Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đậu nành năng suất 5 triệu lítnăm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.22 MB, 130 trang )
Luận Văn Tốt Nghiệp
1
Trường Đại Học KTKT-CN
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “ Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa
đậu nành năng suất 5 triệu lít/năm” là bản thiết kế của em dưới sự hướng dẫn
của Th.s Lê Minh Châu. Những số liệu sử dụng được thu thập từ các nguồn
khác nhau có ghi trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào em xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm trước Hội đồng, cũng như kết quả luận văn của mình.
Hà Nội, ngày 16 tháng 06 năm 2012
Sinh viên
Nguyễn Thị Xuân
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
2
Trường Đại Học KTKT-CN
LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô trong khoa
Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật công nghiệp Hà Nội
đã tạo điều kiện và giúp đỡ em tận tình trong thời gian em làm luận văn tốt
nghiệp.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của cô
giáo Th.s Lê Minh Châu, cô đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo để em có thể hoàn
thành tốt nhất luận văn tốt nghiệp của mình.
Đề tài của em là “ Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa đậu nành năng suất
5 triệu lit/năm”. Đây là đề tài cần thực hiện một khối lượng công việc tương đối
lớn, nhưng do thời gian thực hiện còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi
những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy cô để luận văn tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
3
Trường Đại Học KTKT-CN
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC........................................................................................................................3
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................................9
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................10
DANH MỤC CÁC HÌNH..............................................................................................11
DANH MỤC ẢNH.........................................................................................................12
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................13
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..........................................................................................15
1.1. CÂY VÀ HẠT ĐẬU NÀNH..............................................................................15
1.1.1. Cây đậu nành........................................................................................................15
1.1.2. Hạt đậu nành.........................................................................................................17
1.1.2.1. Hình thái, cấu trúc.........................................................................................17
1.1.2.2. Thành phần hóa học của hạt đậu nành..........................................................19
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ĐẬU NÀNH, SỮA ĐẬU NÀNH TRÊN THẾ GIỚI
VÀ VIỆT NAM..........................................................................................................23
1.2.1. Tình hình sản xuất đậu nành, sữa đậu nành trên thế giới....................................23
1.2.1.1. Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới....................................................23
1.2.1.2. Tình hình sản xuất sữa đậu nành trên thế giới..............................................25
1.2.2. Tình hình sản xuất đậu nành, sữa đậu nành ở Việt Nam.....................................26
1.2.2.1. Tình hình sản xuất đậu nành ở Việt Nam.....................................................26
1.2.2.2. Tình hình sản xuất sữa đậu nành ở Việt Nam..............................................27
1.3. CHỌN SẢN PHẨM VÀ LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT.........................29
1.3.1. Chọn sản phẩm.....................................................................................................29
1.3.1.1. Phân loại sữa đậu nành..................................................................................29
1.3.1.2. Ưu điểm của sữa đậu nành............................................................................29
1.3.1.3. Lựa chọn sản phẩm.......................................................................................31
1.3.2. Lựa chọn địa điểm xây dựng................................................................................33
1.3.2.1. Giao thông vận tải.........................................................................................33
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
4
Trường Đại Học KTKT-CN
1.3.2.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu........................................................................33
1.3.2.3. Hệ thống thoát nước......................................................................................34
1.3.2.4. Nguồn cung cấp nhiên liệu...........................................................................34
1.3.2.5. Nguồn điện....................................................................................................34
1.3.2.6. Nguồn nhân lực.............................................................................................34
1.3.2.7. Thị trường tiêu thụ........................................................................................34
1.3.2.8. Hợp tác hóa...................................................................................................35
CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ..................36
2.1. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT............................................................................36
2.1.1. Đậu nành...............................................................................................................36
2.1.2. Nước.....................................................................................................................37
2.1.3. Đường...................................................................................................................38
2.1.4. Phụ gia..................................................................................................................40
2.1.4.1. NaHCO3 .......................................................................................................40
2.1.4.2. Kali sorbat.....................................................................................................40
2.1.4.3. CMC (Cacboxy Methyl Cellulose)...............................................................40
2.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ..............................................................................40
2.2.1. Chọn phương pháp thực hiện...............................................................................40
2.2.1.1. Sấy nhẹ..........................................................................................................40
2.2.1.2. Chần...............................................................................................................41
2.2.1.3. Tiệt trùng UHT..............................................................................................41
2.2.2. Quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình....................................................42
2.2.2.1. Phân loại và làm sạch....................................................................................44
2.2.2.2. Sấy nhẹ..........................................................................................................44
2.2.2.3. Tách vỏ..........................................................................................................45
2.2.2.4. Chần...............................................................................................................45
