Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy sữa tươi tiệt trùng

BỘ

CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tiểu luận
THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY THỰC PHẨM
Đề tài: Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy sữa tươi tiệt trùng
GVHD: Nguyễn Hữu Quyền
DANH SÁCH NHÓM: Lê Phan Phương Anh_2005100034
Nguyễn Thị Hằng_2005100230

Võ Nguyễn Minh Hoang_2008100076
Võ Thị Ánh Hường_2008100178
Thành phố Hồ Chí Minh
Lời nói đầu

Sữa là nguồn dinh dưỡng hoàn hảo, nó chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng Pr, L,
G, các vitamin và khoáng chất, canxi cần thiết cho cơ thể người, và chúng ở dạng cân đối
và dễ hấp thụ bởi cơ thể, có thể nói sữa là một thực phẩm tốt hơn bất kỳ thực phẩm nào:
Protêin trong sữa có khoảng 20 loại amino axit khác nhau trong đó có 8 loại amino axit
cần thiết cho người lớn và 9 amino axit không thay thế cho trẻ con, các loại amino axit
1


này cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn hàng ngày để cơ thể phát triển
và bảo vệ da tócVì vậy để có cuộc sống chất lượng cao, hàng ngày mỗi chúng ta đều phải
dùng sữa để cung cấp năng lượng và các vitamin khoáng chất có lợi cho sức khỏe.
Hiện nay mức thu nhập bình quân ở nước ta đã tăng lên đáng kể, số người giầu ngày
càng nhiều ở cả thành thị và nông thôn. Trình độ nhận thức của người dân ngày càng cao,

họ đã có những hiểu biết và đề cao gía trị dinh dưỡng của sữa đặc biệt cho trẻ nhỏ và
người già.vì vậy nhu cầu là rất lớn mà khẩ năng cung cấp còn hạn chế
Từ những điều trên cho thấy việc xây dựng thêm nhà máy sữa để chế biến sữa tươi
không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn hướng tới thị trường nước ngoài.
Do vậy, chúng em chọn đề tài “Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy chế
biến sữa tươi tiệt trùng” để tìm hiểu thêm về quy trình cũng như thiết bị sản xuất sữa tươi
tiệt trùng. Bên cạnh đó, chúng em có thể tìm ra hướng thiết kế mới nhằm giúp cho việc
sản xuất sữa đạt hiệu quả cao hơn.
Trong quá trình thực hiện tiểu luận, nhóm chúng em không trách khỏi thiếu sót, mong
thầy góp ý kiến để bài tiểu luận của nhóm được hoàn thiện hơn. Chân thành cảm ơn thầy

Mục lục
Phần 1: GIỚI THIỆU CHUNG.............................................................................4
Phần 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ....................................................................8
I.

Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT...................................................9
2


II.

Thuyết minh quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT........................................10

Phần 3: TÍNH SẢN XUẤT..............................................................................................................22
Phần 4: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ.................................................................................................31
Phần 5: TÍNH ĐIỆN- HƠI- NƯỚC- LẠNH............................................................42

Phần 6: BẢN VẼ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG.................................................64
Kết luận..................................................................................................................69

Phần 1

3


GIỚI THIỆU CHUNG

I.

Sữa tươi

Sữa là loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng,
được chứng minh có chứa hầu hết các dưỡng chất
cần thiết cho sức khỏe. Có thể nói rất ít loại thực
phẩm nào mà toàn diện về các chất như sữa. 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 enzym,...Ngoài ra trong sữa còn có
đầy đủ các axit amin không thay thế.Những thành phần trong sữa giúp con người tăng cường miễn dịch
và hồi phục sức khỏe. Thực tế cho thấy, nơi nào sử dụng nhiều sữa thì tình trạng sức khỏe nơi đó được
cải thiện rất tốt.
Thành phần hóa học của sữa bò tươi gồm có:
 Nước
Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung môi hòa tan các chất
hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinhhóa.Hàm lượng nước trong sữa chiếm khoảng
87%/lit sữa. Phần lớn lượngnước ở trong sữa có thể thoát ra ngoài khi đun nóng, người ta làm bốc hơi
nướcở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và

4


dễ bảo quản hơn sữa tươi.


