THIẾT LẬP MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG CHÍNH CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SỮA

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

THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ VÀ NHÀ MÁY
THỰC PHẨM
Đề tài:

THIẾT LẬP MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG
CHÍNH CỦA NHÀ MÁY CHẾ BIẾN SỮA
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN
LỚP: 01DHTP2
SVTH: Trần Hữu Tín
Nguyễn Thị Hà
Đinh Thị Thơm
Đỗ Thị Bích Hòa
Nguyễn Thanh Nguyên
Nguyễn Thị Bích Phương

TP.HCM, tháng 6 năm 2013

2005100358
2005100181
2005100287
2005100053
2005100032
2005100160


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 5
Chương I: LẬP LUẬN KINH TẾ-KĨ THUẬT .......................................................... 6
1.1.

Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa ................................................ 6

1.2.

Vị trí đặt nhà máy ......................................................................................... 6

1.3.

Giao thông vận tải ......................................................................................... 6

1.4.

Cấp thoát nước .............................................................................................. 6

1.5.

Năng lượng.................................................................................................... 7

1.6.

Nguồn nhân lực ............................................................................................. 7

1.7.

Sự hợp tác hóa ............................................................................................... 7

Chương II : NGUYÊN LIỆU ..................................................................................... 8
2.1.

Giới thiệu nguyên liệu sữa tươi..................................................................... 8

2.2.

Thành phần hoá học của sữa tươi ................................................................. 8

2.2.1.

Chất béo.................................................................................................. 8

2.2.2.

Protein .................................................................................................... 9

2.2.3.

Đường lactoza ...................................................................................... 10

2.2.4.

Các loại muối khoáng........................................................................... 10

2.2.5.

Acid hữu cơ .......................................................................................... 11

2.2.6.

Các chất xúc tác sinh học ..................................................................... 11

2.2.7.

Vi sinh vật trong sữa ............................................................................ 12

2.2.8.

Nước ..................................................................................................... 12

Chương III : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................................... 13
3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ ......................................................................... 13
3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ .............................................................. 14
3.2.1. Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu .......................................... 14

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

2


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
3.2.2. Cân định lượng ........................................................................................ 15
3.2.3. Hoàn nguyên sữa bột ............................................................................... 15
3.2.4. Tiêu chuẩn hoá ......................................................................................... 16
3.2.5. Đồng hoá lần I ......................................................................................... 16
3.2.6. Nâng nhiệt và làm lạnh ............................................................................ 16
3.2.7. Ủ hoàn nguyên ......................................................................................... 17
3.2.8. Phối trộn với siro 70% ............................................................................. 17

3.2.9. Đồng hoá lần II ........................................................................................ 17
3.2.10. Tiệt trùng và làm nguội (UHT) .............................................................. 17
3.2.11. Bồn chờ rót ............................................................................................ 18
3.2.12. Máy rót sữa tươi Tetrapak ..................................................................... 18
Chương IV : TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................ 20
4.1. Thời vụ nguyên liệu ...................................................................................... 20
4.2. Biểu đồ nhập nguyên liệu ............................................................................... 20
4.3. Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy ........................................................ 20
4.4. Biểu đồ bố trí sản xuất cho từng mặt hàng ................................................... 21
4.5. Tính cân bằng vật chất ................................................................................... 21
4.5.1. Số liệu ban đầu ........................................................................................ 21
4.5.2. Tính cân bằng vật chất cho sữa tươi tiệt trùng có đường ....................... 22
Chương V : TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ....................................................................... 28
5.1.

Thùng hoàn nguyên: ................................................................................... 28

5.2.

Cân định lượng ........................................................................................... 30

5.3.

Thùng nước nóng dùng cho hoàn nguyên ................................................... 30

5.4.

Thùng tiêu chuẩn hóa .................................................................................. 31

5.5.

Thùng chứa bơ ............................................................................................ 32

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

3


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
5.6.

Thiết bị đồng hóa lần 1 ............................................................................... 32

5.7.

Thùng chứa sữa sau đồng hóa lần 1 ............................................................ 33

5.8.

Thiết bị gia nhiệt và làm nguội ................................................................... 33

5.9.

Thùng ủ hoàn nguyên.................................................................................. 34

5.10.

Nồi nấu nước nóng .................................................................................. 34

5.11.

Thùng chứa nước nguội ........................................................................... 34

5.12.

Nồi nấu sirô 70% ..................................................................................... 35

5.13.

Thùng chứa siro 70% dùng cho phối trộn ............................................... 35

5.14.

Thùng chứa siro 70% dùng cho phối trộn ............................................... 36

5.15.

Máy đồng hóa lần 2 ................................................................................. 36

5.16.

Thùng chứa sữa sau đồng hóa lần 2 ........................................................ 36

5.17.

Thiết bị tiệt trùng và làm nguội ............................................................... 37

5.18.

Bồn chờ rót sữa tươi ................................................................................ 38

5.19.

