TÀI LIỆU-XÂY DỰNG NHÀ MÁY SỮA CHUA HƯƠNG TRÁI CÂY

XÂY DỰNG NHÀ MÁY SỮA CHUA
UỐNG HƯƠNG TRÁI CÂY NĂNG
SUẤT 200.000L/NGÀY
A. Quy trình công nghệ và tính cân bằng nguyên
vật liệu
Sữa bột Dầu bơ Muối
Hoàn nguyên
Lọc
Gia nhiệt
Đồng hóa 1
Thanh trùng 1
Làm lạnh
ủ hoàn nguyên
Cấy giống Lên men
Phối trộn
Thanh trùng 2
Đồng hóa 2
Rót sp
Hương liệu
siro
Sữa chua uống
I. Sơ đồ quy trình công nghệ
Yêu cầu về nguyên liệu:
1. Sữa bột gầy
-
Tiêu chuẩn sữa bột gầy (SMP): là sản phẩm tách từ
sữa tươi bằng phương pháp sấy để tách gần như hoàn
toàn nước (4% ẩm)
-
Sử dụng sữa bột có ưu điểm
•

Chủ động trong sản xuất
•
Giảm giá thành
- Đóng gói trong bao bì kín 25kg/bao, bao có khả năng
chống thấm cao
2. Dầu bơ
–
Được sản xuất từ mỡ sữa và có nhiều
loại, dùng để tiêu chuẩn hóa hàm béo
trong sữa hoàn nguyên
–
Có 2 loại: dầu bơ 99,5% béo và béo
nguyên chất (AMF 99,9%)
–
Ta sử dụng AMF: đóng gói trong thùng
200l, được nạp khí N
2
ngăn chặn sự oxi
hóa dầu mỡ
3. Đường RE đóng gói bao 50kg, bao bì 2
lớp
II. Tính cân bằng nguyên vật liệu
Tháng Số ngày làm Ca/ngày Ca/tháng
1 25 3 75
2 21 3 63
3 27 3 81
4 25 3 75
5 25 3 75
6 26 3 78
7 27 2 54

8 0 0 0
9 25 2 50
10 26 2 52
11 26 2 52
12 27 2 54
Tổng 280 709
Bảng 1: lịch sản xuất của nhà máy
•
Một năm sản xuất 11 tháng, nghỉ tháng 8
để sửa chữa, bảo trì thiết bị (tháng 8 là
đỉnh mùa mưa)
•
Một năm làm việc 280 ngày
•
Một ngày làm 3 ca, mỗi ca 8h, riêng tháng
7, 9, 10, 11, 12 làm 2 ca ( phụ thuộc vào
nguồn nguyên liệu)
•
Năng suất 200.000 lít/ngày tương đương
220 tấn/ngày
•
Năng suất sản phẩm theo ca: 73,33 tấn/ca
Bảng 2:Giả thiết tiêu hao qua từng công đoạn
STT Công đoạn Tiêu hao(%)
1 Hoàn nguyên 0,5
2 Lọc 0,2
3 Gia nhiệt 0,3
4 Đồng hóa 1 1
5 Thanh trùng 1 0,5
6 Làm lạnh 0,1

7 Ủ 1,5
8 Cấy giống 0,5
9 Lên men 2
10 Phối trộn 1,5
11 Thanh trùng 2 0,5
12 Đồng hóa 2 1
13 Rót sp 2
Tính cân bằng vật chất
- Lượng sản phẩm đầu ra là: G
0
= 73,33 tấn/ca
- Lượng sữa trước khi rót hộp
-
Lượng sữa trước khi đồng hóa 2:
- Lượng sữa trước khi thanh trùng:
- Lượng sữa trước phối trộn:
82,74
2100
100
.33,73
2100
100
.
01
=
−
=
−
=
GG

57,75
1100
100
.82,74
1100
100
.
12
=
−
=
−
=
GG
94,75
5,0100
100
.57,75
5,0100
100
.
23
=
−
=
−
=
GG
09,77
5,1100

100
.94,75
5,1100
100
.
34
=
−
=
−
=
GG
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
-
Hương liệu dùng 1,7% so với lượng sữa lên men:
-
Quá trình cho nguyên liệu hao hụt 1% ->lượng hương
liệu thực tế dùng là:
-
Hương liệu bổ sung vào sữa ở dạng dung dịch 30% chất
khô
Gọi a là lượng nước cần hòa tan hương liệu, ta có:
-
Lượng nguyên liệu lỏng cần dùng là:
31,1
100
7,1

.09,77
=
323,1
1100
100
.31,1
=
−
087,330100.
323,1
323,1
=→=
+
a
a
4,41 1,323 3,087
=+
-
Lượng đường Saccharose có trong sữa chưa đặc là
5,3% chất khô:
-
Lượng nước đường 17% là:
-
Quá trình cho nước đường vào thùng tiêu hao 1% ->
lượng nước đường thực tế cần bổ sung:
085,4
100
3,5
.09,77
=

