NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CÓ TỐT NHẤT TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ UỐNG VÀ SỮA ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUN
LỚP: QUẢN LÝ MƠI TRƯỜNG

KHĨA: 2012

MƠN: NGĂN NGỪA Ơ NHIỄM CƠNG NGHIỆP

NHỮNG KỸ THUẬT SẴN CĨ TỐT NHẤT TRONG
NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT THỰC PHẦM, ĐỒ
UỐNG VÀ SỮA
ÁP DỤNG TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SỮA VINAMILK

GVHD : PGS. TS LÊ THANH HẢI
HVTH : Trần Thị Khánh Hoà
Lưu Thị Bích Ngân
Nguyễn Quốc Trung

Tp.HCM, T6/2013


1. Giới thiệu chung về BREF trong ngành thực phẩm, đồ uống và sữa
Mục tiêu của tài liệu BREF trong ngành sản xuất thực phẩm, đồ uống và sữa
mô tả quy trình sản xuất và chế biến thực phẩm từ:
-

Nguyên liệu từ động vật (trừ sữa) với công suất sản xuất trên 75 tấn/ngày;

-

Nguyên liệu từ thực vật với công suất thành phẩm trên 300 tấn/ngày (giá

trị trung bình trên cơ sở hàng quý).
-

Quy trình sản xuất và chế biến các sản phẩm từ sữa với lượng sữa đầu

vào trên 200 tấn/ngày (giá trị trung bình hàng năm).
Thơng tin chung (Gerneral Information)
Ngành FDM
Ngành FDM sản xuất gồm cả sản phẩm cuối cho tiêu dùng và bán thành phẩm
cho những quá trình sản xuất tiếp theo. Ngành này đa dạng hơn so với những
ngành công nghiệp khác. Sự đa dạng này được nhìn nhận theo quan điểm về quy
mơ và bản chất của các công ty; sự đa dạng về nguyên liệ, sản phẩm và quy trình
sản xuất. Phần lớn các công ty trong ngành này là những doanh nghiệp vừa và nhỏ,
mặc dù số lượng công nhân trên 20 người.
Ngành FDM và mơi trường
Những vấn đề mơi trường chính liên quan đến các nhà máy FDM là sử dụng và
làm ô nhiễm nước, tiêu thụ năng lương và giảm đến mức tối thiểu lượng nước sử
dụng.
Các quy trình áp dụng & công nghệ (Applied Processes and Techniques)
Chương này mô tả các quy trình sản xuất trong ngành FDM. Chương 2 được
chia làm 2 phần:
-

Phần 1: từ mục 2.1 - 2.1.9.6.3 mơ tả quy trình sản xuất chung, những quy

trình này được áp dụng trong nhiều nhà máy FDM. Những quy trình áp dụng phổ
biến nhất trong ngành FDM được chia làm 9 mục: nhận và chuẩn bị nguyên liệu,
giảm kích thước nguyên liệu (cắt, lát mỏng…), trộn và định hình, kỹ thuật phân
tách (chiết tách, khử ion, tinh chế…), quy trình cơng nghệ sản xuất (hịa tan, lên

men…), xử lý bằng nhiệt (nấu chảy, nấu và đun sôi…), cô đặc bằng nhiệt (làm
bay hơi, làm khơ…); quy trình loại trừ nhiệt (làm mát, làm lạnh, đóng băng…);
quy trình sau sản xuất (đóng gói…) và các quy trình dịch vụ (vệ sinh, khử trùng,
làm lạnh…).


Phần 2: từ mục 2.2 - 2.2.20 mô tả ứng dụng các quy trình sản xuất chung

-

vào một số ngành sản xuất chính.
Mức tiêu thụ và phát thải phổ biến (Current Consumption and Emission
levels)
Phần này sẽ cung cấp những báo cáo về mức độ phát thải hiện tại và mức độ
tiêu thụ năng lượng tính cho cả quy trình và các quy trình phụ. Thơng tin này bao
gồm mức sử dụng năng lượng, nước và nguyên vật liệu bên cạnh đó cung cấp
thêm các Hướng dẫn như độ ồn hoặc ô nhiễm mùi
Cần xem xét làm rõ những công nghệ theo BAT (Techniques to
consider in the determination of BAT)
Cung cấp một danh sách các mức giảm phát thải hoặc các cơng nghệ làm lợi
cho mơi trường nhằm mục đích hầu hết có liên quan đến BAT cần định rõ. BAT
chấp nhận công nghệ xứ lý cuối trong các giải pháp phịng ngừa ơ nhiễm và kiểm
sốt ơ nhiễm. những chức năng thực hiện có hiệu quả sẽ giúp ích cho việc giám sát
các hoạt động liên tục, bảo trì hệ thống, các giải pháp kiểm soát và dự liệu sẵn
những sự cố có thể xảy ra.
Cơng nghệ sẵn có tốt nhất (Best Available Techniques)
Trong phần này, nhằm giải thích và giới thiệu chung, bên cạnh đó có liên quan
đến những thông tin cụ thể về BAT được giới thiệu ở các phần trước. Ở đó có tiêu
chuẩn bao qt tồn bộ chi phí cơng nghệ kể cả những phiền tối về môi trường,
bao gồm các hàm ý, hướng tới việc xác định các ngành cơng nghiệp có liên quan.