Lipit

Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Hàm lượngchất béo của sữa thay
đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại sữa ít béo,khoảng 3g trong 100ml sữa, có loại sữa nhiều chất
béo khoảng 5-6g trong 100mlsữa. Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3.9%.Chất béo của sữa dưới
dạng những hạt hình cầu rất nhỏ. Kích thước củanhững hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
loài giống, tùy từng con vật,thời gian khác nhau trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn
thìdễ tách ra khỏi sữa hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ. Khi để sữa yênlặng một thời gian,
các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớpváng mỏng gọi là váng sữa.Trong thành phần
chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trongđó 2/3 là acid béo no và còn lại là acid béo chưa
no. Trong số những acid béotrong sữa có khá nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic).
Chấtbéo của sữa cũng dễ xảy ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần vàtính chất như quá
trình thủy phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượngcủa sữa và nhiều khi làm hỏng sữa.Ngoài
chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chấtkhác nhưng hàm lượng không nhiều,
photphatit có khoảng 0.5-0.7g trong một lítsữa, trong đó chủ yếu là lexitin.


Protein

Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein.Hàm lượngprotein của các loại sữa không
chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giớihạn 3.0-4.6%.Riêng đối với sữa bò hàm lượng protein
khoảng 3.3-3.5%.Các protein của sữa là những protein hoàn thiện. Trong thành phần proteincủa sữa có
đến 19 loại axit amin khác nhau, trong đó có đầy đủ các acid aminkhông thay thế được như: valin, lơxin,
izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin,triptophan và lyzin.Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu : Casein

chiếm khoảng 80%, lactalbuminchiếm 12% và lactoglobulin chiếm 6% trong toàn bộ lượng protein có
trong sữavà còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể.


Glucide

Gluxit có ở trong sữa chủ yếu là lactose. Hàm lượng lactose trong sữa khoảng4.5-5.1% tùy theo từng loại
sữa. Đối với sữa bò hàm lượng này khoảng 4.9%Lactose ở trong sữa dưới dạng hòa tan.Lactose khó bị
thủy phân hơn các loại đường khác.Lactose bị thủy phân sẽcho một phân tử glucose và một phân tử
galactose.
C12H22O11->C6H12O6 + C6H12O6
Lactose Glucose Galactose
Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen.Vì vậy khi khử trùng sữa, mộtphần lactose bị caramen
hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫmhơn lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose còn có
5


thể kết hợp với các nhóm amincủa protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm.
II.

Công nghệ tiệt trùng UHT

Sữa tươi tiệt trùng là sữa được xử lí ở nhiệt độ cao, đảm bảo tiêu diệt hết các loại vi sinh vật và
enzyme kể cả loại chịu nhiệt. Thời hạn bảo quản cho phép là từ 3 tháng đến 6 tháng. Một quy trình sản
xuất sữa tươi tiệt trùng cũng phân thành 2 nhánh chính bao gồm quy trình khác nhau: quy trình công
nghệ sản xuất sữa tiệt trùng trong bao bì (bao bì thủy tinh hay nhựa) và quy trình công nghệ sản xuất sữa
tiệt trùng ngoài bao bì UHT (bao bì giấy vô trùng). Tại Việt Nam thì quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng
ngoài bao bì chiếm ưu thế hơn cả và những loại sữa tươi tiệt trùng Vinamilk, sữa TH true milk đều được
sản xuất theo quy trình này.
Công nghệ chế biến tiệt trùng UHT là gia nhiệt sản phẩm ở 136-140oC trong thời gian ngắn (4 - 6