02,24
17
100
.085,4
=
26,24
1100
100
.02,24
=
−
-
Ta bổ sung nước đường 17% được pha loãng từ siro 70%.
Gọi b là lượng siro 70% cần để pha thành nước đường 17%:
Với c là lượng nước cần dùng: c= 3,177b
-
Quá trình trên hao hụt 1%:
-
Lượng nước cần dùng:
-
Lượng đường Saccharose dùng để nấu siro đường 70% là (lấy hao
hụt 5%):
70
0 53
17
17
c
b
=
50,24

1100
100
.26,24
=
−
=+
cb
→b = 5,95 (tấn/ca)
54,1895,5.117,3
==
c
39,4
3,0100
100
.
5100
100
.
100
70
.95,5
=
−−
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
-
Lượng sữa trước phối trộn:
•
Trong đó:
24,26 (tấn/ca) nước đường 17%

4,41 (tấn/ca) hương liệu dạng lỏng
-
Lượng sữa trước lên men:
-
Trong quá trình lên men, đường Lactose trong sữa lên
men lactic nên lượng chất khô bị tiêu hao:
42,4841,426,2409,77
4
=−−=
G
40,49
2100
100
.42,48
2100
100
.
45
=
−
=
−
=
GG
COOHCHOHCHOHOHC
−−→
32112212
4.
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)

-
Khi acid trong sữa đạt 80-100
o
D thì casein trong sữa bị đông tụ
chọn độ acid là 90
o
D tương đương lượng acid là:
-
Hiệu suất phản ứng là 95%
360 đvkl phân tử Lactose ngậm nước => 4.90 đơn vị Lactic
vậy lượng Lactose tiêu hao:
-
Lượng đường Lactose 98% cần bổ sung (hao hụt 1%):
-
Lượng men dùng:
404,0
1,1
4,49
.10.90
4
=
−
404,0
95
100
.
90.4
360
.404,0
=

416,0
1100
100
.
2100
100
.404,0
=
−−
98,1
5,0100
100
.
100
4
.4,49
=
−
42,4798,190,49
6
=−=
G
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
-
Lượng sữa vào giai đoạn ủ:
-

Lượng sữa trước làm lạnh:
-
Lượng sữa trước thanh trùng lần 1:
-
Lượng sữa trước đồng hóa 1:
-
Lượng sữa trước gia nhiệt:
14,48
5,1100
100
.42,47
5,1100
100
.
67
=
−
=
−
=
GG
19,48
1,0100
100
.14,48
1,0100
100
.
78
=

−
=
−
=
GG
4,48
5,0100
100
.19,48
5,0100
100
.
89
=
−
=
−
=
GG
9,48
1100
100
.4,48
1100
100
.
910
=
−
=

−
=
GG
07,49
3,0100
100
.9,48
3,0100
100
.
1011
=
−
=
−
=
GG
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
-
Lượng sữa trước lọc:
-
Lượng sữa trước hoàn nguyên:
-
Thành phần sữa hoàn nguyên gồm 6% béo, 23% sữa bột
và 71% nước
-

Lượng béo cần bổ sung:
-
Lượng sữa bột nguyên liệu
-
Lượng nước cần cho quá trình hoàn nguyên:
16,49
2,0100
100
.07,49
2,0100
100
.
1112
=
−
=
−
=
GG
4,49
5,0100
100
.16,49
5,0100
100
.
1213
=
−
=

−
=
GG
964,2
100
6
.4,49
=
362,11
100
23
.4,49
=
074,35
100
71
.4,49
=
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
(Tấn/ca)
Bảng 3: tổng kết nguyên liệu sản xuất sữa chua uống
hương trái cây trong 1 ca ( tấn)
Nước hoàn nguyên 35,047
Nước hòa tan nguyên liệu 3,087
Nước nấu siro 18,54
Sữa bột gầy 11.362
AMF 2,964

Đường RE 4,39
Hương liệu 1,323
Lactose 0,416
Men 1,98
-
Tính số lượng bao bì:
sữa chua được rót vào bao bì hộp giấy 180ml
Số hộp giấy sử dụng trong 1 ca:
-
Lượng ống hút cần dùng là:370370 (ống/ca)
370370
18,0
1
.
3
1
.200000
=
(hộp/ca)
B. Tính thiết bị
I. Thùng hoàn nguyên
Thùng hoàn nguyên (tank) có dạng trụ đứng,đáy chỏm cầu,vỏ bằng thép không
gỉ,phía trên thùng là động cơ gắn với cánh khuấy nằm sát đáy.
Gọi D là đường kính tank.
H
o
là chiều cao của thân tank
h là chiều cao phần chỏm cầu
r là bán kính chỏm cầu:
H=1,3D

h=0,3D
Chiều cao toàn thiết bị là H
Gọi V
hn
là thể tích thùng hoàn nguyên
V
trụ
là thể tích thân hình trụ
V
cc
là thể tích chỏm cầu
⇒
V
hn
= V
trụ
+ V
cc
, trong đó
V
trụ
V
cc
2
D
r =
3
2
0
2

