Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy sữa tiệt trùng

BỘ
CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ
THỰC PHẨM

Môn: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI

THIẾT LẬP TỔNG MẶT BẰNG
CHO NHÀ MÁY CHẾ BIẾN
SỮA (ĐỊA ĐIỂM GIẢ ĐỊNH)
GVHD: Nguyễn Hữu Quyền
Lớp: 01DHTP1_Thứ 2_tiết 9+10
Nhóm: 7
Trần Mai Đăng

2005100431

Biện Thị Hồng Thắm

2005100062

Nguyễn Ngọc Thùy

2005100384

Nguyễn Thị Minh Trang 2005100091
Trịnh Đình Trung Trực

2005100019

Trần Thị Huỳnh Xuân

2005100072

TP. HCM, 6/2013


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.......................................................................................................................... 1
TỔNG QUAN........................................................................................................................ 1

1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ......................................................................1
1.2. Nguyên liệu và sản phẩm sữa tiệt trùng.......................................................3
CHƯƠNG 2.......................................................................................................................... 1
LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ........................................1

2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường...............1
2.2. Thuyết minh quy trình sản xuất....................................................................2
2.2.1. Sữa tươi nguyên liệu..............................................................................2
2.2.3. Kiểm tra – thu nhận...............................................................................6
2.2.4. Làm lạnh bảo quản................................................................................6
2.2.5. Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa........................................................7
2.2.6. Gia nhiệt.................................................................................................8
2.2.7. Bài khí....................................................................................................8
2.2.8. Đồng hóa................................................................................................8
2.2.9. Thanh trùng...........................................................................................8
2.2.10. Phối trộn..............................................................................................9

2.2.11. Lọc........................................................................................................9
2.2.12. Đồng hóa lần 2.....................................................................................9
2.2.13. Tiệt trùng UHT....................................................................................9
2.2.14. Bồn chờ rót.........................................................................................10
2.2.15. Rót và bao gói.....................................................................................11
2.2.16. Sản phẩm...........................................................................................11
CHƯƠNG 3........................................................................................................................ 12
CƠ SỞ THIẾT LẬP TỔNG MẶT BẰNG........................................................................12

3.1. Lập luận kinh tế kĩ thuật.............................................................................12
3.1.8. Hệ thống thoát nước............................................................................14
3.1.9. Xử lý nước thải....................................................................................14
3.2. Tính cân bằng vật chất................................................................................14


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
3.4.5. Kho hóa chất........................................................................................20
3.4.6. Khu đất mở rộng..................................................................................20
3.4.7. Khu cung cấp nước và xử lý nước:.....................................................21
3.4.8. Nhà để xe bồn và xe chở hàng.............................................................21
3.4.11. Lạnh trung tâm..................................................................................21
3.4.12. Kho nhiên liệu....................................................................................22
3.4.15. Nhà để xe chuyên dụng.....................................................................23
3.4.16. Nhà ăn................................................................................................23
3.4.17. Nhà để xe máy và xe đạp...................................................................23
3.4.21. Gara ô tô.............................................................................................24
3.4.23. Nhà đặt máy phát điện dự phòng......................................................24
3.5. Tính khu đất xây dựng nhà máy.................................................................24
3.6. Tính hệ số sử dụng Ksd..............................................................................25
3.7. Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy..................................................................26

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 28


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ
Ngành công nghiệp sữa trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng
hiện nay đang rất phát triển. Theo số liệu thống kê, tốc độ tăng dân số hằng
năm của nước ta vào khoảng 1,35%. Tốc độ tăng trưởng kinh tế năm 2006 là
8,2%, GDP tăng 7,8% và thu nhập bình quân đầu người đạt 715 USD. Cùng
với mức sống của người dân dần được nâng cao, nhu cầu sử dụng các sản
phẩm thực phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cũng tăng lên. Do vậy sự phát
triển của ngành công nghiệp chế biến sữa là một hệ quả tất yếu, phù hợp với
xu thế thời đại.
Bên cạnh đó, sữa là một trong những yếu tố cực kỳ quan trọng trong
chiến lược phát triển nòi giống, tang chiều cao, cải thiện thể chất cho người
Việt Nam. Do đó việc phát triển chăn nuôi bò sữa và sản xuất sữa rất cần thiết
cho việc giải quyết các vấn đề suy dinh dưỡng và bệnh tật cho các nước đang
phát triển trong đó có nước ta.
Ngày 26/04/2005 Bộ trưởng Bộ Công nghiệp đã ký Quyết định số
22/2005/QĐ-BCN về việc phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp
Sữa Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020. Trong đó bao gồm
một số nội dung sau:
Mục tiêu tổng quát:
Phấn đấu tăng sản lượng sữa toàn ngành trung bình 6 – 7%/năm giai
đoạn 2001 – 2005 và 5 – 6%/năm giai đoạn 2006 – 2010.
Bảng 1.1.1. Dự kiến sản lượng đến năm 2010 (quy ra sữa tươi)
Chỉ tiêu

Đơn vị

2000

2005

2010

1. Số lượng sữa tiêu dùng trong nước:
Ngàn
- Dân số
77.685,5 83.352
87.758
người
- Mức tiêu dùng Lít/người
5,9
8
10
bình quân mỗi
1