2.2.2.5. Nghiền ướt.....................................................................................................46
2.2.2.6. Lọc.................................................................................................................47
2.2.2.7. Nấu................................................................................................................48
2.2.2.8. Phối trộn........................................................................................................49
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
5
Trường Đại Học KTKT-CN
2.2.2.9. Đồng hóa.......................................................................................................49
2.2.2.10. Tiệt trùng UHT............................................................................................50
2.2.2.11. Làm nguội...................................................................................................51
2.2.2.12. Rót vô trùng và bảo quản sản phẩm............................................................51
2.2.3. Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm.................................................................51
2.2.3.1. Chỉ tiêu hóa lý...............................................................................................51
2.2.3.2. Chỉ tiêu vi sinh..............................................................................................51
2.2.3.3. Chỉ tiêu hóa sinh............................................................................................52
2.2.3.4. Chỉ tiêu cảm quan..........................................................................................52
2.2.4. Quy trình công nghệ xử lý nước cấp và nước thải : ...........................................52
2.2.4.1. Xử lý nước cấp .............................................................................................52
2.2.4.2. Xử lý nước thải..............................................................................................52
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT.......................................................................54
3.1. CÁC TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU........................................................54
3.2. TỔN THẤT QUA CÁC QUÁ TRÌNH...............................................................54
3.3. TÍNH TỔN THẤT QUA CÁC QUÁ TRÌNH....................................................54
3.3.1. Quá trình rót vô trùng...........................................................................................54
3.3.2. Quá trình tiệt trùng...............................................................................................55
3.3.3. Quá trình đồng hóa...............................................................................................55
3.3.4. Quá trình phối trộn ..............................................................................................56
3.3.5. Quá trình nấu .......................................................................................................57
3.3.6. Quá trình lọc.........................................................................................................57
3.3.7. Quá trình nghiền ướt............................................................................................58
3.3.8. Chần .....................................................................................................................60
3.3.9. Quá trình tách vỏ..................................................................................................60
3.3.10. Quá trình sấy nhẹ................................................................................................61
3.3.11. Quá trình làm sạch.............................................................................................61
3.3.12. Hóa chất vệ sinh.................................................................................................62
CHƯƠNG 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ...................................................................63
4.1. LẬP KẾ HOẠCH SẢN XUẤT..........................................................................63
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
6
Trường Đại Học KTKT-CN
4.2. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ..............................................................................66
4.2.1. Tính và chọn thiết bị chính..................................................................................66
4.2.1.1. Chọn thiết bị sàng..........................................................................................66
4.2.1.2. Chọn thiết bị gia nhiệt (sấy nhẹ)...................................................................69
4.2.1.3. Chọn thiết bị tách vỏ.....................................................................................71
4.2.1.4. Chọn thiết bị chần.........................................................................................73
4.2.1.5. Chọn thiết bị nghiền ướt...............................................................................75
4.2.1.6. Thiết bị lọc....................................................................................................77
4.2.1.7. Thiết bị nấu....................................................................................................79
4.2.1.8. Thiết bị đồng hóa..........................................................................................79
4.2.1.9. Hệ thống tiệt trùng UHT...............................................................................82
4.2.1.10. Thiết bị rót sữa UHT...................................................................................82
4.2.1.11. Hệ thống CIP...............................................................................................82
4.2.1.12. Nồi đun nước nóng......................................................................................83
4.2.2. Chọn thiết bị phụ..................................................................................................84
4.2.2.1. Chọn silo........................................................................................................84
4.2.2.2. Chọn gầu tải, vít tải.......................................................................................85
4.2.2.3. Chọn cân tự động..........................................................................................85
4.2.2.4. Thùng chứa sữa vô trùng UHT.....................................................................85
4.2.3. Chọn thiết bị trong phòng thí nghiệm..................................................................86
4.2.3.1. Các dụng cụ, hóa chất cơ bản : ....................................................................86
4.2.3.2. Các máy móc, thiết bị thí nghiệm ................................................................87
CHƯƠNG 5: TÍNH NĂNG LƯỢNG............................................................................89
5.1. TÍNH HƠI VÀ CHỌN NỒI HƠI.......................................................................89
5.1.1. Quá trình gia nhiệt................................................................................................89
5.1.2. Quá trình chần......................................................................................................89
5.1.3. Quá trình nấu........................................................................................................90
5.1.4. Quá trình tiệt trùng...............................................................................................90
5.1.5. Tính hơi đun nước nóng (CIP và rửa bã).............................................................91
5.1.6. Chọn nồi hơi.........................................................................................................91
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
7
Trường Đại Học KTKT-CN