Máy rót Tetrapak ..................................................................................... 38

KẾT LUẬN .............................................................................................................. 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 42

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

4


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm

MỞ ĐẦU
Sữa là sản phẩm cung cấp gần như đầy đủ chất dinh dưỡng cho con người. Vì
vậy nó là nguồn thực phẩm rất quan trọng và không thể thiếu đối với con người. Do
đó cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến
sữa nói riêng cũng đã và đang phát triển.
Hiện nay nền công nghiệp chế biến sữa của nước ta vẫn còn non trẻ. Nguồn
sữa bò tươi của nước ta còn thiếu thốn nên phải nhập từ nước ngoài nguyên liệu sữa
bột. Vì vậy, việc xây dựng nhà máy sử dụng sữa bột làm nguyên liệu là giải pháp tích
cực hiện nay.
Một trong những yếu tố quan trọng của một nhà máy chế biến sữa là phải thiết
lập được mặt bằng phân xưởng chính phù hợp với dây chuyền công nghệ đặt ra. Nó
ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của nhà máy, mỹ quan, hiệu quả kinh tế, chất lượng
sản phẩm và các công trình phụ khác.
Với đề tài Thiết lập mặt bằng phân xưởng chính của nhà máy chế biến sữa,
nhóm có cơ hội sử dụng kiến thức đã học vào một bài toán thực tiễn. Dù vậy, trong

quá trình làm bài, nhóm không tránh khỏi sai sót, mong thầy góp ý để chúng em hoàn
thiện hơn.
Các thành viên.

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

5


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm

Chương I: LẬP LUẬN KINH TẾ-KĨ THUẬT
1.1.

Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa
Sữa là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, trong khi đó nhu cầu sử dụng hàng

ngày của con người cũng tương đối lớn, không những gia tăng cả về số lượng lẫn chất
lượng mà còn đòi hỏi đầy đủ về an toàn vệ sinh thực phẩm. việc xây dựng nhà máy
chế biến sữa sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu của người tiêu dùng trong nước đồng
thời hướng đến xuất khẩu. khi nhà máy đi vào hoạt động không những góp phần giải
quyết công ăn việc làm mà còn tăng thu nhập cho người lao động, mang lại nguồn lợi
to lớn cho nhà đầu tư.
Nhà máy sữa được xây dựng đảm bảo các yêu cầu sau:
 Vị trí đặt nhà máy: gần nguồn nguyên liệu, thị trường tiêu thụ sản phẩm
 Giao thông vận tải thuận lợi
 Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng
 Cấp thoát nước thuận lợi
 Nguồn nhân lực dồi dào.
1.2.

Vị trí đặt nhà máy
Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu tôi chọn địa điểm xây

dựng nhà máy chế biến sữa tại Khu Công Nghiệp Hòa Khánh- thành phố Đà Nẵng.
Lý do Đà Nẵng là một thành phố lớn tiêu thụ sữa bậc nhất miền trung và là cầu nối
giữa hai miền nam bắc. Hơn nữa, chính quyền thành phố đang có những chính sách
ưu đãi rất thiết thực cho các nhà đầu tư cả về giá đất và các điều kiện khác. Nhà máy
xây dựng tại đây sẽ được hưởng các điều kiện thuận lợi như: giao thông vận tải, cấp
thoát nước, năng lượng và nguồn nhân lực.
1.3.

Giao thông vận tải
Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, thuộc loại bậc nhất miền trung.

Nhà máy nằm gần đường quốc lộ 1 A và cảng Tiên Sa. Đây là điều kiện rất thuận lợi
để vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm, máy móc thiết bị,…
1.4.

Cấp thoát nước

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

6


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn, do vậy nước sẽ được cung cấp
từ nhà máy nước của khu công nghiệp. ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng
khoang và được xử lí đạt yêu cầu của nước thủy cục

Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí sẽ được thải ra ngoài.
1.5.

Năng lượng
Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công

nghiệp với điện áp 220/380V . Để đề phòng mất điện, nhà máy sử dụng thêm máy
phát điện dự phòng.
1.6.

Nguồn nhân lực
Thành phố Đà Nẵng là một thành phố đông dân cư tập trung nhiều trường đại

học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp. Đây là nguồn nhân lực dồi dào cho nhà
máy. Ngoài ra nhà máy còn thu hút thêm các cán bộ lành nghề có nhiều kinh nghiệm.
1.7.

Sự hợp tác hóa
Nhà máy hợp tác với các nhà máy khác nằm trong khu công nghiệp như công

ty nhựa, công ty bao bì, nhà máy khí nén, nhà máy xử lý nước, nhà máy bia,… để
cùng chung phát triển cơ sở hạ tầng, điện, nước nhàm giảm thiểu chi phí vốn đầu tư.
Ngoài ra nhà máy còn liên kết với các dự án nuôi bò sữa của nông dân vùng
lân cận để đân dần hình thành nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy sau này, thay
thế dần nguồn nguyên liệu sữa bột nhập ngoại của nước ngoài. Đây là điều đáng và
nên làm trong tương lai.

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

7

Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm

Chương II : NGUYÊN LIỆU
2.1.

Giới thiệu nguyên liệu sữa tươi
Sữa là là loại thực phẩm rất giàu dinh dưỡng. Trong sữa có đầy đủ các chất

cần thiết cho việc tạo thành các tổ chức cơ thể và cơ thể có khả năng hấp thụ sữa rất
cao. Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng như chất béo, đường lactoza, các
vitamin, chất khoáng, các enzyme,…Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ các axit amin
không thay thế. Đây là các axit amin rất cần thiết cho cơ thể. Có thể nói rất ít loại
thực phẩm nào mà toàn diện về các chất như sữa.
Nguyên liệu ban đầu của dây chuyền là sữa bột gầy, vì vậy trong sữa chứa hầu
hết các phần giống nhau như trong sữa tươi, chỉ khác về hàm lượng béo, hàm lượng
nước, một phần nhỏ vitamin. Về mặt hóa lý thì sữa sau khi tiêu chuẩn hóa gần giống
với sữa tươi.
2.2.

