Thiết kế nhà máy chế biến sữa hiện đại từ sữa tươi, năng suất 28 triệu lít sản phẩm/năm gồm 2 dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương chanh sữa tươi tiệt trùng tách béo

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (765.79 KB, 116 trang )

Đồ án tốt nghiệp

Trang 1

Thiết kế nhà máy sữa

MỞ ĐẦU
Hiện nay, khi đời sống ngày càng được nâng cao thì nhu cầu vật chất của con
người càng tăng. Do đó, ngành công nghệ thực phẩm là ngành khoa học quan trọng
trong nền kinh tế quốc dân. Nó đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho con người và góp
phần giải quyết việc làm cho người lao động. Trong đó phải kể đến ngành công
nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa.
Sữa là thực phẩm giàu dinh dưỡng và cân đối nhất, rất cần thiết trong khẩu
phần ăn hàng ngày của con người, có tác dụng phục hồi sức khỏe mau chóng cho
người lao động, dễ hấp thụ đối với người bệnh, trẻ em, người cao tuổi. Đặc biệt sản
phẩm sữa chua rất giúp ích cho đường ruột. Vì vậy cùng với sự phát triển của ngành
công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến sữa nói riêng cũng đã và đang phát
triển.
Trong những năm trở lại đây nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa của
người dân rất cao, nhưng nguồn sữa trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu, vì thế
chúng ta đã nhập nhiều loại sữa từ nước ngoài.
Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa. Đây là điều kiện
rất tốt cho việc chăn nuôi bò sữa. Về mặt thị trường, nước ta hiện nay đang tiêu thụ
mạnh các sản phẩm từ sữa như: sữa tươi tiệt trùng, sữa chua uống và nhiều sản
phẩm khác. Mặt khác nhà nước ta đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho sự phát triễn
ngành công nghiệp chế biến sữa Việt Nam.
Trước sự phát triễn của ngành sữa cùng với sự yêu thích của bản thân từ những
điều đã được học, em chọn đề tài:
Thiết kế nhà máy chế biến sữa hiện đại từ sữa tươi, năng suất 28 triệu lít sản
phẩm/năm gồm 2 dây chuyền sản xuất:
- Sữa chua uống hương chanh

- Sữa tươi tiệt trùng tách béo

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 2

Thiết kế nhà máy sữa

PHẦN I
LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 3

Thiết kế nhà máy sữa

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
chất lượng mà còn đòi hỏi 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, giải
quyết việc làm cho người lao động đồng thời hướng đến xuất khẩu.
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. Đặc điểm tự nhiên
Khí hậu thành phố Đà Nẵng có thể chia làm hai mùa, mùa nắng từ tháng
giêng đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12. Nhiệt độ trung bình khoảng
28 oC, độ ẩm tương đối trung bình 82%, hướng gió chủ yếu là Đông Nam.
1.4. 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 1A và cảng Tiên Sa. Đây là điều kiện rất
dễ để vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm, máy móc thiết bị, ...

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 4

Thiết kế nhà máy sữa

1.5. Cấp thoát nước
Nhà máy sử dụng nước từ nhà máy nước của khu công nghiệp. Ngoài ra
nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoang và được xử lý đạt yêu cầu của nước
thủy cục. Nước thải của nhà máy sau khi được xử lý sẽ được thải ra ngoài.
1.6. Nguồn nguyên liệu: Nhà máy liên kết với các dự án nuôi bò sữa của nông dân
vùng lân cận để hình thành nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy sau này.
1.7. Năng lượng, nhiên liệu
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. Nhiên liệu chủ yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi riêng của
nhà máy, dầu bôi trơn, xăng…nhiên liệu được nhập từ các nơi và được chứa trong
kho dự trữ nhiên liệu để đảm bảo cho hoạt động sản xuất của nhà máy.
1.8. 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.
Ngoài ra nhà máy còn thu hút thêm các cán bộ lành nghề có nhiều kinh nghiệm.
1.9. 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 xử lý nước,...để cùng chung phát triển cơ sở hạ
tầng, điện, nước nhằm giảm thiểu chi phí vốn đầu tư.
1.9. Thị trường tiêu thụ:
Với sự thu hút ngày càng nhiều lao động ngoại tỉnh đến thành phố, Đà Nẵng
đang trở thành một thị trường tiêu thụ sản phẩm hấp dẫn với nhiều nhà sản xuất.
Ngoài ra, Đà Nẵng còn là một trung tâm du lịch của miền Trung, nơi đây thu hút
một lượng lớn khách du lịch đến với hành trình di sản miền Trung.
Kết luận: Qua thăm dò và nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên cũng như cơ sở hạ
tầng, nguồn nhân lực… ta thấy việc xây dựng nhà máy sữa tại khu công nghiệp Hòa
Khánh là phù hợp, góp phần phát triển kinh tế Đà Nẵng nói riêng và khu vực miền

