Công nghệ sản xuất sữa bột

Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
MỤC LỤC
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU.................................................................3
I. Nguyên liệu chính........................................................................................................3
II. Phụ gia........................................................................................................................3
PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT....................................5
A.Quy trình sản công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream.............................................5
I. Quy trình sản xuất........................................................................................................5
II. Thuyết minh quy trình................................................................................................6
B. Quy trình sản xuất sữa bột gầy......................................................................................7
C. Sản xuất sữa bột tan nhanh ...........................................................................................7
D. Giới thiệu quy trình theo thiết bị.................................................................................8
PHẦN 3: MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
SỮA BỘT............................................................................................................................9
I. THIẾT BỊ LY TÂM DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH CHUẨN HÓA........................9
1. Phân loại theo nhiệt độ làm việc........................................................................10
1.1. Thiết bị ly tâm lạnh....................................................................................10
1.2. Thiết bị ly tâm ấm......................................................................................11
2. Cách phân loại khác............................................................................................11
2.1.Thiết bị ly tâm loại nửa hở.......................................................................11
2.2. Thiết bị ly tâm kín...................................................................................12
3. Giới thiệu một số thiết bị sử dụng hiện nay.......................................................13
II. THIẾT BỊ THANH TRÙNG..................................................................................14
1. Thiết bị thanh trùng dùng nhiệt..........................................................................14
1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng....................................................15
1.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống.................................................................16
1.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học..17
2. Thiết bị ly tâm tách VSV kết hợp trong thanh trùng.........................................18
2.1. Phân loại....................................................................................................18
2.2. Một số thiết bị ly tâm................................................................................19
3. Thiết bị membrane tách vi sinh vật....................................................................20

III. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC................................................................................................22
1. Thiết bị cô đặc bốc hơi.......................................................................................22
1.1 Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ ......................................................22
Trang 1
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
1.2. Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng bảng mỏng..................................................24
1.3. Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức........................................................24
1.4. Hệ thống bốc hơi nhiều cấp.......................................................................25
1.5. Một số thiết bị............................................................................................25
2. Thiết bị cô đặc membrane..................................................................................27
3. So sánh 2 nhóm thiết bị......................................................................................28
IV. THIẾT BỊ ĐỒNG HÓA.........................................................................................29
1. Một số thiết bị đồng hóa áp lực cao...................................................................29
2. So sánh giữa các nhóm thiết bị...........................................................................31
V. THIẾT BỊ SẤY........................................................................................................31
1. Thiết bị sấy trục..................................................................................................32
2. Thiết bị sấy phun................................................................................................34
3.Sự kết tụ ứng dụng trong công nghệ sản xuất sữa tan nhanh.............................40
VII. THIẾT BỊ BAO GÓI.............................................................................................42
VII. THIẾT BỊ CHỨA VÀ VẬN CHUYỂN...............................................................46
PHẦN 4: SẢN PHẨM SỮA BỘT....................................................................................48
I. Sữa bột được sản xuất trong nuớc.............................................................................48
1. Sữa gầy............................................................................................................... 48
1.1.Sữa dành cho trẻ em...................................................................................50
1.2 Sữa dành cho phụ nữ mang thai.................................................................51
1.3 Sữa dành cho người cao tuổi......................................................................51
2. Sữa nguyên kem .................................................................................................52
II. Sữa bột được sản xuất ở nước ngoài.......................................................................52
1. Sữa nguyên liệu..................................................................................................52
2. Sữa thành phẩm..................................................................................................53

2.1 Sữa bột gầy.................................................................................................53
2.2 Sữa bột nguyên kem...................................................................................54
PHẦN 5: HƯỚNG PHÁT TRIỂN SẢN PHẨM ...........................................................57

Trang 2
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
I. Nguyên liệu chính
Nguyên liệu để sản xuất sữa bột là sữa tươi nguyên cream (whole milk) hoặc sữa gầy
(skimmilk). Để sản phẩm có chất lượng tốt và ổn định, sữa nguyên liệu phải đáp ứng các
yêu cầu về chỉ tiêu hóa lý, cảm quan và vi sinh.
Tùy quy trình chế biến áp dụng tại nhà máy, mỗi cơ sở sản xuất sẽ tự thiết lập các yêu
cầu chỉ tiêu thích hợp.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của sữa bò (% khối lượng)
Protein tổng Casein Chất béo Carbohydrate Khoáng
3,4 2,8 3,9 4,8 0,8
Bảng 1.2 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò
Vitamin Hàm lượng Vitamin Hàm lượng
(mg/l)
Vitamin Hàm lượng
(μg/l)
A
D
E
K
0,2 ÷ 2,0 mg/l
0,375 ÷ 0,5 μg/l
0,75 ÷ 1,0 mg/l
80 μg/l