Trong phần này không bao gồm giới hạn phát thải nhưng sẽ đề nghị mức phát
thải/tiêu thụ năng lượng, tất cả liên quan đến việc sử dụng BAT đồng thời là cơ sở
nền tảng trong việc đưa ra những kết luận.
Công nghệ Nổi bật (Emerging Techniques)
Đưa ra một vài giả thuyết về ngăn ngừa ơ nhiễm và kiểm sốt cơng nghệ hai
q trình đó được đặt dưới u cầu phát triển thể thơng qua chi phí và cơ hội
mơi trường. những thơng tin nầy bao gồm tiềm năng hiệu quả công nghệ. Ví dụ
như ước lượng chi phí ban đầu và tỷ lệ thời gian trước khi công nghệ này được xem
là “available”.
Những kết luận cần lưu ý (Concluding Remarks)


Ở chương này mơ tả quy trình xử lý khi có sự cố xảy ra.
Tài liệu tham khảo (References)
Liệt kê các tài liệu tham khảo sử dụng.
2. Tổng quan về công nghiệp sản xuất Sữa
Công nghiệp bơ sữa được chia làm hai lĩnh vực chính:
-

Lấy sữa từ nơng trại chăn ni bị, dê, cừu, …

-

Chế biến sữa bằng cách dùng nhiệt khử trùng để bảo đảm rằng sữa an

toàn cho con người và có khả năng lưu trữ trong một thời gian nhất định; hoặc khử
nước từ sữa để sản xuất bơ, phơ mai hay sữa bột, …

Hình 2.1 Máy vắt sữa sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt

Ngành công nghiệp này phát triển trên toàn thế giới, tuy nhiên cấu trúc của
ngành thì cịn tùy thuộc vào mỗi quốc gia. Xu hướng chung của thế giới là hướng
tới những nhà máy sản xuất lớn với sự tự động hóa cao và thiết bị hiệu quả hơn.
Việc ứng dụng công nghệ siêu lọc và các máy sấy hiện đại đã làm giảm sự thất
thốt sữa.
2.1. Các Q Trình Cơ Bản trong Cơng Nghệ Chế Biến Sữa
2.1.1. Các q trình vật lí
2.1.1.1. Q trình li tâm
Li tâm (centrifugation) là một q trình phân riêng các cấu tử có khối lượng
riêng khác nhau trong một hỗn hợp lỏng không đồng nhất dưới tác dụng của lực li
tâm. Mẫu đem vào li tâm thường có dạng nhũ tương hoặc huyền phù. Trong cơng
nghiệp chế biến sữa, người ta sử dụng quá trình li tâm cho các mục đích sau:
-

Tách chất béo ra khỏi sữa để hiệu chỉnh hàm lượng lipid trong sản phẩm.


-

Tách các vi sinh vật, đặc biệt là các bào tử vi khuẩn chịu nhiệt ra khỏi

sữa. Khi đó quá trình li tâm đóng vai trị thanh trùng sữa.
-

Tách các chất rắn ra khỏi sữa, như tách các tinh thể lactose thu được sau

q trình kết tinh trong cơng nghệ sản xuất lactose tinh thể.
Sữa tươi đưa vào li tâm sẽ thu được hai dòng sản phẩm là: kem (cream) giàu
chất béo có khối lượng riêng nhỏ và sữa gầy (skimmilk) chứa ít chất béo có khối
lượng riêng lớn.

2.1.1.2. Q trình đồng hóa (homogenisation)
Trong cơng nghệ chế biến sữa, q trình đồng hóa được sử dụng với mục đích
ổn định hệ nhũ tương (emulsion), chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng
lực nên cịn gọi là q trình nhũ hóa (emulsification).
Mục đích của q trình đồng hóa:
-

Chuẩn bị: Do chất béo dẫn nhiệt kém, qua quá trình đồng hố các hạt cầu

béo phân tán đều giúp q trình thanh trùng tốt hơn.
-

Hoàn thiện: Bẻ gãy các hạt cầu béo, tránh hiện tượng hợp giọt tạo váng sữa.

-

Bảo quản: Tránh hiện tượng tách pha, phân lớp trong quá trình bảo

quản sữa. Các phương pháp đồng hóa:
Đồng hóa bằng phương pháp khuấy trộn: Phương pháp này sử dụng các cánh
khuấy để đồng hóa hệ nhũ tương, đây là phương pháp đơn giản nhất. Tuy nhiên
hiệu quả của phương pháp này không cao. Trong công nghệ chế biến sữa, phương
pháp này chỉ được áp dụng nhằm mục đích chuẩn bị sơ bộ hệ nhũ tương trước khi
chuyển qua giai đoạn đồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao.
Đồng hóa bằng phương pháp sử dụng áp lực cao: Các hạt của pha phân tán sẽ bị
phá vỡ và giảm kích thước khi ta bơm hệ nhũ tương đi qua một khe hẹp với tốc độ
cao.