5.2. TÍNH NƯỚC VÀ CHỌN HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC............................92
5.2.1. Tính nước.............................................................................................................92
5.2.2. Chọn bể nước.......................................................................................................93
5.2.3. Chọn đài nước......................................................................................................93
5.3. TÍNH ĐIỆN.........................................................................................................93
5.3.1. Phụ tải chiếu sáng.................................................................................................93
5.3.2. Phụ tải sản xuất....................................................................................................95
5.3.3. Xác định các thông số của hệ thống điện............................................................96
5.3.4. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm.......................................................................97
5.3.4.1. Điện năng thắp sáng hàng năm :...................................................................97
5.3.4.2. Điện năng tiêu thụ cho sản xuất hàng năm...................................................97
5.3.4.3. Điện năng tiêu thụ cả năm............................................................................97
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KIẾN TRÚC.........................................................................98
6.1. THIẾT KẾ BỐ TRÍ TỔNG MẶT BẰNG..........................................................98
6.2. TÍNH TOÁN CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.............................................98
6.2.1. Xưởng sản xuất.....................................................................................................98
6.2.1.1. Khu nấu.........................................................................................................98
6.2.1.2. Khu hoàn thiện..............................................................................................99
6.2.2. Tính toán xây dựng cho khu phụ trợ..................................................................100
CHƯƠNG 7: TÍNH KINH TẾ.....................................................................................106
7.1. NHU CẦU VỐN ĐẦU TƯ...............................................................................106
7.1.1. Vốn lưu động......................................................................................................106
7.1.1.1. Tiền lương...................................................................................................106
7.1.1.2. Chi phí nhiên liệu, năng lượng...................................................................107
7.1.1.3. Chi phí maketing : 50 triệu đồng................................................................108
7.2. VỐN ĐẦU TƯ..................................................................................................108
7.2.1. Vốn đầu tư xây dựng các hạng mục công trình trong xưởng thực nghiệm......108
7.2.2. Vốn đầu tư mua dây chuyền thiết bị..................................................................109
7.2.3. Tiền đầu tư mua phương tiện vận tải.................................................................111
7.2.4. Khấu hao tài sản cố định....................................................................................111
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
8
Trường Đại Học KTKT-CN
7.3. NGUỒN VỐN...................................................................................................112
7.4. TÍNH GIÁ THÀNH SẢN PHẨM....................................................................112
7.4.1. Chi phí vận hành................................................................................................112
7.4.1.1. Chi phí nguyên vật liệu...............................................................................112
7.4.1.2. Chi phí nhân công trực tiếp.........................................................................113
7.4.1.3. Chi phí sản xuất chung................................................................................113
7.4.1.4. Chi phí tiêu thụ sản phẩm...........................................................................114
7.4.2. Các khoản thu, chi khác.....................................................................................114
7.4.2.1. Thu nhập từ việc bán các sản phẩm phụ của xưởng...................................114
7.4.2.2. Chi phí lãi vay.............................................................................................115
7.4.3. Giá sản phẩm......................................................................................................115
7.4.4. Giá bán sản phẩm...............................................................................................115
7.4.5. Tính hiệu quả kinh tế..........................................................................................116
CHƯƠNG 8: VỆ SINH AN TOÀN LAO ĐỘNG......................................................118
8.1. VỆ SINH...........................................................................................................118
8.1.1. Vệ sinh cá nhân..................................................................................................118
8.1.2. Vệ sinh thiết bị nhà xưởng.................................................................................118
8.1.3. Vệ sinh công nghiệp...........................................................................................118
8.2. AN TOÀN LAO ĐỘNG...................................................................................119
8.2.1. Bảo hộ và an toàn lao động................................................................................119
8.2.1.1. An toàn hệ thống chịu áp lực......................................................................119
8.2.1.2. An toàn điện trong sản xuất........................................................................119
8.2.1.3. An toàn khi thao tác vận hành một số thiết bị............................................119
8.2.1.4. Một số quy tắc về an toàn đối với người lao động....................................119
KẾT LUẬN..................................................................................................................121
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................123
PHỤ LỤC.....................................................................................................................124
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
9
Trường Đại Học KTKT-CN
BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
1
Tên các chữ viết
tắt
Tiếng
Anh
Tên đầy đủ
Ý nghĩa
Tiếng
Việt
2
BOD
Biochemical Oxygen
Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
3
COD
Chemical Oxygen
Dmand
Nhu cầu oxy hóa học
4
EU
Europe Union
Liên minh các nước
Châu Âu
5
FAO
Food and Agriculture
Organization
Tổ chức nông lương
Liên hợp quốc
6
FO
Fuel OIL
Dầu đốt
HACCP
Hazard Analysis and
Critical Control Point
System
Hệ thống phân tích
mối nguy và kiểm
soát điểm tới hạn
8
ISO
International
Organization for
Standarzation
Tổ chức tiêu chuẩn
quốc tế
9
PP
Payback Periord
Thời gian hoàn vốn
10
(đường)
RE
Refined Extra
Đường tinh luyện
11
(đường)
RS
Refined Standard
Đường cát trắng
SSOP
Sanitation Standard
Operating Procedures
Quy trình làm vệ sinh
và thủ tục kiểm soát
vệ sinh
Tiêu chuẩn Việt Nam
Các bộ tiêu chuẩn
quốc gia của Việt
Nam
Total Disolved Solids
Tổng chất rắn hòa tan
7
12
13
14
TCVN
TDS
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
10
Trường Đại Học KTKT-CN
15
UHT
Ultra High Temperature
Tiệt trùng nhanh ở
nhiệt độ cao
16
USDA
United State Department
of Agriculture
Bộ nông nghiệp Hoa
Kỳ
Vi sinh vật
Là những sinh vật nhỏ
bé, có kích thước hiển
vi, không thể nhìn
thấy bằng mắt thường.