Trung nói chung

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 5

Thiết kế nhà máy sữa

PHẦN II
NGUYÊN LIỆU

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 6

Thiết kế nhà máy sữa

2.1. Giới thiệu nguyên liệu sữa tươi
Sữa là một sản phẩm tiết của vú thú cái sau khi sinh con, mạnh khỏe, không
làm việc quá sức, có được từ một hoặc nhiều lần vắt sữa và không chịu bất kỳ xử lý
nào làm thay đổi thành phần. Sữa tươi được coi là sản phẩm giàu chất dinh dưỡng
bởi nó là thực phẩm cân đối về thành phần các chất như protein, lipit, muối khoáng,
nó chứa tất cả các axit amin và rất nhiều loại vitamin khác nhau.
2.1.1. Tính chất vật lý của sữa tươi [V, 5]

Sữa tươi có màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước, có vị
đường nhẹ và có mùi ít rõ nét. Sữa thường có những tính chất sau:
+ Mật độ quang ở 150C

: 1,03 ÷ 1,034

+ Tỷ nhiệt

: 0,93

+ Điểm đông

: - 0,550C

+ pH

: 6,5 ÷ 6,6

+ Độ axit tính bằng độ Donic - 0D : 16 ÷ 18
+ Chỉ số khúc xạ ở 200C

: 1,35

2.1.2. Cấu trúc hóa lý và thành phần hóa học của sữa tươi
2.1.2.1. Cấu trúc hóa lý

Về phương diện hóa lý người ta coi sữa tươi như là một thể keo gồm các cầu
béo (đường kính từ 3÷ 5µm) và các mixen protein (đường kính gần 0,1µm trong
pha phân tán là nước).

2.1.2.2. Thành phần hóa học của sữa tươi
Sữa bao gồm hai thành phần chính là chất khô và nước.
• Nước: Nước tồn tại trong sữa ở hai dạng nước tự do và nước liên kết trong đó
nước tự do chiếm 96 ÷ 97% tổng lượng nước.
+ Nước tự do phân bố tương đối đồng đều trong sản phẩm và có thể bốc hơi trong
quá trình cô đặc, sấy. Đây là cơ sở để sản xuất ra các loại sản phẩm từ sữa khác
nhau như sữa cô đặc, sữa bột, phomat ...
+ Nước liên kết chiếm tỉ lệ nhỏ khoảng 3 ÷ 4%, hàm lượng nước liên kết phụ thuộc
vào các thành phần có trong hệ keo như: protein, các phosphatic, polysacarit. Nước

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 7

Thiết kế nhà máy sữa

liên kết thường được gắn với các nhóm như: -NH2, -COOH, -OH, =NH, =CO.
• Chất khô: chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ
nước.
Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các loại
vitamin, axit, enzym...
2.1.2.2.1. Chất béo
Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng,
chất béo có độ sinh năng lượng cao có chứa các vitamin hòa tan (A,D,E). Ðối với
các sản phẩm sữa lên men chất béo ảnh hưởng tới mùi vị trạng thái của sản phẩm.
• Phân loại
Chất béo trong sữa gồm hai 2 loại: đơn giản và phức tạp

+ Chất béo đơn giản: Có hàm lượng 35 ÷ 45 g/l gồm axit béo no và không
no như: axit oleic, axit palmitic, axit stearic.
+ Chất béo phức tạp: Thường chứa một ít P, N, S trong phân tử, các chất béo
phức tạp này có tên gọi chung là phosphoaminolipit đại diện là lexitin và xephalin.
• Đặc tính hóa lý của chất béo [V, 7]
+ Mật độ quang ở150C

: 0,91 ÷ 0,950C

+ Điểm nóng chảy

: 31 ÷ 360C

+ Điểm hóa rắn

: 25 ÷ 300C

+ Chỉ số iot

: 25 ÷ 45

+ Chỉ số xà phòng hóa

: 218 ÷ 235

+ Chỉ số axit bay hơi không hòa tan: 1,5 ÷ 3
+ Chỉ số khúc xạ

: 1,453 ÷ 1,462

• Cấu trúc
Chất béo có trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu hoặc
ôvan có đường kính 2 ÷ 10µm. Cấu trúc các hạt hình cầu được bao bọc bởi một
màng protein và màng này có 2 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 xephalin. Đây là

