tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy sữa bình định công suất 500m3ngày đêm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
oOo








NGUYỄN CÔNG QUẢN




TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SỮA BÌNH ĐỊNH
CÔNG SUẤT 500 M
3
/NGÀY ĐÊM



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trường

GVHD: ThS. LÊ NHÃ UYÊN




Nha Trang, tháng 6 năm 2013

i

LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp này là thành quả trong 4 năm học tập, trau dồi kiến thức
tại Trường Đại Học Nha Trang và là dấu ấn quan trọng đánh dấu bước chuyển
tiếp từ một sinh viên trở thành kỹ sư.
Để hoàn thành tốt Đồ án này, em đã nhận rất nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ và
chỉ bảo tận tình từ thầy cô, bạn bè và gia đình …
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến cô giáo, ThS. Lê Nhã Uyên,
người đã tận tình hướng dẫn, quan tâm và chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện
Đồ án tốt nghiệp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô trong Viện Công
Nghệ Sinh Học - Môi Trường đã giảng dạy và trang bị cho em nhiều kiến thức cơ
sở và chuyên môn trong suốt 4 năm qua.
Và xin cảm ơn đến các anh, chị trong Chi Cục Bảo Vệ Môi Trường - Bình
Định đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành Đồ án này.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè những người đã
luôn bên cạnh động viên tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.
Những kiến thức em học được từ thầy cô cùng với sự giúp đỡ động viên
từ tất cả mọi người đã giúp em nỗ lực hoàn thành tốt Đồ án này và sẽ là hành

trang vững chắc giúp em vững bước trong tương lai.
Tuy có nhiều nỗ lực, cố gắng nhưng không tránh khỏi sai sót trong khi
thực hiện Đồ án này. Em rất mong nhận được sự đóng góp từ các thầy cô, bạn bè
để đề tài của em có thể hoàn thiện với chất lượng tốt hơn.

Nha Trang, tháng 6, năm 2013
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Công Quản
ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT - CHẾ BIẾN SỮA
VÀ NHÀ MÁY SỮA BÌNH ĐỊNH 3

1.1. Tổng quan công nghiệp sản xuất – chế biến sữa 3

1.2. Tổng quan về sữa 4

1.2.1. Nguyên liệu sữa bò 4

1.2.2. Tính chất vật lý của sữa 4

1.2.3. Tính chất hóa học của sữa 5

1.2.4. Hệ vi sinh vật trong sữa 5

1.2.5. Thành phần chính trong 1 lít sữa 6

1.3. Tổng quan nhà máy sữa Bình Định 7

1.3.1. Tên nhà máy, chủ đầu tư, địa diểm xây dựng 7

1.3.2. Cơ cấu tổ chức 8

1.3.3. Nội dung cơ bản và lĩnh vực hoạt động 8

1.3.4. Công nghệ sản xuất 9

1.3.4.1. Công đoạn thu nhận và bảo quản sữa nguyên liệu 9

1.3.4.2. Công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng 11

1.3.4.3. Công nghệ chế biến sữa chua 13

1.3.5. Các vấn đề môi trường do hoạt động của nhà máy 16
1.3.5.1. Nước thải 17
1.3.5.2. Khí thải 18

1.3.5.3. Chất thải rắn 18

1.3.5.4. Tiếng ồn 19

1.4. Công nghệ xử lý nước thải sản xuất - chế biến sữa 19

iii

1.4.1. Đặc điểm, tính chất của nước thải sản xuất - chế biến sữa 19

1.4.2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải chế biến sữa 20

1.4.2.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học 20

1.4.2.2. Xử lý bằng phương pháp hóa - lý 21

1.4.2.3. Xử lý bằng phương pháp sinh học 22

1.5. Một số quy trình xử lý nước thải trong công nghệ chế biến sữa 26

1.5.1. Hệ thống xử lý nước thải Công ty thực phẩm Dean, Chemung,
Illinois 26

1.5.2. Hệ thống xử lý nước thải, Công ty sản xuất Phomat Eiler, De
Fer, Wiscosin 27

1.5.3. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy sữa Thống Nhất 28

CHƯƠNG 2:

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1. Đối tượng nghiên cứu 29

2.2. Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu 29

2.2.2. Phương pháp tìm hiểu thực tế 29

2.2.3. Phương pháp đối chiếu, so sánh 29

2.2.4. Phương pháp tính toán 29

2.2.5. Phương phép vẽ 30

2.3. Cơ sở lý thuyết để xây dựng các phưng án đề xuất 30

2.3.1. Cơ sở lý thuyết khi sử dụng phương pháp lắng trọng lực 30

2.3.2. Cơ sở lý thuyết khi sử dụng phương pháp hiếu khí 30

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1. Tình hình sử dụng nước và các số liệu nước thải của nhà máy 32