0205,1
4
3,1 14,3
4

D
DDHD
===
π
( )
3
2
2
22
13188,0
2
33,03,0.
6
)3(
6
D
D
DDrhh
=















+=+=
ππ
V
hn

Lấy D = 1 (m)
⇒
V
hn
= 1,15238 . 1 = 1,15238 (m
3
)
H0 = 1,3 (m)
h = 0,3 (m)
H = 1,9 (m)
Một ca làm 8h, 1 mẻ hoàn nguyên là 20 phút
⇒
Số mẻ cần hoàn nguyên / ca : (mẻ/ca)
Lượng sữa cần hoàn nguyên là 49400 Kg/ca
Đổi sang thể tích: V
d
(m

3
/ca)
Chọn hệ số chứa đầy là 0,9 => số thùng (tank chứa) là:
Để bảo đảm sản xuất và vệ sinh ta chọn 3 thùng, kích thước
1x1,9 (m)
333
15238,113188,00205,1 DDD
=+=
24
20
60.8
=
5,47
10.04,1
49400
3
==
−
29,1
9,0.15238,1.24
5,47
<==
n
II. Thùng chứa nước nóng dùng cho hoàn nguyên
-
Chọn D = 1 (m)
=>H
o
= 1,3 x D = 1,3 (m)
h = 0,3 (m)

H = 1,9 (m)
V
chứa
(m
3
)
-
Lượng nước nóng cần dùng là: 35074 (Kg/ca) = 35,074 (m
3
/ca)
-
Trong 1 ca có thể nấu 10 mẻ nước nóng. Chọn hệ số chứa đầy là
0,9 thì số nồi:
=>chọn 4 nồi
15238,1.15238,1
3
==
D
438,3
10.9,0.15238,1
074,35
<==
n
III. Thùng chứa AMF
-
Chọn D = 0,834 (m) => V
AMF
(m
3
)

-
(m)
-
h = 0,3D = 0,2502 (m)
-
H = 1,9D = 1,5846 (m)
-
Lượng AMF cần dùng cho 1 ca đổi từ Kg/ca sang m
3
/ca:
(m
3
/ca)
Lượng AMF chứa trong thùng đủ để sử dụng trong 1/3 ca. chọn hệ số
chứa đầy là 0,9. số thùng AMF là:

Chọn 2 thùng

684,0 375,0
3
==
D
π
0842,13,1
==
DH
o
257,3
10.91,0
2946

3
=
−
276,1
3.9,0.684,0
257,3
<==
n
IV. Thiết bị thanh trùng, làm nguội
Chọn thiết bị thanh trùng dạng tấm Alpha – laval
-
Năng suất: 2000 lít/h
-
Nhiệt độ: 90-92
o
C
-
Thời gian thanh trùng: 5 phút
-
Nhiệt độ nước mát: 8-10
o
C
-
Tiêu thụ nước làm mát: 15 m
3
/h
-
Tiêu thụ hơi: 120 Kg/h
-
Hiệu suất sử dụng hơi: 82%

-
Điện năng tiêu thụ: 12KW
-
Kích thước: 1980 x 1110 x 1550 (mm)
Lượng dịch sữa cần đưa vào thanh trùng là:
- Lần 1:
Số thiết bị: chọn 3 thiết bị
-
Lần 2: (lít/ca)
=> chọn 5 thiết bị
4,44444
089,1
48400
=
377,2
2000.8
4,44444
<==
n
69733
089,1
75940
=
3,4
2000.8
69733
==
n
V. Thiết bị lên men: bồn dạng trụ đứng, đáy hình nón
-

Chọn D = 2 (m) => Vtm = 9,42 (m
3
)
-
Ta tính được kích thước thùng
–
H
o
= 1,3D = 2,6 (m)
–
h = 0,3D – 0,6 (m)
–
H = 1,9D = 3,8 (m)
-
Lượng sữa lên men đổi từ Kg/ca sang lít/ca:

-
Thùng phải đủ lớn để chứa sữa lên men trong 3h, vậy trong 1 ca
ta thực hiện 2,7 mẻ/ca. Chọn hệ số chứa đầy là 0,9; Số thùng là:
-
Chọn 3 thiết bị
3
375,0 D
π
=
9,44
10.098,1
49400
3
=

317,2
7,2.9,0.42,9
9,49
<==
n
VI. Thiết bị chứa men: là thiết bị hình trụ, đáy hình nón, bên trong
có cánh khuấy
Chọn D = 1 (m) => Vmen
Ta tính được kích thước:
H
o
= 1,3D = 1,3 (m)
h = 0,3D = 0,3 (m)
H = 1,9D = 1,9 (m)
Lượng men cần sử dụng trong 1 ca: (m
3
/ca)
Chọn hệ số chứa đầy là 0,9:
Chọn 2 thùng
1775,1 375,0
3
==
D
π
9,1
10.032,1
1980
3
=
279,1

9,0.1774,1
9,1
<==
n