tiêu khiển. Đặc biệt, kem rất được ưa thích và tiêu thụ mạnh ở những vùng
có khí hậu nóng và ở những nơi có dân số trẻ. Nước ta, đặc biệt là khu vực phía
nam, có khí hậu nóng quanh năm và có tỉ lệ dân số trẻ khá cao. Hơn nữa, vì đời
sống vật chất và tinh thần của người dân ngày càng cao nên các sản phẩm từ sữa
ngày càng được ưa chuộng nhờ những hiểu biết về giá trò dinh dưỡng của nó.
Những điều kiện này đã giúp cho việc tiêu thụ sản phẩm kem ngày càng mạnh.
Mặt khác, vì khu vực phía nam có rất nhiều khu nuôi bò sữa nên sẽ đáp ứng
được nhu cầu về nguồn nguyên liệu cho sản xuất kem.
Từ nhu cầu của thò trường đối với sản phẩm kem và những điều kiện thuận lợi
về nguồn nguyên liệu cho sản xuất kem, yêu cầu mở thêm phân xưởng sản xuất
kem cho nhà máy sữa là cần thiết nhằm đa dạng hoá sản phẩm. Mặc dù hiện nay
dù có nhiêù cơ sở sản xuất kem thủ công nhưng sản phẩm kem chưa được kiểm
soát về chất lượng, vì vậy việc mở rộng phân xưởng sản xuất kem càng cấp thiết
hơn để tạo ra sản phẩm kem đảm bảo chất lượng.
1.3. Đòa điểm đặt phân xưởng:
Chọn khu công nghiệp AMATA làm đòa điểm đặt phân xưởng.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
2
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Đòa chỉ: phường Long Bình, thành phố Biên Hoà, tỉnh Đồng Nai.
 Diện tích: 410 ha, trong đó diện tích dùng cho thuê 100 ha, đã được phát
triển toàn bộ với các tiện ích hạ tầng chất lượng.
 Những thuận lợi:
• Nguồn nguyên liệu: gần nguồn nguyên liệu vì ở Đồng Nai có rất nhiều trang
trại nuôi bò sữa, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho chế biến kem sữa.
• Vò trí đòa lí thuận lợi: khoảng cách theo đường bộ từ khu công nghiệp Amata
đến các thành phố lớn, nhà ga, bến cảng và sân bay quốc tế như sau:

− Cách trung tâm thành phố HCM 32 km.
− Cách ga Sài Gòn 32 km.
− Cách cảng Đồng Nai 4 km, Tân cảng 26 km, Cảng Sài Gòn 32 km,
cảng Phú Mỹ 40 km.
− Cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất 32 km.
 Nguồn điện: được cung cấp từ nhà máy điện Amata công suất 20 MVA và
mạng lưới điện quốc gia qua trạm biến áp 40 MVA.
 Nguồn nước: nước được cung cấp 2000 m
3
/ngày.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
3
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Công suất nhà máy xử lí nước thải: 1000 m
3
/ngày (công suất thiết kế 4000
m
3
/ngày).
 Dòch vụ khu công nghiệp: Đường truyền tốc độ cao, tài chính, ngân hàng,
thương mại, đào tạo, khu vui chơi giải trí, nhà ở cho chuyên gia, nhà xưởng cho
thuê.
 Các loại chi phí:
−Giá thuê đất: thoả thuận, khoảng 40 USD/m
2
/50năm.
−Giá điện: 0.073 USD/Kwh
−Giá nước: 4 600 VND/m
3
−Giá xử lí nước thải: 0.28 USD/m

3
−Phí quản lí: 0.08 USD/m
2
/tháng
−Thủ tục thanh toán: thoả thuận
 Khí hậu:
−Nhiệt độ trung bình năm: 25 – 26
0
C
−Độ ẩm trung bình năm: 78 – 84%
−Lượng mưa trung bình năm: 1800 – 1900mm
 Thổ nhưỡng:
−Độ cao trung bình so với mặt biển: 28m
−Cường độ chòu tải của đất: 1.5 – 2.5 kg/cm
2

• Vò trí phân xưởng trong khu công nghiệp: Phía tây và nam giáp Quốc lộ 1A,
phía đông tây giáp khu kinh doanh thương mại, nằm trong lô đất cho thuê
giai đoạn 5 của khu công nghiệp. Diện tích cho thuê của lô đất này là 50 ha.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
4
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn

Phần 2: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Nguyên liệu:
2.1.1. Sữa bò tươi
• Một số tính chất vật lý của sữa:
Sữa là chất lỏng màu trắng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và
một số chất khoáng trong sữa tạo nên. 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.
+ 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
+ Độ dẫn điện : 0,004 – 0,005 1/ohn.cm
+ Nhiệt dung riêng : 0,933 – 0,954 cal/g.
0
C
+ pH : 6,5 – 6,7
+ Độ chua : 15 – 18
0
D
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
5
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
• Thành phần hoá học của sữa bò tươi:
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein, và
các chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ
như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamine, hormone, các chất màu và khí.
Thành phần các chất có thể dao động như sau: (% khối lượng)
+ Nước : 85,5 – 89,5%
+ Tổng hàm lượng chất khô: 10,5 – 14,5%. Trong đó:
- Lactose : 3,6 – 5,5%
- Protein : 2,9 – 5%
- Chất béo : 2,5 – 6%