giây), sau đó làm nguội nhanh ở 25oC. Chính nhờ quy trình xử lý nhiệt độ cao và làm lạnh cực nhanh này
đã giúp tiêu diệt hết vi khuẩn có hại, các loại nấm men, nấm mốc..., đồng thời giữ lại tối đa các chất dinh
dưỡng và mùi vị tự nhiên của sản phẩm nguyên liệu.
Sữa thành phẩm sau đó được đóng gói trong bao bì giấy tiệt trùng 6 lớp trong môi trường hoàn toàn
tiệt trùng. Nhờ vậy giúp ngăn 100% ánh sáng và vi khuẩn có hại từ không khí xâm nhập vào - vốn là
nguyên nhân chính khiến thực phẩm nhanh hư hỏng, biến chất. Nhờ tiêu diệt hết vi khuẩn có trong sản
phẩm ở khâu xử lý nhiệt và ngăn vi khuẩn có hại từ môi trường xâm nhập vào qua quy trình đóng gói
hoàn hảo, các sản phẩm tiệt trùng an toàn tuyệt đối và có hạn sử dụng tới 6 tháng mà không cần dùng
chất bảo quản và trữ lạnh.
Trong bối cảnh quan ngại về vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, các mặt hàng được chế biến theo
công nghệ tiệt trùng UHT trong đó có sữa được xem là lựa chọn thông minh, an toàn cho người tiêu
dùng.
Công nghệ tiệt trùng UHT được đánh giá là phát minh quan trọng nhất trong ngành chế biến thực
phẩm của thế kỷ 20. Mỗi năm, hàng trăm tỷ lít sữa tiệt trùng UHT được bán ra trên toàn thế giới, giúp
hàng tỷ người tiếp cận với nguồn dinh dưỡng này.

6


Phần 2
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

7


III.

Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT

8

9


IV.

Thuyết minh quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng UHT

1. Sữa tươi nguyên liệu:
Sữa tươi dùng để sản xuất các sản phẩm sữa nói chung phải là sữa có chất lượng cao.


Chỉ tiêu cảm quan

-

Trạng thái:lỏng, đồng nhất, không bị tách bơ, không có tạp chất.

-

Màu sắc: màu trắng ngà.

-

Mùi: đặc trưng, không có mùi lạ (chất kháng sinh, chất tẩy rửa, thức ăn…)

-

Vị: tự nhiên, hơi ngọt.

10






Chỉ tiêu hóa lý
STT

Các thông số

Yêu cầu

1

Hàm lượng chất béo

3- 4 %

2

Hàm lượng chất khô

11,8- 12,8%

3

pH

6,6

4

Tỷ trọng

1,027 – 1,032

5

Độ axit

16-18oT

6

Độ nhớt

1,8 cP

Chỉ tiêu vi sinh
STT
1
2
3

Các chỉ tiêu
Tổng số tạp khuẩn
Nấm mốc
Vi khuẩn gây bệnh

Yêu cầu
<62.103 vsv/ml
Không được có
Không được có

2. Các nguyên liệu khác:
 Nước là nguồn nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất sữa, giúp quá trình phối trộn dễ
dàng hơn. Ngoài ra, nước còn quyết định trạng thái sản phẩm; tạo ph ổn định; làm sạch; tẩy rửa; vệ
sinh và nước còn là tác nhân làm lạnh.
Tiêu chuẩn về nước sản xuất

(QCVN 02:2009/BYT)

Cảm quan:

- Ammonia ( 0,5 mg/l

- Màu sắc: Không màu

- Mangan ( 0,005 mg/l

- Mùi vị: Không

- Nitrat ( 30 mg/l

Chỉ tiêu VSV:

- Nitrit ( 0,02 mg/l

- Tổng số vi khuẩn hiếu khí ( 1000 cfu/ml

- Sunfat ( 100 mg/l

- Coliform ( 0/100 ml

- Axit cacbonic ăn mòn: không có

Chỉ tiêu hoá lý:

- Tổng lượng sắt hoà tan ( 500 mg/l

- pH: 7 - 8,5

- Hàm lượng kim loại nặng:

- Độ cứng: ( 70 mg/l

Ca ( 20 mg/l

- Hàm lượng Clo dư ( 0,3 mg/l

Cd ( 0,003 mg/l

- Hàm lượng sắt tổng số ( 0,1 mg/l

Pb ( 0,01 mg/l
Hg ( 0,001 mg/l

 Đường RE

RE là chữ viết tắt của Refined Extra. Đường RE là đường tinh luyện thượng hạng.Đường RE có vai
trò giúp tạo độ ngọt và cung cấp năng lượng cho sữa.Trong sản xuất sữa tươi tiệt trùng, đường RE cần
11


đạt các chỉ tiêu sau đây:
Bảng 3.4. Tiêu chuẩn đường RE (TCVN 7968:2008)
STT

Các thông số

Tiêu chuẩn
Tinh thể đồng đều không vón cục màu

Trạng thái
1

2

Chỉ tiêu cảm quan

Chỉ tiêu hóa lí

3

Chỉ tiêu vi sinh

4

Chỉ tiêu kim loại

5

Quy cách đóng gói

trắng

Vị

Vị ngọt đặc trưng, không có vị lạ

Mùi

Không có mùi lạ

Hàm lượng Saccharose

( 99,9%

Hàm lượng tro

( 0,03%

Độ màu

( 30 ICUMSA

Hàm lượng ẩm

( 0,05%

Tạp chất

( 2 ppm

Đường khử

< 0,02%

Nấm men, nấm mốc

( 10/10 g

Clostridium perfringens

0/g

Chì – Pb

( 5 ppm
50 kg/bao
Bao bì gồm 2 lớp: PP và PE

6
Date
 Chất ổn định

Còn ít nhất 18 tháng tại thời điểm nhập

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 hoà 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.
Bảng 3.5. Tiêu chuẩn chất ổn định, phị gia ( TCVN 6471-98).
STT

Các thông số

1

Cảm quan

2

Chỉ tiêu vi sinh

Yêu cầu
Trạng thái

Dạng bột mịn, tơi, không vón cục

Màu sắc

Màu trắng nhạt.

Tổng số VSV

Max 5000 cfu/g

Nấm men

Max 500 cfu/g

Nấm mốc

Max 500 cfu/g

Enterobacteiaceae

0/ 0,01 g

Staphylococcus

0/ 0,01 g

E.coli

0/0,1 g
12


Salmonella
3

Chỉ tiêu kim loại nặng As

≤ 3,0

Pb

≤ 5,0

Hg

≤ 1,0

Cd

≤ 1,0

(mg/kg)

4

0/25 g

Quy cách đóng gói

25 kg/bao,
Bao bì có nhiều lớp với lớp PE ở ngoài

5

Thời hạn sử dụng

- Còn ít nhất 2/3 hạn sử dụng,

3. Kiểm tra - thu nhận


Mục đích: đảm bảo chất lượng cho nguồn sữa nguyên liệu



Phương pháp: 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.



Thiết bị: thiết bị tiếp nhận sữa của hãng Tetra Pak

-

Nguyên lý hoạt động: Hệ thống được điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển. Hệ thống được lắp đặt
trên cùng mặt phẳng với nơi các xe bồn đến giao sữa. tạo ra một đầu hút dương trước bộ khử khí,
13


sữa đi vào bộ khử khí nhờ trọng lực. Không khí được loại trừ một cách hữu hiệu nhờ chân không và
kết quả là việc đo lường được chính xác và chất lượng sữa được cải thiện. Việc vận hành của bơm
chân không. bộ xả khí và lưu lượng của sữa được điều khiển theo mức trong bộ khử khí. Sau khi nạp.
lượng sữa đã đo lường được đọc và ghi vào hệ thống.
4. Làm lạnh bảo quản:


Mục đích:

-

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

-

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



Phương pháp:

-

Làm lạnh nhiệt độ của sữa tươi xuống 4- 6 0C.

-

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.
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.



Phương pháp: Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm nóng lên 45oC để
giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm.