Tăng trưởng bình quân
hàng năm (%/năm)
2001-2005 2006-2010


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
người
- Lượng sữa

tiêu dùng

Ngàn lít

460.000

667.000

900.000

7,7

6,2

2001-2005
5

2006-2010
5

2

2

6,8

5,8

trong nước
2. Số lượng sữa xuất khẩu:

- Sữa bột
Tấn
34.400
44. 000
(Quy ra sữa tươi) (Ngàn lít) 258.000 330. 000
- Sữa đặc
Ngàn hộp
1.000
1.104
(Quy ra sữa tươi)
Ngàn lít
1.000
1.104
Cộng 1 + 2

Ngàn lít

719.000

998.104

56.000
420.000
1.219
1.219
1.321.21
9

Bảng 1.1.2. Mức tăng trưởng của các sản phẩm cụ thể

Sữa đặc
Sữa bột
Sữa tươi thanh trùng, tiệt
trùng
Sữa chua các loại
Kem các loại

Mức tăng trưởng giai

Mức tăng trưởng giai

đoạn 2001 – 2005

đoạn 2006 - 2010

(%/ năm)

(%/ năm)

2%
15%

1%
10%

25%

20%

15%

10%

15%
10%

Bảng 1.3. Quy hoạch phát triển đàn bò sữa
Vùng

2005
Tổng đàn bò Bò vắt sữa
Tỉnh, thành phố
1
2
3
Đông Nam Bộ
61.103
27.499
Lâm Đồng
4.533
2.000
Tây Nam Bộ
9.913
4.461
Nam Trung Bộ
9.578
4.310
Bắc Trung Bộ
12.500
5.625
Đồng bằng Bắc Bộ

21.217
9.545
Vùng núi phía Bắc
18.917
8.512
Tổng cộng
137.761
61.952

2010
Tổng đàn bò Bò vắt sữa
4
5
78.591
35.365
7.385
3.300
26.011
11.696
32.270
14.508
39.500
17.775
49.100
22.095
38.382
17.270
252.239
113.459

Từ những lợi ích của sữa đối với sự phát triển của con người và phát
triển kinh tế, việc xây dựng nhà máy sữa để đáp ứng nhu cầu thị trường tiêu

2


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
thụ và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, góp phần phát triển nòi giống, tăng chiều
cao, cải thiện thể chất cho người Việt Nam là rất cần thiết.
1.2. Nguyên liệu và sản phẩm sữa tiệt trùng.
Trong tự nhiên hiếm có một loại thực phẩm nào có thành phần dinh
dưỡng đầy đủ và hài hòa như sữa tươi. Sữa vừa cung cấp cho con người nguồn
năng lượng dồi dào, vừa cung cấp các chất cần thiết cho sự tạo lập cơ thể. Các
thành phần chính trong sữa gồm có:
- Protein trong sữa được tạo thành bởi các amino axit. Có khoảng 20
loại amino axit khác nhau, trong đó có 8 loại cần thiết cho người lớn và 9 loại
cần thiết cho trẻ em. Protein trong sữa rất giàu các loại amino axit này, nên có
giá trị dinh dưỡng và có hệ số sử dụng cao so với nguồn protein thực vật.
Các protein trong sữa gồm 2 nhóm chính:
• Protein hòa tan như: albumin, immunoglobulin, lisozim, lactoferin,
lactoperoxydaza.
• Protein ở trạng thái keo không bền (casein) gồm một phức hệ mixen
hữu cơ của các caseinat và canxi phosphate.
-

Lipit của sữa bao gồm: chất béo, các phosphatit, glicolipit, steroid.
Chất béo sữa là một thành phần quan trọng. Về mặt dinh dưỡng, chất

béo có độ sinh năng lượng cao, có chứa các vitamin hòa tan trong chất béo (A,
D, E). chất béo tồn tại trong sữa ở dạng hình cầu có kích thước rất nhỏ 0,1 15µm. Mỗi thể cầu mỡ được bao bọc bởi một lớp màng mỏng. Màng này rất

bền, có tác dụng bảo vệ, giữ cho chúng không kết hợp được với nhau và bảo
vệ chất béo khỏi bị phân hủy bởi các enzyme có trong sữa và do đó tạo ra mùi
ôi.
- Gluxit: Lactoza chiếm vị trí quan trọng nhất trong gluxit của sữa. Hàm
lượng lactoza trong sữa thay đổi từ 3,6 – 5,5%. Lactoza tồn tại trong sữa ở
dạng tự do và dạng liên kết với các protein và các gluxit khác. Độ ngọt của
lactoza kém sacaroza 30 lần, độ hòa tan trong nước cụng kém hơn. Lactoza là
một trong những nguồn năng lượng quan trọng, chúng chuyển thành hợp chất