3.2. Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy 33

3.3. Tính toán công trình xử lý 36

3.3.1. Song chắn rác 37

3.3.2. Bể điều hòa 39

3.3.3. Bể lắng đứng bậc 1 48

3.3.4. Bể Aeroten 57

3.3.5. Bể lắng đứng bậc II 72
3.3.1. Bể khử trùng 80
3.3.7. Bể chứa bùn 79

iv

3.3.8. Bể nén bùn 82

3.3.9. Máy ép bùn băng tải 85

3.3.10. Tính toán kinh phí 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96
1. KẾT LUẬN 92

2. KIẾN NGHỊ 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

v


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Quy hoạch phát triển sản xuất các sản phẩm sữa 3
Bảng 1.2. Thành phần chính trong 1 lít sữa bò. 4
Bảng 1.3. Đặc tính nước thải phát sinh từ nhà máy sữa Bình Định 18
Bảng 3.1. Bảng các thông số ô nhiễm của nước thải nhà máy sữa Bình Định 32
Bảng 3.2. Các thông số xây dựng song chắn rác 39
Bảng 3.3. Thông số xây dựng bể điều hòa 47
Bảng 3.4. Các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng đứng 48
Bảng 3.5. Giá trị của hằng số thực nghiệm a, b ở t > 20
0
C 51
Bảng 3.6. Các thông số xây dựng bể lắng 1 57
Bảng 3.7. Bảng các thông số nước thải vào, ra bể Aeroten 58
Bảng 3.8. Các thông số cơ bản khi thiết kế Aeroten kiểu xáo trộn hoàn toàn 59
Bảng 3.9. Giá trị đặc trưng cho kích thước bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn 63
Bảng 3.10. Các thông số thiết kế bể Aeroten 72
Bảng 3.11. Thông số xây dựng bể lắng II 77
Bảng 3.12. Thông số thiết kế bể khử trùng 79

Bảng 3.13. Các thông số xây dựng bể chứa bùn 81
Bảng 3.14. Các thông số xây dựng bể nén bùn 85
Bảng 3.15. Tổng hợp kết quả xử lý nước thải 87
Bảng 3.16. Tổng hợp hiệu suất xử lý nước thải qua từng công trình 87
Bảng 3.17. Chi phí xây dựng các hạng mục công trình 88
Bảng 3.18. Khai toán chi phí thiết bị - máy móc 89
Bảng 3.19. Điện năng sử dụng của hệ thống 90



vi


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu tổ chức của nhà máy sữa bình Định
8
Hình 1.2. Sơ đồ thu nhận và bảo quản sữa nguyên liệu
10
Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng
12
Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ chế biến sữa chua
14
Hình1.5.Hệ thống xử lý nước thải, Công ty thực phẩm Dean,
Chemung,Illinois
27
Hình1.6. Hệ thống xử lý nước thải Công ty sản xuất Phomat Eiler, De Fer,
Wiscosin
27
Hình 1.7. Hệ thống xử lý nước thải nhà máy sữa Thống Nhất

28
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ phương án 1
33
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ phương án 2
34
Hình 3.3. Sơ đồ làm việc của bể Aeroten và bể lắng 2
62
Hình 3.4. Hiệu quả xử lý COD, BOD, SS qua các công trình xử lý.
88









vii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD : Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu ôxy sinh hóa, mg/l.
BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trường
COD : Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu ôxy hóa học, mg/l.
DO : Dissolved Oxygen - Ôxy hòa tan, mg/l.
h : Giờ.
F/M : Food / Micro - organism -Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng
vi sinh vật trong môi trường.
MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn

lỏng, mg/l.
MLVSS : Mixed Liquor VolatileSuspended Solid – Chất rắn lơ lửng
bay hơi trong bùn lỏng, mg/l.
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam.
QĐ : Quyết định
S : Giây.
SS : Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng, mg/l.
STT : Số thứ tự.
TN : Tổng nitơ.
TP : Tổng photpho.
TSS : Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng, mg/l
UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể với lớp bùn kỵ khí
dòng hướng lên.
VSS : Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi, mg/l.




1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong tự nhiên có lẽ không có sản phẩm thực phẩm nào mà thành phầm
dinh dưỡng lại kết hợp một cách hài hòa như sữa. Chính vì thế mà sữa và các sản
phẩm từ sữa có một ý nghĩa đặc biệt đối với dinh dưỡng của con người, nhất là
đối với trẻ em, người già và người bệnh.
Do không ngừng đổi mới về công nghệ cũng như trang thiết bị hiện đại,
ngành công nghiệp chế biến sữa ở Việt Nam đã và đang phát triển rất mạnh mẽ
trong những năm qua và đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.
Tuy nhiên, với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp hiện nay

trong đó có ngành sữa thì ô nhiễm môi trường đang là vấn đề đáng báo động, đặc
biệt là ô nhiễm môi trường nước. Thành phần nước thải của ngành chế biến thực
phẩm nói chung và ngành chế biến sữa nói riêng có chứa một lượng lớn các chất
hữu cơ có thể gây ô nhiễm cho môi trường tiếp nhận nếu không được xử lý tốt,
chúng đã và đang gây ra những tác động xấu không chỉ đến môi trường mà còn
đến cả kinh tế và xã hội.
Chính vì nhận thức được mức độ quan trọng của việc bảo vệ môi trường,
nên em xin đề xuất đề tài: “Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà
máy sữa Bình Định công suất 500 m
3
/ngày đêm” để đưa ra một giải pháp hợp
lý cho việc bảo vệ môi trường tại nhà máy.
2. Mục tiêu luận văn
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy sữa Bình Định nhằm giảm
thiểu tác động của nước thải lên môi trường trong điều kiện phù hợp với tình
hình thực tế của nhà máy.
3. Nội dung luận văn
- Tìm hiểu về nhà máy sữa Bình Định và các phương pháp xử lý nước thải
- Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho Nhà máy
- Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cho Nhà máy
- Tính toán, thiết kế các công trình xử lý nước thải để nâng cao chất lượng
và hiệu quả xử lý.
2