17
VSV
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT
Tên bảng
1.1
Thành phần hóa học của hạt đậu nành
1.2
Thành phần các acid amin không thay thế trong hạt đậu nành
1.3
Thành phần acid béo trong hạt đậu nành
1.4
Thành phần các carbohydrate có trong hạt đậu nành
1.5
Thành phần các vitamin trong hạt đậu nành
1.6
Thành phần tro của hạt đậu nành tính theo% chất khô
1.7
Thành phần khoáng trong hạt đậu nành
1.8
Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới
1.9
Tình hinh sản xuất đậu nành ở Việt Nam
1.10
Tình hình sản xuất, nhập khẩu, xuất khẩu đậu nành của Việt Nam
1.11
So sánh sữa đậu nành và sữa bò về giá trị dinh dưỡng
2.1
Các chit tiêu kiểm tra chất lượng hạt đậu nành
2.2
Chỉ tiêu vi sinh của nước
2.3
Tiêu chuẩn vệ sinh nước uống
2.4
Chỉ tiêu của đường dùng cho nước giải khát
(theo tiêu chuẩn TCVN 1695-87)
3.1
Thông số kỹ thuật của nguyên liệu hạt đậu nành
3.2
Tổn thất qua các quá trình
4.1
Kế hoạch sản xuất của phân xưởng
4.2
Tổng hợp nguyên liệu chính, sản phẩm, bán thành phẩm trong 1 ca, 1
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
11
Trường Đại Học KTKT-CN
ngày, 1 năm
4.3
Tổng hợp nguyên liệu phụ
4.4
Tổng hợp hóa chất tẩy rửa
4.5
Lịch làm việc của thiết bị
4.6
Các thiết bị chính
4.7
Các thiết bị phụ
5.1
Số lượng bóng đèn, công suất chiếu sáng của công trình
5.2
Công suất tiêu thụ điện của các thiết bị
6.1
Kích thước thiết bị
6.2
Tổng hợp xây dựng các hạng mục công trình
7.1
Nhân lực của xưởng
7.2
Chi phí nhiên liệu, năng lượng
7.3
Chi phí xây dựng các hạng mục công trình
7.4
Chi phí mua thiết bị
7.5
Chi phí mua nguyên liệu chính trong1 năm
7.6
Thời gian hoàn vốn
DANH MỤC CÁC HÌNH
STT
Tên hình
1.1
Đồ thị tình hình sản xuất đậu nành 4 nước đứng đầu thế giới năm
2009
2.1
Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sữa đậu nành
4.1
Đồ thị thời gian sản xuất trong 1 ca của phân xưởng
4.2
Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị sàng
4.3
Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị gia nhiệt
4.4
Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị tách vỏ
4.5
Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết chần
4.6
Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị nghiền
4.7
Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị lọc
4.8
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị đồng hóa
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
12
Trường Đại Học KTKT-CN
DANH MỤC ẢNH
STT
Tên ảnh
1.1
Cây đậu tương
1.2
Hạt đậu nành khô, màu vàng
1.3
Hạt đậu nành tươi, hình chùy dài, màu vàng
1.4
Hạt đậu Hà Lan
1.5
Hạt đậu đen
1.6
Hạt đậu nành khô, hình bầu dục
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
13
Trường Đại Học KTKT-CN
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay khi kinh tế đất nước ngày càng phát triển, đi cùng với đó là đời
sống người dân ngày càng được nâng cao, nhu cầu của người dân giờ đây với
thực phẩm không chỉ là tươi ngon, giàu chất dinh dưỡng mà trên hết là phải an
toàn, tốt cho sức khỏe. Chính vì vậy mà hiện nay trên thị trường có rất nhiều sản
phẩm sữa thơm ngon bổ dưỡng trong đó sữa đậu nành được rất nhiều người ưa
dùng, vì nó có nguồn gốc thực vật, tốt cho sức khỏe và có giá cả phù hợp.
Sữa đậu nành là 1 trong 6 loại đồ uống tốt nhất để bảo vệ sức khỏe. Sữa
đậu nành được chế biến từ hạt đậu nành có chứa các loại protein tốt nhất trong
các loại protein từ thực vật. Nhìn từ góc độ dinh dưỡng, nếu ăn hạt đậu nành
luộc, nấu cả hạt ta chỉ có thể hấp thụ 65%, ăn đậu phụ 93%, còn uống sữa đậu
nành có thể hấp thụ được trên 95%.
Khi mùa hè đến khi cũng là lúc các loại nước giải khát được tiêu thụ
nhiều hơn, sữa đậu nành không chỉ là loại nước giải khát tốt mà còn cung cấp
các chất dinh dưỡng cho cơ thể.
Uống sữa đậu nành đều đặn rất tốt cho sức khỏe, sữa đậu nành còn giúp
hạn chế được rất nhiều bệnh tật. Thành phần axit amin trong protein sữa đậu
nành gần bằng với sữa bò, và các loại axit béo chưa no có lợi cho việc hạ thấp
cholesterol trong máu, giảm nguy cơ gây ung thư và loãng xương, ngăn ngừa
hoặc giảm bớt các triệu chứng của bệnh tim mạch và gia tăng chức năng của hệ
miễn dịch. Tác dụng của nó dễ thấy nhất khi hàng loạt các nhà sản xuất trên thế
giới bắt tay sản xuất loại thức uống bổ ích này. Ở Việt Nam có nhiều loại sản
phẩm sữa đậu nành đóng hộp như Fami, Soya, sữa đậu nành mè đen của
VinaSoy, vị trứng của Uni -President, vị dưa gang của Vinamilk...