3


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
năng lượng cao, có thể tham gia vào tất cả các phản ứng sinh hóa. Ngoài ra
chúng còn cung cấp nguyên liệu cho quá trình tổng hợp một số hợp chất hóa
học quan trọng trong cơ thể.
- Trong sữa có nhiều loại vitamin nhưng đều với một hàm lượng tương đối
thấp. Các vitamin trong sữa được chia thành 2 nhóm: nhóm hòa tan trong chất
béo (A, D, E, K) và nhóm hòa tan trong nước (các vitamin B và C). Các
vitamin đóng vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sống của cơ thể.
- Các chất khoáng trong sữa chiếm khoảng 1%, muối khoáng có trong các
dung dịch, trong nước sữa hoặc trong các hợp chất casein. Các muối quan
trọng nhất là muối canxi, natri, kali và magie. Chúng có dưới dạng photphat,
chloride, citrate và caseinat. Muối kali và muối canxi có nhiều nhất trong sữa
thường.
- Sữa có chứa các enzyme thường gặp trong tự nhiên. Các enzym là một
nhóm các protein được sinh ra bởi các cơ thể sống. Chúng có khả năng tạo ra
các phản ứng hóa học và ảnh hưởng tới quá trình và tốc độ của các phản ứng
đó. Các enzyme trong sữa bắt nguồn từ bầu vú bò hay từ các vi khuẩn. Các
enzyme từ bầu vú bò là một thành phần thông thường của sữa và được gọi là

enzyme gốc. Các enzyme từ vi khuẩn đa dạng ở kiểu loại và số lượng, tùy
thuộc vào bản chất và mật độ vi khuẩn. Một số loại enzyme trong sữa được sử
dụng để thử nghiệm và kiểm tra chất lượng. Những enzyme quan trọng là:
peroxidaza, catalaza, photphataza, lipaza.
Như vậy sữa là một sản phẩm thực phẩm rất giàu dinh dưỡng đối với con
người và cũng là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật. Chính
vì vậy yêu cầu đặt ra đối với việc chế biến và bảo quản sữa là rất nghiêm ngặt.

4


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

5


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường
Sữa tươi xe bồn
(t = 40C)

Tiếp nhận nguyên liệu
Lọc, tách khí
Làm lạnh
Trữ lạnh (2 – 40C)
Khuấy (45 v/ph)
Tách béo và chuẩn hóa

hàm lượng béo
Gia nhiệt (t = 650C)
Bài khí
Đồng hóa 200 bar
(160/40). t = 600C
Thanh trùng
t = 750C/(15 – 20s)

Chất ổn định
Đường RE

Hòa tan chất ổn định
t = 65 – 700C
Phối trộn (15 – 450C)

Hương, màu
1

Lưu trữ
4 – 5 C/max 48 (h)
0

Gia nhiệt
t = 65 – 700C


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

Lọc
Trữ đệm

Đồng hóa
200 bar (160/40)
t = 70 – 750C

Thành
phẩm

Tiệt trùng UHT
(1400C/ 4s)
Giấy
đóng hộp

In date thùng
Lưu trữ vô trùng
(20 – 250C)

Đóng thùng

Chiết rót

Đóng màng co

Màng co

In date

Gắn ống hút

Ống hút

Tiệt trùng
giấy
H2O2
32 – 38%
70 – 750C

Thùng
carton

Đối với sản xuất sữa không đường thì quy trình không
bổ sung đường, còn lượng chất ổn định và chất nhũ hóa vẫn

giống sữa tươi tiệt trùng có đường.
2.2. Thuyết minh quy trình sản xuất
2.2.1. Sữa tươi nguyên liệu
Sữa tươi dùng để sản xuất các sản phẩm sữa nói chung phải là sữa có
chất lượng cao:
-

Cảm quan:

+ Trạng thái đồng nhất, không bị tách bơ, không có tạp chất.
+ Màu vàng kem nhạt
+ Mùi đặc trưng, không có mùi lạ (chất kháng sinh, chất tẩy rửa, ...)
+ Hương vị tự nhiên.
Bảng 2.2.1.1. Yêu cầu sữa tươi nguyên liệu
STT

Các thông số

Yêu cầu
2


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
1
2
3
4
5

Hàm lượng chất béo
Hàm lượng chất khô
pH
Tỷ trọng
Độ axit

3 – 4%
11,8 – 12,8%
6,6
1,027 – 1,032
12 – 180T

Bảng 2.2.1.2. Thành phần sữa thành phẩm
Sản phẩm

Các thông số
Tổng chất khô (%)
Sữa tươi tiệt
Hàm lượng chất béo (%)

trùng
có Hàm lượng chất khô không mỡ (%)
Hàm lượng đường (%)
đường
pH

Yêu cầu
15,8
3,2
8,6
4,0
6,4 – 6,8

2.2.2. Các nguyên liệu khác
Bảng 2.2.2.1. Tiêu chuẩn về nước sản xuất (QCVN 02:2009/BYT)
Cảm quan
-

Màu sắc: không màu
Mùi vị: không

Chỉ tiêu vi sinh vật
-

Tổng số vi khuẩn hiếu khí ≤

-

1000 cfu/ml
Coliform ≤ 0/100 ml

Ammoniac ≤ 0,5 mg/l
Mangan ≤ 0,005 mg/l
Nitrat ≤ 30 mg/l
Nitrit ≤ 0,02 mg/l
Sunfat ≤ 100 mg/l
Axit cacbonic ăn mòn: không

-

có
Tổng lượng sắt hòa tan ≤ 500

Hàm lượng kim loại nặng

Chỉ tiêu hóa lý
-

-

pH: 7 – 8,5
Độ cứng: ≤ 70 mg/l
Hàm lượng Clo dư ≤ 0,3 mg/l
Hàm lượng sắt tổng số ≤ 0,1