Thành phần hoá học của sữa tươi

2.2.1. Chất béo
Gồm 2 loại: đơn giản và phức tạp.
 Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35 đến 45g/l đối với sữa tươi gồm các axit
béo no và không no như axit oleic, palmitic, Stearic.
 Chất béo phức tạp: Chất béo này thường chứa các phần tử nito, photpho, lưu
huỳnh. Các axit béo phức tạp này đều có tên chung là photpho amino axit.
Đại diện quan trọng nhất của axit béo này là lexitin.

 Đặc tính hóa lý của chất béo:
-

Mật độ quang ở 15°C:

0,91 -0,95:

-

Nhiệt độ nóng chảy:

31 -36°C

-

Nhiệt độ đông đặc:

25 -30°C

-

Chỉ số iốt:

25 -45

-

Chỉ số xà phòng:

218 -235

-

Chỉ số axit bay hơi không hòa tan: 1,5 -3

-

Chỉ số axit bay hơi hòa tan:

-

Chỉ số khúc xạ: 1,453 -1,462

26 -30

Cấu trúc chất béo có trong sữa:

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

8


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Chất béo trong sữa có dạng hình thù của hạt tiểu cầu hoặc hình oval với đường
kính 2 -10mm tùy thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa. Cấu trúc hạt hình cầu được bao
bọc bởi một màng Protein và màng này có hai phần: Một phần có thể hòa tan trong
nước và một phần thì không. Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết với
một lớp phụ có bản chất Phospholipit, có thành phần chủ yếu là lexitin và cephalin.
Đây là những chất béo phức tạp có hàm lượng 0,3 -0,5g/l.
Ngoài ra, màng tế bào còn chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ chủ yếu

là Cu, Fe, Enzim.Enzim chủ yếu là photphataza mang tính kiềm tập trug trong phần
protit và enzim reductaza có trong phần không hòa tan được.
Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit trong long các
tiểu cầu mang đặc tính chung như sau: Phần trung tâm của hạt tiểu cầu chứa các
glixetit có điểm nóng chảy thấp, giàu hàm lượng axit oleic và luôn ở trạng thái lỏng
trong điều kiện nhiệt độ môi trường. Trong khi đó, phần ngoại vi nơi tiếp xúc với
màng chứa các glyxerit có chỉ số iod thấp( 5-6 ) nhưng lại có điểm nóng chảy rất cao
và đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường. Vì lẽ đó, xu thế chung của các hạt chất béo có
trong sữa sẽ liên kết lại với nhau để tạo thành hạt hình cầu có kích thước lớn hơn. Đó
là nguyên nhân gây nên trạng thái mất ổn định của chất béo có trong sữa và đó là
nguyên nhân gây nên sự phân lớp chất béo và các thành phần trong sữa.
2.2.2. Protein
Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa hầu hết các loại
axit amin đặt biệt là axit amin không thay thế.
Protein

Polypeptit

Peptit

axit amin

Trong cấu trúc thành phần protein sữa rất đa dạng, bao gồm các chất sau:
 Casein toàn phần chứa:

26 -29g/l

 β-lactoglobulin:

26 -29g/l

 α-lactalbumin:

2,4 -4l/g

 Immunoglobulin:

0,8 -1,5g/l

Và một số thành phần khác.
Trong các thành phần trên, Cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của
sữa. Về mặt cấu trúc, casein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40 -200mm và
bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể rắn như keo
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

9


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
có màu trắng hoặc kết tủa casein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình axit hóa sữa
đến pH đẳng điện (pH=4,6).
2.2.3. Đường lactoza
Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa, với hàm lượng khoảng 50g/l,
tồn tại chủ yếu ở hai dạng α và β. Lactoza khi bị phân hủy tạo ra các phần tử đường
glucoza và một phần tử đường galactoza.
C12H22O11 + H2O
lactoza

C6H12O6 +
glucoza

C6H12O6
galactoza

Trong sữa đường latoza luôn ở trạng thái hòa tan, khả năng hào tan và kết tinh
của lactoza cho ta những ứng dụng quan trọng trong chế biến sữa. Hai đường α –β
lactoza luôn tồn tại cân bằng trong chất lỏng theo một tỉ lệ nhất định và cân bằng này
được thay đổi bởi nhiệt độ.
Đường lactoza ít hòa tan ít hòa tan hơn đường sacharoza ở cùng nhiệt độ và ít
ngọt hơn. Độ hòa tan của đường lactoza tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị phân hủy
rất chậm theo nhiệt độ ở nhiệt độ cao. Sự có mặt của đường lactoza góp phần biến
màu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao.
Đường lactoza dễ bị lên men dưới tác dụng của vi khuẩn để tạo ra các sản phẩm khác
nhau. Quan trọng nhất là tạo thành axit lactic trong sản xuất sữa lên men.
C12H22O11 +H2O
lactoza

4CH3CHOH-COOH +H2O +CO2
axit lactic

Axit lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành axit
propionic hay axit butyric.
3CH3CHOH-COOH