- Chất khoáng : 0,6 – 0,9%
2.1.2. Bột sữa gầy:
Là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi đã ly tâm tách béo và qua các quá
trình cô đặc, sấy phun.
Sữa bột gầy thường được các nhà sản xuất sử dụng vì có thời gian bảo quản
rất lâu có thể lên đến 3 năm (so với sữa bột nguyên kem có thời gian bảo quản
trung bình chỉ 6 tháng).
Thành phần hoá học của sữa bột gầy: (% khối lượng)
+ Nước : 4,3%
+ Protein : 35,0%
+ Chất béo : 1,0%
+ Lactose : 51,9%
+ Chất khoáng : 7,8%
2.1.3. Cream :
Cream là sản phẩm thu được khi ly tâm sữa tươi. Lượng béo trong cream tối
thiểu không thấp hơn 12% và thường dao động từ 35 – 40%. Đây là loại nguyên
liệu có hàm lượng béo cao, cần hạn chế đến mức tối thiểu sự thuỷ phân và sự oxi
hoá chất béo trong quá trình bảo quản. Vì vậy, trong sản xuất, cream thường được
bảo quản thiết bò kín bằng thép không rỉ, dưới lớp khí trơ (N
2
), tránh sự tiếp xúc
giữa cream với ánh sáng mặt trời, đồng…
2.1.4. Đường saccharose
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
6
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Được dùng để hiệu chỉnh hàm lượng chất khô và vò 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%.
- 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 hoà tan tăng theo nhiệt độ
- Tính chất hoá 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
hoá tạo hợp chất màu vàng nâu.
Ngày nay, trong sản xuất kem, nhóm nguyên liệu đường trở nên đa dạng hơn
với đường nghòch đảo, glucose và siro glucose-fructose.
Hiện nay ở Mỹ và một số nước châu Âu, người ta còn sử dụng các chất tạo
ngọt nghèo năng lượng trong sản xuất kem để phục vụ cho nhóm người tiêu dùng
bò bệnh tiểu đường và bệnh béo phì. Một số chất tạo ngọt được sử dụng phổ biến
trong sản xuất kem là sorbitol, aspartame, polydextrose…
2.1.5. Nước công nghệ:
Chỉ tiêu chất lượng nước cho chế biến kem:
+ 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

2.1.6. Các chất ổn đònh và nhũ hoá
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
7
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
−Chất ổn đònh: trong sản xuất kem, chất ổn đònh là những hợp chất ưa nước.
Nhờ vậy, trong quá trình lạnh đông hỗn hợp nguyên liệu sản xuất kem, các tinh
thể đá xuất hiện với kích thước nhỏ, kem trở nên đồng nhất hơn.
Chất ổn đònh thường được sử dụng trong sản trong sản xuất kem là carageenan,
guar gum và gelatin.
−Chất nhũ hoá: có tác dụng ổn đònh hệ nhũ tương của hỗn hợp kem nguyên
liệu. Các chất nhũ hoá rẻ tiền được sử dụng trong sản xuất kem là mono hoặc
diglyceride, các ester của sorbitol hoặc của các phân tử đường.
2.1.7. Màu
Được sử dụng nhằm tăng giá trò cảm quan cho sản phẩm. Tỷ lệ sử dụng
0,1g/kg kem thành phẩm.
2.1.8. Hương liệu
Được sử dụng nhằm tăng giá trò cảm quan cho sản phẩm, đa dạng hoá sản
phẩm.
Tỷ lệ sử dụng 3ml/kg kem thành phẩm (3g/kg).
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
8
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
2.2. Sơ đồ khối QTCN:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
9
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
2.3. Giải thích QTCN:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
Nguyên liệu
chính:Sữa bột, sữa

tươi, cream, đường
Chuẩn bò Chuẩn bò
Phối trộn
Nguyên liệu phụ:Chất
nhũ hoá, chất ổn đònh.
Thanh trùng
Đồng hoá
Ủ chín
Lạnh đông sơ bộï
Rót hộp
Xếp vào thùng
Lạnh đông kết thúc

Hộp
Thùng
Kem hộp
Đổ khuôn
Đặt que vào
khuôn kem
Lạnh đông (giai đoạn
trung gian)
Lạnh đông kết thúc
Que
Tháo khuôn
Xếp vào thùng
Bao gói
Bao bì
Thùng
Kem que
10

Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
2.3.1Chuẩn bò nguyên liệu:
Các nguyên liệu sẽ được đònh lượng theo đúng công thức phối trộn cho mỗi
loại kem sản xuất. Nguyên liệu khô như bột sữa nguyên, bột sữa gầy, chất
ổn đònh… sẽ được đem cân. Ngược lại, nguyên liệu dạng lỏng như sữa tươi,
một số chất màu, chất tạo nhũ… có thể đem cân hoặc đo thể tích để xác đònh
hàm lựơng sử dụng. Riêng các chất béo như cream, bơ phải được gia nhiệt
lên 35-50
0
C để dễ phối trộn và dễ bơm chúng trong các thiết bò đường ống
dẫn nguyên liệu của phân xưởng sản xuất.
2.3.2 Phối trộn:
• Mục đích: trộn các nguyên liệu thành hỗn hợp đồng nhất
• Thiết bò: bồn trộn, bồn chứa, thiết bò truyền nhiệt bản mỏng
• Tiến hành: sữa tươi được bơm qua thiết bò gia nhiệt vào
bồn trộn. Khi nhiệt độ đạt 45
0
C thì cho chất ổn đònh và nhũ hoá vào, khi đã
tan thì cho tiếp sữa bột vào trộn. Khi nhiệt độ tăng đến 60
0
C thì cho đường
RE, cream vào. Sữa được bơm tuần hoàn trong khi trộn. Sau khi trộn hết
nguyên liệu, tiếp tục bơm tuần hoàn 20 phút rồi bơm hết sữa về bồn chứa.
2.3.3Đồng hoá:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
11
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
• Mục đích: Làm giảm kích thước các hạt cầu béo và phân đều chúng trong hỗn
hợp, chuẩn bò cho quá trình thanh trùng.
• Thiết bò: Thiết bò đồng hoá 2 cấp.

• Thực hiện: hỗn hợp nguyên liệu từ thiết bò trộn vào thiết bò gia nhiệt bản
mỏng để gia nhiệt sơ bộ, nhiệt độ vào là 60
0
C, nhiệt độ ra là 70
0
C. Sau đó, hỗn
hợp được đưa vào thiết bò đồng hoá với áp lực đồng hoá giai đoạn đầu là
200bar, áp lực giai đoạn sau là 40bar.
2.3.4Thanh trùng:
• Mục đích: nhằm tiêu diệt hoặc ức chế hệ VSV và enzyme trong nguyên liệu.
• Thiết bò: Thiết bò thanh trùng bản mỏng.
• Thực hiện: hỗn hợp nguyên liệu từ thiết bò đồng hoá được quay trở về thiết bò
trao đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội. Nhiệt độ thanh trùng là 85
0
C, thời
gian lưu nhiệt là 40 giây.
2.3.5Ủ chín:
• Mục đích : chuẩn bò cho quá trình lạnh đông tiếp theo, để kem thu được sau
quá trình lạnh đông có cấu trúc mòn và đồng nhất nhờ các biến đổi quan trọng:
−Các chất ổn đònh protein sẽ được hydrate hoá hoàn toàn.
−Một phần chất béo sẽ kết tinh.
−Một số phân tử protein sẽ hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc giữa các hạt béo và
pha liên tục trong hỗn hợp.
• Thiết bò: Thiết bò ủ chín có hình trụ đứng, được chế tạo bằng thép không rỉ,
bên ngoài là lớp vỏ áo để làm lạnh và một lớp cách nhiệt để hạn chế sự tổn
thất năng lïng trong quá trình sử dụng. Bên trong thiết bò có cánh khuấy và
hoạt động liên tục với tốc độ chậm trong suốt giai đoạn ủ chín.
• Thực hiện: Hỗn hợp nguyên liệu được làm lạnh về 2-4
0
C, đưa vào thiết bò ủ

chín và ủ ở nhiệt độ 2-4
0
C, thời gian ủ là 5 giờ.
2.3.6Lạnh đông sơ bộ:
• Mục đích:
−Thổi 1 lượng không khí vào hỗn hợp nguyên liệu để làm tăng thể tích của
chúng.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
12
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
−Lạnh đông một phần nước trong hỗn hợp tạo các tinh thể đá với kích thước
thật nhỏ và đồng nhất, đồng thời phân bố đều các tinh thể đá này trong hỗn
hợp.
• Thiết bò: Phần chính của thiết bò lạnh đông là 2 ống hình trụ nằm ngang, một
lớn, một nhỏ, đồng trục và được đặt lồng vào nhau. Mặt ngoài thân ống trụ lớn
là một lớp vỏ áo chứa tác nhân lạnh và lớp cách nhiệt. Tại vò trí trục hình trụ là
trục khuấy với các thanh khuấy có gắn dao cạo. Chúng có chức năng cạo sạch
phần hỗn hợp nguyên liệu bò đóng dính trên bề mặt trong của ống hình trụ lớn.
Thân ống hình trụ nhỏ được đục lỗ có chức năng giúp cho hỗn hợp nguyên liệu
bò đạt được trạng thái xốp và đồng nhất
• Thực hiện: hỗn hợp nguyên liệu sau quá trình ủ chín có nhiệt độ 0-4
0
C được
bơm vào thiết bò lạnh đông. Tại cửa vào, hỗn hợp sẽ được phối trộn với không
khí vô trùng sao cho thể tích hỗn hợp nguyên liệu tăng 100%(overrun = 100%,
không khí này được xử lí qua hệ thống lọc nhằm loại bỏ các tạp chất như bụi,
VSV…).
Quá trình lạnh đông sơ bộ diễn ra rất nhanh. Hỗn hợp nguyên liệu sau khi được
phối trộn với không khí sẽ đi vào khoảng không gian trống giữa 2 thân trụ.
Nhiệt độ hỗn hợp được hiệu chỉnh về (-2