-

Ca ≤ 20 mg/l
Cd ≤ 0,003 mg/l
Pb ≤ 0,01 mg/l

Hg ≤ 0,001 mg/l

mg/l
Nước là nguồn nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất các sản
phẩm sữa nói chung. Ngoài ra sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường còn sử
dụng đường RE và chất ổn định để duy trì trạng thái đồng nhất của sản phẩm
sữa.
Bảng 2.2.2.2. Tiêu chuẩn đường RE (TCVN 7968:2008)

3


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
STT

Các thông số

Tiêu chuẩn

4


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
1

Chỉ tiêu
cảm
quan

2

Chỉ tiêu
hóa lý
3

Chỉ tiêu

4

vi sinh
Chỉ tiêu

Trạng thái

Tinh thể đồng đều không vón cục

Vị
Mùi
Hàm lượng Saccharose
Hàm lượng tro
Độ màu
Hàm lượng ẩm
Tạp chất
Đường khử
Nấm men, nấm mốc
Clostridium perfringens

màu trắng
Vị ngọt đặc trưng, không có vị lạ
Không có mùi lạ
≥ 99,9%

≤ 0,03%
≤ 30 ICUMSA
≤ 0,05%
≤ 2 ppm
< 0,02%
≤ 10/10 g
0 /g

Chì - Pb

≤ 5 ppm

kim loại
5
6

Quy cách đóng gói

50 kg/bao
Bao bì gồm 2 lớp: PP và PE
Còn ít nhất 18 tháng tại thời điểm

date

nhập

5


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

Bảng 2.2.2.3. Tiêu chuẩn chất ổn định, phụ gia (TCVN 6471 – 98)
STT
1
Cảm quan

Các thông số
Trạng thái

Yêu cầu
Dạng bột mịn, tơi, không

Màu sắc
Chỉ tiêu vi sinh Tổng số vi sinh vật
Nấm men
Nấm mốc
Enterobacteiaceae
Staphylococcus
E.coli
Salmonella
Chỉ tiêu kim loại As
Pb
nặng (mg/kg)
Hg
Cd
Quy cách đóng gói

2

3

4

vón cục
Màu trắng nhạt
Max 5000 cfu/g
Max 500 cfu/g
Max 500 cfu/g
0/ 0,01 g
0/ 0,01 g
0/ 0,1 g
0/ 25 g
≤ 3,0
≤ 5,0
≤ 1,0
≤ 1,0
25 kg/bao
Bao bì có nhiều lớp với

5

lớp PE ở ngoài.
Còn ít nhất 2/3 hạn sử

Thời hạn sử dụng

dụng.
Mục đích của việc sử dụng chất ổn định nhằm duy trì trạng thái đồng
nhất của dịch sữa trong thời gian dài.
Chất ổn định được sử dụng phải hòa tan ngay và hoàn toàn trong dung
dịch sữa. trong suốt quá trình chế biến độ nhớt không được tăng lên nhằm

tránh gây ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị.
2.2.3. Kiểm tra – thu nhận
Sữa tươi được thu mua từ các trại chăn nuôi 2 lần trong một ngày. Sữa
đưa đến nhà máy được kiểm tra về chất lượng cũng như số lượng trước khi
bơm vào các bồn chứa, trên đường ống có lắp đặt hệ thống lọc tạp chất, làm
sạch sơ bộ sữa.
2.2.4. Làm lạnh bảo quản
 Mục đích:
-

Làm lạnh hạn chế vi sinh vật làm hư hỏng sữa tương nguyên liệu.

6


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
-

Hạn chế sự phân hủy chất dinh dưỡng của sữa dưới tác dụng của hệ
enzyme có sẵn trong sữa tươi.

 Tiến hành: làm lạnh nhiệt độ của sữa tươi xuống 4 – 60C.
Trong quá trình tạm chứa cần khuấy trộn đều, làm nhiệt độ khối sữa
đồng đều. Đồng thời kiểm tra liên tục chỉ tiêu vi sinh vật nhằm khắc phục kịp
thời những hư hỏng của sữa tươi.
2.2.5. Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa
 Mục đích:
-

Tách một phần chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu.

Ly tâm làm sạch nhằm loại bỏ triệt để các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng
chất lượng cho sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh
hư hỏng cho các máy móc thiết bị.

 Tiến hành:
Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm
nóng lên 450C để giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm.
Nguyên tắc: sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết
bị ly tâm, chảy theo các rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng
giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa của thùng quay khoảng 0.4 mm. Sữa trong
thùng quay chuyển động với tốc độ 2 -3 cm/s. Dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ
phân chia sữa. Các cầu mỡ nhẹ hơn nên dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ
chuyển động về phía trục quay tập trung xung quanh trục giữa. Các cầu mỡ có
kích thước lớn tập trung ở gần tâm, càng xa tâm thì lượng cream càng giảm
dần.
Sữa gầy nặng hơn nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi. Sữa nguyên
liệu tiếp tục được đưa vào gây áp suất đẩy sữa gầy và cream đến phía trên.
Cream theo một đường riêng qua van điều chỉnh và được đưa ra ngoài. Sữa
gầy đi qua một đường khác ra ngoài, chảy vào bình đựng sữa gầy. Hàm lượng
chất béo trong sữa gầy là 0,05%, còn trong cream là 40%.