B
1
B
2
B
3
B
5
B
6
0,44
1,75
0,94
3,46
0,5
B
12
C
Biotine
Acid folic
4,3
20
30
2,8
II. Phụ gia
Trong sản xuất sữa bột người ta có thể sử dụng một số phụ gia sau:
1.Chất ổn định
- Muối citratenatri, citratekali.
- Muối chloride của kali, calci.
- Di-, tri-, polyphosphate hay orthophosphate của natri, kali hay calci…

2.Chất tạo nhũ
- Lecithine (hay phospholipids nguồn gốc tự nhiên).
- Mono- và diglycerides của acid béo.
3.Chất chống oxy hóa
- Acid L-ascorbic, ascorbatenatri, ascorbyl palmitate.
- Butylate hydroxyanisole (BHA).
Trang 3
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
- Gallat propyl, gallat lauryl…
Ngoài ra để tăng giá trị dinh dưỡng và đa dạng hóa các sản phẩm sữa bột, các nhà sản
xuất còn bổ sung thêm các chất vi dinh dưỡng như vitamin, khoáng, các acid béo cần thiết,
các acid amin và chất xơ (fructose-oligosaccharide- FOS) trong quá trình chế biến.
Trang 4
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
PHẦN 2 [1]
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT
A.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT NGUYÊN CREAM
I. QUY TRÌNH SẢN XUẤT
Trang 5
Bao bì
Chuẩn hóa
Thanh trùng
Cô đặc
Đồng hóa
Sấy
Xử lý
Bao gói
Sữa bột
nguyên
cream

Sữa nguyên
liệu
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
Hình 2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream
II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
 Chuẩn hóa
Quá trình này có mục đích hiệu chỉnh hàm lượng chất béo có trong nguyên liệu. Tùy
vào chỉ tiêu chất béo trong sản phẩm để hiệu chỉnh hàm lượng béo thích hợp cho nguyên
liệu và được thực hiện trên dây chuyền tự động.
Sữa nguyên liệu được bơm vào máy ly tâm hoạt động theo nguyên tắc liên tục. Có hai
dòng sản phẩm thoát ra khỏi thiết bị là dòng sữa gầy và dòng cream. Một phần cream sẽ
được phối trộn trở lại với dòng sữa gầy để hàm lượng chất béo trong hỗn hợp đạt giá trị
yêu cầu.
 Thanh trùng
Quá trình thanh trùng nhằm làm giảm số VSV trong sữa xuống dưới mức thấp nhất,
đồng thời vô hoạt các enzyme, đặc biệt là nhóm enzyme bền nhiệt lipase.
Thông thường sữa được thanh trùng ở 80 – 85
o
C trong vài giây. Để đảm bảo tiêu diệt
VSV và hạn chế các biến đổi về chất lượng sữa do nhiệt độ, hiện nay một số nhà máy sử
dụng kết hợp phương pháp ly tâm hoặc vi lọc để tách bớt VSV trước khi xử lý nhiệt.
 Cô đặc
Mục đích quá trình cô đặc là tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí
năng lượng cho quá trình sấy sữa tiếp theo.
Để hạ nhiệt độ cô đặc, người ta thường sử dụng phương pháp cô đặc chân không. Nhiệt
độ sữa trong quá trình cô đặc không vượt quá 76
o
C. Trong sản xuất hiện nay, người ta
thường dùng thiết bị cô đặc nhiều cấp dạng màng rơi.
Ngoài ra, theo phương pháp mới, người ta có thể cô đặc sữa bằng membrane.

