Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua năng suất 14000 tấn sản phẩm năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

Khoa Cơ Khí- Công Nghệ

KHÓA LUẬN

TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
Thiết kế nhà máy sản xuất sữa chua năng suất 14000 tấn
sản phẩm/năm

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hiếu Thảo
Lớp: Công nghệ sau thu hoạch 46
Thời gian thực tập: 28/1/2016- 1/5/2016
Địa điểm thực tập: Công ty CPTP Kỹ Nghệ Á Châu
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Đoàn Thị Thanh Thảo
Bộ môn: Công nghệ thực phẩm

NĂM 2016
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ TỐT NGHIỆP
Họ và tên : Trần Thị Hiếu Thảo
Lớp

: Công nghệ sau thu hoạch 46
Ngành
: Công nghệ sau thu hoạch
1. TÊN ĐỀ TÀI
“THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA CHUA NĂNG SUẤT 14000 TẤN SẢN
PHẨM/NĂM”.
2. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU
- Năng suất nhà máy: 14000 tấn sản phẩm/năm.
- Mặt hàng: Sữa chua lên men
3.NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN
Phần I: Luận chứng về kinh tế - kỹ thuật
Phần II: Giới thiệu nguyên liệu
Phần III: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ
Phần IV: Tính cân bằng vật chất
Phần V: Tính toán và lựa chọn thiết bị
Phần VI: Tính tổ chức và xây dựng
Phần VII: Tính toán điện – hơi – nước và năng lượng
Phần VIII: Tính kinh tế
Phần IX: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp
Kết luận
4. BẢN VẼ
- 01 bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy. Khổ A0
- 01 sơ đồ dây chuyền công nghệ. Khổ A0
- 01 mặt bằng phân xưởng sản xuất chính. Khổ A0
- 01/02 mặt cắt phân xưởng sản xuất chính. Khổ A0
5. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/12/2015
6. NGÀY HOÀN THÀNH: 1/5/2016
Giáo viên hướng dẫn

Th.S Đoàn Thị Thanh Thảo

2


PHẦN I
LUẬN CHỨNG VỀ KINH TẾ- KỸ THUẬT
1.1.

Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sản xuất sữa chua

Tình hình kinh tế nước ta hiện nay với su thế mở cửa, giao thương, hợp tác là
ăn với các nước ngoài. Vì vậy, tốc độ tăng trưởng kinh tế ngày càng tăng, đời sống
nhân dân cũng tăng đáng kể, người dân họ có hiểu biết về giá trị dinh dưỡng của
sữa, họ có nhu cầu không còn là ăn no, ngon mà phải đủ chất. Để nâng cao chất
lượng cuộc sống hằng ngày rất cần đến sữa không chỉ là trẻ nhỏ, người già mà cho
tất cả mọi người đều có nhu cầu.Với mức tiêu thụ đó, hiện nay khả năng cung cấp
còn chưa đủ, chúng ta vẫn phải nhập ngoại sữa với giá thành rất cao.Vậy tại sao
chúng ta không xây dựng thêm các nhà máy chế biến sữa để tạo ra nhiều chủng
loại sản phẩm sữa có giá trị dinh dưỡng cao.Các sản phẩm này chất lượng sẽ không
thua kém mà giá thành lại phù hợp với túi tiền của đa số người dân nước ta.
Hiện nay với số kỹ sư thực phẩm ra trường ngày càng nhiều, trong khi các
nhà máy chế biến sữa còn hạn chế. Việc xây dựng nhà máy chế biến sữa là cần thiết
để phục vụ nhu cầu ngày càng cao trong nước, đồng thời giải quyết công ăn việc
làm cho người lao động, giảm tình trạng thất nghiệp và các tệ nạn xã hội. Mà việc
tiêu thụ sữa lại rất thuận lợi.
Nguồn nguyên liệu: dù chúng ta có nguồn sữa tươi còn hạn chế, nhưng việc
nhập sữa bột là rất thuận lợi: dễ nhập do cơ chế thị trường, phương tiện giao
thông thuận tiện. Việc bảo quản sữa bột cũng rất đơn giản và có thể kéo dài 2- 3
năm và sử dụng thuận tiện, chất lượng ổn định.
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 chua tại Khu Công Nghiệp Phú Bài- Thị xã Hương
Thủy- tỉnh Thừa Thiên Huế.Đây là một trong những khu công nghiệp mới xây dựng
3


và có quy mô lớn ở miền trung, tập trung nhiều nhà máy công nghiệp, nhiều cơ sở
hạ tầng tốt.Các hệ thống dịch vụ như cấp điện cấp nước đang lớn dần và có quy mô
lớn.Địa bàn xây dựng cũng là một khu đô thị mới của tỉnh, các chính sách phát
triển kinh tế sẽ được huyện và tỉnh tập trung ưu đãi. 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.