7


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
Sữa trong đường ống sẽ được phối trộn với sữa gầy và sữa béo thành
sữa có hàm lượng chất béo là 3,2%.
2.2.6. Gia nhiệt
 Mục đích: Nhằm nâng nhiệt độ của sữa lên để tăng hiệu quả của quá trình
đồng hóa, giảm độ nhớt của khối sữa và tiêu diệt một phần vi sinh vật mà chủ

yếu là tạp trùng.
 Tiến hành: sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng nâng nhiệt độ dịch sữa lên
650C.
2.2.7. Bài khí
 Mục đích: tách khí còn lại trong sữa giúp quá trình đồng hóa đạt hiệu quả
cao nhất.
 Tiến hành: sữa sẽ được bơm từ thiết bị gia nhiệt sang thiết bị bài khí.
 Yêu cầu: phải tách tối đa hàm lượng khí còn lại trong sữa.
2.2.8. Đồng hóa
 Mục đích
-

Làm giảm kích thước cầu mỡ, tăng tốc độ phân tán của sữa.
Ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phần khác trong sữa

-

làm cho sữa có trạng thái nhũ tương bền vững.
Giảm quá trình oxy hóa
Tăng chất lượng của sữa ( tăng mức độ phân tán của cream, phân bố lại
giữa các pha chất béo và plasma, thay đổi thành phần và tính chất của
protein)

 Tiến hành: sữa được bơm vào thiết bị đồng hóa nhờ piston. Sau đó dịch
sữa đi qua một khe hẹp với áp suất 180 – 200 bar, ở t0 = 60 – 700C.
Phương pháp: máy đồng hóa hoạt động với 3 piston chuyển động lệch
pha nhau 1/3 chu kỳ. Sữa được nén trong xylanh 3 cấp ở áp suất 200 bar.
2.2.9. Thanh trùng
 Mục đích: tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém kéo dài thời gian bảo quản cho
sữa.

8


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
 Tiến hành: sữa từ thiết bị đồng hóa bơm sang thiết bị gia nhiệt nâng ở đây
sữa được chảy qua các tấm gia nhiệt lên 75 0C. Khi sữa đạt lên 750C rồi được
chuyển qua các ống lưu nhiệt 15 – 20 s. Sau đó sữa lại quay về các thiết bị gia
nhiệt. Ở đây sữa ra sẽ tiếp xúc với sữa vào và truyền nhiệt cho sữa vào để
giảm nhiệt độ xuống.
Sữa sau khi thanh trùng xong được đưa qua bồn chứa sau thanh trùng,
thời gian tối đa là 48h.
 Yêu cầu: sữa phải được thanh trùng đạt 750C trong 15s.
2.2.10. Phối trộn
Phối trộn đường và chất ổn định, chất nhũ hóa.
 Mục đích:
-

Tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dung
Tạo trạng thái ổn định cho sữa, tránh phân lớp
Tăng thời gian bảo quản

 Tiến hành
Bơm 25% sữa làm sữa nền rồi gia nhiệt lên 65 - 70 0C rồi cho vào bồn
amix.
Trộn chất ổn định và chất nhũ hóa vào tuần hoàn trong vòng 10 – 15
phút, QA kiểm tra chất lượng đạt rồi cho lượng sữa còn lại vào, tiếp tục cho
đường vào tuần hoàn 5 – 10 phút rồi cho qua bồn chứa sau trộn. Kiểm tra chất
lượng nếu đạt thì đi lọc rồi đưa đi tiệt trùng UHT.
Quá trình được thực hiện trong bồn trộn có cánh khuấy với số vòng quay

250 – 300 vòng/phút.
2.2.11. Lọc
 Mục đích: lọc những đường và những chất chưa tan trong quá trình phối
trộn
 Tiến hành: sữa sẽ được lọc qua thiết bị lọc.
2.2.12. Đồng hóa lần 2
Tương tự đồng hóa lần 1 nhưng ở nhiệt độ 70 - 750C.
2.2.13. Tiệt trùng UHT
9


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
Tiệt trùng đây là giai đoạn chính trong dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt
trùng. Sử dụng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn.
 Mục đích
Để tiêu diệt tất cả các vi sinh vật cũng như các enzyme, kể cả loại chịu
nhiệt có trong sữa. Do đó thời hạn bảo quản và sử dụng sữa ở điều kiện nhiệt
độ thường có thể kéo dài tới hơn 6 tháng.
Chế độ tiệt trùng: 1400C ± 4/4 giây
 Thực hiện
Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng có
nhiều ngăn. Quá trình được thực hiện qua 4 công đoạn chính:
• Nâng nhiệt sơ bộ
•Tiệt trùng
•Hạ nhiệt sơ bộ
•Hạ nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu
Dịch sữa mới vào sẽ trao đổi nhiệt với dịch sữa sau khi tiệt trùng để nâng
nhiệt sơ bộ lên khoảng 85 - 900C. Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi
từ lò hơi để nâng ên nhiệt độ tiệt trùng là 136 - 140 0C và sẽ được lưu ở nhiệt
độ này trong thời gian 4 giây, áp suất tiệt trùng là 6 bar. Sau đó, dịch sữa sau

tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt với dịch sữa mới vào để hạ dần nhiệt độ. Cuối
cùng dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với nước lạnh 2 0C để đạt nhiệt độ yêu cầu khi
ra khỏi thiết bị. Sữa được vào thiết bị tiệt trùng dạng ống lồng ống và thực
hiện quá trình tiệt trùng. Cuối cùng, sữa được làm nguội về 28 0C ngay trong
thiết bị tiệt trùng và được bơm vào thiết bị Alsafe.
Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương
trình đã lập trình sẵn.
2.2.14. Bồn chờ rót
 Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót.
 Tiến hành: dịch sữa sau khi qua hệ thống tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào
bồn chờ rót vô trùng. Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy. Toàn bộ hoạt
động của bồn được điều khiển bằng một máy tính đã lập trình sẵn.
10