CH3 (CH2)2COOH +2CO2 +2H2

Axit butilic
CH3CHOH-COOH

CH3-CH2COOH +CO2 +H2O +CH3-COOH

Axit propionic
Nếu dưới tác động của nấm men đặc biệt thì đường lactoza sẽ tạo thành các chất theo
phản ứng sau:
C12H22O11 + H2O

C6H12O6

Lactoza

Glucoza

+

C6H12O6
Galactoza

2.2.4. Các loại muối khoáng
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

10


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Hàm lượng của nó trong sữa khoảng: 9 -9,1 (g/l)
Các muối khoáng trong sữa chủ yếu gồm: Muối clorua, photphat, xitrat,
sunphatnatri, bicacbonnat. Các muối khoáng trong sữa tồn tại dưới 2 dạng cân bằng:
dạng hòa tan và dạng keo. Tuy nhiên, dạng cân bằng này có thể phá vỡ dưới các yếu
tố công nghệ: ph, nhiệt độ…
Sự tồn tại cân bằng của muối Ca ở dạng hòa tan và dạng phức của các thể keo

là có ý nghĩa lớn hơn cả vì nó quyết định đến sự ổn định của sữa. Sự tăng lên hàm
lượng Ca sẽ làm tăng khả năng bất ổn định, đặc biệt trong quá trình đun nóng và quá
trình lên men.
Để tránh hiện tượng này thông thường người ta cho thêm vào sữa những dạng
phức tạp đó là các muối photphat hoặc xitrat với liều lượng thích hợp.
2.2.5. Acid hữu cơ
Trong sữa chứa nhiều axit hữu cơ như: axit citric, lactic, axetic… trong đó,
axit citric là axit cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ
vào quá trình.
Axit citric → diaxetyl → axeton → 2,3 butylen glycol
2.2.6. Các chất xúc tác sinh học
2.2.6.1. Vitamin
Sữa được coi là thức ăn tiêu biểu nhất về số lượng vitamin, tuy với hàm lượng
không lớn lắm. hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo khả năng
hòa tan của chúng trong nước hay chất béo.
 Nhóm vitamin hòa tan trong chất béo: vitamin A, D, E chủ yếu nằm trong
thành phần của mỡ sữa.
 Nhóm vitamin tan trong nước: vitamin B, C, PP.
2.2.6.2. Các enzyme
Các enzyme tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa
cũng như bảo quản sữa, các enzyme trong sữa được chia làm hai nhóm chính.
 Nhóm enzyme thủy phân: gồm lipaza, photphataza, galactaza, proteaza,
amylaza. Trong đó, vai trò của các enzyme lipaza có tính quyết định đến quá trình
chế biến và bảo quản sữa. lipaza có tác dụng thủy phân chất béo tạo thành axit béo
và glyxerin có pH = 9,4.
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

11

Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
 Nhóm enzyme oxy hóa: gồm reductaza, lactoperoxydaza catalaza. Các
enzyme này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa.
2.2.7. Vi sinh vật trong sữa
Gồm: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc.
 Nấm men: có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2-9 mm. phần
đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi.
 Nấm mốc: chủ yếu là muco và rhizopus. Các loại nấm mốc này gây nên
những biến động khi sản xuất các sản phẩm như: bơ, pho mát.
Ngoài ra còn có: penicilium, aspergillus.
 Vi khuẩn: hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước không vượt
quá vài micromet. Các vi khuẩn trong sữa: cocus, bacterium…quan trọng là các vi
khuẩn lactic.
Thông thường trong sữa chúng có các đặc điểm:
-

Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện.

-

Không sản sinh ra các hợp chất nitrat.

-

Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau.

-

Ít hay không tiết ra enzyme proteaza trong sữa

Hai loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:
 Streptococcus thermophilus. Được coi là tác nhân của sự hình thành axit
và quá trình chin của pho mát.
 Streptococcus cremoris và streptococcus lactic: là tác nhân của sự đông tụ
tự nhiên của quá trình phồng lên của pho mát, tạo hương.
2.2.8. Nước
Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng của sữa tươi, chiếm 90 % thành
phần trong sữa. nước trong sữa gồm nước tự do, nước liên kết, nước kết tinh và nước
trương. Ngoài nước kết tinh ra thì tất cả những loại nước khác đều có giá trị trong
công nghiệp chế biến sữa.

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

12


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm

Chương III : QUY TRÌ
NH CÔNG NGHỆ
3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Sữa bột gầy
Cân định lượng

Bơ (hâm nóng)

Hoàn nguyên

Nước 45-500C

Tiêu chuẩn hoá
Đồng hoá lần 1 (P=150180bar)
Nâng nhiệt 800C, 5 phút và
làm lạnh 2-60C
Ủ hoàn nguyên 2-60C, 4-8
giờ
Phối trộn

Sacharoza 70%

Hương bơ
Hương sữa

Đồng hoá lần 2 (P=180200bar)
Tiệt trùng 1370C, 3 giây, 6
bả và làm nguội 20-250C
Bồn chờ rót