 Đồng hóa
Sau quá trình cô đặc, hàm lượng chất béo trong sữa khá cao. Một số nhà sản xuất thực
hiện quá trình đồng hóa để làm giảm kích thước hạt béo và phân bố đều trong sữa. Để quá
trình đông hóa hiệu quả, người ta thường sử thiết bị đồng hóa hai cấp.
 Sấy
Quá trình sấy tách nước trong sữa dưới tác dụng của nhiệt độ để hàm ẩm trong sản
phẩm cuối cùng không quá 5% và thu được sản phẩm dạng bột.
Người ta có thể sử dụng các thiết bị sấy như: thiết bị sấy thăng hoa (freeze dryer), thiết
bị sấy trục (drum/roller dryer) hoặc thiết bị sấy phun (spray dryer).
 Xử lý
Sữa bột sau khi sấy phun sẽ được đưa qua hệ thống rây rồi vào thiết bị đóng gói.
Sữa bột nguyên cream có hàm lượng béo khá cao nên khó hòa tan trong nước. Vì vậy trong
giai đoạn xử lý sữa, người ta có thể thực hiện quá trình lecithine hóa để khắc phục nhược
điểm đó.
Trang 6
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
 Bao gói
Thông thường, sản phẩm được đựng trong bao bì giấy hoặc bao bì kim loại. Yêu cầu
chung của bao bì là phải hạn chế sự tiếp xúc của ánh sáng, không khí và độ ẩm từ môi
trường xung quanh đến sản phẩm.
B. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT GẦY
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa bột gầy
Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa bột gầy tương tự như quy trình sản xuất sữa
bột nguyên cream. Do hàm lượng chất béo trong sản phẩm thấp nên người ta thường bỏ
qua giai đoạn đồng hóa sữa sau khi cô đặc.
C. SẢN XUẤT SỮA BỘT TAN NHANH (Instant milk powder)
Quy trình sản xuất sữa bột tan nhanh tương tự như quy trình sản xuất sữa bột nguyên
kem hay sữa bột gầy. Điểm khác biệt ở đây là sau quá trình sấy phun các hạt sữa được làm
Trang 7
Sữa gầy

Thanh trùng
Bao gói
Cô đặc
Rây
Sấy
Bao bì
Sữa bột
gầy
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
ẩm trở lại để quá trình kết dính giữa chúng tạo ra những khối hạt mới diễn ra dễ dàng hơn.
Tiếp theo, các khối hạt ssẽ được sấy tách ẩm và làm nguội. Các hạt sữa bột thông thường
có kích thước từ 30 - 80μm. Riêng hạt sữa bột tan nhanh sẽ có kích thước lớn hơn từ 150 -
200 μm.
D. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH THEO THIẾT BỊ
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa bột theo thiết bị
Trang 8
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
PHẦN 3
MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG
TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA BỘT
I. THIẾT BỊ LY TÂM DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH CHUẨN HÓA
1- tỷ trọng kế; 2- lưu lượng kế ; 3- van điều khiển; 4- hộp điều khiển;
5- van ổn định áp suất; 6- van khóa; 7- van kiểm tra
Hình 3.1 Sơ đồ chuẩn hóa sữa
Dòng sữa nguyên liệu sau khi qua thiết bị ly tâm cho ra hai dòng sản phẩm: một dòng
là sữa gầy và dòng kia là cream.
Để sản xuất sữa bột người ta phối trộn sữa gầy và cream với một tỉ lệ thích hợp ở bộ
phận phối trộn (được điều khiển tự động).
Thiết bị ly tâm tách béo

Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm dạng dĩa
Trang 9
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
Để tách béo ra khỏi sữa, người ta dùng thiết bị ly tâm dạng dĩa (H.3.2). Thiết bị gồm
thân máy, bên trong là thùng quay được nối với motor truyền động. Các đĩa quay hình nón
cụt, có đường kính dao động từ 20 – 102cm và được xếp chồng lên nhau. Khoảng cách
giữa các đĩa ly tâm liên tiếp từ 0,5 – 1,3mm.
Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục. Đầu tiên, sữa nguyên liệu được nạp vào
máy ly tâm theo cửa vào (ở đỉnh hoặc đáy thiết bị), tiếp theo sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn
vào các khoảng không gian hẹp giữa các dĩa ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa
được phân chia thành hai phần: phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển động
hướng về phía trục của thùng quay; phần sữa gầy có khối lượng riêng cao sẽ chuyển động
về phía thành thùng quay. Cả hai dòng sản phẩm sẽ theo những kênh riêng để thoát ra
ngoài.
1. Phân loại theo nhiệt độ làm việc
Nhìn chung có hai phương pháp ly tâm tách béo từ sữa nguyên liệu: thực hiện quá trình
ly tâm ở nhiệt độ lạnh hay ở nhiệt độ ấm. Sữa sau khi tiếp nhận sẽ được bảo quản ở 4
o
C,
người ta có thể đưa trực tiếp sữa ở nhiệt độ này vào thiết bị ly tâm trong quá trình chuẩn
hóa sữa – phương pháp ly tâm lạnh; theo cách khác, sữa được gia nhiệt đến 50 – 60
o
C
trước khi đưa vào ly tâm – phương pháp ly tâm ấm.
1.1. Thiết bị ly tâm lạnh
Nhiệt độ trong thiết bị: 4- 5
o
C.
Hàm lượng béo trong sữa gầy.
Hàm lượng béo tối đa trong cream (ở 4