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
2.2.15. Rót và bao gói
 Mục đích: rót vào bao bì thích hợp giúp tạo điều kiện thuận lợi khi sử dụng
và vận chuyển sản phẩm. Sữa được rót vào bao bì hộp giấy 180 ml trong điều
kiện hoàn toàn vô trùng. Sau đó được dán ống hút, in date và xếp hộp carton
 Tiến hành
Đưa băng giấy qua bể H2O2 để tiệt trùng giấy, có nồng độ 32 – 38%. Sau
đó loại bỏ H2O2 trên bề mặt bao bì tiếp xúc với sản phẩm bằng trục ép.
Khi tiến hành rót, hộp được hút chân không đồng thời được nạp khí nitơ,
để cấu trúc hộp vững chắc, tạo khoảng không cho sữa dãn nở và sản phẩm khi
uống có cảm giác đồng đều.
Trong khi rót hộp, khoảng 45 phút một lần hoặc sau khi hết một cuộn
giấy, nhân viên vận hành máy phải thường xuyên kiểm tra xem hộp có kín
không, có vuông cạnh không. QA thường xuyên kiểm tra quá trình đóng hộp,
quá trình lấy mẫu đầu, quá trình rót, cuối quá trình rót và 20 phút/lần…

Đóng block và đóng thùng: 4 hộp/block, 10 block/thùng, 100
thùng/pallet.
2.2.16. Sản phẩm
- Sản phẩm dạng lỏng, đồng nhất có qua xử lý tiệt trùng.
- Không sử dụng chất bảo quản.
- Màu trắng ngà, hương thơm đặc trưng của sữa, vị ngọt.
- Có pH = 6,4 – 6,8; % khô = 15,8 ± 0,1%; % béo = 3,2

11


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

CHƯƠNG 3
CƠ SỞ THIẾT LẬP TỔNG MẶT BẰNG
3.1. Lập luận kinh tế kĩ thuật
3.1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy
Sau hơn hai mươi năm đổi mới, nước ta đã thu được thành tựu đáng
khích lệ trên nhiều lĩnh vực kinh tế, văn hóa đời sống xã hội… Tốc độ tăng
trưởng hằng năm của nước ta khoảng 7 – 8%, thu hút đầu tư nước ngoài không
ngừng tăng lên, cơ sở hạ tầng khoa học kĩ thuật có bước tiến rõ rệt. Đời sống
người dân tăng lên, nhu cầu cuả người dân cũng tăng cao.
Trong thời gian gần đây, thị trường tiêu dùng sữa của nước ta đang phát
triển cực thịnh, ngành công nghiệp chế biến sữa mặc dù có nhiều nỗ lực đầu
tư, phát triển. Tuy nhiên, số lượng các nhà máy chế biến sữa không nhiều,
khối lượng các sản phẩm sữa sản xuất trong nước còn hạn chế nên vẫn chưa
đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước. Chính vì vậy nước ta vẫn phải nhập sữa
ngoại với giá thành rất cao.
Sản phẩm sữa đầu vào được sử dụng 100% nguồn nguyên liệu sữa tươi
sạch và cao cấp từ hệ thống nông trại TH Milk hứa hẹn cung cấp nguồn sữa

tươi dồi dào cho người tiêu dùng thay cho sữa bột, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ
sữa của Việt Nam trong tương lai.
Về công nghệ sản xuất: ta lựa chọn công nghệ tiệt trùng sữa ở nhiệt độ
siêu cao (Ultra Hight Temperature, gọi tắt là công nghệ UHT) đang được áp
dụng rất rộng rãi trên thế giới.
Về dây chuyền thiết bị sản xuất: trên thế giới có rất nhiều công ty nổi
tiếng về thiết bị thực phẩm như: GEA, Alpha – Laval, Tetra Pak,
Combibloc… Tuy nhiên, Tetra Pak là công ty có nhiều ưu thế hơn. Công ty
này hiện có mặt ở hầu hết các quốc gia, trình độ kĩ thuật hiện đại và các nhà
máy chế biến sữa nước ta phần lớn sử dụng thiết bị của công ty này. Vì vậy,tôi
chọn dây chuyền công nghệ chế biến của hang Tetra Pak – Thụy Điển và
Alpha – Laval.
Dựa vào điều kiện địa lý thuận lợi về khả năng cung cấp nguyên liệu,
thuận tiện về giao thong, thị trường tiêu thụ sản phẩm, nguồn nhân công… tôi