Hình 1:Khu công nghiệp Phú Bài
- Vị trí địa lý: nằm cách trung tâm thành phố Huế khoảng 15 km; cạnh sân bay
quốc tế Phú Bài; nằm dọc theo tuyến Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc-Nam; cách cảng
biển Chân Mây 40km về phía Nam, cảng biển Thuận An 15km về phía Bắc.
- Diện tích: 818,76 ha, được chia làm 4 giai đoạn. Trong đó giai đoạn 1 và 2
với hệ thống kết cấu hạ tầng kỹ thuật khá đồng bộ, đạt tỷ lệ lấp đầy 96,6%. Giai
đoạn 3 và 4 đang trong thời kỳ triển khai xây dựng hạ tầng.KCN Phú Bài đã có Nhà
máy xử lý nước thải, công suất 4.000 m3/ngày - đêm; có địa điểm làm thủ tục hải
quan phục vụ nhu cầu xuất, nhập khẩu tại chỗ.
4

- Lĩnh vực kêu gọi đầu tư: Xây dựng và kinh doanh hạ tầng KCN, các nhà máy
sản xuất chế biến công nghiệp thuộc các lĩnh vực: chế biến nông, lâm thủy sản, công
nghiệp chế tạo máy, điện tử, tin học, sợi, dệt may, công nghiệp hỗ trợ...và sản xuất
các loại thiết bị, phụ tùng phục vụ các ngành nghề nêu trên.
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 1A và nhiều hệ thống đường khá rộng khác.
Đây là điều kiện rất dễ vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm, máy móc thiết
bị,…
1.4. Nguồn cung cấp điện- hơi- nước.
Nhà máy chế biến sữa chua cầ một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung
cấp từ nhà máy nước của khu công nghiệp.
Nước thải của nhà máy sau khi được xử lý sẽ được thải ra ngoài.
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.
1.5. Nguồn nguyên liệu.
Nguyên liệu được nhập khẩu đều các tháng trong năm từ nước ngoài.
1.6. Nguồn nhân lực.
Thị xã Hương Thủy là một địa điểm đông dân cư nằm giáp với thành phố Huế,
nơi tập trung nhiều trường đại học, cao đẳng và trung cấp 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 nhằm giảm thiểu chi phí vốn đầu
tư.

5


PHẦN II: GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU
2.1. Tìm hiểu về sữa bột gầy
Sữa bột gầy được chế biến từ sữa tươi qua quá trình ly tâm tách mỡ và sấy.
Với công nghệ chế biến sữa bột tiên tiến như hiện nay, sữa bột sau khi hoàn nguyên
thì chất lượng không thua kém chi sữa tươi ban đầu, đồng thời sử dụng nguyên
liệu sữa bột gầy trong sản xuất tiện lợi hơn, dễ vận chuyển, bảo quản được trong
thời gian dài mà chất lượng vẫn không giảm sút so với sử dụng nguyên liệu là sữa
tươi.
Sữa bột gầy nhập ngoại phải có chất lượng tốt, đảm bảo các chỉ tiêu về cảm
quan, hóa lý, vi sinh, hàm lượng các kim loại nặng.
Bảng 2.1.Chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy
Chỉ tiêu
Màu sắc
Mùi
Vị
Trạng thái

Yêu cầu
Trắng sữa đến kem nhạt, không xỉn màu, không có màu lạ
Mùi thơm đặc trưng của sữa bột không béo
Vị lạ, vị đặc trưng của sữa bột không béo
Bột, đồng nhất, không lẫn tạp chất

Bảng 2.2. Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột gầy
Chỉ tiêu
Độ ẩm tối đa
Độ béo tối đa

Trực khuẩn gây bệnh đường ruột không có trong sữa
Men và nấm mốc tính trên 1g sản phẩm
Protein
Hàm lượng chất khô lớn hơn
Chất tro
Độ phân tán nhỏ nhất
Lượng đồng (Cu) tối đa
Lượng sắt (Fe) tối đa