0
C) – (-7
0
C) nhờ tác nhân lạnh trong vỏ
áo thiết bò. Cánh khuấy sẽ chuyển động liên tục nhờ một motor đặt ở ngoài.
Các dao gắn trên thanh khuấy sẽ cạo liên tục phần nguyên liệu đóng dính trong
thiết bò.
Tiếp theo là quá trình tạo hình tuỳ theo dạng sản phẩm kem que hay kem hộp.
 Sản xuất kem que:
Kem bán thành phẩm với nhiệt độ từ (-2
0
C) – (-4
0
C) được đem đi đổ khuôn.
Các khuôn chứa kem được đặt trên một băng tải. Tiếp theo, băng tải sẽ đưa các
khuôn kem vào bồn chứa tác nhân lạnh có nhiệt độ -40
0
C để thực hiện tiếp quá
trình lạnh đông làm tăng độ cứng cho sản phẩm. Trong giai đoạn này, các que
kem được cho vào khuôn. Thời gian lưu của kem trong bồn lạnh đông từ 3-8
phút. Sau đó băng tải đưa các khuôn chứa kem đến bồn chứa nước ấm (30
0
C) để
làm chảy lớp kem ngoài cùng trong khuôn để tách kem ra khỏi khuôn dễ dàng.
Sau đó bao gói sản phẩm và xếp vào thùng.
 Sản xuất kem hộp:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
13
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Kem bán thành phẩm được đònh lượng theo phương pháp thể tích cho vào hộp

chứa. Tiếp theo các hộp kem được đóng nắp rồi được băng tải với tốc độ 3-8m/s
đưa vào thiết bò lạnh đông kết thúc. Không khí trong thiết bò có nhiệt độ -40
0
C.
Thời gian lạnh đông cho sản phẩm từ 45phút đến 5 giờ. Sau đó các hộp kem
qua thiết bò đóng thùng carton và chuẩn bò cho bảo quản.
2.3.8 Bảo quản lạnh: toàn bộ kem que và kem hộp đã đóng thùng được cho vào
phòng bảo quản lạnh có nhiệt độ -30
0
C.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
14
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Phần 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Chọn năng suất thiết kế theo sản phẩm : 60 000 lít kem/ngày.
3.1. Chọn thành phần nguyên liệu và sản phẩm
3.1.1. Chọn thành phần nguyên liệu
♦ Sữa tươi:
Hàm lượng chất khô không béo MSNF = 8.7%
Hàm lượng chất béo F = 3,5%
♦ Sữa bột gầy:
Hàm lượng chất khô không béo MSNF = 97%
Hàm lượng chất béo F = 1%.
Hàm lượng ẩm = 2%
♦ Cream :
Hàm lượng chất béo F = 30%.
Hàm lượng chất khô không béo MSNF = 6,3%
♦ Đường RE:
Hàm lượng saccharose = 99,8%
♦ Chất nhũ hóa E471:

Độ ẩm 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,3% khối lượng kem thành phẩm
♦ Chất ổn đònh E407, E410, E412:
Độ ẩm 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,4% khối lượng kem thành phẩm
♦ Bột màu :
Tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg kem thành phẩm
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
15
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
♦ Hương liệu:
Tỷ lệ sử dụng 3ml/kg kem (3g/kg)
3.1.2. Chọn thành phần sản phẩm
Chọn thành phần của sản phẩm(cũng là thành phần của hỗn hợp nguyên
liệu)gồm : 12% béo, 11% MSNF, 15% đường, 0.4% chất ổn đònh, 0.4% chất nhũ
hoá.
3.2. Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn:
Bảng 3.1:Tổn thất trong sản xuất kem
Quá trình
Tổn thất(% so với
lượng nguyên liệu
trước mỗi quá trình)
Quá trình phối trộn (gồm tổn thất trong thiết bò và đường
ống)
1.5
Quá trình đồng hoá (gồm tổn thất trong thiết bò và đường
ống)
0.5
Quá trình thanh trùng (gồm tổn thất trong thiết bò và
đường ống)