o
C) thường là 45%.
1-Bồn chứa sữa nguyên liệu; 2, 16-bơm; 3-bồn cân bằng; 4-bơm nhập liệu (vào thiết bị ly
tâm); 5-cảm biến lưu lượng; 6-van tự động; 7, 12-áp kế; 8-ống rửa thiết bị; 9-thiết bị ly tâm
lạnh; 10, 14-van điều khiển; 11-dòng sữa gầy; 15-bồn chứa cream
Hình 3.3 Sơ đồ ly tâm tách béo ở nhiệt độ thấp
 Ưu điểm:
 Quá trình ly tâm được thực hiện ở nhiệt độ thấp nên hạn chế ảnh hưởng xấu
đến giá trị cảm quan và dinh dưỡng của sữa.
Trang 10
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
 Không tốn chi phí thiết bị và chi phí năng lượng cho quá trình gia nhiệt.
 Nhược điểm:
 Độ nhớt của nguyên liệu cao nên tốn nhiều năng lượng để vận hành thiết bị ly
tâm.
 Chất béo trong nguyên liệu đóng rắn ở nhiệt độ thấp nên hiệu suất tách dòng
sữa gầy không cao.
1.2. Thiết bị ly tâm ấm
Thường được sử dụng trong quá trình ly tâm ở nhiệt độ cao nằm trong dây chuyền
thanh trùng sữa. Quá trình chuẩn hóa áp dụng cho cả cream và sữa gầy.
Nhiệt độ trong thiết bị: 50 – 60
o
C.
Hàm lượng béo trong cream dao động trong khoảng rộng từ 20 – 70%.
4
1-bồn chứa sữa nguyên liệu; 2–bơm; 3-bồn cân bằng; 5-thiết bị đo lưu lượng; 4-thiết bị
truyền nhiệt bảng mỏng; 7- thiết bị ly tâm
Hình 3.4 Sơ đồ ly tâm tách béo ở nhiệt độ cao
 Ưu điểm:
 Độ nhớt của dung dịch không cao.

 Điều chỉnh hàm lượng béo trong cream dao động trong khoảng rộng.
 Chất béo ở trạng thái lỏng nên quá trình ly tâm đạt hiệu quả cao.
 Nhược điểm:
 Tốn chi phí năng lượng và thiết bị truyền nhiêt.
 Có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sữa.
2 Cách phân loại khác
2.1. Thiết bị ly tâm loại nửa hở (semi-open separator)
Trang 11
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
1-bộ phận phân phối; 2- đĩa ly tâm; 3-kênh dẫn cream; 4- kênh dẫn sữa gầy
Hình 3.5 Thiết bị ly tâm tách béo loại nửa hở
Trong quá trình vận hành, có khoảng không gian trống trong thiết bị.
Sữa được đưa vào thân máy ở cửa vào (thường nằm ở đỉnh), xuyên qua ống trục stator.
Khi sữa vào phần sườn của bộ phận phân phối (1), sẽ được tăng tốc nhờ tốc độ quay của
rotor của thùng quay trước khi tiếp tục đi vào kênh dẫn giữa các dĩa. Lực ly tâm đẩy sữa ra
xa tạo thành một bề mặt hình trụ. Nó liên thông với không khí ở áp suất khí quyển, nghĩa là
áp suất của sữa tại bề mặt là áp suất khí quyển. Áp suất này tăng dần theo chiều tăng
khoảng cách so với trục của thiết bị.
2.2. Thiết bị ly tâm kín (hermetic separator)
1-bơm sản phẩm ra; 2- nắp thiết bị; 3-kênh phân phối; 4-dĩa quay;5-bộ phận nối thân và
nắp; 6-bộ phận phân dòng; 7-bề mặt thùng quay; 8-thân máy; 9-trục dẫn nguyên liệu vào
Hình 3.6 Thiết bị ly tâm tách béo kín
Khi vận hành, toàn bộ thiết bị chứa đầy sữa.
Sữa được đưa vào thiết bị thông qua trục dẫn ở thân máy và đạt cùng vận tốc với thùng
quay. Sau đó xuyên qua kênh dẫn của chồng dĩa và phân phối vào khe hở giữa các dĩa.
Thùng quay luôn chứa đầy sữa trong quá trình vận hành do đó không có không khí ở vùng
tâm.
Trang 12
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
Áp lực sinh ra nhờ bơm nguyên liệu ở đầu vào đủ để đưa dòng sữa chảy xuyên qua