4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Với mục tiêu nghiên cứu được xác định, đề tài này chỉ thực hiện trong giới
hạn tìm hiểu về tính chất và lưu lượng nước thải phát sinh từ các công đoạn sản
xuất của nhà máy sữa Bình Định, từ đó tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước
thải phù hợp cho nhà máy.
5. Ý nghĩa của đề tài

Đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu, tìm hiểu về thành phần tính
chất nước thải phát sinh trong các công đoạn chế biến sữa cùng các phương pháp
xử lý để thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho phù hợp với nhà máy. Kết quả tính
toán thiết kế của đề tài có thể làm cơ sở cho nhà máy tham khảo để đầu tư xây
dựng công trình, đảm bảo nhà máy luôn xanh, sạch, đẹp, hạn chế đến mức thấp
nhất các tác động tiêu cực của nước thải chưa xử lý đến môi trường xung quanh.
Góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên đất, nước và không khí của thành phố Quy
Nhơn nói riêng và tỉnh Bình Định nói chung.

3

CHƯƠNG 1


TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT - CHẾ
BIẾN SỮA VÀ NHÀ MÁY SỮA BÌNH ĐỊNH

1.1. Tổng quan công nghiệp sản xuất – chế biến sữa
Ngành sữa là một ngành công nghiệp đặc biệt, bởi nó không đơn thuần chỉ
tạo ra lợi nhuận mà còn có vai trò lớn do cung cấp một lượng thực phẩm quan
trọng cho đời sống. Trong những năm trở lại đây, sữa là một trong những ngành
đạt tốc độ tăng trưởng nhanh nhất trong ngành thực phẩm ở Việt Nam, với mức
tăng trưởng doanh thu trung bình trong giai đoạn 2005 - 2009 đạt 18% năm.
Ngày 28 tháng 6 năm 2010 Bộ Công Thương đã ký Quyết định số:
3399/QĐ - BCT phê duyệt quy hoạch phát triển ngành công nghiệp chế biến sữa
Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025, với mục tiêu: Từng bước xây
dựng ngành công nghiệp chế biến sữa phát triển bền vững theo hướng hiện đại,
đồng bộ từ sản xuất nguyên liệu đến thành phẩm, có khả năng cạnh tranh để chủ
động hội nhập với khu vực và thế giới, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của xã hội và
một phần xuất khẩu.

Bảng 1.1. Quy hoạch phát triển sản xuất các sản phẩm sữa [Quyết định:
3399/QĐ - BCT]
STT

Chỉ tiêu Đơn vị 2010 2015 2020 2025
1 Sữa thanh, tiệt trùng Triệu lít 480 780 1150 1500
2 Sữa đặc có đường (sữa hộp)

Triệu hộp 377 400 410 420
3 Sữa chua Triệu lít 86 120 160 210
4 Sữa bột các loại 1000 tấn 47 80 120 170
5 Bơ Tấn 6 8 10 13
6 Pho mát Tấn 72 84 97 107
7 Kem các loại 1000 tấn 13 20 27 38
8 Các sản phẩm sữa khác 1000 tấn 22 44 65 83
9 Tổng số quy sữa tươi Triệu lít 1300 1900 2600 3400
10 Dân số Triệu người

86,70 91,13 95,30 99,18
11 Bình quân đầu người Lít/người 15 21 27 34

4

1.2. Tổng quan về sữa [9]
1.2.1. Nguyên liệu sữa bò
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là
nguồn thức ăn để nuôi sống động vật còn non. Từ xưa, con người đã biết sử dụng
sữa từ các động vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá.
Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung trên ba
nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa cừu. Ở nươc ta, sữa bò là nguồn

nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm.
Bảng 1.2. Thành phần chính trong một lít sữa bò [9]
Nước
Gluxít
(40 – 60 g/l)
Chất béo
(25 – 45 g/l)
Hợp chất Nitơ

(25 – 45 g/l)
Chất khoáng
(25 – 45 g/l)
87,4% 4,75% 3,78% 3,2% 0,87%

Theo bảng 1.2 trên ta thấy trong thành phần sữa bò thì nước chiếm tỷ lệ
rất lớn còn lại là tổng các chất khô trong đó các chất như gluxít, chất béo, hợp
chất Nitơ có tỷ trọng tương đương nhau, còn các chất khoáng chiếm một tỷ lệ rất
nhỏ.
1.2.2. Tính chất vật lý của sữa
Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với
nước, có vị đường nhẹ và có màu không rõ rệt. Sữa có những đặc tính sau:
- Mật độ quang ở 15
0
C 1,03 - 1,034
- Tỷ trọng dao động trong khoảng 1,026 - 1,032 g/cm
3

- Nhiệt độ đóng băng - 0,555
0
C

- Độ dẫn điện 46.10
-4
µ.s/cm
- Nhiệt dung (tỷ nhiệt) 0,92 KJ/lít
- Độ dẫn nhiệt 0,426 kcal/m.h.
0
C
- Hệ số dẫn nhiệt 440.10
6
m
2
/h
5

1.2.3. Tính chất hóa học của sữa
 Độ acid chung
Người ta thường biểu thị độ acid chung bằng độ Thorner. Nó cho ta biết
lượng mililit NaOH 0,1 N đã dùng để trung hòa acid tự do có trong 100 ml sữa,
độ acid chung phụ thuộc vào thành phần của sữa mà chủ yếu là các muối acid
của acid phosphoric và limonic, các proten và CO
2
tồn tại dưới dạng hòa tan
trong sữa. Giá trị trung bình độ acid của sữa bò là 16 – 18
0
T. Đối với sữa đầu, độ
acid có thể rất cao do hàm lượng protein và muối cao.
 Độ acid hoạt động
Độ acid hoạt động biểu thị tính hoạt động của ion H
+
. Giá trị pH = 6,5 -