Thiết bị:

-

Cấu tạo:

14


Thiết bị gồm có thân máy, bên trong là thùng quay, được nối với một motor truyền
động bên ngoài thông qua trục dẫn.Các đĩa quay có đường kính dao động từ 20 ÷102
cm và được xếp chồng lên nhau. Các lỗ trên đĩa ly tâm sẽ tạo nên những kênh dẫn
theo phương thẳng đứng. Khoảng cách giữa hai đĩa ly tâm liên tiếp là 0.5 ÷ 1.3 mm.
-

Nguyên tắc hoạt động :
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 0.4mm.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%.Sữa trong đường ống sẽ được phối trộn với sữa gầy và
sữa béo thành sữa có hàm lượng chất béo là 3,2%.
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.



Phương pháp: Sử dụng thiết bị gia nhiệt bản mỏng nâng nhiệt độ dịch sữa lên 650C.



Thiết bị:

-

Cấu tạo: Bộ phận chính của thiết bị là những

tấm bảng hình chữ nhật với độ dày rất mỏng
và được làm bằng thép không rỉ. Mỗi tấm
bảng sẽ có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các
đường rãnh trên khắp các bề mặt để tạo sự
chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. Khi

15


ghép các bảng mỏng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành trên những
hệ thống đường vào và ra cho sữa.
7. Đồng hóa


Mục đích:

-

Khi đồng hóa, các hạt cầu béo sẽ được xé nhỏ và phân bố đều trong pha liên tục, 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.



Tăng hệ số truyền nhiệt của sữa, từ đó giúp quá trình tiệt trùng sữa được tốt hơn.
Phương pháp: sử dụng phương pháp đồng hóa bằng áp lực cao. Hệ phân tán sẽ được một bơm cao
áp đưa vào một khe hẹp có tiết diện giảm dần. Kích thước khe hẹp dao động từ 15-30 . Tốc độ chuyển
động của hạt phân tán khi đến khe hẹp sẽ lên tới 50 – 200 m/s. Sau khi đi qua khe hẹp, các hạt phân
tán bị giảm kích thước và phân bố đều trong pha liên tục.



Thiết bị:

-

Cấu tạo:

-

Nguyên lý hoạt động:

Gồm hai bộ phận chính bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp
Bơm cao áp được vận hành bởi động cơ điện (1) thông qua một trục quay (4) và bộ
truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh
tiến của piston.Các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp suất cao.Bên trong thiết bị
còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình
làm việc.
Mẫu nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston. Bơm sẽ tăng
áp lực cho hệ nhũ tương từ 3bar lên đến 100 ÷ 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe
16


hẹp (5). người ta sẽ tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách
khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3). Đối áp này
được duy trì bởi một bơm thuỷ lực sử dụng dầu. Khi đó áp suất đồng hoá sẽ cân bằng với
áp suất dầu tác động lên piston thuỷ lực.
Vòng đập (2) được gắn với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập
vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp. Như vậy, một số hạt của pha
phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2) bị vỡ ra và giảm kích thước. Quá trình đồng hoá
chỉ xảy ra trong vòng 15 giây.
8. Thanh trùng


Mục đích: Tiêu diệt vi sinh chịu nhiệt kém kéo dài thời gian bảo quản cho sữa.



Phương pháp: Sữa từ thiết bi đồng hóa bơm sang thiết bị gia nhiệt. Ở đây, sữa được chảy qua các
tấm gia nhiệt lên 75 0C. Khi sữa đạt lên 75 0C rồi được chuyển qua các ống lưu nhiệt 15- 20 s. Sau đó
sữa lại quay về các thiết bị gia nhiệt. Lúc này, 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 chứa tối đa là 48h. Yêu cầu: sữa phải được thanh trùng đạt 75 0C trong 15s.
9. Phối trộn(đường, chất ổn định, chất nhũ hóa)



Mục đích:

-

Tạo cho sản phẩm có độ ngọt thích hợp cho người tiêu dùng.

-

Tạo trạng thái ổn định cho sữa. tránh phân lớp.