Rót Tetrapak
Thành phẩm sữa tươi

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

13


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1. Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu
Nguyên liệu chế biến sữa tươi là bột sữa gầy, đường cát trắng, bơ, chất phụ

gia, men khô, nước. Trong đó bột gầy là nguyên liệu chính. Chất lượng của nguyên
liệu ảnh hưởng lớn đến chất lượng sữa thành phẩm nên trước khi đưa vào sử dụng
cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phải đặt các tiêu chuẩn của nhà cung cấp và
của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hoá lí, vi sinh.
Tiêu chuẩn nguyên liệu sữa bột
-

Chỉ tiêu cảm quan
+ Màu sắc: Trắng ngà hoặc vàng
+ Mùi vị: Phải có mùi thơm tự nhiên đặc trưng của sữa không có mùi vị

lạ (ôi khét, chua, mốc…)
+ Trạng thái: Mịn, đồng nhất, không vón cục, không lẫn tạp chất (như có
rác, lông thú,…)
-

Chỉ tiêu hoá lí
+ Độ ẩm < 3%
+ Hàm lượng chất béo < 0,05%
+ Độ hoà tan: 98 – 99%

-

Chỉ tiêu vi sinh
+ Tổng số tạp trùng không quá 5000 tế bào trong 1g bột sữa.
+ Colifom, salmonella, E.coli không được có.
Tiêu chuẩn bơ

-

Chỉ tiêu cảm quan: màu vàng kem, mùi thơm bơ, vị béo không có vị lạ,

trạng thái sệt ở nhiệt độ thường.
-

Chỉ tiêu hoá lí: điểm nóng chảy 23 -34oC

-

Chỉ tiêu vi sinh: nấm men, mốc < 20 con/gam, không có salmonella
Đường cát trắng RE

-

Chỉ tiêu cảm quan: vị ngọt không có mùi lạ, màu sắc trắng sáng. Trạng thái

đồng đều, không vón cục, không tạp chất.
-

Chỉ tiêu hoá lí:
+ Hàm lượng đường saccharose tính bằng % chất khô: >99,7%

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

14


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
+ Độ ẩm < 0,05%
+ pH > 6

+ Dư lượng SO2 < 7mg/kg
+ Cỡ hạt trung bình: 0,6 – 0,9mm
-

Chỉ tiêu vi sinh: tổng số tạp trùng 200 tế bào/10g; nấm men, nấm mốc < 10

tế bào/10g.
Chất ổn định (phụ gia)
Chất ổn định bổ sung vào nhằm tạo trạng thái bền vững, tăng giá trị cảm quan
cho sản phẩm.
Chất phụ gia đưa vào sản phẩm phải đạt yêu cầu sau:
-

Không mang tính dinh dưỡng

-

Không độc hại đối với sức khoẻ con người.

-

Phải tuân theo quy định của tổ chức lương thực thế giới (FAO), tiêu chuẩn

Việt Nam.
Nước sản xuất
Nước dùng để hoàn nguyên sữa bột phải tuân thủ quy định vệ sinh, độ cứng
đạt yêu cầu. Nước trước khi đi vào sản xuất phải được xử lí loại bỏ tạp chất hữu cơ,
khử độ cứng, khử trùng.
3.2.2. Cân định lượng
Mục đích: Định lượng bột sữa gầy cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên.

Tiến hành: sữa bột gầy được kiểm tra rồi cho qua gàu tải để vận chuyển lên
cao, đổ xuống máng của vít tải. Tại đây sữa bột được vận chuyển đến cân định lượng
để định khối lượng sữa gầy cần đưa xuống thùng hoàn nguyên.
3.2.3. Hoàn nguyên sữa bột
Mục đích: Chuyển sữa bột từ dạng rắn sang dạng lỏng giống như sữa tươi ban
đầu.
Tiến hành:
-

Quá trình hoàn nguyên sữa bột gầy bằng cách cho sữa bột vào thùng có cánh

khuấy đã chứa sẵn lượng nước nhất định có nhiệt độ 45 – 50oC. Trong quá trình hoàn
nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa trong nước,

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

15


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
tăng khả năng hoà tan, tránh vón cục, giảm thời gian ủ hoàn nguyên sau này. Chất
phá bọt cũng được cho vào nhằm tránh tạo bọt.
-

Nước dùng cho hoàn nguyên phải qua xử lí đạt yêu cầu.

3.2.4. Tiêu chuẩn hoá
Mục đích: điều chỉnh hàm lượng chất béo của dịch sữa đạt yêu cầu công nghệ.
Nguyên liệu sản xuất chính là sữa bột gầy nên tiêu chẩn hoá thực chất là bổ sung thêm
mỡ sữa để đạt hàm lượng chất béo theo quy trình phẩm.

Tiến hành: bơ được hâm nóng trở thành dạng lỏng rồi được bơm vào thùng
tiêu chuẩn hoá đã chứa sẵn dịch sữa với tỉ lệ đã tính trước, cánh khuấy của thùng hoạt
động liên tục tăng khả năng phân tán mỡ sữa trong khối sữa.
3.2.5. Đồng hoá lần I
Mục đích
-

Vì các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết với nhau tạo hạt cầu béo có

kích thướt lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây nên sự phân lớp. Đây
là một trong những nguyên nhân gây mất trạng thái ổn định của sữa trong quá trình
bảo quản. Vì vậy đồng hoá nhằm giẩm kích thước của các cầu mỡ, làm chúng phân
bố đều trong sữa.
-

Đồng hoá là quá trình quan trọng trong công nghệ chế biến sữa bổ sung chất

béo vì nó làm tăng chất lượng về phương diện trạng thái, tránh hiện tượng tách pha
trong quá trình bảo quản và tạo điều kiện cho công đoạn tiếp theo.
Tiến hành
-

Sữa sau khi tiêu chuẩn hoá được bơm qua máy đồng hoá nhờ bơm li tâm. Áp

suất trong máy cần đạt trong công đoạn này là 150 – 180 bar.
-

Dịch sữa sau đồng hoá được chưa trong thùng tạm chứa.