12


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy chế biến sữa nằm ở xã Nghĩa Trung,
huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An.
Địa điểm chọn có hướng gió thổi từ Tây sang Đông.
3.1.2. Vùng nguyên liệu
Do người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng các sản phẩm sữa từ nguồn
nguyên liệu sữa tươi. Chính vì vậy nhà máy cần xây dựng gần các vùng có
nguồn nguyên liệu dồi dào, để đáp ứng được yêu cầu sản xuất nhà máy. Bên
cạnh đó, việc xây dựng nhà máy cần phải bảo đảm không cách quá xa vùng
nguyên liệu, nhằm tránh các hư hỏng có thể xảy ra đối với sữa trong quá trình
vận chuyển.
Nghĩa Đàn là vùng đất có nhiều đồi núi là nơi thuận lợi cho việc chăn

nuôi bò sữa. Khu dự án chăn nuôi bò sữa và chế biến sữa tập trung quy mô
công nghiệp tại huyện Nghĩa Đàn. Với một hệ thống trang trại hiện đại có tổng
số đàn bò là 45.000 con trong đó có 20.000 con cho sữa. Đến năm 2017, dự
kiến Dự án sẽ có 137.000 con bò và nhà máy chế biến đạt công suất 500 triệu
lít/ năm. Vì vậy nguồn sữa tươi có thể nói rất phong phú.
3.1.3. Thị trường tiêu thụ
Thị trường tiêu thụ của nhà máy đầu tiên là ở tỉnh Nghệ An, sau đó là
các tỉnh thành lớn trên cả nước. Sản phẩm khi ra mắt sẽ được bán ở các đại lí
lớn như sau:
Hà Nội.
Vinh.
Đà Nẵng.
Hồ Chí Minh.
Và quan trọng nhất, sản phẩm của nhà máy sẽ có mặt ở khắp các tỉnh
thành miền Bắc và miền Nam. Đó chính là thị trường tiêu thụ chính của nhà
máy khi đi vào hoạt động.
3.1.4. Nguồn cung cấp nước
Lượng nước tiêu thụ trong một nhà máy sữa là rất lớn. Nước sử dụng
với các mục đích:
Nước phụ trợ: nước sinh hoạt, nước làm mát thiết bị, dùng cho nồi hơi,
sử dụng cho chu trình CIP…
Do vậy chất lượng nước đưa vào sản xuất rất quan trọng và nó ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Nhà máy xây dựng một hệ thống xử
13


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
lý nước với nguồn cung cấp là nước ngầm. Nước sau khi được xử lý phải đạt
tiêu chuẩn nước dùng cho sản xuất sữa.
3.1.5. Nguồn cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy nằm trong mạng lưới điện cung
cấp cho khu công nghiệp. Ngoài ra để đề phòng sự cố mất điện lưới đột xuất,
nhà máy dự trữ thêm một số máy phát điện để dùng khi mất điện.
3.1.6. Nguồn cung cấp hơi nước
Hơi nước là một trong những nguồn phụ trợ rất quan trọng đối với một
nhà máy sản xuất, trong nhà máy hơi được dùng với nhiều mục đích khác
nhau, nhưng chủ yếu là dùng cho sản xuất cho sinh hoạt…
Để đảm bảo cho hoạt động của nhà máy, hơi cấp phải là hơi bão hòa,
được cấp bởi lò hơi có áp suât > 9.5 atm.
3.1.7. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Để đảm bảo cho lò hơi hoạt động tốt, cho nhiệt lớn, sạch sẽ và ít độc
hại đáp ứng được yêu cầu về sả xuất cũng như đảm bảo vệ sinh môi trường,
nhà máy sẽ sử dụng dầu DO, FO, xăng được mua từ nhiều nguồn khác nhau,
có thể mua từ công ty dầu khí Petrolimex.
3.1.8. Hệ thống thoát nước
Đi đôi với các yêu cầu cấp nước, việc thoát nước thải cũng không kém
phần quan trọng. Trong nhà máy sữa, nước thải chủ yếu là nước rửa các thiết
bị trong đó chủ yếu là hóa chất cộng với các chất hữu cơ – môi trường thuận
lợi ch các vi sinh vật hoạt động… Do đó hệ thống thoát nước phải đảm bảo
thoát hết nước, không bị ứ đọng, không ảnh hưởng đến vệ sinh, môi trường
trong khu sản xuất chính.
3.1.9. Xử lý nước thải
Đối với nước thải nhà máy sữa, phương pháp xử lý tốt nhất là phương
pháp xử lý kị khí kết hợp với xử lý hiếu khí. Nước thải sau khi xử lý phải đạt
tiêu chuẩn thải ra môi trường (TCVN 5945), đảm bảo vệ sinh môi trường cho
khu vực nhà máy và khu công nghiệp
3.2. Tính cân bằng vật chất
Bảng 3.2.1. Thời vụ nguyên liệu
Tháng