Bảng 2.3.Chỉ tiêu vi sinh
Chỉ tiêu
Tổng số vi khuẩn hiếu khí
Coliform
6

Yêu cầu
≤ 50000 kl/g
≤10 kl/g

Yêu cầu
4.0%
1.0%
0,1g
10 - 50 khuẩn lạc
36 - 39%
98%
7,4 – 8,4%
90%
1mg/kg
5mg/kg

E coli
Salmonella

Không có
Không có

Bảng 2.4.Hàm lượng kim loại nặng
Chỉ tiêu
Hàm lượng As
Hàm lượng Pb
Hàm lượng Cd
Hàm lượng Hg

Yêu cầu(ppm)
≤ 0,5
≤ 0,5
≤ 1,0
≤ 0,05

Hàm lượng protein: 36 ÷ 39 %, độ béo tối đa của sữa 1%, độ ẩm tối đa của
sữa 4%. Tổng số vi khuẩn hiếu khí ≤ 50000 kI/g, không có vi khuẩn E.Coli và
Salmonella.
2.2.Những nguyên liệu khác trong sản xuất sữa chua
2.2.1. Đường RE
Quá trình sản xuất sữa chua, đường được bổ sung vào sản phẩm ở công đoạn
phối trộn dưới dạng siro 70% nhằm tăng độ ngọt, tạo độ sánh, tăng giá trị dinh
dưỡng cho sản phẩm.
Bảng 2.5. chỉ tiêu chất lượng đường RE

Chỉ tiêu
Trạng thái bên ngoài

Mức quy định
Tinh thể tương đối đồng đều, tơi khô, không
vón cục
Mùi vị
Tinh thể đường cũng như dung dịch đường
trong nước cất có vị ngọt, không có mùi lạ, vị
lạ
Màu sắc
Tinh thể đường có màu trắng óng ánh. Khi pha
trong nước cất, dung dịch đường trong suốt
Độ Pol, tính bằng oZ , không 99,9
nhỏ hơn
Hàm lượng đường khử, tính 0,03
bằng % khối lượng, không
lớn hơn
Tro độ dẫn, tính bằng % khối 0,03
lượng, không lớn hơn
Độ ẩm, tính bằng % khối 0,05
lượng, không lớn hơn
Độ màu, tính bằng độ 10
ICUMSA, không lớn hơn
7


2.2.2. Chất ổn định
Trong công nghệ sản xuất sữa chua, chất ổn định đưa vào nhằm mục đích:
+ Làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ nhũ tương.

+ Tạo trạng thái bền cho sữa, chống hiện tượng kết lắng, tách béo, tách lớp.
+ Hình thành nên một màng bảo vệ bao bọc xung quanh các hạt pha phân
tán làm cho chúng không kết hợp với nhau được để không tạo nên các hạt phân tán
có kích thước lớn hơn.
+ Làm tăng độ mịn cho sản phẩm.
Nhà máy sử dụng carageenan làm chấtổn định.Carageenan là một
polysaccharide tự nhiên được chiết tách từ rong biển, có cấu trúc bao gồm hai đơn
vị β-D-galactose sunphat và 3,6-anhydro-α-galactose xen kẽ bởi 2 liên kết α 1-3 và
β 1-4.
Carageenan có màu hơi vàng, nâu nhạt hay màu trắng, dạng bột thô, bột
mịn, gần như không có mùi, không tan trong ethanol, tan trong nước ở 80oC tạo
dung dịch dạng sệt.
Tính chất quan trọng đặc trưng nhất của carageenan là khả năng phản ứng
với protein. Do carageenan tích điện âm liên kết với protein (với ion Ca2+, K+ có
mặt trong sữa) tạo gel ở nhiệt độ thấp. Chính vì vậy mà carageenan được sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp sữa, làm cho sản phẩm có độ ổn định cao.
Yêu cầu chất phụ gia sử dụng:
+ Không mang giá trị dinh dưỡng.
+ Chế phẩm này phải hoàn toàn tuân theo những quy định về tính đồng nhất
và độ tinh khiết theo tiêu chuẩn của hội đồng chung châu Âu, Mỹ, tổ chức lương
thực thế giới FAO...
+ Trước khi sử dụng cần được kiểm tra và tuân theo quy định của mỗi nước.
2.2.3. Nước
Vai trò của nước đối với sản xuất sữa chua: là nguyên liệu chính trong sản
xuất sữa chua, góp phần làm hòa tan các chất thực hiện quá trình phối trộn dễ
dàng và tạo pH ổn định.