3.2.6. Nâng nhiệt và làm lạnh

Mục đích: tiêu diệt một phần vi sinh vật và vô hoạt một phần enzyme có trong
sữa nhằm tránh bất lợi cho công đoạn tiếp theo, nhất là công đoạn ủ hoàn
nguyên trong thời gian khá dài.
Tiến hành: dịch sữa trong thùng tạm chứa sau đồng hoá được bơm vào thiết bị
thanh trùng, nhiệt độ thanh trùng là 75oC, thời gian thanh trùng là 5 phút. Sau
đó sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ 4 - 8oC.
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

16


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
3.2.7. Ủ hoàn nguyên
Mục đích: sữa được ủ trong thời gian dài ở nhiệt độ thấp nhằm để nó dần dần
trở lại trạng thái của sữa tươi nhưng vẫn đảm bảo hạn chế về sự phát triển của một số
vi sinh vật. Các muối khoáng có trong sữa đặc biệt là ion caxi sẽ liên kết với casein
là một loại protein chiếm phần lớn trong sữa để tạo thành cazeinat cãi ở trạng thái hoà
tan nên giúp cho sữa có trạng thái đồng nhất tốt. Đây là một công đoạn quan trọng
trong việc quyết định chất lượng sữa.
Tiến hành
-

Sữa sau gia nhiệt và làm lạnh sẽ được bơm qua bồn ủ hoàn nguyên có bão hoà

nhiệt độ. Nhiệt độ ủ 2-6oC trong thời gian 4-8 giờ.
-

Mỗi bồn hoàn nguyên có gắn cánh khuấy nhỏ nằm sất đáy và được bật chạy

liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên.

3.2.8. Phối trộn với siro 70%
Mục đích: tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dùng
Tiến hành
-

Công việc phối trộn được thực hiện trong thùng có cánh khuấy nằm ở sát đáy

thiết bị và hoạt động liên tục nhằm tăng sự hoà tan các chất với nhau.
-

Vì quá trình sản xuất đi từ sữa bột nên hương liệu ban đầu rất hạn chế. Để khắc

phục điều này thì hương sữa và hương bơ sẽ được bổ sung với liều lượng rất nhỏ,
khoảng 0,0001% nhằm tăng cường hương cho sản phẩm có mùi tự nhiên như sữa bò
tươi.
3.2.9. Đồng hoá lần II
Giống như đồng hoá lần I, chỉ khác về áp suất đồng hoá P = 180- 200bar.
Sữa sau đồng hoá được đưa vào thùng tạm chứa.
3.2.10. Tiệt trùng và làm nguội (UHT)
Mục đích: diệt toàn bộ vi sinh vật chịu nhiệt và bào tử của nó, kéo dài thời hạn
sử dụng của sản phẩm, đảm bảo an toàn tiệt đối về mặt vi sinh cho sản phẩm.
Tiến hành
-

Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Alpha-laval
có nhiều ngăn. Quá trình thực hiện qua bốn công đoạn chính:
+ Nâng nhiệt sơ bộ

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

17


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
+ 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 tiệt trùng để nâng nhiệt sơ

bộ lên khoảng 85- 90oC. Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng
nhiệt lên nhiệt độ tiệt trùng 137- 140oC và sẽ được lưu ở nhiệt độ này trong thời gian
này 3 giây, áp suất tiệt trùng là 6 bar. Sau đó dịch sữa tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt
với nước lạnh 2oC để đạt nhiệt độ yêu cầu khi ra khỏi thiết bị.
-

Toàn bộ quá trình tiệt trùng và làm nguội được điều khiển bằng chương trình

đã được lập trình sẵn.
3.2.11. Bồn chờ rót
Mục đích: Chứ dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót.
Tiến hành: Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ
rót vô trùng. Bồn là một thiết bị kín có cách khuấy. Toàn bộ hoạt động của bồn được
lập trình sẵn.
3.2.12. Máy rót sữa tươi Tetrapak
Mục đích
-

Cách li sản phẩm với môi trường ngoài nhằm kéo dài hạn sử dụng của sản

phẩm.
-

Tạo kiểu dáng thích hợp cho tiêu dùng và thuận tiện bao gói vận chuyển.
Tiến hành

-

Thể tích mỗi hộp sữa sau khi rót là 200ml, là loại hộp giấy có hình dáng được

ưa chuộng nhất trên thị trường hiện nay. Quá trình rót được thực hiện trên máy rót và
bao gói tự động Tetrapak.
-

Trước khi máy làm việc phải nhất thiết được vệ sinh bằng sút, acid, rồi tuần

hoàn bằng nước sạch lần cuối. Ngoài ra cần phải kiểm tra nồng độ H2O2, ngằm cắt
phải, ngằm cắt trái, bộ in ngày tháng lên bao bì xem có đạt yêu cầu.
-

Cấu tạo của lớp giấy bao bì gồm bảy lớp theo thứ tự như sau:
PE – mực in – giấy carton – Lamination PE – nhôm – PE1 – PE2.