Đồng hóa bằng các phương pháp khác: Để giảm kích thước hạt phân tán trong

hệ nhũ tương ta có thể sử dụng phương pháp nghiền keo (colloid milling), dùng
dịng xốy tâm (hydroshear treatment), sóng siêu âm (ultrasonic treatment) và
một số phương pháp khác.

Hình 2.2 Thiết bị đồng hóa

Hình 2.3 Cơ chế đồng hóa
2.1.1.3. Q trình phân riêng bằng màng (membrane)
Phương pháp này cho phép chúng ta tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp ở mức
độ phân tử hoặc ion. Kết quả của q trình này sẽ cho hai dịng sản phẩm:
-

Dòng sản phẩm qua màng gọi là permeate.

-

Dòng sản phẩm không qua màng là retentate.

Trong công nghiệp chế biến sữa, chỉ có bốn q trình được sử dụng: vi
lọc (microfiltration – MF), siêu lọc (ultrafiltration – UF), lọc nano
(nanofiltration – NF) và thẩm thấu ngược (reverse osmosis – RO).


2.1.1.4. Quá trình thanh trùng và tiệt trùng
Quá trình thanh trùng và tiệt trùng sữa là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao
để tiêu diệt hoặc ức chế hệ vi sinh vật trong sữa.
Mục đích của q trình thanh trùng (pasteurisation) chủ yếu là tiêu diệt hệ
vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm và ức chế quá trình sinh tổng hợp độc tố
của chúng. Trong sản xuất công nghiệp, quá trình thanh trùng thường được
thực hiện ở nhiệt độ khơng lớn hơn100oC. Khi đó các vi sinh vật gậy bệnh

thường bị tiêu diệt. Tuy nhiên, trung thực phẩm thanh trùng cịn có thể chứa một
số tế bào hoặc bào tử của nhóm vi sinh vật ưa nhiệt và các enzyme bền nhiệt.
Chúng chỉ bị ức chế một phần sau q trình thanh trùng. Thơng thường thực
phẩm sau khi thanh trùng vẫn giữ được giá trị chất lượng dinh dưỡng và cảm
quan tương tự như trước khi thanh trùng, nhưng thời gian bảo quản thực phẩm
thường khơng dài.
Mục đích của q trình tiệt trùng (sterilisation) là tiêu diệt tồn bộ hệ vi
sinh vật và vô hoạt không thuận nghịch những enzyme có trong thực phẩm. Để
đạt được mục đích này, quá trình tiệt trùng được thực hiện ở nhiệt độ cao
(thường lớn hơn 100oC), đôi khi kết hợp với áp suất cao và thời gian xử lí
nhiệt kéo dài. Những thực phẩm vơ trùng cơng nghiệp này
(commercialli sterile food) có thể giữ được các chỉ tiêu chất lượng trong khoảng
thời gian không thấp hơn 6 tháng ở những điều kiện bảo quản xác định.

Hình 2.4 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
ống

Hình 2.5 Thiết bị tiệt trùng dạng


2.1.2. Các q trình hóa lí
2.1.2.1. Q trình bài khí (deaeration)
Q trình này được thực hiện nhằm mục đích chủ yếu tách các khí phân tán và
hịa tan ra khỏi sữa nguyên liệu.
Sữa tươi vừa vắt chứa một hàm lượng CO2 khá cao (3,5

4,9%) cùng một

ít N2 (1%) và O2 (0,1%). Trong q trình vận chuyển sữa từ nơng trại về nhà
máy và bảo quản, mặc dù các nhà sản xuất luôn hạn chế sự tiếp xúc của sữa với

không khí cũng như ln hạn chế sự khuấy trộn, hàm lượng chất khí trong sữa
vẫn tăng nhẹ.
Các chất khí dạng phân tán trong sữa có thể gây ra một số khó khăn cho
q trình chế biến sữa: giảm mức độ chính xác khi định lượng sữa bằng phương
pháp thể tích; giảm hiệu quả hoạt động của các thiết bị truyền nhiệt; giảm hiệu
suất phân riêng trong các thiết bị tách chất béo; giảm mức độ chính xác trong các
dây chuyền tự động chuẩn hóa sữa); …
Ở các trại chăn ni bò sữa với số lượng lớn, sữa tươi thường được bơm qua
thiết bị bài khí trước khi đưa vào xe bồn chở về nhà máy. Đến nhà máy, sữa tươi
sẽ được đưa qua thiết bị bài khí một lần nữa, rồi lần lượt qua thiết bị định lượng,
thiết bị xử lí nhiệt sơ bộ trước khi đưa vào bồn bảo quản ngun liệu.