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 8

Thiết kế nhà máy sữa

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, enzym. Enzym chủ yếu là phosphataza mang tính kiềm tập trung trong
phần protit và enzym reductaza có trong phần không hòa tan được.
Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit trong lòng
các tiểu cầu mang đặc tính chung như sau: Phần trung tâm của hạt tiểu cầu chứa các
glyxerit 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 iot 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.
2.1.2.2.2. Protein

Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa hầu hết các
loại axit amin đặc biệt là axit amin không thay thế.
Protein

Polypeptit

peptit

axit amin

:11,3%

Phenylamin

: 5,0%

Alanin

: 3,0%

Prolin

Valin

: 7,2%

Cystin và cystein : 0,34%

Methionin

: 2,8%

Lơxin

: 9,2%

Serin

: 6,3%

Treonin

: 4,9%

Izolơxin

: 6,1%

Tryptophan

: 1,7%

Arginin

: 4,1%

Histidin

: 3,1%

lysin

: 8,2%

Axit aspartic : 7,1%

Tyrosin

: 6,3%

Axit glutamic : 22,4%

[V, 10]

Trong cấu trúc thành phần protein sữa rất đa dạng, trong một lít sữa bao gồm các
chất sau: [V, 10]
 Cazein toàn phần chứa : 26 - 29 g
 β - lactoglobulin

:

 α - lactalbumin

: 0,8 - 1,5g

 Imunoglobulin

: 0,5 - 0,8g

2,5 - 4 g

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 9

Thiết kế nhà máy sữa

 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, cazein là các hạt hình cầu có đường kính thay đổi từ 40 200 µm và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể
lắng như keo có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá
trình axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH = 4,6).
Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự
không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có α, β, γ - cazein. αcazein chiếm 60% cazein toàn phần, β-cazein chiếm 30% cazein toàn phần, γ
-cazein chiếm 4 - 8% cazein toàn phần.
2.1.2.2.3. Đường lactoza
Là thành phần chủ yếu của đường chứa trong sữa, với hàm lượng khoảng
50g/l, tồn tại chủ yếu 2 dạng α và β. Lactoza khi bị thủy phân tạo ra các phần tử
đường glucoza và một phần tử đường galactoza.
C12H22O11 + H2O

C6H12O6 + C6H12O6

Lactoza

Glucoza

Galactoza

Trong sữa đường lactoza luôn ở trạng thái hòa tan, khả năng hòa 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 tỷ lệ nhất định và cân
bằng này được thay đổi bởi nhiệt độ.
Đường lactoza ít hòa tan hơn đường sacaroza ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn.
Độ hòa tan của đường lactoza tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị thủy phân rất chậm
theo nhiệt độ. 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 sinh vật 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
Axit lactic

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 10

Thiết kế nhà máy sữa

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

3CH3 - CHOH-COOH

2CH3-CH2-COOH + CO2 + H2O + CH3-COOH
Axit propionic

2CH3-CHOH-COOH

CH3-(CH2)2-COOH + 2CO2 + 2H2
Axit butyric

2.1.2.2.4. Các loại muối khoáng
Hàm lượng của nó trong sữa khoảng: 8 - 10 (g/l)
Các muối khoáng trong sữa chủ yếu gồm: Muối clorua, phosphat, xitrat, natri
sunfat, natri bicarbonnat. 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 canxi 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 Ca2+ 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 phức (phosphat hoặc xitrat) với liều lượng
thích hợp.
Muối canxi có ý nghĩa lớn đối với con người, đặc biệt là trẻ em. Muối canxi
có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa. Khi sữa có hàm lượng canxi
thấp, sữa sẽ không bị đông tụ hoặc đông tụ rất chậm. Ngược lại, nếu sữa có hàm
lượng canxi cao thì sẽ bị đông tụ bởi renin nhanh hơn nhưng quện sữa (gel đông tụ)
lại không mịn. Trong sữa canxi nằm trong các hợp chất canxi cazeinat, canxi
phosphat, canxi limonat...
2.1.2.2.5. Axit hữu cơ
Trong sữa chứa nhiều axit hữu cơ như: axit xitric, lactic, axetic ... Trong đó,

axit xitric là axit cực kỳ quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ
sự tạo thành axetoin, diaxetyl và 2,3- butylen glycol.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 11

Thiết kế nhà máy sữa

2.1.2.2.6. Các chất xúc tác sinh học
a. 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 hòa tan trong nước: B, C, PP.

b. Các enzym
Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và
các sản phẩm từ sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai
nhóm chính.
 Nhóm enzym thủy phân: gồm lipaza, phosphataza, galactaza,
proteaza, amylaza. Trong đó, vai trò của các enzym lipaza có tính
quyết định đến quá trình chế biến và bảo quản sữa. Lipaza có tác dụng
thủy phân liên kết este trong triglyxerit tạo thành các axit béo tự.