0.5
Quá trình ủ chín (gồm tổn thất trong thiết bò và đường ống) 0.5
Quá trình lạnh đông sơ bộ 1.0
Quá trình rót hộp/đổ khuôn 1.5
Bảng 3.2: Tiêu hao các nguyên liệu khác :
Quá trình
Nguyên liệu
phụ
Đơn vò đo Liều lượng
Gắn que Que kem % số que 102
Gắn bao bì cho kem
que
Bao bì plastic % số bao bì plastic 104
3.3. Tính cho 100 kg hỗn hợp nguyên liệu:
Hỗn hợp nguyên liệu gồm : 12% béo, 11% MSNF, 15% đường, 0.4% chất
ổn đònh, 0.4% chất nhũ hoá. Tỉ trọng của hỗn hợp nguyên liệu d = 1.0953 (kg/l
hỗn hợp)
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
16
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Tính lượng nguyên liệu cần dùng:
− Lượng đường: 15% * 100 = 15 (kg).
− Chất ổn đònh: 0.4% * 100 = 0.4 (kg).
− Chất nhũ hoá: 0.4% * 100 = 0.4 (kg).
− Lượng cream: x (kg).
− Lượng sữa tươi: y (kg).
− Lượng bột sữa gầy: z (kg).
• Phương trình khối lượng của hỗn hợp: x + y + z = 100 – (15 + 0.4 + 0.4)
(1).
• Cân bằng lượng MSNF (từ 3 nguồn : sữa tươi, bột sữa gầy, cream).

6.3%x + 8.7%y + 97%z =11% * 100
(2).
• Cân bằng lượng béo (từ 3 nguồn : sữa tươi, cream, bột sữa gầy) :
30%x + 3.5%y + 1%z = 12% * 100
(3).
Từ 3pt trên ta có : x = 34.6 kg, y = 44.6 kg, z = 5 kg.
 Tính lượng khí cần cho phối trộn 100kg hỗn hợp nguyên liệu :
Giả sử thể tích hỗn hợp nguyên liệu sau khi phối trộn với không khí tăng thêm
100% so với hỗn hợp trước khi nạp khí : V
kk
= 100% V
hh đầu

 Tính lượng kem tạo ra từ 100kg hỗn hợp nguyên liệu :
− Lượng hỗn hợp sau quá trình phối trộn : 100*(100 – 1.5)/100 = 98.5(kg).
− Lượng hỗn hợp sau quá trình đồng hoá : 98.5*(100 – 0.5)/100 = 97.5 (kg).
− Lượng hỗn hợp sau quá trình thanh trùng : 97.5 *(100– 0.5)/100 = 97 (kg).
− Lượng hỗn hợp sau quá trình ủ chín : 97*(100 – 0.5)/100 = 96.5 (kg).
− Thể tích hỗn hợp sau khi phối trộn với không khí(d
hh
= 1.0953kg/l, V
kk
=
100%V
hh đầu
) :
200% * 96.5/1.0953 = 176.2 (l).
− Thể tích hỗn hợp sau quá trình lạnh đông sơ bộ : 176.2 * (1 – 0.01) = 174.4
(l).
− Thể tích hỗn hợp sau quá trình rót hộp/đổ khuôn : 174.4 * (1- 0.015) = 171.8

(l).
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
17
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Bảng 3.3 : Tiêu hao các thành phần nguyên liệu trong 100kg hỗn hợp
nguyên liệu :

Nguyên liệu
Khối lượng trong 100kg hỗn
hợp nguyên liệu(kg)
Sữa tươi 44.6
Bột sữa gầy 5
Cream 34.6
Đường 15
Chất ổn đònh 0.4
Chất nhũ hoá 0.4
Màu 0.01
Hương liệu 0.3
3.4. Tính theo năng suất phân xưởng :
Chọn năng suất của phân xưởng là 60000 lít kem/ngày. Trong đó, kem
que 21000 lít/ngày, kem hộp : 39000 lít/ngày.
 Khối lượng hỗn hợp nguyên liệu cần dùng :
• Thể tích hỗn hợp trước quá trình rót :60000/(1 – 0.015) = 60914 (lít).
• Thể tích hỗn hợp trước quá trình lạnh đông sơ bộ : 60914/(1 – 0.01) = 61529
(lít).
• Lượng hỗn hợp sau quá trình ủ chín : 61529*1.0953/200% = 33697 (kg).
• Lượng hỗn hợp trước quá trình ủ chín : 33697/(1 – 0.005) = 33866 (kg).
• Lượng hỗn hợp trước quá trình thanh trùng : 33866/(1 – 0.005) = 34036 (kg).
• Lượng hỗn hợp trước quá trình đồng hoá : 34036/(1 – 0.005) = 34207 (kg).
• Lượng hỗn hợp trước quá trình phối trộn : 34207/(1 – 0.015) = 34728 (kg).