Hình 2.6 Thiết bị bài khí chân khơng với bộ phận ngưng tụ hơi nước bên
trong
2.1.2.2. Quá trình cô đặc bằng nhiệt (evaporation)
Cô đặc bằng nhiệt là quá trình sử dụng nhiệt độ cao làm bay hơi một phần
nước trong mẫu khảo sát nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khô trong


mẫu. Trong công nghệ sản xuất sữa bột, sữa đặc, sữa chua, … người ta cần cô
đặc sữa nguyên liệu đến nồng độ chất khơ cần thiết.
2.1.2.3. Q trình sấy phun (spray drying process)
Quá trình này bao gồm ba giai đoạn:
-

Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti (giai

đoạn phun sương – atomization).
-

Giai đoạn trộn mẫu cần sấy và khơng khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá

trình bốc hơi trong mẫu.
-

Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dịng khí thốt.

2.1.2.4. Q trình đơng tụ casein
Đơng tụ casein trong sữa là q trình chuyển từ trạng thái keo sang khối
đơng với cấu trúc gel. Đây là một trong những quá trình quan trọng nhất trong
qui trình cơng nghệ sản xuất phơ mai.
Để tiến hành đông tụ casein trong sữa, người ta thường dùng một trong hai
phương pháp sau
-

Chỉnh giá trị pH sữa về điểm đẳng điện của casein: Phương pháp này được

sử dụng trong công nghệ sản xuất một số loại phô mai tươi …
-

Sử dụng enzyme đông tụ sữa: Chúng được thu nhận và tinh sạch từ nhiều

nguồn gốc, được thương mại hóa với những tên gọi khác nhau.
2.1.3. Các quá trình sinh học
2.1.3.1. Quá trình nhân giống vi sinh vật
Nhân giống vi sinh vật là quá trình làm gia tăng số lượng tế bào (tăng sinh
khối). Mục đích của q trình nhân giống là tích lũy đủ số lượng tế bào cần
thiết để cấy giống vào môi trường lên men. Như vậy nhân giống là một quá trình
chuẩn bị cho lên men để thu nhận sản phẩm.
2.1.3.2. Quá trình lên men (fermentation)

Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, các quá trình lên
men lactic, ethanol và propionic chiếm vai trò quan trọng nhất.


3. Quy trình sản xuất các sản phẩm từ sữa
Sữa có khoảng 87% là nước, các thành phần chính là protein, chất béo,
đường, canxi, phospho, sắt và các loại vitamin. Sữa bị được sử dụng chủ yếu,
ngồi ra sữa dê và sữa cừu cũng được sử dụng với số lượng đáng kể. Một số sản
phẩm như kem, pho mát và bơ được sản xuất từ sữa.
3.1. Sữa và kem
Sữa tươi nguyên chất nhận từ trang trại bò sữa, được làm lạnh và vận chuyển
về kho để lưu trữ với số lượng lớn. Sữa có thể được tách ly tâm để tạo thành sữa
không kem hoặc bán không kem và suối kem. Sau đó sữa được xử lý nhiệt bởi
một loạt các phương pháp tiệt trùng hoặc khử trùng, hay còn được gọi là UHT.
Quy trình xử lý nhiệt có thể là một quy trình liên tục hoặc gián đoạn tùy thuộc
vào số lượng sữa được chế biến và phương pháp làm việc.
Trước tiên sữa sẽ được làm đồng nhất. Quá trình đồng nhất phân tán các hạt
chất béo và ngăn ngừa sự phân tách các thành phần kem. Để đạt được một sự
ổn định kem cho sữa tiệt trùng có thời hạn sử dụng khá ngắn, yêu cầu giảm
đường kính của các hạt chất béo trung bình
1-2 μ, trong khi sữa tươi tiệt trùng có thời hạn sử dụng dài địi hỏi phải giảm
đường kính của các hạt chất béo khoảng 0,7 μ.
Một ảnh hướng khác của sự đồng nhất là gia tăng với quy mô lớn trong khu
vực tiếp xúc với chất béo, mà chủ yếu là hoạt động của lipit. Vì lý do này, nó là
hoạt động bình thường để tiệt trùng sữa và khử hoạt tính của lipit ngay sau quá
trình đồng nhất. Hình 2.9 sơ đồ q trình sữa tiệt trùng thời gian ngắn.
Thơng số nhiệt độ điển hình cho quá trình tiệt trùng liên tục là 72 °C trong
15s. Nó được hiểu như là tiệt trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn
(HTST). Sữa nóng sử dụng một phần nhiệt để làm nóng sữa lạnh đầu vào qua
một giai đoạn làm nóng được gọi là tái sinh. Sau khi tiệt trùng Pasteur, sữa

nhanh chóng được làm lạnh ở nhiệt độ <7 ° C. Sữa được làm đầy và đóng kín
trong các thùng chứa đã được làm sạch và vơ trùng. Sữa đầu vào có thể được
đồng nhất sau khi giai đoạn tái sinh, trước khi được tiệt trùng.