 Nhóm enzym oxy hóa: gồm reductaza, lactoperoxydaza, catalaza. Các
enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa.
2.1.2.2.7. 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 ÷
9µm. Một số nấm men có thể sử dụng đường lactoza cho quá trình
trao đổi chất. Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về
thành phần hóa học trong quá trình bảo quản sữa.
 Nấm mốc: Chủ yếu là Mucor và Rhizopus. Các loại nấm mốc này gây
nên những biến động xấu đến quá trình sản xuất phomat dạng nhão.
Ngoài ra còn có: Penicilium, Aspergillus.
 Vi khuẩn: là các tế bào đồng nhất. Các vi khuẩn trong sữa: Coccus,
Bacterium... quan trọng là vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 12

Thiết kế nhà máy sữa

Người ta sử dụng các loài vi khuẩn lactic để thực hiện một số chuyển
hóa cần thiết trong công nghệ lên men các sản phẩm từ sữa như
yaourt, kefir, phô mai, bơ.
Hai loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:
 Streptococcus thermophillus: Được coi là tác nhân của sự hình thành axit
và quá trình chín của phomat
 Streptococcus cremoris và Streptococcus lactic: Là tác nhân của sự đông

tụ tự nhiên.
2.1.2.2.8. 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.
2.2. Yêu cầu về sữa tươi
Chất lượng nguyên liệu có tính quyết định chất lượng sản phẩm, sữa tươi càng tốt
thì sản phẩm có chất lượng càng cao. Vì vậy, khi lấy sữa tươi để sản xuất phải bảo
đảm đạt yêu cầu về chất lượng. Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải là:
+ Sữa được lấy từ những con bò khỏe mạnh.
+

Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh,
chất tẩy rửa.

+ Sữa có thành phần tự nhiên.
+

Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến nhiệt độ không quá 4 0C sau
khi vắt.

+

Kho và thiết bị phải sạch sẽ và phải bảo quản đúng ở nhiệt độ yêu
cầu.

2.3. Các nguyên liệu phụ
2.3.1. Đường cát trắng RE
 Chỉ tiêu cảm quan: vị ngọt không có mùi vị lạ, màu sắc trắng sáng óng ánh,

trạng thái đồng đều, không vón cục, không lẫn tạp chất.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 13

Thiết kế nhà máy sữa

 Chỉ tiêu hóa lý:
+ Hàm lượng đường sacaroza tính bằng % chất khô: không nhỏ hơn 99,8%.
+ Độ ẩm: không lớn hơn 0,05%.
+ Hàm lượng đường khử tính bằng % khối lượng : không lớn hơn 0,03%.
+ Hàm lượng tro tính bằng % khối lượng: không lớn hơn 0,03%.
+ Dư lượng SO2 (ppm): không lớn hơn 7.
+ Độ màu (ICUMSA): không lớn hơn 30.
2.3.2. 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 các yêu cầu sau:
- Không mang tính chất dinh dưỡng.
- Không độc hại đối với sức khỏe con người.
- Phải tuân theo những quy định của tổ chức lương thực thế giới (FAO), tiêu chuẩn
Việt Nam.
Trong công nghệ sản xuất sữa chua uống, sử dụng chất ổn định có kí hiệu
5846, hàm lượng từ 0,1% - 0,5% có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh bột
ngô biến tính.
2.3.3. Men

Được sử dụng để lên men tạo thành sản phẩm sữa chua uống. Tên vi khuẩn
sử dụng ở đây là Lactobacillus bulgaricus (L.bulgaricus) thuộc loài vi khuẩn lactic
lên men điển hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 -50 0C, trong môt trường có độ axit
cao và Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) phát triển tốt ở nhiệt độ 50 0C,
trong môt trường có độ axit thấp hơn L.bulgaricus.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 14

Thiết kế nhà máy sữa

Sữa tươi
Lọc, kiểm tra

PHẦNĐịnh
IIIlượng
CHỌN VÀ THUYẾT MINH
Bài khí DÂY CHUYỀN
CÔNG NGHỆ

Xử lý nhiệt
(90 – 95 0C)