-

Nguyên tắc hoạt động của máy như sau:

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

18


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
+ Khi máy chuyển sang chế độ sản xuất thì bao bì giấy từ cuộn bao bì được
các con lăn dẫn qua bộ in hạn sử dụng rồi dư bộ hàn strip một bên mép của bao bì.
Kế tiếp bao bì được dẫn qua bể chứa dịch H2O2 35% để được sát khuẩn hai bề mặt.
Sau đó được dẫn qua bộ định hình ống và được hàn bên trong để tạo thành ống giấy.
Sữa được rót vào bao bì nhờ một phao rót đặc biệt. Hai ngàm trái và phải hoath động
liên tục vừa hàn ngang vừa cắt tạo thành những hộp sữa rơi xuống bộ phận ghép mí
hộp giấy để tạo thành những hộp chữ nhật. Toàn bộ thao tác được tự động bằng
chương trình lập sẵn.
+ Sữa sau khi rót được bảo quản trong kho thành phẩm ở nhiệt độ thường
của môi trường.

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

19


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm

Chương IV : TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1. Thời vụ nguyên liệu
Tháng
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

4.2. Biểu đồ nhập nguyên liệu
Tháng
1
2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Sữa bột nhuyên liệu

Sữa bột nhuyên liệu

X

X

X

Sữa bột nguyên liệu được nhập từ nước ngoài về. Do nhu cầu sữa bột rất lớn
nên sẽ được thu mua quanh năm. Số lượng sữa bột đươch thu mua nhiều hay ít phụ
thuộc vào chất lượng giá cả nguyên liệu, phụ thuộc vào nhu cầu sản xuất của nhà máy
trong tháng và các tháng sắp tới. Vì vậy phải thường xuyên tìm kiếm và lựa chọn các
nhà cung cấp nguyên liệu cho phù hợp nhằm tìm ra nguồn cung cấp nguyên liệu tốt
nhất với giá cả hợp lí.
4.3. Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy
Sản
Tháng 1
2
3
4
5
6
phẩm
sữa
tươi
tiệt
trùng
Ca
có
đường I
X
X X

X X
X
II

X

III

7

8

9

10

11 12

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Công nhân trong phân xưởng được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ tết. Mỗi
ngày có thể làm việc 1, 2 hoặc 3 ca tuỳ thuộc vào nguyên liệu, thời tiết, đặc biệt là

nhu cầu thị trường tiêu thụ.

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

20


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Khí hậu Việt Nam có 2 mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa. Vào mùa khô nhu
cầu sữa sẽ tăng vọt, sức mua lớn để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng và tăng doanh
thu thì nhà máy phải hoạt động hết công suất.
Tháng 11 được côi là tháng để tu sữa, bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị.
4.4. Biểu đồ bố trísản xuất cho từng mặt hàng
Tháng
Số ngày sản xuất
Sữa tươi tiệt trùng có đường
Ca/ngày

Ca/tháng

1

25

2

50

2

19

1

19

3

27

3

81

4

26

3

78

5

25

3

75

6

26

3

78

7

27

3

81

8

27

3

81

9

25

2

50

10

27

2

52

12

27

2

54

1 năm

280

27

699

11

4.5. Tính cân bằng vật chất
Năng suất cho dây chuyền sữa tươi tiệt trùng có đường là 11 triệu lít/ năm.

4.5.1. Số liệu ban đầu
- Nguyên liệu: sữa bột gầy
+ Chất khô 98%
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

21


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
+ Chất béo 0,05%
-

Thành phẩm:
+ Chất khô của sữa: 12% (không kể saccharose)
+ Chất béo 3,5%
+ Khối lượng riêng: 1.098kg/l = 1,098.103 kg/m3
+ Dung tích hộp: 200ml/hộp

4.5.2. Tính cân bằng vật chất cho sữa tươi tiệt trùng có đường
- Năng suất của dây chuyền tính theo l/ca
11000000
699

-

= 15736,767 (l/ca)

Quy đổi sang kg/ca:
15736,767 x 1,04 = 16366,238 (kg/ca)

Bảng tiêu hao nguyên liệu cho từng công đoạn tính bằng % so với công đoạn
trước đó:
Tên công đoạn

STT

Tiêu hao

Sữa bột gầy
1

Cân định lượng

2

Trộn nguyên liệu

3

Tiêu chuẩn hoá

0,5

4

Đồng hoá lần 1

0,2

5

Gia nhiệt và làm lạnh

0,5

6

Ủ hoàn nguyên

0,5

7

Phối trộn

0,5

8

Đồng hoá lần 2

0,2

9

Tiệt trùng và làm nguội

10

Chờ rót

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

0,5
1

1
0,2

22


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
11

Rót Tetrapak

3

(11) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn rót hộp và đóng gói:
16366,238 x

100
100−3

= 16872,410 (kg/ca)

(10) Lượng dịch sữa trước khi vào bồn chờ rót:
16872,410 x

100
100−0,2

= 16906,222 (kg/ca)

(9) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn tiệt trùng và làm nguội:
16906,222 x

100
100−1

= 17076,992 (kg/ca)