-

Tăng thời gian bảo quản.



Phương pháp:

-

Bơm 25% sữa làm sữa nền rồi gia nhiệt lên 65 – 70 0C rồi chovào bồn almix.

-

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.
10. Lọc sữa



Mục đích: Lọc những đường và những chất chưa tan trong quá trình phối trộn.



Phương pháp:
11. Đồng hóa lần 2
Tương tự đồng hóa lần 1 nhưng ở nhiệt độ 70 – 75 0C.
17


12. Tiệt trùng UHT


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.



Phương pháp:

-

Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng có nhiều ngăn. Quá trính 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 tiệt trùng đẻ nâng nhiệt sơ bộ lên khoảng 85- 90
0C. Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng lên 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
28oC 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.
13. Lưu trữ vô trùng



Mục đích: chứa dịch sữa và đảm bảo vô trùng trước khi rót.



Phương pháp: Dịch sữa sau khi qua hệ tiệt trùng và làm nguội thì sẽ vào bồn chờ rót vô trùng. Dịch
sữa đươc khuấy trộn trước khi chiết rót.



Thiết bị

-

Cấu tạo: Bồn là một thiết bị kín có cánh khuấy.Toàn bộ hoạt động của bồn dược điều khiển bằng môt
máy tính đã lập trình sẵn.
14. 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 180ml trong điều kiện hoàn toàn vô trùng. Sau đó được dán ống
hút. in date và xếp hộp carton.



Phương pháp
- 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.
18


- 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 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.
15. 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.
Có pH = 6,4 – 6,8; % khô = 15,8 ± 0,1;

% béo = 3,2

19


Phần 3
TÍNH SẢN XUẤT

I.

Kế hoạch sản xuất

-

Năng suất nhà máy là 150 tấn sữa tiệt trùng/ngày.

-

Nhà máy sản xuất:
 3 ca/ ngày; 1 ca = 8 giờ (thực tế chỉ làm 7h, 1h cho công nhân nghỉ).
 Thực tế, một ngày nhà máy sản xuất 21 giờ.
 Một tháng nghỉ 4 ngày chủ nhật.
 Tháng 7, nhà máy nghỉ 15 ngày để bảo dưỡng máy móc; nghỉ 2 ngày chủ nhật của 2 tuần cuối
tháng.
 Nhà máy nghỉ Tết Nguyên đán 4 ngày (vào tháng 2 dương lịch).
Bảng thể hiện kế hoạch sản xuất của nhà máy trong 1 năm
20


Tháng

Số ngày sản xuất trong

Số ca sản xuất trong

Năng suất trong

tháng
27
20
27
26
27
26

14
27
26
27
26
27
300

tháng
81
60
81
78
81
78
42
81
78
81
78
81
900

tháng (tấn)
4050
3000
4050
3900
4050
3900

2100
4050
3900
4050
3900
4050
45000

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Cả năm

II.
1.

Tính cân bằng vật chất

Số liệu ban đầu
Thành phần

Hàm lượng trong sữa

Chất khô của sữa
Chất béo
Đường saccharose
Chất ổn định

9,5%
3,2 %
4%
0,7%

Khối lượng riêng của sữa (có đường), KH:
Khối lượng riêng của sữa (không đường)

1,04 kg/l
1,03 kg/l

KH:
2.

Tính cân bằng vật chất của dây chuyền sản xuất sữa trong một ngày

Lượng sữa tươi tiệt trùng được sản xuất trong một ngày là 150 tấn = 150000 kg
Đổi sang thể tích
Để tính cân bằng vật chất trong từng công
đoạn của quy trình sản xuất sữa tươi tiệt

Gv =

Gr × 100
(100 − gh)

trùng UHT, ta áp dụng công thức: ﾧ
Trong đó: - ﾧ làlượng sữa trước khi vào mỗi công Gv đoạn.
- ﾧ là lượng sữa sau mỗi công đoạn.