Ly tâm
(55 – 60 0C)
Sữa đặc

Hương chanh

Phối trộn

Siro đường 70%

Lên men
(42- 43 0C, 5h)

Chuẩn hóa

Chất ổn định
3.1. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI TIỆT
Đồng hóa
Đồng hóa
TRÙNG TÁCH
HƯƠNG CHANH200 – 250 bar
200 BÉO
– 250VÀ
bar SỮA CHUA UỐNG
Hoạt hóa
Tiệt trùng, làm
nguội(137-140 0C)

Men giống

Chờ rót
Rót hộp GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan
Bao bì sạch

Thành phẩm sữa
tươi tiệt trùng

Tiệt trùng, làm
nguội(137-140 0C)
Chờ rót
Rót hộp
Thành phẩm sữa
chua uống

Đồ án tốt nghiệp

Trang 15

Thiết kế nhà máy sữa

cream

3.2. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.2.1. Thuyết minh các công đoạn chung cho hai dây chuyền sản xuất
3.2.1.1. Nguyên liệu
Sữa tươi là nguyên liệu chính dùng để sản xuất các sản phấm sữa của nhà máy.
Chất lượng của sữa tươi có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. Sữa càng tốt
thì chất lượng sản phẩm càng cao, sữa có chất lượng kém thì chất lượng sản phẩm kém,
đôi khi nguyên liệu không thể đưa vào chế biến được.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 16

Thiết kế nhà máy sữa

Ngoài ra còn có các nguyên liệu phụ như: sữa đặc không đường, chất ổn định,
đường cát trắng, hương chanh, men khô.
3.2.1.2. Lọc, kiểm tra
Việc kiểm tra nguyên liệu sữa được thực hiện khi mua sữa tại các trang trại nuôi
bò sữa. Yêu cầu chỉ tiêu nguyên liệu phải đạt những chi tiêu đã nêu trên.
 Mục đích: loại bỏ hoàn toàn tạp chất vô cơ và hữu cơ còn lẫn trong sữa để
đảm bảo sữa sạch đưa vào sản xuất.
 Tiến hành: Tiến hành lọc thực hiện qua 2 giai đoạn:
+ Lọc giai đoạn 1 (lọc thô): mục đích loại bỏ tạp chất có kích thước lớn nhờ lưới
lọc bằng kim loại.
+ Lọc giai đoạn 2 (lọc sạch): sử dụng thiết bị lọc dạng bát úp, cửa mở thoát tự
động cặn lúc đang hoạt động nhằm loại hoàn hoàn tạp chất có trong sữa. Thiết bị
lọc đơn giản nhưng đem lại hiệu quả cao gồm phểu bằng kim loại không rỉ, phần
đáy có dạng hình trụ. Quá trình tháo cặn được thực hiện nhờ việc hạ thấp đáy di
động trong thiết bị, nhờ đó có thể khai thông các lỗ thoát bùn.
Kết thúc quá trình lọc sữa được kiểm tra để chuẩn bị cho quá trình sản xuất tiếp
theo.
3.2.1.3. Định lượng
 Mục đích: xác định trọng lượng nguyên liệu đưa vào cho mỗi mẻ sản xuất.
 Tiến hành: Quá trình được tiến hành trên loại GHJ – 15 (Nhật Bản) với năng
suất 6000lít/h. Sau khi cân, nguyên liệu được đưa vào thùng chứa chuẩn bị
cho công đoạn tiếp theo.
3.2.1.4. Nâng nhiệt, bài khí
* Nâng nhiệt sơ bộ

 Mục đích: tiêu diệt một phần vi sinh vật, đưa sữa đến nhiệt độ của thiết bị bài
khí.
 Tiến hành: Quá trình được tiến hành trong thiết bị dạng tấm. Bộ phận chính
của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật được làm bằng thép không rỉ,

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 17

Thiết kế nhà máy sữa

ghép với nhau tạo thành hệ thống đường vào và ra cho sữa. Nhiệt độ của sữa
nguyên liệu được nâng lên 600C.
* Bài khí:
 Mục đích: tách các khí phân tán và hòa tan ra khỏi sữa nguyên liệu.
 Tiến hành: Thiết bị sử dụng là DART – 10, có dạng hình trụ đứng, trên đỉnh
hình nón cụt có lắp bộ phận ngưng tụ. Thiết bị làm việc liên tục gắn với bơm
hút chân không. Nhiệt độ làm việc trong thiết bị là 60 – 65 0C, độ chân
không: 556mmHg. Sữa từ thiết bị bài khí vào thùng chứa để bơm qua xử lý
nhiệt.
3.2.1.5. Xử lý nhiệt
 Mục đích:
+ Tiêu diệt enzym và VSV.
+ Làm biến tính sơ bộ các protein sữa để trong quá trình lên men lactic, khối
đông được hình thành với cấu trúc ổn định.
Sử dụng chế độ nhiệt cần tránh tạo màu cho sản phẩm và để sản phẩm đạt độ nhớt
nhất định.