 Tính toán các thành phần nguyên liệu cần dùng :
−Lượng đường : 34728 *15/100 = 5209.2 kg.
−Chất ổn đònh : 34728 *0.4/100 = 139 kg.
−Chất nhũ hoá : 139 kg.
−Cream : 34728 *34.6/100 = 12016 kg.
−Sữa tươi : 34728 *44.6/100 = 15489 kg.
−Bột sữa gầy : 34728 *5/100 = 1736.4 kg.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
18
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Lượng không khí cần phối trộn : V
kk
= 100%V
hh
= 100%*m/d = 100% *
33697/1.0953 = 30765 (lít/ngày).
 Tính toán các nguyên liệu phụ(bao bì chứa kem) :
• Số que kem :102%* 21000/0.1 =214 200 que ( 1 que có thể tích 100ml).
• Số lượng bao bì plastic bao que kem : 104%*21000/0.1 = 218 400 cái.
3.5. Bảng phân phối lượng nguyên liệu cho 1 ca, 1 ngày sản xuất:
Bảng3.4: kế hoạch sản xuất:
Ngày nghỉ Số ngày
Số ngày trong năm 365
Chủ nhật 52
Tết 30, 1, 2, 3 tết 4
Lễ
1/1, 30/4, 1/5, 2/9, 26/3(âm
lich
5
Bảo trì máy 12

Nguyên nhân khác Cúp điện, đột xuất 8
Số ngày sản xuất trong năm :284 ngày
Mỗi ngày làm việc 3 ca , 8giờ/ca
Bảng3.5: phân phối nguyên liệu cho 1 ca sản xuất ;
Nguyên liệu Lượng cho 1 ngày (kg) Lượng cho 1 ca(kg)
Hỗn hợp nguyên liệu 34728 11576
Sữa tươi 15489 5163
Cream 12016 4005.3
Bột sữa gầy 1736.4 578.8
Đường 5209.2 1736.4
Chất ổn đònh 139 46.5
Chất nhũ hoá 139 46.5
Màu 3.5 1.17
Hương liệu 104 34.7
Phần 4: CHỌN THIẾT BỊ
 Lòch làm việc của phân xưởng :
Mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ.
−Ca 1: bắt đầu từ 6 giờ sáng đến 2 giờ chiều.
−Ca 2: bắt đầu từ 2 giờ chiều đến 10 giờ tối.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
19
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
−Ca 3: bắt đầu từ 10 giờ tối đến 6giờ sáng.
Mỗi ngày sản xuất 60000 lít kem trong 3 ca, mỗi ca 1 mẻ, mẻ sản xuất 20000 lít
kem.
Bảng 4.1: Bảng phân chia lượng hỗn hợp trước mỗi quá trình:
Thứ
tự
Quá trình
Lượng hỗn

hợp/ngày.
Thể tích hỗn
hợp nguyên
liệu (lít/ca)
1 Phối trộn 34728 (kg) 10569
2 Đồng hoá 34207 (kg) 10411
3 Thanh trùng 34036 (kg) 10358.2
4 chín 33866 (kg) 10306.5
5 Lạnh đông sơ bộ 61529 (lít) 20510
6 Sản xuất kem que 21000 (lít) 7000
7 Sản xuất kem hộp 39000(lít) 13000
4.1.Tính chọn thiết bò chính:
4.1.1 Thiết bò phối trộn:
• Lòch làm việc của thiết bò: Mỗi ngày 3 ca, mỗi ca 1 mẻ, mỗi mẻ 2 lần trộn.
Khối lượng bột sữa cho 1 mẻ trộn là 578.8 kg.
Chọn thời gian bơm sữa là 20 phút, thời gian đổ bột là 10 phút, thời gian bơm tuần
hoàn là 20 phút.
Khi đó:
 Năng suất đổ bột: 578.8/10 =58 kg/ph.
 Năng suất trộn trong 1 lần trộn: 10569/(2*20/60) = 15853.5 l/h.
→Chọn thiết bò phối trộn Tetra Almix 10 của hãng TetraPak, năng suất đổ bột 70
kg/phút, năng suất trộn 20000 l/h.
• Các bộ phận chính của thiết bò:
 Bồn trộn thể tích 1000 l vận hành ở chế độ chân không để tránh tạo bọt, hấp
thụ khí vào sữa; trên đỉnh bồn trộn có 2 đường ống vào cho nguyên liệu lỏng.
 Bồn chứa thể tích 20000 l, số lượng : 3 bồn dùng chứa sữa khi trộn và khi
bơm tuần hoàn giữa bồn trộn và bồn chứa. Kích thước bồn chứa: cao 3430mm,
đường kính 2134mm. Motor khuấy trong mỗi bồn có công suất 2,25 kW.
 Bơm chân không và hệ thống điều khiển chân không, công suất 6 kW.
 Bơm sữa vào bồn trộn: năng suất 35000 l/h, công suất 4 kW.

SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
20
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Bơm sữa rời bồn trộn: năng suất 35000 l/h, công suất 4 kW.
 Bơm sữa rời bồn chứa (đến thiết bò thanh trùng): năng suất 20000 l/h, công
suất 3,6 kW.
 2 silo sữa bột thể tích 2000 l, có van điều khiển lượng bột vào bồn trộn.
• Các thông số của thiết bò:
 Kích thước đường ống vào và đường ống rời bồn trộn: 63,5 mm
 Kích thước đường ống vào bồn trộn cho nguyên liệu lỏng 51mm và 38 mm
 p suất sữa vào bồn trộn 0,5 bar
 p suất sữa rời bồn trộn 1,0 bar
 Công suất điện tiêu hao: 30 kW, trong đó công suất motor khuấy là 30 kW
 Điện áp tiêu thụ: 220 – 440 VAC, tần số 50 – 60 Hz
 Vật liệu chế tạo: các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm làm bằng thép
không rỉ AISI316, các bộ phận khác làm bằng thép không rỉ AISI304
 Kích thước thiết bò: ( dàixrộngxcao,bao gồm bồn trộn, silo bột, cầu thang
đến silo bột) : 2938 x 1401 x 3020(mm).
 Khối lượng thiết bò: 1100 kg
 Khối lượng có bao bì vận chuyển: 1450mm
 Thể tích 14,6 m
3
.
• Hình ảnh thiết bò (xem phần phụ lục1).
4.1.2 Thiết bò gia nhiệt cho quá trình trộn nguyên liệu:
• Lượng sữa tươi mỗi lần trộn: 5163/2 = 2581.5( kg) → thể tích sữa tươi mỗi lần
trộn: 2581.5/1.03 = 2506.3 (lít)
• Chọn tổng thời gian gia nhiệt là 20 phút( chính là thời gian bơm tuần hoàn).
⇒ Năng suất thiết bò gia nhiệt =
60*

20
3.2506
= 7520 (l/h).
• Chọn thiết bò gia nhiệt bản mỏng Tetra Plex C6 của Tetra Pak, năng suất
15000 l/h.
Các thông số của thiết bò:
 Năng suất tối đa: 15000 l/h
 Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316
 Kích thước thiết bò: dài 1500mm, rộng 520mm, cao 1420mm
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
21
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Đường kính ống: 51mm
 Kích thước tấm truyền nhiệt: dài 1000mm, rộng 250mm
 Bề mặt truyền nhiệt mỗi tấm: 0,18 m
2
 Bề dày mỗi tấm: 0,5 – 0,7 mm
 Công suất bơm: 2 kW.
4.1.3 Thiết bò đồng hoá:
• Thể tích hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bò đồng hoá trong 1 mẻ sản xuất là
10411(l).
• Chọn :
 Thiết bò đồng hoá 2 giai đoạn, áp lực đồng hoá của giai đoạn đầu là 200
bar .
 Chọn thời gian đồng hoá 1 mẻ là 60 phút.
→Năng suất thiết bò đồng hoá =
60*
60
10411
= 10411 l/h

⇒Chọn thiết bò đồng hoá Tetra Alex của Tetra Pak, năng suất 12000 l/h.
Các thông số của thiết bò:
 Công suất động cơ: N = năng suất*áp lực đồng hoá / 30600 (kW) =
10411*200/30600 = 68 (kW)
Chọn động cơ có công suất 68 kW.
 Kích thước thiết bò : dài 2240mm, rộng 1400mm, cao 1080mm
 Khối lượng thiết bò 1695 kg, khối lượng tính đến động cơ 2285 kg
 Khối lượng bao bì vận chuyển: 500kg.
 Lượng hơi nước tiệt trùng thiết bò (áp lực 3 bar): 25 kg/h
 Thể tích : 9,2 m
3
4.1.4 Thiết bò thanh trùng:
• Thể tích hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bò thanh trùng trong 1 mẻ sản xuất:
10358.2 (l).
• Chọn:
 Thiết bò thanh trùng bản mỏng.
 Chế độ thanh trùng: nhiệt độ thanh trùng 85
0
C, thời gian lưu nhiệt 15s.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
22
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Tổng thời gian thanh trùng 1 mẻ: 60 phút.
→Năng suất thiết bò thanh trùng: 10358.2 (l/h)
⇒Chọn thiết bò thanh trùng Tetra Therm Lacta 10 của Tetra Pak, năng suất
12000 l/h.
• Các thông số kó thuật:
 Năng suất thiết bò: 12000 l/h
 Nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ:70
0

C
 Nhiệt độ thanh trùng: 85
0
C, thời gian giữ nhiệt 15s.
 Nhiệt độ làm nguội: 4
0
C.
 Lượng hơi nước cần dùng (áp suất hơi 3 bar): 110 kg/h
 Lượng nước làm nguội cần dùng: 13000 l/h
 Công suất điện: 25 kW
 Điện áp: 380 hoặc 400 VAC, tần số 50 Hz
 Vật liệu các đường ống dẫn sữa : thép không rỉ AISI316
 Kích thước thiết bò: dài 3000mm, rộng 1000mm, cao 1800mm.
4.1.5 Thiết bò ủ chín:
• Thể tích hỗn hợp cần ủ cho 1 mẻ: 10306.5 lít
• Chọn : 4 bồn ủ, dung tích mỗi bồn 3000 lít với các thông số kó thuật sau
 Thời gian ủ 1mẻ: 5 giờ.
 Nhiệt độ ủ: 4
0
C.
 Nhiệt độ nước làm lạnh: 2
0
C.
 Công suất motor khuấy: 5kW.
 Điện áp: 220-400 V, tần số 50hz.
 Kích thước: cao 2500mm, đường kính 1500mm.
4.1.6 Thiết bò lạnh đông sơ bộ:
• Thể tích hỗn hợp nguyên liệu cần lạnh đông sơ bộ trong mỗi mẻ sản suất:
20510 lít. Thời gian lạnh đông cho mỗi mẻ là 6h. Do đó, năng suất thiết bò lạnh đông
sơ bộ = 20510 / 6 = 3418.5 ( l/h)