Do nhu cầu tiêu thụ sản phẩm sữa của người dân rất lớn nên có nhiều cơ
sở sản xuất vì lợi nhuận trước mắt đã sản xuất ra sữa đậu nành không đảm bảo
vệ sinh, ảnh hưởng tới sức khỏe của người tiêu dùng. Vì vậy cần có một sản
phẩm sữa đậu nành hương vị thơm ngon, đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn vệ
sinh, giá cả phải chăng cung cấp tới người tiêu dùng.
Việc xây dựng một xưởng thực nghiệm sản xuất sữa đậu nành trong
khuôn viên trường đại học sẽ góp phần đáp ứng được phần nào nhu cầu sử dụng
sữa đậu nành thơm ngon, hợp vệ sinh; đồng thời là nơi giải quyết nhu cầu thực
tập của sinh viên, tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận thực tế và là nơi nghiên
cứu của giảng viên.
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
14
Trường Đại Học KTKT-CN
Mặt khác, khi xưởng sản xuất sữa đậu nành xây dựng sẽ có nhiều thuận
lợi hơn như: cố vấn về công nghệ sản xuất là các giảng viên của khoa công nghệ
thực phẩm của trường, nguồn nhân lực có thể sử dụng sinh viên trong trường…
Vì vậy em xin trình bày đề tài luận văn của em là “ Thiết kế phân xưởng
sản xuất sữa đậu nành năng suất 5 triệu lit/ năm”
Nội dung luận văn gồm các phần chính sau:
•
•
•
•
•
•
•
•
Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
Chương 2: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ
Chương 3: Tính cân bằng vật liệu
Chương 4: Tính và chọn thiết bị
Chương 5: Tính năng lượng và tính nước
Chương 6: Thiết kế kiến trúc xây dựng
Chương 7: Tính toán kinh tế
Chương 8: Vệ sinh an toàn lao động
Bản vẽ:
• Bản vẽ thiết bị tách vỏ
• Bản vẽ thiết bị nấu, phối trộn
• Bản vẽ thiết bị tiệt trùng UHT dạng tấm
• Bản vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ
• Bản vẽ mặt bằng phân xưởng
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
15
Trường Đại Học KTKT-CN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. CÂY VÀ HẠT ĐẬU NÀNH
1.1.1. Cây đậu nành
Đậu nành là một loại cây họ đậu (đậu tương) có tên khoa học là Glycine
max (L) Merr thuộc chi Glycine họ đậu Leguminosae, họ phụ cánh bướm
Papilionoideae và bộ Phaseoleae.
Ảnh 1.1. Cây đậu tương
Hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điểm hình thái, phân bố địa lý và số
nhiễm sắc thể do Hymowit và Newell (1984) xây dựng. Theo hệ thống này
ngoài chi Glycine còn có thêm chi phụ Soja. Chi Glycine được chia ra thành 7
loài hoang dại lâu năm, và chi phụ Soja được chia làm 2 loài: loài đậu tương
tương trồng Glycine (L) Merr và loài hoang dại hàng năm G.Soja Sieb và Zucc
[6].
Đậu nành là cây á nhiệt đới nên có đặc điểm sinh thái thích nghi với biên
độ rộng về nhiều mặt như ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn.
Đậu nành có thể trồng quanh năm nhưng với mỗi thời vụ canh tác khác
nhau có ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng cây trồng, tình hình sâu bệnh, năng
suất, phẩm chất hạt, chi phí sản xuất.
Thời vụ canh tác: vụ đông xuân, vụ xuân hè, vụ hè thu,vụ thu đông. Tùy
theo đăc điểm thời tiết khí hậu, đặc điểm địa lý…để lựa chọn thời điểm canh tác
thích hợp. Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long nơi có nhiều diện tích trồng cây
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
16
Trường Đại Học KTKT-CN
đậu nành thời vụ canh tác thích hợp nhất là đông xuân và xuân hè, các tỉnh vùng
núi phía bắc đậu nành được gieo trồng chính trong vụ hè thu…
Cây đậu nành là một cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao. Khó
có thể tìm thấy một cây trồng nào có tác dụng nhiều mặt như cây đậu nành. Sản
phẩm của nó làm thực phẩm cho con người, thức ăn gia súc nguyên liệu cho
công nghiệp, hàng xuất khẩu và là cây cải tạo đất tốt. Vì thế cây đậu nành được
gọi là “Ông hoàng trong các loại cây họ đậu”.
Cây đậu nành có giá trị rất toàn diện:
• Giá trị về mặt thực phẩm: hạt đậu nành có thành phần dinh dưỡng cao,
hạt đậu nành là loại thực phẩm duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá
đồng thời cả protid và lipid. Hiện nay từ hạt đậu nành người ta đã chế
biến ra được trên 600 sản phẩm khác nhau, trong đó có hơn 300 loại làm
thực phẩm được chế biến bằng phương pháp cổ truyền, thủ công và hiện
đại dưới dạng tươi, khô và lên men… như giá, đậu phụ, tương, xì dầu…
đến các sản phẩm cao cấp khác như: cà phê đậu tương, bánh kẹo, ...đậu
nành còn là vị thuốc để chữa bệnh, đặc biệt là hạt đậu nành đen.