 Tiến hành: nhiệt độ sữa cần được tăng lên đến 90 – 95 0C. Quá trình được
tiến hành trong thiết bị giống như thiết bị nâng nhiệt sơ bộ.
3.2.2. Thuyết minh các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng
tách béo
3.2.2.1. Ly tâm
 Mục đích: tách một phần chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu, tách được một số vi
sinh vật chịu nhiệt và một số chất rắn khác.
 Tiến hành: Sử dụng thiết bị ly tâm loại OCT - 3 với nâng suất 5 000lít/h.
Thiết bị làm việc dựa trên nguyên tắc tác dụng của lực ly tâm. Sữa được đưa
vào qua ống trục giữa của thiết bị, chảy theo các rãnh vào khe của đĩa rồi phân
bố thành lớp mỏng. Nhiệt độ tiến hành ly tâm từ 55 – 65 0C. Dưới tác dụng của
lực ly tâm, các cầu mỡ nhẹ hơn sẽ tập trung vào trục quay. Sữa gầy nặng hơn
nên có xu hướng tiến về phía ngoại vi. Sữa nguyên liệu liên tục được đưa vào

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 18

Thiết kế nhà máy sữa

gây áp lực đẩy sữa gầy và mỡ sữa lên phía trên ra ngoài qua hai đường khác
nhau.
3.2.2.2. Chuẩn hóa
 Mục đích: điều chỉnh hàm lượng chất khô của dịch sữa đạt yêu cầu công
nghệ. Sau quá trình ly tâm, hàm lượng chất khô trong sữa giảm nên phải bổ
sung sữa đặc và cream.
 Tiến hành: Quá trình chuẩn hóa được thực hiện trong thùng làm bằng thép

không rỉ có thân hình trụ đáy cầu.
3.2.2.3. Đồng hoá
 Mục đích: Các hạt chất béo có trong sữa dễ dàng liên kết nhau tạo thành các
hạt cầu béo có kích thước lớn hơn và nổi lên trên bề mặt, tạo thành màng gây
nên sự phân lớp. Đây là một trong những nguyên nhân chính làm mất ổn
định trạng thái của sữa trong quá trình bảo quản. Vì vậy đồng hóa nhằm làm
giảm kích thước của các cầu mỡ, làm chúng phân bố đều hơn, giúp sữa đồng
nhất, giảm được quá trình oxi hóa trong sữa.
 Tiến hành: Sữa sau tiêu chuẩn hóa được bơm qua máy đồng hóa nhờ bơm ly
tâm. Quá trình được thực hiện trong thiết bị đồng hóa bằng phương pháp sử
dụng áp lực cao loại Tetra Alex 2. Áp suất cần đạt được trong công đoạn này
là 200 - 250bar, nhiệt độ 55 – 80 0C. Các cầu mỡ trong thiết bị đồng hóa được
phân chia là kết quả của sự thay đổi đột ngột tốc độ của sữa qua các khe van.
Trong khe van, sữa có tốc độ chuyển động lớn v = 200 – 300m/s. Khi các
cầu mỡ chuyển động từ vùng có vận tốc nhỏ vào vùng có tốc độ lớn thì nó sẽ
bị kéo căng và từng phần của nó bị đứt khỏi cầu mỡ.
3.2.2.4. Tiệt trùng và làm nguội (UHT)
 Mục đích:
+ Tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật chịu nhiệt và bào tử của nó.
+ Kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm, đảm bảo an toàn tuyệt đối về mặt vi
sinh cho sản phẩm.
 Tiến hành:

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 19

Thiết kế nhà máy sữa

+ Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng Alphalaval 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 để nâng nhiệt
sơ bộ lên khoảng 85 - 900C. Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để
nâng lên nhiệt độ tiệt trùng là 137 - 140 0C và sẽ được lưu ở nhiệt độ này trong thời
gian 3 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 20C 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 lập trình sẵn.
3.2.2.5. Bồn chờ rót
 Mục đích: chứa 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 cánh khuấy, thân hình trụ đáy
cầu, được làm bằng thép không rỉ. Toàn bộ hoạt động của bồn dược điều
khiển bằng một máy tính đã lập trình sẵn.
3.2.2.6. Máy rót sữa tươi Tetrapak
 Mục đích:
+ Cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài hạn sử dụng của
sản phẩm.
+ Tạo kiểu dáng thích hợp cho tiêu dùng và thuận tiện khi bao gói vận chuyển.
 Tiến hành:
+ Thể tích mỗi hộp sữa sau khi rót là 200ml, là loại hộp giấy có hình dáng
được yêu chuộng nhất trên thị trường hiện nay. Quá trình rót được thực hiện trên
máy rót và bao gói tự động Tetrapak.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 20

Thiết kế nhà máy sữa

+ Trước khi máy làm việc nhất thiết phải vệ sinh bằng xút, axit rồi tuần hoàn
bằng nước sạch lần cuối. Ngoài ra cần phải kiểm tra nồng độ H 2O2, ngằm cắt phải,
bộ in ngày tháng lên bao bì xem có đạt yêu cầu.
+ Cấu tạo của lớp giấy bao bì sản phẩm gồm 7 lớp theo thứ tự như sau:
PE - mực in - giấy carton - Lamination PE – nhôm - PE1 - PE2.
+ Nguyên tắc hoạt động chính của máy rót như sau:
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 đưa bộ hàn strip một bên mép của bao bì. Kế
tiếp bao bì được dẫn qua bể chứa dịch H 2O2 35% để được sát khuẩn 2 bề mặt. Sau
đó nó được dẫn qua bộ định hình ống và được hàn bên trong để tạo thành ống giấy.
Sữa được rót vào bao bì nhờ 1 phao rót đặc biệt. Hai ngàm trái và phải hoạt 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 các thao tác trên được tự động
bằng chương trình đã lập trình sẵn.
+ Trong tất cả các máy móc thiết bị chính trong nhà máy sữa thì máy rót
thường xuyên gặp sự cố nhất vì vậy công nhân vận hành cần theo sát các hoạt động
của máy. Khi gần hết cuộn bao bì hoặc cuộn strip thì phải bổ sung. Thường xuyên
lấy mẫu để kiểm tra các mối hàn của bao bì sau mỗi 30 phút, sau khi khởi động
máy, sau khi nối cuộn bao bì và sau khi nối strip.
+ Các phương pháp kiểm tra độ bền của các mối hàn ngang và hàn dọc của bao

bì hộp giấy thường là: thử mực, thử điện, kéo sợi strip.
+ Sữa sau rót được bảo quản trong kho thành phẩm ở nhiệt độ thường của môi
trường.
3.2.3. Thuyết minh các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương
chanh
3.2.3.1. Phối trộn
Sữa được đem đi phối trộn cùng với hương chanh, chất ổn định, đường
sacaroza 70% với hàm lượng như đã tính. Thiết bị là thùng dạng hình trụ đứng, đáy

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 21

Thiết kế nhà máy sữa

cầu, được làm bằng thép không rỉ. Bên trong thiết bị có động cơ giúp cho khuấy
trộn được đều hơn.
3.2.3.2. Lên men
Đây là công đoạn chính, quan trọng trong công nghệ sản xuất sữa chua.
 Bản chất: Bản chất của quá trình lên men chính là quá trình chuyển hóa
đường trong sữa thành axit lactic và một số sản phẩm khác. Chủng vi sinh
vật dùng để sản xuất sữa chua gồm hai loại: [V, 97]
+ Lactobacillus bulgaricus: là loại vi khuẩn điển hình phát triển tốt tại nhiệt độ
t = 45 - 500C, nó tạo ra được 2,7% lượng axit lactic từ đường.
+ Streptococcus thermophilus: phát triển tốt tại nhiệt độ t = 500C, sinh sản tốt ở
nhiệt độ t = 37 - 400C, pH thấp. Trong sản xuất ta dùng hỗn hợp cả hai loại trên trong
môi trường có độ pH = 4 - 4,5 , t = 40 – 420C.