1

2

3

4

5
14

6

7

8

9

10

11

12


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
Sữa tươi

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

10
X

11
X

12

X

nguyên liệu
Bảng 3.2.2. Biểu đồ nhập nguyên liệu
Tháng
Sữa tươi

1
X

2
X

3
X

4
X

5
X

6
X

7
X

8
X

9
X

nguyên liệu
Ghi chú: Tháng 7 nhà máy sẽ nghỉ nửa tháng để bảo dưỡng máy móc
và 6 ngày nghỉ tết.
Sản xuất sản lượng 160 tấn/ ngày. Trong đó, kế hoạch sản xuất theo
tuần trong đó: 4 ngày sản xuất sữa có đường và 3 ngày sản xuất sữa không
đường.
Một ngày nhà máy sẽ sản xuất được 20 giờ, chia thành 20 mẻ, 4 giờ
còn lại để vệ sinh thiết bị.
Bảng 3.2.3. Biểu đồ kế hoạch sản xuất
Số ngày sản
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1 năm

xuất trong

tháng
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365

Sữa tươi tiệt trùng có đường
Số ngày sản
Số ca sản xuất

Sữa tươi tiệt trùng không đường
Số ngày sản
Số ca sản xuất

xuất trong tháng

trong tháng

xuất trong tháng

trong tháng

15
16
19
16
18
18
8
19
17
17
18
17

45
48
57
48
54
54
24
56
51
51
54
51
594

10
12

12
14
13
12
8
12
13
14
12
14

30
36
36
42
39
36
24
36
39
42
36
42
438

Vậy 1 năm làm 1032 ca.
Bảng 3.2.4. Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất
sữa tươi tiệt trùng có đường
STT Nguyên vật liệu và bán thành Tiêu hao
(%)

phẩm qua các công đoạn
15

1/mẻ

1/ngày


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013
1
2
3
4
5
6
7
8

Lọc, tách khí
Làm lạnh
Ly tâm tách béo
Gia nhiệt, bài khí
Đồng hóa
Thanh trùng
Lưu trữ, gia nhiệt
Lượng sữa sau phối trộn
Lượng đường
Phụ gia

0,2

0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,5

7.466,400
7.451,467
7.440,016
7.586,852
7.571,678
7.564,107
7.556,542
7.808,980
340,444
5,278

149.328,000
149.029,340
148.800,320
151.737,040
151.433,560
151.282,140
151.130,840
156.179,600
6.808,880
105,560

7.548,986

150.979,720

7.801,173
7.793,372
7.785,578
7.770,000
43.603,000

156.023,460
155.867,440
155.711,560
155.400,000
872.060,000

Lượng sữa trước phối trộn
9
10
11
12
13

Lọc, trữ đệm
Đồng hóa
Tiệt trùng UHT
Chiết rót
Số hộp

0,2
0,1
0,1
1
1

Bảng 3.2.5. Bảng tổng kết tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất
sữa tươi tiệt trùng không đường
STT Nguyên vật liệu và bán thành Tiêu hao
(%)
phẩm qua các công đoạn
1
Lọc, tách khí
0,2
2
Làm lạnh
0,1
3
Ly tâm tách béo
0,1
4
Gia nhiệt, bài khí
0,1
5
Đồng hóa
0,1
6
Thanh trùng
0,1
7

Lưu trữ, gia nhiệt
0,1
8
Lượng sữa sau phối trộn
0,1
Phụ gia
Lượng sữa trước phối trộn

1/mẻ

1/ngày

7.793,029
7.777,443
7.769,666
7.919,038
7.903,200
7.895,297
7.887,401
7.808,980
5,278
7.879,514

155.860,580
155.548,860
155.393,320
158.380,760
158.064,000
157.905,940
157.748,020

156.179,600
105,560
157.590,280

9

Lọc, trữ đệm

0,2

7.801,173

156.023,460

10

Đồng hóa

0,1

7.793,372

155.867,440

11

Tiệt trùng UHT

0,1

7.785,578

155.711,560

12

Chiết rót

1

7.770,000

155.400,000

13

Số hộp

1

43.603,000

87.2060,000

Ghi chú: Khối lượng của đường và phụ gia tính bằng (kg/mẻ).
Lượng sữa cho 1 ngày là 155.860,580 (l/ngày).
16


Thiết lập tổng mặt bằng cho nhà máy chế biến sữa tiệt trùng 2013

3.3. Tính chọn máy thiết bị
Bảng 3.6. Máy và các thiết bị trong sản xuất
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

Tên thiết bị

Năng suất (l/h)

Xe bồn
9.708,737
Tiếp nhận sữa tươi
8.000
Thiết bị làm lạnh sau tiếp nhận
8.000
Bồn tạm chứa
10.000
Bồn cân bằng cho máy li tâm
1.000
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm
8.000
Thiết bị ly tâm
8.000
Bồn chứa sau ly tâm
4.000
Bồn chứa cream
4.000
Thiết bị đồng hóa lần 1
8.000
Hệ thống máy thanh trùng
8.000
Thiết bị tách khí
8.000
Bồn chứa sữa sau thanh trùng
10.000
Hệ thống gia nhiệt trước khi phối trộn
8.000
Thiết bị phối trộn
8.000

Bồn trộn
10.000
Hệ thống làm lạnh sau trộn
8.000
Bồn chứa sau phối trộn
20.000
Thiết bị lọc khi bơm sang UHT
8.000
Hệ thống UHT
8.000
Bồn chứa sau UHT
20.000
Máy chiết rót A3 Speed
8.000
Hệ thống máy bao gói (máy bắn ống hút,
8.000
đóng màng co, đóng thùng, indate)

17

Số lượng
2
1
1
2
1
1
1
1
1

1
1
1
2
1
1
2
1
1
1
1
1
2
1