Gr

- ﾧ là lượng sữa tiêu hao ở mỗi công gh đoạn.
Lượng sữa sau một công đoạn bằng với lượng sữa vào công đoạn tiếp theo trong quy trình. Để tìm
21


được lượng nguyên liệu ban đầu, ta tính cân bằng vật chất từ công đoạn cuối đến công đoạn đầu như
sau:
2.1.

Lượng sữa trước khi chiết rót
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn chiết rót là 1%.Lượng sữa sau khi chiết rót chính là lượng sữa

thành phẩm để đạt năng suất 150 tấn/ngày.
Ta có: G r (chiết rót) = V sữa thành phẩm =
G v(chiết rót)=
2.2.

Lượng sữa trước khi tiệt trùng
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn tiệt trùng là 0,2%.Lượng sữa sau khi tiệt trùng bằng lượng sữa

trước khi chiết rót.

Ta có: G r (tiệt trùng) = G v (chiết rót) =
G v (tiệt trùng)=
2.3.

Lượng sữa trước khi đồng hóa lần 2
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn đồng hóa là 0,1%.Lượng sữa sau khi đồng hóa bằng lượng sữa

trước khi tiệt trùng.
Ta có: G r (đồng hóa) = G v (tiệt trùng) =
G v (đồng hóa)=
2.4.

Lượng sữa trước khi lọc
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn lọc là 0,1%. Lượng sữa sau khi lọc bằng lượng sữa trước khi

đồng hóa
Ta có: G r (lọc) = G v (đồng hóa) =
G v (lọc)=
2.5.

Lượng dịch sữa trước khi phối trộn
Lượng sữa sau khi phối trộn (chưa tính hao hụt) bằng lượng sữa trước khi lọc
Ta có: G r (phối trộn) = G v (lọc) =
Để tính số lượng các thành phần khác bổ sung vào sữa trong công đoạn phối trộn, ta chuyển lượng

sữa sau khi phối trộn sang đơn vị khối lượng
mr (phối trộn) = Gr (phối trộn)= = 152122,89 (kg)
 Tính lượng đường saccharose cần thêm vào sữa trong công đoạn phối trộn
-

Hàm lượng đường saccharose trong sữa là 4% và đường saccharose có độ tinh khiết là 99,7%. Ta có
lượng đường cần cho công đoạn phối trộn (chưa tính hao hụt)
mđường (kg)
22


-

Lượng đường hao hụt trong công đoạn phối trộn là 0,5%. Ta có lượng đường cần thêm vào thực tế
là:
mđường (thực tế)=

 Tính lượng chất ổn định thêm vào (hao hụt không đáng kể)
Hàm lượng chất ổn định trong sữa là 0,7%:
(kg)
 Tính khối lượng dịch sữa trước khi phối trộn là:
(kg)
Đổi sang thể tích:
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn phối trộn là 0,1%. Vậy lượng dịch sữa trước khi phối trộn thực
tế là:
G v (phối trộn) =
2.6.

Lượng sữa trước khi lưu trữ, gia nhiệt
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn này là 0,1%. Lượng sữa sau khi lưu trữ và gia nhiệt bằng lượng

sữa trước khi phối trộn
Ta có: G r (lưu trữ, gia nhiệt) = G v (phối trộn) =
G v (lưu trữ, gia nhiệt) =
2.7.

Lượng sữa trước khi thanh trùng
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn thanh trùng là 0,1%. Lượng sữa sau khi thanh trùng bằng

lượng sữa trước khi lưu trữ và gia nhiệt
Ta có: G r (thanh trùng) = G v (lưu trữ, gia nhiệt) =
G v (thanh trùng) =
2.8.

Lượng sữa trước khi đồng hóa lần 1
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn thanh trùng là 0,1%. Lượng sữa sau khi đồng hóa lần 1 bằng

lượng sữa trước khi thanh trùng
Ta có: G r (đồng hóa lần 1) = G v (thanh trùng) =
G v (đồng hóa lần 1) =
2.9.