• Giá trị về mặt công nghiệp: đậu nành là nguyên liệu của nhiều ngành
công nghiệp khác nhau như: chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà
phòng, tơ nhân tạo, chất đốt lỏng, dầu bôi trơn trong ngành hàng không,
nhưng chủ yếu đậu nành được dùng để ép dầu. Hiện nay trên thế giới đậu
nành là cây đứng đầu về cung cấp nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu nành
chiếm 50 % tổng lượng dầu thực vật.
• Giá trị về mặt nông nghiệp:
+ Làm thức ăn cho gia súc: đậu nành là nguồn thức ăn tốt cho gia
súc; 1kg hạt đậu nành tương đương với 1,38 đơn vị thức ăn chăn
nuôi. Toàn cây đậu nành (thân, lá, quả, hạt) có hàm lượng đạm khá
cao cho nên các sản phẩm phụ như thân lá tươi có thể làm thức ăn
cho gia súc rất tốt, hoặc nghiền khô làm thức ăn tổng hợp của gia
súc.
+ Cải tạo đất: đậu nành là cây luân canh cải tạo đất tôt. 1ha trồng đậu
nành nếu sinh trưởng phát triển tôt để lại trong đất 30- 60 kg N [4].
Thân lá đậu nành dung bón ruộng thay phân hữu cơ rất tôt bởi hàm
lượng N trong thân chiếm 0,05 %, trong lá 0,19%.
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
17
Trường Đại Học KTKT-CN
Trên thế giới đậu nành được trồng rộng rãi ở Trung Quốc, Mỹ, Brazil. Ở
nước ta đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh phía nam.
1.1.2. Hạt đậu nành
1.1.2.1. Hình thái, cấu trúc
• Hình thái
+ Hạt đậu nành có nhiều hình dạng khác nhau như hình bầu dục, tròn
dài, tròn dẹt, chùy dài.
+ Về màu sắc, hạt cũng có nhiều màu sắc khác nhau như vàng xanh,
xám, đen, và các màu trung gian.Tuy nhiên, nhìn chung phần lớn
có màu vàng.
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
18
Ảnh 1.2. Hạt đậu nành khô
Trường Đại Học KTKT-CN
Ảnh 1.3. Hạt đậu nành tươi hình
màu vàng
chùy dài, màu vàng
Ảnh 1.4. Hạt đậu nành Hà Lan
Ảnh 1.5. Hạt đậu đen
Ảnh 1.6. Hạt đậu nành khô, hình
bầu dục
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
19
Trường Đại Học KTKT-CN
• Cấu trúc
Hạt đậu nành gồm có 3 thành phần là vỏ hạt, phôi, tử điệp.
+ Vỏ: chiếm khoảng 8% khối lượng hạt, là lớp ngoài cùng, thường có
màu vàng hay màu trắng.Vỏ bảo vệ phôi mầm chống lại nấm và vi
khuẩn.
+ Phôi: chiếm 2% khối lượng hạt, là rễ nảy mầm- phần sinh trưởng
của hạt khi hạt khi hạt lên mầm.
+ Tử điệp: gồm hai lá mầm tích trữ dưỡng liệu của hạt, chiếm phần
lớn khối lượng hạt (khoảng 90%), chứa hầu hết chất đạm và chất
béo của hạt.
1.1.2.2. Thành phần hóa học của hạt đậu nành
- Hạt đậu nành có cấu tạo từ các thành phần chính gồm protein, lipid,
glucid. Ngoài ra, hạt đậu nành còn chứa nước, các vitamin (A, B 1, B2, B5, B6,
B12, PP, C, E) và tro (chiếm khoảng 4,6 % trọng lượng hạt ướt)
- Tùy theo giống, đất đai, khí hậu trồng trọt và điều kiện, phương pháp
thu hoạch, bảo quản, hàm lượng các chất có trong hạt đậu nành sẽ có sự thay
đổi.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của hạt đậu nành
Protein
Lipid
Tro
( %)
Cacbohydrat
e (%)
(%)
100
40
20
35
4,9
90,3
43
23,3
29
5
Vỏ hạt
7,3
8,8
1,0
86
4,3
Phôi
2,4
41
11
43
4,4
Thành
phần
Tỷ lệ
Nguyên
hạt
Nhân
(Tử điệp)
(%)
1.1.2.2.1. Protein
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
20
Trường Đại Học KTKT-CN
- Hàm lượng protein tổng dao động trong hạt đậu nành từ 29,6-50,5 %,
trung bình là 40%.
- Về giá trị dinh dưỡng, protein đậu nành đứng hàng đầu về đạm nguồn
gốc thực vật không chỉ về hàm lượng protein cao mà cả về chất lượng protein.
Bởi vì protein đậu nành dễ tan trong nước và chứa nhiều acid amin không thay
thế như lysin, trytophan. Trừ methionin và cystein hơi thấp, các acid amin khác
của đậu nành có thành phần giống thịt.