6,8 và có giá trị trung bình là 6,6.
 Tính oxy hóa - khử của sữa
Sữa là một chất lỏng phức tạp mà trong đó ngoài các thành phần chính:
protein, lipid và lactose còn chứa hàng loạt các hợp chất rất dễ bị oxi hóa, bị khử.
Khả năng oxy hóa - khử của dung dịch được đặc trưng bằng thế oxy hóa - khử.
Đối với sữa, bình thường thế oxy hóa - khử bằng 0,2 - 0,3 V (200 - 300 mV ).
 Tính chất keo của sữa
Sữa là một dung dịch keo có ba pha tồn tại đồng thời: dung dịch thực,
dung dịch huyền phù và dung dịch nhũ tương.
1.2.4. Hệ vi sinh vật trong sữa
Hệ vi sinh vật trong sữa và số lượng của chúng luôn thay đổi và phụ thuộc
vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa.
Bình thường, với điều kiện vệ sinh tốt thì trong sữa vẫn chứa một lượng
lớn tế bào (khoảng từ 100.000 đến 200.000 tế bào/ml sữa) và có một hệ vi sinh
vật đa dạng. Hệ vi sinh vật trong sữa bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc.
Nhóm vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất, bao gồm: các liên cầu
khuẩn Streptococcus lactic, S.diaxetylactic, S.paracitrovorus.
Các trực khuẩn Lactobacillus bulugaricum, L.acidophilum, L.lactic,
L.helveticum. Các trực khuẩn lactic này có vai trò quan trọng đặc biệt trong sản
xuất các sản phẩm lên men, tạo acid lactic và có các chất thơm như: diaxetyl, các
acid bay hơi, este…Vi khuẩn propionic có trong sữa có vai trò đặc biệt trong việc
6

tạo thành các mùi thơm của phomat. Trong sữa còn có thể gặp một số vi khuẩn
như: E.coli aerogenes, vi khuẩn butyric. Nấm men trong sữa thuộc các giống
Saccharonyces (có thể lên men lactose để tạo thành rượu và khí CO
2
như trong
sản xuất sữa chua kefir và kumis).
1.2.5. Thành phần chính trong 1 lít sữa [9]

Đặc tính chủ yếu của sữa là tính hài hòa, cân đối và phần lớn các chất có
trong sữa tham gia vào cấu trúc của các cơ quan trong cơ thể người và động vật.
Đa số các sản phẩm sữa có thành phần chủ yếu là protein cazein, song cũng có
các sản phẩm như bơ có các thành phần kết cấu chính là chất béo.
 Chất béo của sữa
Chất béo của sữa tách ra được tính trong thành phần tổng hàm lượng chất
thô có trong 1 lít sữa. Vì vậy lượng chất béo trung bình xấp xỉ gần 90 g/l. Chất
béo của sữa có 2 loại: Chất béo đơn giản và chất béo phức tạp, trong sữa thường
có ít Photpho, Nitơ, Lưu huỳnh trong phân tử.
 Các chất chứa Nitơ của sữa
Protein của sữa là do các acid amin trùng ngưng với nhau tạo nên. Vì thế
khi protein chịu tác dụng của enzyme protease sẽ tạo thành đầu tiên là các peptit
và cuối cùng là các acid amin. Các chất chứa trong một lít sữa gồm protit 32 – 35
g và các chất chứa Nitơ phi protit 0,8 - 1,1 g. 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.
 Đường lactose
Đường lactose trong sữa có hàm lượng trung bình 50 g/l và tồn tại dưới 2
dạng α - và β - lactose. Khi bị thủy phân lactose cho ra một phân tử đường
glucose và một phân tử đường galactose. Trong sữa đường lactose luôn ở trạng
thái hòa tan.
C
12
H
22
O
11
+ H
2
O = C

6
H
12
O
6
+ C
6
H
12
O
6
.
 Các muối khoáng: Các muối này thường bao gồm muối clorua, phosphat,
xitrat, natri bicromat, natri sunphat, muối canxi.
Các kim loại nặng có trong sữa: sắt (Fe), đồng(Cu), kẽm (Zn), mangan (Mn).
7

 Acid xitric
Trong sữa chứa nhiều các hợp chất hữu cơ khác nhau nhưng quan trọng nhất là
acid xitric, là một triacid hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường mùi
thơm của các sản phẩm bơ nhờ sự tạo thành axeton, diaxetyl và 2,3 – butylen - glycol.
 Các chất có hoạt tính sinh học
Các chất xúc tác sinh học tìm thấy trong sữa với lượng rất nhỏ nên không
thể đóng vai trò trong việc cung cấp thức ăn cũng như không có vai trò trong việc
tạo thành hoặc cung cấp năng lượng. Thế nhưng sự có mặt của chúng cho phép
thực hiện một số phản ứng hóa học dưới vai trò xúc tác, cũng như thúc đẩy sự
họat động của các cơ quan trong cơ thể, ngoài ra có thể dựa vào một số các phản
ứng này trong việc kiểm tra trạng thái của sữa. Các chất xúc tác sinh học chủ yếu
là các vitamin và các enzyme.
1.3. Tổng quan nhà máy sữa Bình Định