UTH (Ultra High Temperature): Nhiệt độ cực cao hay tiệt trùng được sử dụng để
làm tăng tuổi thọ của sản phẩm. Tiệt trùng UHT liên tục ở nhiệt độ tối thiểu là 135oC
cho lần thực hiện thứ 2. Điều này có nghĩa là có 2 cách thực hiện khác nhau. Tiệt trùng
gián đoạn sử dụng nhiệt từ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm & dạng ống trong 2 giai
đoạn. Đầu tiên, làm nóng gián tiếp ở nhiệt độ khoảng 80oC sau đó làm nóng trực tiếp
bằng cách hịa lẫn hơi nước vào sữa. Tỷ lệ hòa trộn khoảng 1:10. Nếu sữa làm nóng
trực tiếp ngay sau khi xử lý nhiệt, thì sau đó sữa sẽ được làm nguội bằng thiết bị
chân khơng để tách/trích hơi nước bị lẫn trong sữa trong giai đoạn tiệt trùng. Quá
trình này được gọi là làm lạnh tức thời. Kết thúc quá trình
nhiệt độ của sữa được trở lại nhiệt độ ban đầu trước khi hịa với hơi nước. Q trình
làm lạnh bằng cách trao đổi gián tiếp với nước làm mát hay đối lưu với sản phẩm đầu


vào. Hình 3.2:Sơ đồ sản xuất sữa tiệt trùng UHT:

Xử lý nhiệt cho sữa tiệt trùng bao gồm 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là xử lý nhiệt
liên tục hay cịn gọi là tiền tiệt trùng, q trình diễn ra tương tự như xử lý UHT. Giai
đoạn hai là giai đọan xử lý cuối cùng các hộp sữa đã được đóng kín ở giai đoạn tiền tiệt
trùng. Giai đoạn xử lý nhiệt thứ 2 thường được thực hiện trong bồn hấp hơi theo từng đợt
hay trong bồn hấp hơi liên tục ở 110 - 125oC trong vòng 20 – 40 phút, kết thúc giai đoạn
này là phun nước làm mát. Sữa tiệt trùng hay các sản phẩm khác từ sữa được đóng gói
trong các hộp kín như chai nhựa hoặc chai thủy tinh.
Hình 3.3: Sơ đồ sản xuất sữa tiệt trùng

3.2. Sữa đặc và sữa bột
Giai đoạn đầu tiên trong sản xuất sữa đặc & sữa bột là quá trình cơ đặc. Sữa
đã đồng hóa được cơ đặc bằng thiết bị bay hơi. Thiết bị bay hơi kiểu màng được
sử dụng sau khi làm khô bằng cách sử dụng máy sấy dạng phun. Ngồi ra, RO có
thể dược dùng để loại bỏ cơ học một phần nước từ sữa mà không sử dụng nhiệt.
Điện năng được sử dụng để bơm chất lỏng thông qua màng bán thấm để tăng
hiệu quả cô đặc sữa. Sữa bột thường được kết khối để nâng cao sự hồn ngun.
Sữa ngun kem khơ có thể được oxy hóa mùi hơi và được đóng gói trong môi
trường chân không để nâng cao thời gian sử dụng sản phẩm. Những quá trình
này được thể hiện ở hình 3.4 & 3.5:



Hình 3.5: Quy trình sản xuất sữa bột

3.3Bơ


Bơ được sản xuất từ tách ly tâm kem từ sữa tiệt trùng. Kem có chứa khoảng
35-40% chất béo của sữa. Quá trình này về cơ bản là một quá trính tách cơ
học, trong đó kem một dạng nhũ tương của dầu trong nước, được chuyển đổi
tạo thành bơ, dạng nhũ tương của nước trong dầu bởi một quá trình pha trộn
hoặc khuấy liên tục. Kem nhanh chóng được ướp lạnh và giữ ở nhiệt độ cho
suốt giai đoạn trong q trình “lão hóa”. Sau đó kem được khuấy liên tục. Quá
trình đánh quấy kem phá vỡ từng phần nhũ tương dầu trong nước cho đến khi
các giọt chất béo kết hợp với nhau để sản xuất hạt bơ. Chất lỏng giai đoạn này
là sữa bơ được loại bỏ và những hạt bơ được rửa bằng nước. Muối có thể
được thêm vào trước khi quá trình bắt đầu. Điều này liên quan đến việc
khuấy trộn chậm của các loại hạt tinh thể, và các hạt tinh thể được nhào và
tao hình. Bơ được đóng gói và lưu trữ, thơng thường trong lưu trữ ướp lạnh

hoặc đông lạnh. Một số kỹ thuật liên tục sẵn có như kem khuấy liên tục ở tốc
độ cao. Hình
3.6 quy trình sản xuất bơ liên tục.