 Tiến hành: Thiết bị dạng hình trụ đứng, đáy hình chỏm cầu, được làm bằng
thép không rỉ và có cánh khuấy. Trong suốt quá trình, nhiệt độ luôn được
khống chế trong khoảng 42 – 430C. Thời gian tiến hành lên men là 5h. Giai
đoạn lên men kết thúc khi độ chua của sữa đạt 85 – 90oD. Chú ý phải thường
xuyên kiểm tra nhiệt độ, pH.
3.2.3.3. Đồng hóa
Giống như thuyết minh phần 3.2.2.3.
Sữa sau đồng hóa được dẫn qua thùng tạm chứa.
3.2.3.4. Tiệt trùng và làm nguội (UHT)
Sau khi lên men thì các quá trình sinh hóa quan trọng trong sản xuất sữa
chua coi như đã hoàn thiện. Sữa cần được tiệt trùng ở nhiệt độ cao trong thời gian
ngắn để tiêu diệt vi sinh vật, bào tử kéo dài thời gian bảo quản mà cấu trúc và
hương thơm của sữa ít bị thay đổi. Sau khi tiệt trùng ở nhiệt độ cao thì cần làm
nguội nhanh để tránh biến tính sữa và chuẩn bị cho công đoạn rót. Sữa được đưa
vào thiết bị và nâng nhiệt đến 137 – 140 0C trong 2 – 3s. Sau đó được làm lạnh
nhanh đến nhiệt độ môi trường và đưa đi chờ rót.
3.2.3.5. Chờ rót

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 22

Thiết kế nhà máy sữa

Sữa đã làm nguội được bơm qua thùng chờ rót để ổn định hương vị, nhiệt độ
trước khi vào thiết bị rót.
3.2.3.6. Rót hộp

Giống như thuyết minh phần 3.2.2.5.

PHẦN IV
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 23

Thiết kế nhà máy sữa

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 24

Thiết kế nhà máy sữa

4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy
4.1.1. Biểu đồ thu nhập nguyên liệu
Bảng 4.1. Thời vụ nguyên liệu:
Tháng
Sữa tươi

1

x

2
x

3
x

4
x

5
x

6
x

7
x

8
x

9
x

10 11 12
x x x

Bảng 4.2 Biểu đồ nhập nguyên liệu:

Tháng
Sữa tươi

1
X

2 3 4 5 6 7 8
X X X X X X X

9 10 11 12
X X 0 X

Dựa vào bảng thời vụ thu hoạch nguyên liệu, ta có biểu đồ nhập nguyên liệu. Dựa
vào bảng nhập nguyên liệu, ta thấy tất cả các tháng đều nhập trừ tháng 11. Đối với
tất cả các loại máy móc thiết bị, nhà xưởng ,…sau một thời gian sản xuất đều phải
được vệ sinh, tu sửa. Mặt khác, nhà máy đặt tại miền trung mà tháng 11 hay xảy ra
mưa bão dễ ảnh hưởng đến sản xuất và lượng nguyên liệu đầu vào và nhu cầu trên
thị trường cũng giảm hơn so với mùa nắng. Vì vậy, ta nên ngừng sản xuất để tu
sửa máy móc thiết bị vào tháng 11.
4.1.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy
Nhà máy có hai dây chuyền công nghệ sản xuất từ nguyên liệu ban đầu là sữa tươi:
- Dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng tách 1/2 béo với năng suất 18 triệu lít sản
phẩm/năm.
- Dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương chanh với năng suất 10 triệu lít sản
phẩm/năm.
 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 tùy thuộc vào nguyên liệu, thời tiết,
đặc biệt là nhu cầu thị trường tiêu thụ.
 Khí hậu của Việt Nam có 2 mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa. Vào mùa khô
nhu cầu tiêu dùng sữa tăng vọt, sức mua lớn nên để đáp ứng nhu cầu của

người tiêu dùng và tăng doanh thu thì nhà máy làm việc hết công suất, tức 3
ca/ngày, các tháng còn lại có thể làm việc 1 - 2 ca/ngày.

GVHD:ThS. Nguyễn Thị Lan

Đồ án tốt nghiệp

Trang 25

Thiết kế nhà máy sữa

 Tháng 11 được chọn làm tháng để tu sửa, bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết
bị.
Bảng 4.3. Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy:
sản phẩm

Tháng
Ca

Sữa tươi
tiệt trùng
tách béo
Sữa chua
uống hương
dâu

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

I

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

0

X

II

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

0

X

II

0

0

X

X

X

X

X

X

0

0

0

0

I
II

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

0

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

0

X

III

0

0

X

X

X

X

X

X

0

0

0

0

X: Có sản xuất.
0: Không sản xuất.
Bảng 4.4. Biểu đồ bố trí sản xuất cho từng mặt hàng:
Tháng

Số ngày
sản xuất

Sữa tươi tiệt trùng

Sữa chua uống hương

tách béo
Ca/ngày
Ca/tháng