1.3.1. Tên nhà máy, chủ đầu tư, địa diểm xây dựng [1], [2]
 Tên nhà máy
Nhà máy Sữa Bình Định được xây dựng và hoạt động trên cơ sở của dự án
Đầu tư xây dựng Công ty TNHH Sữa Bình Định, thời gian hoạt động từ năm
2003 đến nay.
Đến năm 2006 được đổi tên thành Nhà máy Sữa Bình Định trực thuộc
Công ty Cổ Phần Sữa Việt Nam (Vinamilk).
 Chủ đầu tư: Công ty TNHH sữa Bình Định
 Địa điểm xây dựng nhà máy
Nhà máy Sữa Bình Định được xây dựng tại địa chỉ số 87 Hoàng Văn Thụ
- Thành Phố Quy Nhơn – Bình Định; với tổng diện tích quy hoạch là: 27.270 m
2
.
Trong đó:
- 13.000 m
2
được xây dựng Nhà máy, xưởng sản xuất, văn phòng đường nội
bộ, khuôn viên từ năm 2003.
- 8.000 m
2
được sử dụng xây dựng nhà kho trung chuyển cho khu vực Nam
Miền Trung để lưu trữ nguyên liệu và thành phẩm từ năm 2007.
- Phần diện tích còn lại là diện tích để phát triển khuôn viên cây xanh.
Có các giới cận như sau
8

- Phía Đơng Nam : giáp đường Hồng Văn Thụ;
- Phía Tây Bắc : giáp khu dân cư;
- Phía Đơng Bắc : giáp khu dân cư đường Lê Văn Chân;
- Phía Tây Nam : giáp khu dân cư.

1.3.2. Cơ cấu tổ chức [8]
Mục đích chính của việc tổ chức, sắp xếp bộ máy quản lý là làm thế nào
để bộ máy hoạt động mang lại hiệu quả cao nhất. Sự sắp xếp này phải tận dụng
hết năng lực của các phòng ban và từng cá nhân làm việc trong bộ máy đó, tránh
sự chồng chéo, sự trùng lặp lẫn nhau trong cơng việc và nhiệm vụ. Sự hợp lý đó
sẽ là cơ sở, tiền đề cho q trình phát triển sản xuất, chất lượng cơng tác cũng
như hiệu quả kinh tế được nâng cao hơn.

Chú thích: Quan hệ chức năng
Quan hệ trực tuyến chức năng
Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu tổ chức của nhà máy sữa bình Định

1.3.3. Nội dung cơ bản và lĩnh vực hoạt động [1], [8]
Nhà máy sữa Bình Định có nhiệm vụ sản xuất sữa tươi tiệt trùng, sữa chua
các loại và các mặt hàng khác của Cơng Ty sữa Việt Nam.
Sữa tươi tiệt trùng: sữa tươi tiệt trùng là sản phẩm dinh dưỡng được sản
xuất từ sữa bò tươi (hoặc từ sữa bột hồn ngun đặc chủng) qua q trình xử lý
Giám Đốc

Phân xưởng
cơ điện
Phân xưởng
sản xuất
Ban QA

Ban nghiệp
vụ
Tổ kế
toán
Tổ tiêu

thụ
Giám Đốc

Hội Đồng Quản Trò

9

ở nhiệt độ cao để diệt hầu hết các loại vi khuẩn và có thể bảo quản 6 tháng ở điều
kiện bình thường của nước ta. Sữa tươi tiệt trùng được rót và đóng gói trên máy
rót tự động Tetra Brik Aseptic, hoạt động trong điều kiện vô trùng, có dung tích
180 ml, 200 ml, 250 ml và 1 lít.
Sữa chua các loại: sữa chua là loại sản phẩm giàu chất dinh dưỡng dễ hấp
thụ, đồng thời mang tính chất trị bệnh và tăng cường sức khỏe. Sữa chua được
sản xuất từ sữa bột, dầu, bơ, đường, sữa tươi qua xử lý nhiệt và lên men. Sữa
chua được được đóng gói trên dây chuyền tự động vào hũ nhựa và dán nắp nhôm
kín, có dung lượng 110 ml với các loại sau:
- Sữa chua trắng
- Sữa chua trái cây
- Sữa chua uống với các hương vị trái cây
Dựa trên mức tiêu thụ các sản phẩm sữa ở các tỉnh Miền Trung và Tây
Nguyên, nhà máy sữa Bình Định đã sản xuất các mặt hàng chính với công suất như
sau:
- Sữa tươi tiệt trùng: 4000 lít/ giờ - 10000 lít/ giờ
- Sữa chua các loại: 600 lít/ giờ
Các sản phẩm được sản xuất theo đúng tiêu chuẩn chất lượng đã được
đăng ký với cơ quan Quản Lý Chất Lượng Nhà Nước.
1.3.4. Công nghệ sản xuất [1], [8]
1.3.4.1. Công đoạn thu nhận và bảo quản sữa nguyên liệu
Để chế biến được bất kỳ sản phẩm nào từ sữa thì cũng phải có nguyên
liệu, để thu được sữa nguyên liệu thì cần trải qua các công đoạn: thu nhận, kiểm

tra chất lượng, làm lạnh, bảo quản. Các công đoạn này tuy rất đơn giản nhưng có
ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Chúng ta chỉ chế biến ra những sản
phẩm sữa tốt khi có sữa nguyên liệu tốt. Việc thu nhận sữa có thể thực hiện tại
nhà máy hoặc qua các trạm thu mua trung gian rồi sau đó đưa về sơ chế sữa.
Sơ đồ thu nhận và bảo quản sữa nguyên liệu được thực hiện theo hình 1.2
10