Hình 3.6: Quy trình sản xuất bơ liên tục
Có rất nhiều phương pháp sản xuất Phô mai & giữa các phương pháp có
những điểm khác biệt riêng. Nhìn chung, dựa theo từng bước của quá trình ứng
dụng, việc sản xuất thể đông thông qua tác động của các men dịch vị hoặc acid
lactic, khối sữa đông thu được từ việc phân tách từ nước sữa và từ các khối sữa
đông này sẽ sản xuất ra các đặc tính mong muốn của phô mai. Phương pháp sản
xuất phô mai truyền thống là q trình thủ cơng, sản xuất phơ mai hiện đị mang
tính cơ giới hóa cao. Đầu tiên, cấy vi sinh vào sữa để tạo ra acid lactic và men
dịch vị được dùng để làm đông các protein sữa. Khối sữa đông & nước sữa được
tách ra và khối đông được cắt thành các miếng vuông. Sự tào thành của phô
mai bao gồm sự ép và căng nở các khối sữa đơng và có thể đươc tiến hành
trong hệ thống tháp. Các khối sữa động được cán, muối được bổ sung và khối


sữa đông bị ép lại. Các phô mai ép được bọc lại để hạn chế việc giảm độ ẩm, sự
phát triển nấm mốc trong q trình lưu trữ. Phơ mai được hóa cứng để tăng
hương vị & kết cấu trong các kho đã được kiểm soát điều kiện nhiệt độ, độ ẩm,
với bề mặt phơ mai thay đổi thường xun.

Hình 3.7 Quy trình sản xuất phơ mai.
Tiếp đó là liên quan đến q trình nghiền . Phơ mai sau khi được nghiền
nhỏ và các thành phần khác được đưa vào nồi nung và đun nóng ở nhiệt độ
bình thường nhỏ hơn 75°C để đảm bảo phô mai được tiệt trùng hồn tồn.
Việc khuấy trộn trong suốt q trình chế biến là rất quan trọng cho việc nhũ
tương hóa hồn tồn trong chế biến phô mai. Nhiệt độ và thời gian của quá

trình này phụ thuộc vào loại pho mát được chế biến và tính chất của phơ mai
thơ ban đầu.
3.4. Sữa chua
Sữa chua là một dạng sản phẩm sữa lên men khác từ pho mát trong đó men
dịch vị khơng được thêm vào và sự đông đặc là kết quả của q trình acid hóa
bởi vi khuẩn acid lactic. Các thành phần chính của sữa chua bao gồm sữa, sữa
bột, sữa cô đặc hoặc sữa siêu lọc và chất ổn định, chẳng hạn như tinh bột biến
tính. Hầu hết sữa chua công nghiệp được sản xuất với số lượng lớn trước khi
bổ sung trái cây và / hoặc hương liệu.
Các thành phần chính của sữa chua như sau: Chất béo và các thành phần
rắn không thuộc chất béo của sữa trước tiên sẽ được gia tăng bằng cách cho
thêm bột sữa. Các chất ổn định sẽ được thêm vào ở giai đoạn này. Sau đó sữa sẽ
được làm đồng nhất ở nhiệt độ 55 ºC và xử lý nhiệt ở khoảng 80-90 ºC trong 30
phút nếu hoạt động theo mẻ và từ 90-95 ºC nếu hoạt động liên tục. Sữa sau khi
xử lý nhiệt sẽ được làm mát ở nhiệt độ 40 đến 43 ºC và cấy hai loại vi sinh vật
là

Streptococcus salivarius (lồi

thermophilus) và

Lactobacillus (lồi

bulgaricus). Q trình lên men khoảng 4h. vào cuối của quá trình sản xuất, sản
phẩm sẽ được làm lạnh ở 15-20 ºC, sử dụng bồn nước làm mát hoặc phổ biến
hơn là sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống hoặc tấm. Trái cây và hương liệu
được thêm vào sữa chưa sau khi đã được làm lạnh đến nhiệt độ thấp hơn 5 ºC và
chiết rót và các hủ đựng sẵn sàng cho việc lưu kho và phân phối. Quá trình sản

xuất sữa chua được mơ tả qua hình 3.8.


Hình 3.8: Quá trình sản xuất sữa chua
3.5. Kem


Kem là một sản phẩm dựa trên sữa, thường chứa 6-12% chất béo, chất rắn 7,5
đến 11,5% sữa không chất béo, và trên 13 đến 18% đường. Ngồi ra, cịn có các
chất ổn định, màu sắc, hương liệu, chất tạo nhũ nhằm làm tăng hương vị.
Đường được thêm vào là thường đường sucrose và các sữa không béo dạng rắn
thường là từ các chất rắn sữa từ quá trình tách kem. Các thành phần sẽ được pha
trộn, đun nóng khoảng 70-75 ºC và làm đồng nhất. Hỗn hợp này sau đó được tiệt
trùng bằng cách nung nóng tới 80 - 85 ºC trong khoảng 2 đến 15s trước khi làm
mát và làm chín bằng cách giữ ở nhiệt độ lạnh từ 4 -24 giờ. Màu sắc và hương vị
sẽ được thêm vào tại giai đoạn làm chín. Q trình làm lạnh liên tục để làm
đóng băng kem nhanh chóng xuống dưới -6 ºC với sự có mặt của khí nén trong
suốt quá trình. Kem sẽ được chứa trong các thùng chứa và làm lạnh lâu hơn ở
nhiệt độ -30 đến -40 ºC.
3.6. Whey: Nước sữa (chất lỏng còn lại sau khi sữa chua đã đông)
Chất lỏng này thường được bốc hơi để tạo thành dung dịch quá bão hòa với
thành phần rắn tổng số chiếm khoảng 60-70% để sản xuất lactose. Hơi được làm
lạnh để tạo thành dung dịch và tinh thể. Các tinh thể sẽ được lấy ra khỏi dung
dịch bằng phương pháp ly tâm. Tùy thuộc yêu cầu, q trình lọc tinh hoặc tinh
chế có thể được thực hiện bằng cách rửa các tinh thể, hoặc làm tan chúng hoặc
kết tinh chúng lại, tiếp theo là xử lý bằng lọc qua than hoạt tính để loại bỏ các tạp
chất.
4. Tiêu thụ nguyên liệu và phát thải trong ngành chế biến sữa
4.1. Nước
4.1.1. Lượng nước tiêu thụ