Lượng sữa trước khi bài khí, gia nhiệt
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn bài khí, gia nhiệt là 0,2%. Lượng sữa sau khi bài khí, gia nhiệt

bằng lượng sữa trước khi đồng hóa lần 1
Ta có: G r (bài khí, gia nhiệt) = G v (đồng hóa lần 1) =
23


G v (bài khí, gia nhiệt) =
2.10.

Lượng sữa trước khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo

 Ta có hàm lượng chất béo trong sữa gầy là 0,05%, còn trong cream là 40%. Đối với sữa bò hàm lượng
béo khoảng 3.9%. Sữa gầy và sữa chưa tách béo được hòa trộn với nhau thành sữa có hàm lượng
chất béo là 3,2%.
 Lượng sữa sau khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng béo bằng lượng sữa trước khi bài khí và
gia nhiệt, bao gồm sữa gầy và sữa chưa tách béo
-

Ta có : G r (ly tâm, chuẩn hóa) = G v (bài khí, gia nhiệt) =

-

Đổi sang khối lượng :

(kg)
 Tính lượng sữa trước khi ly tâm tách béo
-

Ta gọi :

M : lượng sữa trước khi ly tâm tách béo (gồm cả lượng sữa cần ly tâm và lượng sữa

không cần ly tâm tách béo) (kg)
X: lượng sữa tươi cần phải ly tâm tách béo(kg).
Y: lượng sữa tươi không ly tâm tách béo (kg).
Z: lượng sữa gầy thu được sau khi ly tâm tách béo (kg).
T: lượng cream thu được sau khi tách béo (kg).
-

Sơ đồ ly tâm tách béo:

M (3,9% béo)
3,9%
Y(3,9% béo)

X(3,9% béo)

-

T (40% béo)

Z (0,05%)

Phương trình cân bằng vật chất :

X+ Y = T + Z + Y = M
Z+Y=
-

Theo công thức đường chéo Peason:
 Với lượng sữa tươi cần ly tâm tách béo (là hỗn hợp của sữa gầy và cream)
(Z) 0,05

36,1
3,9

(T) 40

3,85
24

 Với lượng sữa tươi cần chuẩn hóa hàm lượng chất béo (là hỗn hợp của sữa gầy và sữa tươi
chưa tách béo)
(Y) 3,9 3,15
3,2
(Z) 0,05

0,7

 Giải hệ phương trình sau:
Z - 9,38T = 0

Z = 26514,13

- 4,5 Z + Y = 0

T = 2826,67

Z + Y = Z + Y =Y = 119313,6
-

Lượng sữa tươi không ly tâm tách béo là: Y = 119313,6 (kg).

-

Lượng cream thu được sau khi ly tâm là: T =2826,67 (kg).

-

Lượng sữa gầy thu được sau khi ly tâm là: Z = 26514,13 (kg)

-

Lượng sữa cần ly tâm
X = T + Z = 2826,67 + 26514,13 = 29340,8 (kg)

-

Đổi sang thể tích là: X (l)

-

Lượng sữa tươi trước khi ly tâm và chuẩn hóa chất béo 3,2% là:
M = T + Z + Y = 2826,67 + 26514,13 + 119313,6 = 148654,4(kg).

-

Đổi sang thể tích là:

-

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn ly tâm và chuẩn hóa chất béo là 0,1%. Vậy lượng sữa trước khi
ly tâm tách béo và chuẩn hóa (đã tính hao hụt 0,1%) là:
Gv (ly tâm, chuẩn hóa) =

2.11.

Lượng sữa trước khi làm lạnh

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn làm lạnh là 0,1%. Lượng sữa sau khi làm lạnh bằng lượng sữa

trước khi ly tâm tách béo và chuẩn hóa hàm lượng chất béo.
Ta có: G r (làm lạnh) = G v (ly tâm, chuẩn hóa) =
G v (làm lạnh) =
2.12.

Lượng sữa trước khi lọc tách khí

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn lọc tách khí là 0,2%.Lượng sữa sau khilọc tách khí bằng lượng
25