Bảng 1.2. Thành phần các acid amin không thay thế trong hạt đậu nành
Loại acid amin
Hàm lượng (g/100g)
Leusine
7,84
Isoleusine
4,48
Lysine
6,40
Phenylalanin
4,96
Threonime
3,84
Trytophane
1,28
Valine
4,80
Methionine
1,28
1.1.2.2.2. Chất béo
- Chất béo chiếm khoảng 20% trọng lượng khô của hạt đậu nành và nằm
chủ yếu trong phần tử điệp của hạt.
- Chất béo có trong hạt đậu nành gồm các thành phần chủ yếu là
Triglycerid (chiếm 96% lượng chất béo thô) và Lecithine (Chiếm khoảng 2%
chất béo thô). Ngoài ra còn có khoảng 0,5% acid béo tự do và một lượng nhỏ
carotenoid.
Bảng 1.3. Thành phần acid béo trong hạt đậu nành
Acid béo
Ký hiệu
% khối lượng
Lauric
12:0
4,5
Myristic
14:0
4,5
Palmitic
16:0
11,6
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
21
Trường Đại Học KTKT-CN
Stearic
18:0
2,5
Oleic
18:1
21,1
Linoleic
18:2
52,4
Linolenic
18:3
7,1
1.1.2.2.3. Các thành phần khác
* Carbohydrate
- Chiếm khoảng 34% trọng lượng khô của hạt đậu nành.
- Trong đó hàm lượng tinh bột không đáng kể. Carbohydrate được chia
làm 2 loại: loại tan trong nước chiếm khoảng 10% (bao gồm các loại đường
không khử được như sucrose, raffinose và stachyose) và loại không tan trong
nước (cellulose, hemicellulose).
Bảng 1.4. Thành phần các carbohydrate có trong hạt đậu nành
Carbohydrate
Hàm lượng (%)
Cellulose
4,0
Hemicellulose
15,0
Stachyose
3,8
Rafinose
1,1
Saccharose
5,0
Các loại đường khác
5,1
* Vitamin
Gồm các vitamin A, B1, B2, B5, B6, B12, PP, C, E và không chứa vitamin D
Bảng 1.5. Thành phần các vitamin trong hạt đậu nành
Vitamin
Hàm lượng (µg/g)
Thiamine
11,0-17,5
Niacin
21,4-23,0
Axit tantothenic
13,0-21,5
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
22
Trường Đại Học KTKT-CN
Inositol
2300
Carotene
0,18-3,42
Riboflavin
3,4-3,6
* Các enzyme
Đậu nành cũng như tất cả các hạt khác đều chứa enzyme cần thiết cho
quá trình nảy.Trong đậu nành có chứa một số loại enzyme như:
- Urease: chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua đường ruột. Chính vì
vậy, không nên ăn đậu nành sống.
- Lipase: thủy phân glycerid tạo thành glycerin và acid béo.
- Phospholipase: thủy phân este của acid acetic.
- Lipoxygenase: xúc tác phản ứng chuyển H2 trong acid béo.
* Tro
Trong đậu nành, hàm lượng các chất tro chiếm khoảng 4,6%
Bảng 1.6. Thành phần tro của hạt đậu nành theo phần trăm chất khô
Thành phần
Hàm lượng (%)
P2O5
0,6 -2,18
SO3
0,41-0,44
K2O
1,91-2,64
Na2O
0,38
CaO
0,23-0,63
Cl
0,025
MgO
0,22-0,55
Các chất khác
1,17
Ngoài ra còn có các nguyên tố khoáng khác Fe,Cu,Mn,Ca,Zn…..
Bảng1.7. Thành phần khoáng trong hạt đậu nành
Nguyên tố
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
Hàm lượng
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
23
Trường Đại Học KTKT-CN
Ca
0,16-0,47%
P
0,41-0,82%
Mn
0,22-0,24%
Zn
37 mg/kg
Fe
90-150 mg/kg
1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ĐẬU NÀNH, SỮA ĐẬU NÀNH TRÊN THẾ
GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.2.1. Tình hình sản xuất đậu nành, sữa đậu nành trên thế giới
1.2.1.1. Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới
Đậu nành là một trong những cây có dầu quan trọng bậc nhất trên thế giới
và là cây trồng đứng vị trí thứ tư trong các cây làm lương thực thực phẩm sau
lúa mỳ, lúa nước và ngô. Vì vậy sản xuất đậu nành trên thế giới tăng rất nhanh
cả về diện tích, năng suất và sản lượng được thể hiện qua bảng 1.8
- Về diện tích: năm 1960 thế giới trồng được 21triệu ha thì đến năm 2000
sau 40 năm diện tích trồng đã đạt 74,34 triệu ha tăng 3,5 lần. Năm 2005 diện
tích trồng đậu nành là 91,39 triệu ha. Năm 2008 cả thế giới trồng được 96,87
triệu ha tăng 4,61 lần so với năm 1960.
- Về năng suất: năm 1960 năng suất đậu nành thế giới chỉ đạt 12 tạ/ha đến
năm 1990 là 19,17 tạ/ha tăng 59,75%. Đến năm 2008 năng suất đậu nành thế
giới đạt 23,84 tạ/ha tăng 98,67 so với năm 1960.