Hình 1.2. Sơ đồ thu nhận và bảo quản sữa nguyên liệu
 Thu nhận sữa nguyên liệu
Sữa từ xe lạnh được nối với thiết bị bài khí, từ đây sữa được bơm qua thiết
bị lọc để loại bỏ cặn và các tạp chất cơ học rồi qua đồng hồ đo để xác định lượng
sữa thu được. Sau đó, sữa được đưa đến thùng tạm chứa, các thiết bị thu nhận sữa
đều được vệ sinh sạch sẽ. Tất cả sữa thu mua đều được lấy mẫu để xác định chất
lượng qua các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh vật.
Sữa nguyên liệu dùng để chế biến phải đáp ứng các yêu cầu chung dưới
đây
- Lấy từ những con bò khỏe mạnh và không chứa những vi khuẩn gây bệnh.
- Có mùi tự nhiên, không có mùi lạ, không chứa chất kháng sinh, chất tẩy rửa.
- Sữa có thành phần tự nhiên.
- Sữa tươi và được làm lạnh ngay đến 4 - 6
0
C sau khi vắt.
 Làm sạch
Có nhiều thiết bị lành sạch sữa như: máy lọc kiểu khung bản, hình trụ
hoặc dùng bơm, bơm sữa qua vải lọc. Hiện nay, nhà máy dùng thiết bị hiện đại
hơn đó là máy làm sạch sữa.
Có thể làm sạch sữa nóng hoặc lạnh, hiệu quả làm sạch sữa lạnh không cao
do sữa lạnh có độ nhớt cao, nếu chúng ta đun nóng sữa đến 80 – 85
0

C để làm giảm
độ nhớt của sữa thì trong thời gian đó có thể hòa tan các tạp chất có kích thước nhỏ
mà khó có thể tách chúng ra khỏi sữa được. Do đó hiệu suất cũng kém.
Thu nhận sữa
nguyên liệu

Làm lạnh
Làm sạch
Bảo quản
11

Hiện nay người ta đun sữa đến 35 – 45
0
C rồi mới cho qua thiết bị làm
sạch. Như vậy hiệu quả làm sạch cao hơn mà không làm thay đổi các thành phần
của sữa.
 Làm lạnh
Các nhà máy sữa thường dùng các thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm kiểu
khung bản để làm lạnh sữa, thiết bị này làm lạnh sữa nhanh và trong dòng kín.
Thiết bị này gồm 2 ngăn: làm lạnh bằng nước lạnh và bằng nước đá, mỗi ngăn
của máy lạnh gồm nhiều khung bản, dùng bơm đưa sữa qua ngăn làm lạnh, ở đó
xảy ra sự trao đổi nhiệt qua bề mặt của khung bản với nước lạnh sau đó sữa qua
ngăn thứ hai và được làm lạnh bằng nước đá đến 2 – 4
0
C.
 Bảo quản
Sau khi làm sạch và làm lạnh thì sữa sẽ được bảo quản trong các xitec,
trong xitec có lớp cách nhiệt có cánh khuấy. Thời gian bảo quản sữa phụ thuộc
vào nhiệt độ làm lạnh sữa và điều kiện nơi bảo quản, sữa được bảo quản ở 4 – 6
0

C cho đến khi chế biến.
1.3.4.2. Công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng
Quy trình chế biến sữa tươi tiệt trùng có thể thực hiện theo hình 1.3, các
công đoạn nhận sữa, kiểm tra sữa, làm lạnh và bảo quản được thực hiện giống
như công đoạn thu mua sữa. Các công đoạn tiếp theo được thực hiện như sau:
 Ly tâm làm sạch
Sữa được gia nhiệt đến 40
0
C rồi qua thiết bị ly tâm làm sạch để loại bỏ
các tạp chất cơ học, tế bào…
 Tiêu chuẩn hóa
Trong phạm vi ở đây, khi nói đến tiêu chuẩn hoá người ta chỉ đề cập đến
một chỉ tiêu, đó là chất béo. Cần điều chỉnh sao cho thành phần sữa có hàm
lượng chất béo như đã định sẵn (ví dụ 3,2 %; 3,6 % , v.v .).
Khi tiêu chuẩn hoá sữa, có thể cho thêm cream nếu sữa nguyên liệu có hàm
lượng chất béo thấp hơn sữa thành phẩm (M
S
< M
STT
) hoặc dùng sữa gầy (sữa đã
tách chất béo) để giảm hàm lượng chất béo trong sữa thành phẩm (M
S
> M
STT
).
12

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ chế biến sữa tươi tiệt trùng
 Đồng hóa
Mục đích của đồng hoá là giảm kích thước của các cầu mỡ, làm cho chúng
phân bố đều chất béo trong sữa làm cho sữa đồng nhất. Đồng hoá sữa có thể làm
Kiểm tra
Làm lạnh bảo quản
Chế biến nhiệt
Ly tâm làm sạch