Lượng nước tiêu thụ chủ yếu liên quan đến các công đoạn vệ sinh. Các yếu tố
ảnh hưởng đến lượng nước tiêu thụ trong ngành chế biến sữa châu Âu là
[160, European Dairy Association, 2002]:
-

Sự sẵn có của nước mặt và nước ngầm để làm mát

-

Thời gian và lượng nước sử dụng cho tẩy rửa

-

Các đặc điểm của chương trình CIP

-

Cơng tác bảo trì, ví dụ: sửa chữa rị rỉ.

Lượng nước tiêu thụ hợp lý được chấp nhận trong khoảng từ 1 – 5
l/kg sữa [134,AWARENET, 2002], tuy nhiên, một báo cáo cho rằng lượng nước


tiêu thụ từ 0,8 - 1,0 l/kg sữa có thể đạt được bằng cách sử dụng thiết bị tiên
tiến và quy trình tốt [74, Greek Ministry for the Environment, 2001]. Theo một
cuộc điều tra ở Đức, 132 nhà máy sữa sử dụng lượng nước trung bình vào
năm 1999 là 2,06 l/kg sữa [39, Verband der Deutschen Milchwirtschaft
(German Dairy Association), 2001]. Bảng 3.49 thể hiện lượng nước tiêu thụ
trong sản xuất sữa châu Âu. Bảng 3.50 thể hiện lượng nước tiêu thụ đối với một
số nhà máy sữa Bắc Âu.

Lượng nước tiêu thụ
Sản phẩm
Sữa nước và sữa chua

Tối
(l/kg) *
0.8
thiểu

Tối đa
25

Pho mát và nước sữa

1

60

Sữa bột, pho mát

1.2

60

và/hay các sản phẩm lỏng
* Đã bao gồm nước giải nhiệt
Bảng 3.49: Lượng nước tiêu thụ ở các nhà máy sữa Châu Âu [160,
European Dairy Association, 2002]
Lượng nước tiêu thụ

Sản phẩm
Sữa nước và sữa

(l/l sữa đưa vào sản xuất)
Thụy
Đan
Phần

Na Uy

0.96
Điển –

0.60
Mạch -

Lan1.2 –

4.1

chua
Pho mát và nước

2.8 (8)
2.0 –

0.97 (3)
1.2 –

2.9 (8)

2.0 –

(1)
2.5 –

sữa

2.5 (4)
1.7 –

1.7 (5)
0.69 –

3.1 (2)
1.4 –

3.8 (2)
4.6 –

Sữa bột, pho mát

và/hay các sản phẩm 4.0 (7)
1.9 (3)
4.6 (2)
6.3 (2)
Bảng 3.50: Lượng nước tiêu thụ đối với một số nhà máy sữa ở Bắc Âu
lỏng
[42, Nordic Council of Ministers, et al., 2001]

Trong ngành công nghiệp chế biến sữa ở nước Anh, căn cứ vào khối lượng
sữa đưa vào sản xuất thì có sự khác biệt lớn trong tỉ lệ lượng nước tiêu
thụ/lượng sữa được chế biến, nội dung này được thể hiện tại hình 3.11.

Hình 3.11: Tỷ lệ lượng nước tiêu thụ/lượng sữa sản xuất như là hàm số
của lượng sữa sản xuất [94, Environment Agency of England and Wales,
2002]
7 nhà máy sản xuất kem ở các nước Bắc Âu báo cáo rằng lượng nước tiêu
thụ trong khoảng từ 3.6 – 10.3 l/kg kem thành phẩm [42, Nordic Council of
Ministers, et al., 2001]. Đối với những nhà máy sản xuất kem không áp dụng
việc tái sử dụng nước trong các hệ thống làm mát thì lượng nước tiêu thụ từ 10 –
325 l/kg sản phẩm [118, CIAA-EDA, 2002].
4.1.2. Nước thải
Nước thải là vấn đề mơi trường chính trong ngành chế biến sữa. Ngành sản
xuất này sử dụng một lượng nước rất lớn, và tạo ra một lượng lớn nước thải
nhằm đảm bảo mức độ yêu cầu về vệ sinh và tình trạng sạch sẽ. Dữ liệu báo cáo
về xả nước thải cụ thể cho các hoạt động chế biến sữa ở Áo được thể hiện trong
Bảng 3,51. Lượng nước thải trong một nhà máy quản lý tốt được báo cáo là
khoảng 1 - 2 l / kg sữa chế biến.
Lượng nước thải
Loại sản phẩm
(l/kg sữa sản