Bảng 1.8. Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới
Năm
Diện tích
Năng suất
Sản lượng
(triệu ha)
( tạ/ha)
( triệu tấn)
1960
21,00
12,00
25,20
1990
54,34
19,17
104,19
2000
74,34
21,70
151,41
2005
91,39
23,00
209,53
2006
92,99
23,82
221,50
2007
94,90
22,78
216,18
2008
96,87
23,84
230,95
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
24
Trường Đại Học KTKT-CN
( Nguồn: FAO Statistic Database, 2009)
-Về sản lượng: cùng với sự tăng lên về diện tích và năng suất, sản lượng
đậu nành của thế giới cũng được tăng lên nhanh chóng. Năm 1960 sản lượng
đậu nành thế giới đạt 25,20 triệu tấn thì đến năm 1990 tăng lên đạt 104,19 triệu
tấn, tăng gấp 4 lần. Đến năm 2000 sản lượng đậu nành thế giới đạt 151,41 triệu
tấn, tăng gấp 6 lần so với năm 1960. Năm 2008 sản lượng đậu nành thế giới đạt
tới 230,95 triệu tấn, tăng gấp 8,85 lần so với năm 1960.
Trên thế giới, sản xuất đậu nành chủ yếu tập trung ở các nước như Mỹ,
Braxin, Trung Quốc và Achentina [4].
Trước năm 1970, chỉ có Mỹ và Trung Quốc là hai nước sản xuất đậu
nành lớn nhất thế giới. Tốc độ phát triển đậu nành ở Mỹ nhanh hơn Trung
Quốc. Sản lượng đậu nành của Mỹ trên thế giới tăng từ 60% năm 1960 lên đỉnh
cao là 75% năm 1969, trong khi sản lượng đậu nành của Trung Quốc giảm từ
32% xuống 16% trong cùng thời kỳ. Hiện nay Mỹ vẫn là quốc gia sản xuất đậu
nành đứng đầu thế giới với 45 % diện tích và 55% sản lượng. Braxin là nước
đứng thứ hai ở châu Mỹ và cũng đứng thứ hai thế giới về diện tích và sản lượng
đậu nành. Năm 2000, Braxin sản xuất đậu nành chiếm 18,5% về diện tích và
20,1 % về sản lương thế giới. Năm 2009 sản lượng đậu nành của Braxin đạt
50,195 triệu tấn.
Trung Quốc là nước đứng thứ tư trên thế giới về sản xuất cây trồng này.
Ở Trung Quốc, đậu nành chủ yếu được trồng ở vùng Đông Bắc, nơi có những
điển hình năng suất cao, đạt tới 83,93 tạ/ha đậu tương trên diện tích 0,4 ha và
49,6 tạ/ha trên diện tích 0,14 ha. Năm 2009 năng suất đậu nành Trung Quốc đạt
17,79 tạ/ha và sản lượng đạt 16,9 triệu tấn
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
Luận Văn Tốt Nghiệp
25
Trường Đại Học KTKT-CN
Hình 1.1 Tình hình sản xuất đậu nành 4 nước đứng đầu thế giới năm 2009
1.2.1.2. Tình hình sản xuất sữa đậu nành trên thế giới
Hiện nay trên thế giới sữa đậu nành được sản xuất và tiêu thụ với năng
suất ngày càng cao.
Ở Hoa Kỳ, sữa đậu nành đang được cổ vũ mạnh mẽ để thay thế sữa bò, vì
nó có giá trị dinh dưỡng tương đương và được xem là sử dụng an toàn hơn sữa
bò bởi ít bị dị ứng.
Ở Hoa Kỳ, sữa đậu nành được sản xuất lần đầu tiên vào những năm 1920,
ngày nay sữa đậu nành rất phổ biến, đặc biệt trong thành phần dân chúng có
hiểu biết về dinh dưỡng và trong giới quan tâm đến sức khỏe. Tại tiểu bang
Tennessee, Hoa Kỳ, có một làng tên là ‘The Farm’ với dân số hơn 1000 người,
đã sản xuất hơn 80 gallons (xấp xỉ 302,83 lit) sữa đậu nành mỗi ngày để cung
cấp cho mọi người.
Ở Trung Quốc, ngừơi dân đã uống loại sữa này cả ngàn năm nay. Sữa đậu
nành nóng sản xuất hàng ngày bầy bán trên vỉa hè. Ở Hồng Kông và Đài Loan,
xưởng sản xuất làm việc suốt đêm để sáng sớm giao sữa tươi nóng đến mọi nhà.
Vitasoy, nhà sản xuất sữa đậu nành đóng chai đầu tiên trên thế giới, có trụ
sở ở Hồng Kông, đã sản xuất hàng loạt với giá rẻ chỉ bằng 1/3 lon Coc Cola.
Năm 1974, Vitasoy đã bán ra hơn 150 triệu chai mỗi năm, trở thành loại nước
uống bán chạy nhất Hồng Kông.
Sinh Viên: Nguyễn Thị Xuân TP2AHN – Khóa 2
GVHD: Th.s Lê Minh Châu