(8) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hoá lần 2:
17076,992 x

100
100−0,2

= 17111,215 (kg/ca)

(7) Tổng lượng dịch sữa và dịch đường bổ sung trước khi vào công đoạn phối trộn:
17111,215 x

100
100−0,5

= 17197,200 (kg/ca)

Tính lượng đường

-

Gọi x là lượng dịch sữa cần tìm có tổng hàm lượng chất khô 12%

-

Gọi y là lượng dịch đường 70% cần bổ sung

-Gọi z là tổng khối lượng của dịch sữa và dịch đường sau phối trộn có hàm lượng
chất khô là 15% (z = 17111,215 kg/ca)
-

Gọi A, B, C lần lượt là hàm lượng chất khô của x,y,z (A=12, B=70, C=15)
Ta có hệ phương trình:
{

𝐴. 𝑥 + 𝐵. 𝑦 = 𝐶. 𝑧
𝑥 + 𝑦 = 𝑧

 {

12. 𝑥 + 70. 𝑦 = 15 . 17197,2
𝑥 + 𝑦 = 17197,2

{

𝑥 = 16307,69 (𝑘𝑔⁄𝑐𝑎)
𝑦 = 889,51 (𝑘𝑔⁄𝑐𝑎)

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

23


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
Từ đó ta có lượng đường RE khô cần sử dụng:
889,51 x

70
100

= 622,657 (kg/ca)

Vì tiêu hao đường là 5% nên lượng đường khô thực tế cần sử dụng là:
622,657 x

100
100−5

= 655,428 (kg/ca)

Lượng nước cần pha với đường khô 70% để được dịch đường 70%:
889,51 – 655,428 = 234,082 (kg/ca)
(6) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn ủ hoàn nguyên:
16307,69 x

100
100−0,5

= 16389,638 (kg/ca)

(5) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn gia nhiệt và làm lạnh:
16389,638 x

100
100−0,5

= 16471,998 (kg/ca)

(4) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn đồng hoá lần 1:
16471,998 x

100
100−0,2

= 16505,008 (kg/ca)

(3) Lượng dịch sữa trước khi vào công đoạn tiêu chuẩn hoá:
16505,008 x

100
100−0,5

= 16587,947 (kg/ca)

Tính khối lượng bơ và khối lượng dịch sữa sử dụng để tiêu chuẩn hoá:
-

Gọi x,y lần lượt là khối lượng dịch sữa, khối lượng bơ sử dụng để tiêu chuẩn
hoá, kg/ca

-

Gọi p,q,r lần lượt là hàm lượng chất béo có trong sữa nguyên liệu, có trong bơ,
có trong sữa tiêu chuẩn hoá (p=0,05; q=82; r=3,5)
Ta có hệ phương trình:
{

𝑝. 𝑥 + 𝑞. 𝑦 = 𝑟(𝑥 + 𝑦)
𝑥 + 𝑦 = 16587,947

GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

24


Thiết kế công nghệ và nhà máy thực phẩm
 {

0,05. 𝑥 + 82. 𝑦 = 3,5 . 16587,947
𝑥 + 𝑦 = 16587,947

{

𝑥 = 15889,613 (𝑘𝑔⁄𝑐𝑎)
𝑦 = 698,333
(𝑘𝑔⁄𝑐𝑎)

Vậy khối lượng của dịch sữa cần tiêu chuẩn hoá là 15889,613 kg/ca và khối
lượng của bơ chứa 82% chất béo cần bổ sung là 698,333 kg/ca.

(2) Tổng khối lượng sữa bột gầy và nước nóng trước khi vào công đoạn hoàn nguyên
là:
15889,613 x

100
100−1

= 16505,451 (kg/ca)

Tính khối lượng sữa bột gầy và nước nóng cần sử dụng cho hoàn nguyên:
Gọi x là khối lượng sữa bột gầy có hàm lượng chất khô 98% và y là khối lượng
nước nóng cần sử dụng cho hoàn nguyên để được khối sữa có tổng hàm lượng chất
khô 8,5%
Ta có phương trình:
98
8,5
.𝑥 =
(𝑥 + 𝑦)
100
100
mà x+y = 16050,451
Từ đó ta tính được
-

Khối lượng sữa bột gầy cần hoàn nguyên: x = 1392,130 (kg/ca)

-

Khối lượng nước cần sử dụng cho hoàn nguyên: y = 14658,32 (kg/ca)

Ta tính được tỉ lệ phối trộn:
𝑆ữ𝑎 𝑏ộ𝑡 𝑔ầ𝑦
1
=
0
𝑁ướ𝑐 45 − 50 𝐶 10,529
(1) Lượng sữa bột gầy cần định lượng:
1392,130 x

100
100−0,5

= 1399,125 (kg/ca)

Vậy cần phải sử dụng 1399,125 kg sữa bột gầy nguyên liệu cho dây chuyền sản
xuất sữa tươi tiệt trùng có đường trong 1 ca
Ta tính được tỉ lệ:
𝑆ữ𝑎 𝑏ộ𝑡 𝑔ầ𝑦 𝑏𝑎𝑛 đầ𝑢
1
=
𝑆ữ𝑎 𝑡ươ𝑖 𝑡ℎà𝑛ℎ 𝑝ℎẩ𝑚 11,697
GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN

25