máy ly tâm đến bơm cream và sữa gầy tại cửa ra. Đường kính của đầu đẩy bơm được thiết
kế để đạt được áp suất cần thiết tại đầu ra.
3 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng hiện nay
 Thiết bị ly tâm của hãng Westfalia
Hình 3.7 Thiết bị ly tâm MSA 170 Hình 3.8 Thiết bị ly tâm MSB 130
Mã số: MSB 130
Năng suất: 33000 hrlbs/

Hình 3.9 Thiết bị ly tâm MSD 300 Hình 3.10 Thiết bị ly tâm MSG 85
Trang 13
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
 Thiết bị ly tâm hãng Tetrapak
Năng suất: 5000 - 75000 l/h
Công suất: 0,5KW
Thể tích: 3,3 m
3



Hình 3.11 Thiết bị Tetra Alfast
 Thiết bị ly tâm ấm của hãng Alfa
Laval
Năng suất: 35000 – 50000 l/h
Công suất: 25kW


Hình 3.12 Thiết bị ly tâm Alfa Laval HMRPX 718 HGV
II. THIẾT BỊ THANH TRÙNG
Phương pháp thực hiện quá trình thanh trùng có thể dùng nhiệt; kết hợp ly tâm hay
lọc membrane để tách VSV và xử lý nhiệt.

1. Thiết bị thanh trùng dùng nhiệt
Sữa có thể được gia nhiệt trực tiếp hay gián tiếp để đạt nhiệt độ 80 – 85
o
C và được
giữ nhiệt trong vài giây.
 Thiết bị sử dụng trong phương pháp gia nhiệt gián tiếp có ba loại phổ biến:
 Trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng (plate heat exchangers).
 Trao đổi nhiệt dạng ống (tubular heat exchangers).
 Trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học (scraped –
heat exchangers)
Trang 14
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
 Thiết bị gia nhiệt trực tiếp:
 Thiết bị phối trộn dạng ống với đầu phun hơi.
 Thiết bị phối trộn dạng hình trụ đứng.
1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng

Hình 3.13 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng
Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm
bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên
khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt.
Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống
đường vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt. Sữa lần lượt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ
nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để sữa đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sữa đi
vào ở vùng gia nhiệt.

Hình 3.15 Thiết bị truyền nhiệt dạng
Hình 3.14 Thiết bị truyền nhiệt dạng bảng mỏng Tetra Plex CD
bảng mỏng của hãngPolaris

Trang 15
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

Hình 3.16 Thiết bị truyền nhiệt dạng Hình 3.16 Thiết bị truyền nhiệt dạng
bảng mỏng của hãng UKAS bảng mỏng của hãng APV
Nhiệt độ tối đa: 200
o
C
Áp suất: 10 – 25 bar
1.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
Hình 3.17 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống
 Có hai dạng:
 Thiết bị gồm những ống hình trụ lồng vào nhau trong đó sữa và tác nhân gia nhiệt
đi trong các ống xen kẽ nhau.
 Thiết bị gồm một ống lớn và chùm ống nhỏ bên trong, sữa đi trong những ống nhỏ
và tác nhân gia nhiệt đi ngoài ống lớn.
 Tác nhân gia nhiệt và sữa có thể đi cùng chiều hay ngược chiều nhau.
Trang 16
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

Hình 3.18 Thiết bị trao đổi nhiệt Hình 3.19 Thiết bị trao đổi nhiệt
dạng chùm ống của hãng APV của hãng Statco
1.3 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có sử dụng bộ phận khuấy trộn cơ học
Hình 3.20 Thiết bị dạng ống có cánh khuấy
Thiết bị gồm hai ống hình trụ đồng trục có đường kính khác nhau đặt lồng vào nhau.
Trục là roto có gắn cánh khuấy và một số thanh chắn theo phương thẳng đứng.
Sữa được bơm vào ống hình trụ bên trong từ phía đáy thiết bị và được tháo ra ở đỉnh.
Ngược lại, tác nhân gia nhiệt được nạp vào từ đỉnh theo khoảng không gian giữa hai thân
trụ và tháo ra phía gần đáy.
Trang 17

Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

Hình 3.22 Thiết bị gia nhiệt dạng ống có khuấy trộn của hãng APV
Nhiệt độ tối đa: 150
o
C
Áp suất tối đa: 30 bar
Bảng 3.1 So sánh ưu, nhược điểm các loại thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị dạng
bảng mỏng
Thiết bị dạng ống Thiết bị dạng ống có khuấy
trộn
Ưu điểm Hiệu quả truyền
nhiệt cao.
Thanh trùng sữa
có hàm lượng béo
cao hơn so với
thiết bị dạng bảng
mỏng.
Áp dụng cho mẫu có độ
nhớt cao.
Thích hợp thanh trùng hay
tiệt trùng riêng dòng cream
và dòng sữa có hàm lượng
vi sinh vật cao (khi kết hợp
ly tâm hay lọc tách VSV).
Nhược điểm Không hiệu quả
khi thanh trùng
sữa có hàm
lượng béo cao.

Hiệu quả truyền
nhiệt thấp hơn so
với thhiết bị dạng
bảng mỏng
Tốn năng lượng để thực
hiện khuấy trộn.
2. Thiết bị ly tâm tách VSV kết hợp trong thanh trùng
Để giảm thời gian và nhiệt độ thanh trùng sữa tránh tổn thất giá trị dinh dưỡng và vẫn
đảm bảo hiệu quả thanh trùng, người ta sử dụng thiết bị ly tâm tách VSV trước khi xử lý
nhiệt. Người ta sử dụng thiết bị ly tâm dạng dĩa, hoạt động theo phương pháp liên tục.
Nguyên tắc hoạt động về cơ bản giống với thiết bị ly tâm tách béo.
2.1. Phân loại
Có hai dạng thiết bị ly tâm chính để tách VSV
 Thiết bị có hai dòng thoát sản phẩm: Sữa nguyên liệu được nặp vào thiết bị ở phía
đáy. Thông qua thiết bị ly tâm sẽ có hai dòng sữa ra khỏi thiết bị. Dòng sữa ít VSV có khối
lượng riêng nhỏ hơn sẽ thoát ra ở đỉnh thiết bị, dòng sữa giàu VSV chiếm 3% thể tích sữa
Trang 18
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
nguyên liệu có khối lượng riêng lớn sẽ thoát ra ở của hông thiết bị. Dòng sữa giàu VSV sẽ
được tiệt trùng riêng, và dòng sữa ít VSV chỉ cần thanh trùng trong thời gian ngắn.
Hình 3.23 Thiết bị ly tâm tách vi sinh vật với hai dòng thoát sản phẩm
 Thiết bị có một dòng thoát sản phẩm: dòng sữa đã tách VSV sẽ thoát ra ở đỉnh thiết
bị, các tế bào sinh dưỡng và bào tử VSV dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ bám trên thân
thùng quay và được tháo bỏ định kỳ. Phần sữa chứa VSV trong thiết bị chiếm 0,15% thể
tích sữa nguyên liệu.
Nhiệt độ tối ưu để tách VSV ra khỏi sữa là 55 – 60
o
C. Phương pháp này có thể tách
phần lớn các tế bào sinh dưỡng và bào tử của nhóm vi khuẩn chịu nhiệt như Clostridium
nhờ vậy giảm nhiệt độ thanh trùng sữa.

2.2. Một số thiết bị ly tâm
 Thiết bị ly tâm tách VSV của hãng Tetra pak Westfalia
Năng suất tối đa: 50000 l/h.
Nhiệt độ ly tâm: 50 – 60
o
C
Hình 3.24 Thiết bị ly tâm HyVOL CSE 500
 Thiết bị ly tâm hãng Tetra pak
Bảng 3.2 Giới thiệu thông số một số thiết bị ly tâm
Trang 19
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