⇒Chọn 2 thiết bò lạnh đông sơ bộ Hoyer Frigus KF 3000 C/F của hãng Tetra
Pak, năng suất mỗi thiết bò 3000 l/h. Các thông số của thiết bò:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
23
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Over-run: 100%.
 Vật liệu: thép không rỉ.
 Công suất motor: 7 kw.
 Công suất máy nén: 15kw.
 Công suất thiết lập: 24 kw.
 Kích thước (dàixrộngxcao): 3000x1500x2850(mm).
 Khối lượng thiết bò: 1000 kg
4.1.7 Thiết bò sản xuất kem que:
• Thể tích kem cần sản xuất kem que mỗi mẻ là 7000 lít.
• Chọn : Thời gian hoạt động của thiết bò là 6h trong mỗi mẻ, liên tục, thể tích 1
kem que là 100ml → năng suất thiết bò: 7000*1000/(6*100) = 11 666 sản phẩm/h.
⇒ Chọn thiết bò sản xuất kem que Hoyer Rollo 23 của hãng Tetra Pak. Các
thông số của thiết bò:
 Năng suất: 12000 sp/h.
 Tác nhân lạnh: R 404 A, NH
3
.
 Nhiệt độ bồn tác nhân lạnh: -45
0
C.
 Công suất: 20 kW.
 Có bộ phận bao gói tự động.
• Hình dạng thiết bò:( phụ lục 2)
4.1.8 Thiết bò sản xuất kem hộp:
• Thể tích kem cần rót hộp mỗi ca là 13000 lít.

• Chọn: thời gian hoạt động của thiết bò là 6h trong mỗi ca, hoạt động liên tục→
năng suất rót 13000/6 = 2166.7 l/h. Chọn 3 dạng hộp: 2l, 1l, 450 ml; mỗi ca sản xuất
ra 1 dạng kem hộp
⇒ Chọn thiết bò rót kem Hoyer Comet của TetraPak có năng suất rót 2500
l/h. Thiết bò Hoyer Comet gồm 2 bộ phận : Rót và đóng nắp hộp:
Bộ phận rót gồm 4 phễu rót, rót vào 4 hàng hộp → tốc độ rót mỗi phễu là
2500/4 = 625 l/h.
+ Năng suất sản phẩm: kem hộp 450ml: 5556 hộp/h (ca 1)
Kem hộp 1000ml:2500 hộp/h (ca 2)
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
24
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Kem hộp 2000 ml: 1250 hộp/h(ca 3)
+ Công suất: 10 kW
4.1.9 Thiết bò lạnh đông kết thúc kem hộp:
• Thể tích kem hộp cần lạnh đông kết thúc trong 1 ca là 13000 lít.
• Chọn thời gian lạnh đông kết thúc là 1 giờ. Vậy mỗi ca (hoạt động liên tục
6 giờ) có 6 mẻ lạnh đông kết thúc và thể tích kem cần lạnh đông tương ứng
với mỗi mẻ là 13000/6 = 2167 lít. Do đó năng suất của thiết bò lạnh đông
là 2167 l/h.
⇒ Chọn thiết bò lạnh đông kết thúc dạng tunnel Hoyer Straight line của Tetra
Pak, năng suất 3000l/h. Kích thước thiết bò: dài 3m, rộng 2m, cao 2m.
Các hộp kem từ thiết bò rót được chuyển đến thiết bò dạng tunnel này để lạnh
đông kết thúc.
• Hình dạng thiết bò:(phụ lục 2)
4.2 Tính chọn thiết bò phụ:
4.2.1 Bồn bảo quản sữa tươi:
Thể tích sữa tươi cho 1 ngày sản xuất: 15489/1.03 = 15038 lít. Thời gian bảo quản
sữa tươi tối đa là 1 ngày.
→ Chọn 2 bồn chứa sữa tươi với các thông số kó thuật:

 Dung tích: 10000 lít.
 Bồn chứa có lớp vỏ áo để làm lạnh sữa về nhiệt độ 2 – 4
0
C.
 Tác nhân làm lạnh: nước lạnh.
 Kích thước: đường kính 2000 mm, chiều cao 3500 mm.
4.2.2 Bồn bảo quản cream:
Khối lượng cream cho 1 ngày sản xuất: 12016 kg ≈ 10971 lít. Thời gian bảo quản
cream tối đa là 1 ngày.
→ Chọn 2 bồn chứa cream với các thông số kó thuật:
 Dung tích: 650 lít .
 Bồn chứa có lớp vỏ áo để làm lạnh cream ở nhiệt độ 2 – 4
0
C.
 Tác nhân làm lạnh: nước lạnh.
 Kích thước: đường kính 1000 mm, chiều cao 1000 mm.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
25