8

Chỉ tiêu KCS: dựa trên tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống theo Quyết định của
bộ trưởng Bộ Y tế số 1329/2002/BYT/QĐ ngày 18/4/2002.
Chỉ tiêu chất lượng nước dùng trong sản xuất sữa chua:
Chỉ tiêu
Màu sắc
Mùi vị
Trạng thái

Bảng 2.6. Chỉ tiêu cảm quan của nước
Yêu cầu
Trong suốt, không màu
Không mùi vị
Dạng lỏng, không tạp chất
Bảng 2.7. Chỉ tiêu hóa lý của nước

Chỉ tiêu
pH
Độ cứng
Hàm lượng Clo
Acid sunfuric
Hàm lượng Asen
Hàm lượng Chì
Hàm lượng Flo
Hàm lượng Kẽm
Hàm lượng Sắt
Hàm lượng Cu

Yêu cầu
7,5- 8
100 mg/l

30 mg/l
80 mg/l
0,05 mg/l
0,1 mg/l
3 mg/l
5 mg/l
0,1 mg/l
0,5 mg/l

Bảng 2.8.Chỉ tiêu vi sinh của nước
Chỉ tiêu
Tổng số vi khuẩn hiếu khí
Vi khuẩn e.coli
Các vi khuẩn gây bệnh đường ruột

Yêu cầu
20 tế bào/ml
Không có
Không có

2.2.4. Bơ

Bơ được bổ sung ở công đoạn hoàn nguyên sữa bột, làm tăng giá trị dinh dưỡng,
tạo độ sánh cho sản phẩm, ổn định hệ nhũ tương. Bơ chứa nhiều vitamin A, D, K, E.
Trong đó vitamin A và carotene làm cho bơ có màu vàng. Bơ nóng chảy ở 40- 45 0C,
dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí làm ảnh hưởng đến thành phẩm.
Bảng 2.9. Thành phần chính của bơ
Thành phần
Chất béo
Nước

9

Hàm lượng
80- 82%
16- 18%


Muối
P
Vitamin A
Vitamin D

0-2%
0,7%
2500/100 g
55/100 g

Bảng 2.10. Chỉ tiêu cảm quan của bơ
Chỉ tiêu
Màu sắc
Mùi
Vị
Trạng thái

Yêu cầu
Vàng kem đến vàng kem đậm
Thơm đặc trưng của bơ, không có mùi vị lạ
Vị béo không có vị lạ
Dạng sệt ở nhiệt độ thường không lẫn tạp chất
Bảng 2.11. Chỉ tiêu hóa lý của bơ

Chỉ tiêu
Độ ẩm
Hàm lượng chất béo
Axit béo tự do
Chỉ số peroxide
Nhiệt độ nóng chảy

Yêu cầu
≤ 0,1%
≤ 98,5%
≤ 0,4%
≤ 0,6 mg/kg béo
28÷320C

Bảng 2.12. Chỉ tiêu vi sinh của bơ
Chỉ tiêu
Tổng số vi khuẩn hiếu khí
Coliform
E coli
Salmonella
Tổng số bào tử nấm men, nấm mốc
2.2.5.

Yêu cầu
≤ 1000 kl/g
≤ 10 kl/g
≤ 3 kl/g
Không có
Không có

Men khô

Men khô được đưa vào sản xuất ở công đoạn lên men dịch sữa sau khi đữa
được hoạt hóa. Nó lên men đường lactose tạo axit lactic làm cho sữa chua đông tụ,
đồng thời còn tạo ra những chất thơm đặc trưng cho sản phẩm. Men khô sử dụng 2
loài vi khuẩn lactic Lactobacillus bulgaricus (trực khuẩn) và Streptococcus
thermophillus (liên cầu khuẩn).
Bảng 2.13. Nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của 2 loài vi khuẩn lactic
Loài vi sinh vật
10

Topt, (oC)

pHopt


Lactobacillus bulgaricus
Streptococcus thermophillus

43 ÷ 46
40 ÷ 42

5,5 ÷ 6,0
6,0 ÷ 6,5

- L. bulgaricus là vi khuẩn lên men đồng hình, phát triển tốt ở nhiệt độ 45÷
50oC, lượng axit tạo thành là 1,5%, pH = 4,29.
- S. thermophillus đây là vi khuẩn chịu nhiệt lên men đồng hình. Phát triển ở
50oC và sinh sản ở 37 ÷ 40oC là tốt nhất, lượng axit tạo thành là 0,7%, pH = 4,2 ÷