Tiêu chuẩn hoá
Đồng hoá
Thanh trùng
Làm lạnh
Rót chai
Bảo quản
Hơi nước
Nước vệ sinh
Nước thải
Hơi ngưng tụ
Hơi nước
Nước vệ sinh
Nước thải
Nước vệ sinh
Nước thải
Sản phẩm hỏng
Sản phẩm
Sữa nguyên liệu
13

tăng độ nhớt của sữa lên chút ít nhưng làm giảm được đáng kể quá trình oxy hoá,
làm tăng chất lượng của sữa và các sản phẩm của sữa.
 Thanh trùng
Thanh trùng là khâu quan trọng, quyết định chất lượng và thời gian bảo
quản sản phẩm. Chế độ thanh trùng thường được sử dụng là 72 - 75
0
C trong vài
giây. Tuy nhiên, ở mỗi nước, mỗi nhà máy tự lựa chọn một chế độ thích hợp căn
cứ vào chất lượng sữa tươi nguyên liệu, điều kiện sản xuất… miễn sao chế độ
thanh trùng đó đảm bảo tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh và không ảnh hưởng đến chất

lượng sữa.
 Rót chai
Trước khi rót, sữa phải được kiểm tra các tiêu chuẩn hoá lý, tiêu chuẩn
cảm quan. Có thể dùng các loại bao bì khác nhau: chai thuỷ tinh, bao bằng giấy,
túi polyetylen, bi đông, xitec, v.v… để đựng sữa.
 Bảo quản
Với sữa nguyên liệu chất lượng cao, điều kiện sản xuất đảm bảo, sữa tươi
tiệt trùng có thể bảo quản được 6 tháng ở 28
0
C.
1.3.4.3. Công nghệ chế biến sữa chua
Quy trình chế biến sữa chua được thực hiện theo hình 1.4.
 Dịch Syrup
Nước được đun nóng tới 60 - 70
0
C rồi cho chất ổn định vào khuấy trong
khoảng 5 - 10 phút. Tiếp tục cho các thành phần còn lại vào (đường, mạch
nha…), thực hiện khuấy đều đến khi tan hoàn toàn (tiến hành kiểm tra dung dịch
thấy trong và không lợn cợn là đạt). Sau đó tiến hành đồng hóa ở áp suất 180 bar
và thanh trùng ở nhiệt độ 90
0
C
±
3 /5 phút.
 Đun nóng sơ bộ
Sữa tươi nguyên liệu được bơm vào tank trộn và nâng nhiệt độ lên 45 - 50
0
C. Mục đích của việc đun nóng sơ bộ là nhằm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo
trong sữa. Nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo thấp, ta sẽ bổ sung thêm
cream vào, lượng chất béo trong cream tối thiểu không thấp hơn 12 %. Ngược lại

nếu sữa nguyên liệu có hàm lượng chất béo cao thì ta có thể bổ sung sữa bột gầy
hoặc sử dụng quá trình ly tâm để tách bớt chất béo ra khỏi sữa.
14





















Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ chế biến sữa chua
 Phối trộn
Cho sữa bột gầy (skimmilk powder) vào và khuấy đều khoảng 20 - 30
phút. Hàm lượng sữa bột gầy không cao hơn 3% so với khối lượng sữa tươi.
Mục đích của quá trình này nhằm làm trộn đều nguyên liệu sữa tươi và
sữa bột gầy nhằm chuẩn hóa hỗn hợp.

Đun nóng sơ bộ
Nguyên liệu

Sản phẩm
Thanh trùng
Thanh trùng
Lên men
Đồng hóa
Phối trộn

Làm lạnh
Nước đường
Phối trộn
(Đường, chất ổn định )

Đun nóng
Phối trộn
Làm lạnh
Nước
Làm lạnh
Làm đồng hóa
Bảo quản lạnh
Rót chai
15

 Đồng hóa
Thực hiện đồng hóa ở áp suất 180 bar với nhiệt độ 60 - 70
0
C. Mục đích
của quá trình đồng hóa là tránh hiện tương tách pha của chất béo xảy ra trong quá

trình lên men sữa và làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm.
 Thanh trùng
Mục đích của quá trình này là tiêu diệt hoặc ức chế tối đa hệ vi sinh vật và
các enzyme có trong sữa. Ngoài ra quá trình này còn làm biến tinh sơ bộ các
protein sữa. Nhờ đó trong quá trình lên men lactic, khối đông được hình thành
với cấu trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo
quản sữa chua.
 Lên men
Được thực hiện trong thời gian 3 giờ. Đầu ra của máy thanh trùng là 43
0
C. Đưa vào tank ủ. Khi nhiệt độ tank ủ ổn định nhiệt độ 43
0
C thì tiến hành cấy
men. Quá trình lên men ở nhiệt độ 40 – 43
0
C. Trong quá trình lên men, một số
sản phẩm phụ do vi khuẩn lactic sinh ra sẽ ảnh hưởng tốt đến mùi vị sản phẩm.
Acetaldehyde là một cấu tử hương quan trọng cho sản phẩm, hàm lượng của nó
trong sản phẩm chủ yếu do Lactobacellus bulgaricus sinh tổng hợp ra. Thông
thường sữa chứa xấp xỉ 10 ppm acetaldehyde. Ngoài ra, diacety cũng là một cấu
tử hương quan trọng dù hàm lượng của nó thấp hơn nhiều. Do vi khuẩn lên men
không chuyển hóa được citrate nên diacety được sinh tổng hợp từ acid pyruvic có
nguồn gốc từ quá trình lên men đường.
 Làm lạnh
Quá trình lên men đến khi pH đạt 4,2
±
0,15 thì tiến hành làm lạnh <
20
0
C. Khi quá trình lên men kết thúc, ta cần làm lạnh để ổn định cấu trúc gel của

sản phẩm, đồng thời làm chậm quá trình sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn.
Hơn nữa tránh tách huyết thanh sữa trong sản phẩm.
 Phối trộn
Dịch syrup được đưa vào Tank chứa Base sữa chua. Tiến hành trộn base
sữa chua và syrup lại với nhau và khuấy đều 20 - 30 phút. Mục đích của công
đoạn phối trộn là nhằm làm đồng đều base sữa chua và dịch syrup cho sản phẩm
đồng nhất và tạo hương vị cho sản phẩm.
16