Hình 3.25 Thiết bị ly tâm Tetra Centri
3. Thiết bị membrane tách vi sinh vật
Phương pháp phân riêng bằng membrane cho phép chúng ta tách các cấu tử ra khỏi hỗn
hợp ở mức độ phân tử hoặc ion. Đối tượng của quá trình thường là dung dịch chứa các cấu
tử hòa tan có phân tử lượng khác nhau. Động lực của quá trình phân riêng là áp suất.
Kết quả của quá trình phân riêng bằng membrane cho ta hai dòng sản phẩm:
+ Dòng sản phẩm qua membrane được gọi là permeate.
+ Dòng sản phẩm không qua membrane được gọi là retentate.
Trong công nghiệp chế biến sữa, thường sử dụng bốn quá trình: vi lọc(Micro-Filtration
- MF), siêu lọc (Ultra-Filtration – UF), lọc nano (Nano-Filtration – NF) và thẩm thấu
ngược (Reverse Osmosis – RO).
Để tách VSV ra khỏi sữa, người ta sử dụng quá trình vi lọc. Kích thước membrane
được chọn là 0,2μm. Quá trình vi lọc chỉ thực hiện được trên dòng sữa gầy vì chất béo
trong sữa dễ bị hấp thụ lên membrane, dẫn đến hiện tượng tắt nghẽn màng lọc. Dòng sữa
Trang 20
Lưu lượng (l/h)
Thông
thường

Max
BB 610 HGD
BM 714 HGV
BB 714 HGV
BM 618 HGV
BB 618 HGV
BB 818 HGV
BB 918 HGV
5000
15000
15000
25000
25000
35000
40000
10000
15000
25000
25000
45000
45000
50000
18,5
22
22
25
25
37
42
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

gầy sau khi qua thiết bị ly tâm tách béo sẽ được đưa qua thiết bị vi lọc membrane để tách
VSV. Sản phẩm không qua membrane (retentate) sẽ được tiệt trùng riêng với phần cream.
Một số thiết bị lọc membrane tách vi sinh vật

Hình
3.26 Thiết bị lọc membrane
OBRAT
Vật liệu membrane: ceramic
Thiết bị lọc
membrane của hãng
ALPMA
+ Vật liệu membrane: ceramic.
+ Kích thước lỗ lọc: 1,4 μm.
Hình 3.27 Thiết bị lọc membrane của hãng Alpma
 Ưu điểm của phương pháp kết hợp membrane trong thanh trùng:
 Chỉ có phần cream và dòng sữa giàu vi sinh vật được tiệt trùng ở nhiệt độ
cao nên ít làm thay đổi chất lượng sữa.
 Quá trình ít tiêu tốn năng lượng.
 Nhược điểm
Trang 21
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
 Nhược điểm lớn của phương pháp phân riêng bằng membrane là dễ xảy ra
hiện tượng tắt nghẽn màng lọc. Vì vậy phải chọn vật liệu membrane thích
hợp để quá trình phân riêng đạt hiệu quả cao.
III. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
Quá trình cô đặc sẽ tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí cho quá
trình sấy sữa tiếp theo.
Trong quá trình cô đặc bằng nhiệt người ta sử dụng hơi để gia nhiệt sữa và nâng nhiệt
độ của sữa lên tới điểm sôi. Khi đó nước từ trạng thái lỏng sẽ chuyển qua trạng thái hơi và
thoát ra môi trường xung quanh. Cùng với nước, các chất khí và các cấu tử dễ bay hơi có

trong sữa cũng sẽ bị mất đi. Tốc độ bốc hơi sẽ bị ảnh hưởng bởi tốc đô truyền nhiệt trong
sữa và tốc độ truyền khối của các bọt hơi.
Cùng với kỹ thuật membrane, cô đặc nhiệt là một kỹ thuật truyền thống thường được
sử dụng cho mục đích trên. Nhìn chung, năng lượng sử dụng trong quá trình cô đặc bằng
nhiệt thường cao hơn khi ta so sánh với các kỹ thuật cô đặc. Tuy nhiên, hàm lượng chất
khô trong mẫu qua cô đặc nhiệt có thể đạt được giá trị rất cao mà các kỹ thuật khác không
thể đạt được. Chính vì vậy mà kỹ thuật cô đặc bằng nhiệt vẫn được sử dụng khá phổ biến
trong công nghiệp chế biến sữa và các công nghiệp thực phẩm khác (sản xuất đường
saccharose, nước trái cây cô đặc,…)
Người ta chủ yếu sử dụng phương pháp cô đặc chân không. Nhiệt độ của sữa trong quá
trình cô đặc không vượt quá 76
o
c.
Các thiết bị cô đặc bốc hơi trong thực phẩm rất đa dạng. Trong công nghiệp chế biến
sữa, người ta sử dụng hai nhóm thiết bị: bốc hơi tuần hoàn và bốc hơi màng rơi. Nhóm
thiết bị cô đặc tuần hoàn sử dụng trong trường hợp cần bay hơi một lượng nhỏ nước trong
sữa. Sữa sau quá trình cô đặc, chuẩn bị cho quá trình sấy phun có nồng độ chất khô khoảng
45-55%. Do đó thiết bị được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là nhóm bốc hơi màng rơi.
1. Thiết bị cô đặc bốc hơi
Dựa vào cấu tạo, nhóm thiết bị này được chia thành
 Hệ thống một cấp:
• Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ:
 Màng chảy xuôi
 Màng chảy ngược
• Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng bảng mỏng
• Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức
 Hệ thống bốc hơi nhiều cấp
1.1 Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ (thin film evaporator)
Trang 22
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN

1.1.1 Màng chảy xuôi
Hình 3.28 Thiết bị cô đặc màng chảy xuôi
 Nguyên lý
Dung dịch sữa cần cô đặc, sau khi được gia nhiệt sơ bộ, đi vào phía trên của thiết bị cô
đặc từ phía trên và sẽ chảy xuống tạo một lớp màng mỏng bao lấy bề mặt truyền nhiệt. Bề
mặt truyền nhiệt là thân các ống hình trụ đứng được đặt trong thiết bị bốc hơi. Tác nhân gia
nhiệt đi phía ngoài các ống truyền nhiệt gia nhiệt cho dung dịch tuần hoàn phía trong ống.
Sản phẩm đạt nồng độ yêu cầu được lấy ra ở đáy thiết bị một phần. Phần lớn sữa được đi
qua buồng bốc hơi thứ, hơi nước bốc lên dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet. Hệ thống gắn
kèm bơm chân không duy trì áp suất chân không trong thiết bị.
1.1.2 Màng chảy ngược
Nguyên lý hoạt động như thiết bị trên, tuy nhiên
sữa nguyên liệu được nhâp ở đáy. Buồng bốc ở ngoài
buồng đốt. Sau khi trao đổi nhiệt với hơi đốt đi bên
ngoài ống truyền nhiệt, sữa chảy qua buồng bốc. Tại
đây hơi thứ bốc lên đi qua thiết bị ngưng tụ. Sữa sau
cô đặc được lấy ra ở đáy buồng bốc.
Hình 3.29 Thiết bị cô đặc màng chảy ngược
Trang 23
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
1.2. Thiết bị cô đặc bốc hơi dạng bảng mỏng
Hình 3.30 Thiết bị cô đặc bốc hơi bảng mỏng
Nguyên lý hoạt động tương tự như các thiết bị trên nhưng bề mặt trao đổi nhiệt là
các tấm bảng mỏng. Ứng với mỗi tấm bảng, một bên là tác nhân gia nhiệt, còn một bên là
sữa nguyên liệu. Phần hơi sau quá trình gia nhiệt sẽ được ngưng tụ và thoát ra ngoài. Hỗn
hợp sữa cô đặc và hơi thứ thoát ra khỏi thiết bị sẽ đi vào bộ phân tách hơi thứ. Tương tự
như các thiết bị trên hơi thứ trước khi ra khỏi hệ thống sẽ đi qua bộ phận ngưng tụ
braromet để đảm bảo áp suất chân không cho hệ thống.
1.3. Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức
 Nguyên lý

Giống như thiết bị cô đặc bốc hơi dạng hình trụ
nhưng ở đây người ta bố trí bơm để tăng tốc độ tuần hoàn
của sữa trong thiết bị. Giảm hiện tượng bám cặn trong
thiết bị, cải thiện hệ số truyền nhiệt.
Trang 24
Công nghệ sản xuất sữa bột GVHD: PGS. TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
Hình 3.31 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

1.4. Hệ thống bốc hơi nhiều cấp
Hình 3.32 Hệ thống cô đặc 2 cấp
Trong thực tế người ta thường ghép nhiều thiết bị lại với nhau thường từ 3-7 cấp. Hệ
thống cho phép sản phẩm đầu ra đạt nồng độ chất khô cao, tiết kiệm năng lượng. Sản phẩm
ra khỏi nồi 1 được đưa vào nồi sau, hơi thứ bốc lên của nồi trước làm hơi đốt cho nồi sau.
1.5. Một số thiết bị
 Thiết bị cô đặc bốc hơi màng mỏng hình trụ
• Thiết bị của hãng Kontro Co.Artisan
Serial Number: 80586 C
Giá thành: 32,500.00 $
Diện tích 30 square feet
Áp suất hơi tối đa 150 PSI
Động cơ 15 HP

Hình 3.33 Thiết bị cô đặc hãng Kontro
Co.Artisan
• Thiết bị của hãng WIEGAND
Trang 25