Các sản phẩm “trắng”, thí dụ: sữa,
kem và sữa chua
Các sản phẩm “vàng”, thí dụ: bơ và

3
4

phơCác sản phẩm “đặc biệt”, thí dụ:
mai
sữa đặc hoặc những sản phẩm nước sữa
5
Bảng 3.51: Lượng nước thải gần đúng ở trong các hoạt động chế biến sữa
và sữa khô
[152, Austria,2002]
Ở nước Anh, khoảng 14 triệu m3 sữa được đưa vào chế biến mỗi năm. Có
một báo cáo nói rằng một nhà máy sữa mới ở Anh đang phấn đấu để đạt tỷ lệ
1: 1 khối lượng sữa chế biến: lượng nước thải phát sinh, nghĩa là: một lit nước
thải phát sinh cho mỗi lit sữa chế biến và tỷ lệ 1.5:1 có thể đạt được đối với các
nhà máy chế biến sữa hiện tại. Điều này sẽ tạo ra khoảng 28 triệu m3 nước
thải/năm cần xử lý tại HTXLNT. Nếu nước thải này được coi là có nồng độ
COD trung bình là 3000 mg/l, khi đó tổng tải lượng khoảng 84.000 t
COD/năm, tương đương với chất thải của hơn hai triệu người. Ngoài ra, nếu 1
m3 sữa xả thải vào nguồn nước, nó sẽ làm cho oxy của nguồn nước có thể bị
suy giảm, về mặt tải lượng BOD5, tương đương với nước thải chưa xử lý hàng
ngày của 1500 - 2000 người.
Nước thải chưa qua xử lý của ngành chế biến sữa có tải lượng BOD trung
bình từ 0.8 đến 2.5 kg BOD/t sữa. Các chất ơ nhiễm quan trọng khác có trong
nước thải gồm photpho, nito và clorua. Có những dịng thải với những mức pH
khác nhau. Nhiệt độ của dòng nước thải cũng có thể cần phải được xem xét.
Nước thải có thể chứa các mầm bệnh từ các nguyên liệu bị ơ nhiễm hoặc từ các
q trình sản xuất [140, World Bank (IBRD), et al., 1998]. Bảng 3,52 thể hiện
các dữ liệu về nước thải chưa qua xử lý điển hình từ ngành chế biến sữa.

Thơng số

Nồng độ

SS

24 – 5700 mg/l

TSS

135 – 8500 mg/l

COD
BOD5

500 – 4500 mg/l**
450 – 4790 mg/l


Protein

210 – 560 mg/l

Chất béo

35 – 500 mg/l

Carbohydr

252 – 931 mg/l

ate Amoni -N

10 – 100 mg/l**

Nito

15 – 180 mg/l

Phospho

20 – 250** mg/l

Natri

60 – 807 mg/l

Clorua

48 – 469 (up to 2000*) mg/l

Canxi

57 – 112 mg/l

Magie

22 – 49 mg/l

Kali

11 – 160 mg/l

pH
Nhiệt độ

5.3 – 9.4 (6 – 10*)
12 – 40 °C

Mức độ phát thải thực tế sẽ phụ thuộc vào việc sử dụng
các kỹ thuật trong việc ngăn ngừa ô nhiễm nước thải (không
Bảng 3.52: Mức độ ô nhiễm nước thải chưa được xử lý của ngành chế
được báo cáo).
biến sữa [13, Environment Agency of England and Wales, 2000]
Khối lượng và mức độ ô nhiễm nước thải của ngành chế biến sữa ở Châu Âu
được thể
hiện tại bảng 3.53. Nồng độ BOD của các sản phẩm sữa được thể hiện tại bảng
3.54.

Thông số
Khối
Sản phẩm
Sữa và sữa chua

lượng
0.9 – 25
nước

CO
Tổng
T
(mg/kg sản phẩm ổ n g
D 2.0 N sữa) – P 0.01 –

0.05

Phomai

0.7 – 60
thải

– 10 0.14
0.8
0.08 – 0.02
0.01 –

Sữa và sữa bột

0.4 – 60

– 13 0.2 0.03 – 0.05
0.5
0.01 –

Kem

2.7 – 7.8
(l/kg)

–6

0.3

0.2

Bảng 3.53: Khối lượng và mức độ ô nhiễm nước thải của ngành chế biến
sữa ở Châu Âu [42, Nordic Council of Ministers, et al., 2001, 160, European
Dairy Association, 2002]