 Làm đồng hóa.
Tiến hành đồng hóa hỗn hợp vừa trộn ở trên với áp suất 180 bar, nhiệt độ
< 20
0
C
Chú ý: ở quá trình này bỏ qua giai đoạn thanh trùng nên cần chú ý về vệ sinh
thiết bị máy móc, sản phẩm sau khi đồng hóa là một dạng Men sống.
Trên đây là quy trình sản xuất sữa chua uống trắng, nếu sản xuất sữa chua
uống dâu thì thêm mứt dâu (5 % Strawberry), 0,12 % hương dâu; 0,00046 % màu
dâu (Allura Red) vào Base sữa chua khi pH đạt 4,2
±
0,15 và khuấy đều.
 Làm lạnh
Sau khi đã được đồng hóa thì dịch sữa chua sẽ được làm lạnh để lưu trữ và
tiếp tục cho công đoạn khác.
 Rót chai.
Chai thường đươc chuẩn bị sẵn để phục vu cho qua trình rót và được rót
trên máy tự động.
Sau khi đã hoàn thành công việc rót chai thì sản phẩm sẽ được đưa vào
kho lạnh để tồn trữ chờ xuất kho.
1.3.5. Các vấn đề môi trường do hoạt động của nhà máy [1], [2]

Theo loại hình sản xuất, sản phẩm và kỹ thuật sản xuất của Nhà máy Sữa
Bình Định, thì kỹ thuật sản xuất cơ bản chủ yếu là phối trộn - lên men. Để đảm
bảo chất lượng sản phẩm và an toàn thực phẩm, các công đoạn vệ sinh máy móc
mỗi ca hoạt động được thực hiện một cách nghiêm ngặt. Các quá trình hoạt động
của nhà máy có thể phát sinh chất thải được thống kê sau:
- Nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước mưa nhiễm bẩn;
- Khí thải (từ lò hơi, máy phát điện, giao thông vận chuyển nguyên liệu, sản
phẩm);
- Chất thải rắn (rác công nghiệp và sinh hoạt)
- Tiếng ồn từ hoạt động sản xuất.
1.3.5.1. Nước thải
Nước thải phát sinh từ các nguồn sau:
- Nước thải sản xuất từ nhà máy
- Nước thải sinh hoạt
17

- Nước mưa nhiễm bẩn
Theo quy trình sản xuất của Nhà Máy Sữa Bình Định, các khâu sản xuất
phát sinh nhiều nước thải bao gồm:
- Vệ sinh thiết bị cho các khâu cuả quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng:
thiết bị tiếp nhận sữa, thiết bị lọc, nồi thanh trùng sữa tươi, thiết bị chiết vào hộp.
Nước rửa cho các khâu này ước tính khoảng 4 m
3
/ngày.
- Vệ sinh thiết bị cho các khâu cuả quy trình sản xuất sữa chua: thiết bị
tiếp nhận sữa, thiết bị trộn, nồi thanh trùng sữa tươi, thiết bị lên men, thiết bị vào
hộp. Nước rửa cho các khâu này ước tính khoảng 3 m
3
/ngày.
- Nước thải rửa sàn: lượng nước rửa sàn và xả ra ở tất cả các khâu sản

xuất là lượng nước thải lớn nhất của nhà máy. Ước tính lượng nước rửa sàn thải
ra khoảng 19 m
3
/giờ.
- Sữa rò rỉ từ các thiết bị hoặc do làm rơi vãi nguyên liệu và sản phẩm.
- Nước thải từ nồi hơi, từ máy làm lạnh.
- Một số chất lỏng khác như sữa tươi, sữa chua kém chất lượng, bị hư
hỏng do quá trình bảo quản và vận chuyển cũng được thải chung vào hệ thống
thoát nước.
- Song song với nguồn nước thải sản xuất còn có nước thải sinh hoạt (từ
căn tin, nước rửa tay, nước tắm giặt).
Tổng lượng nước thải sản xuất của nhà máy dao động ở mức 460 m
3
/ ngày đêm.
Kết quả phân tích trong bảng 1.3 cho thấy, nước thải vệ sinh máy có nồng
độ ô nhiễm cao gấp hàng trăm lần so với nước thải rửa sàn tính theo COD. Tuy
nhiên, lưu lượng nước thải vệ sinh máy chiếm tỷ lệ chỉ khoảng 1/20 so với nước
thải rửa sàn. Vì vậy, nồng độ trung bình chung của nước thải sẽ không cao. Nước
thải vệ sinh máy có hàm lượng chất hữu cơ cao, thành phần dễ phân hủy sinh học
chiếm tỷ lệ lớn rất thuận lợi và dễ dàng xử lý bằng biện pháp sinh học tại công trình xử
lý tập trung.