4,4.
Hai loài vi khuẩn trên thuộc loại vi khuẩn lên men hiếu khí và chịu được môi
trường có độ axit thấp (pH = 4,0 ÷ 4,5), chúng không cạnh tranh về dinh dưỡng.
Tiến hành nuôi cấy chúng trong một môi trường sẽ thu được lượng axit lactic
cao hơn so với nuôi độc lập. Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất, pH thích hợp
cho sự phát triển của loài S. thermophillus hoạt động chiếm ưu thế hơn. Hoạt độ
enzyme proteolytic được tạo ra từ chủng L. bulgaricus kích thích sự phát triển của
S. thermophillus, độ axit tăng lên. Vào giai đoạn cuối của quá trình lên men, pH có
thể giảm xuống 4,2 ÷ 4,4, S. thermophillus khó phát triển, chủng L. bulgaricus thay
thế và sữa bắt đầu đông tụ.

Hình 2.1.Vi khuẩn lên men lactic
2.3.

Tổng quan về lên men lactic

2.3.1. Quá trình lên men lactic trong sản xuất sữa chua
Lactose được coi là nguồn năng lượng cần thiết cho vi khuẩn trao đổi chất
cũng như nguồn gốc tạo nên hàng loạt các phản ứng tổng hợp các chất. Trong các
sản phẩm lên men, người ta nhận thấy có 3 dạng lên men chính:
Lên men rượu
Lên men lactic
Lên men butylic.
11


Các dạng lên men khác cũng xảy ra trong quá trình sản xuất sữa chua, được
coi là sự phối hợp của các dạng lên men chính.
Lên men lactic là quá trình lên men chủ yếu của các sản phẩm sữa chua.
Trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp enzyme lactase, từ một phân tử

lactose tạo thành 1 glucose và 1 galactose.
+ Lactose

glucose + galactose

C12H22O11 + H2O

C6H12O6+ C6H12O6

Lactose

Glucose

Galactose

+ Đường galactose chuyển hóa thành glucose. Trước tiên, galactose chịu tác
dụng của galactokinase và biến thành galactose-1-phosphate. Tiếp theo dưới tác
dụng của enzyme phosphogalacto-uridin tranferase (còn gọi là galactose 1phosphat uridin transferase), galactose-1-phosphat sẽ chuyển thành glucose 1phosphat rồi thành glucose
+ Đường glucose chuyển hóa thành axit pyruvic theo chu trình glycolisis của
Embden-Meyerhof.
Codehydrogenaz
C6H12O6

CH 3 – CO – COOH
Acid pyruvic

+ Axit pyruvic tiếp tục chuyển hóa thành axit lactic dưới tác dụng của
enzyme lactate dehydrogenase.
CH3 – CO – COOH + 2H

CH 3 – CHOH – COOH
Acid lactic

+ Bên cạnh đó, dưới tác dụng của enzyme decarboxylase của vi khuẩn lactic,
axit pyruvic cũng chuyển thành acetaldehyde.
Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm là axit lactic, axit axetic,
ethanol, CO2...trong dịch lên men còn xuất hiện nhiều hợp chất hóa học khác, là sản
phẩm trung gian và sản phẩm phụ của quá trình lên men. Một số hợp chất dễ bay
hơi hình thành mùi vị đặc trưng cho sản phẩm lên men lactic.
2.3.2. Cơ chế đông tụ sữa

12


Axit lactic đóng vai trò quan trọng đối với sự đông tụ sữa trong quá trình sản
xuất sữa chua đặc.
Bình thường các micelle casein trong sữa tích điện âm nên chúng đẩy nhau
làm cho các micelle tồn tại dưới dạng keo.
Axit lactic tạo ra từ quá trình lên men làm giảm pH của sữa. Khi pH của sữa
bằng pI của casein (pI = 4,6), các micelle casein bị trung hòa về điện tích và micelle
casein sẽ đông tụ thành gel. Khi pH giảm xuống dưới pI, các micelle casein được tái
hòa tan. Cơ sở này được ứng dụng trong sản xuất sữa chua khi dừng quá trình lên
men của sữa chua đặc ở pH = 4,7, sữa chua uống pH = 4,1. Axit lactic còn tham gia
phản ứng với caseinat canxi tạo quện sữa. Các canxi phosphate keo sẽ làm hòa tan
và tạo ra Ca2+. Các ion này làm cho khối đông tụ bền chặt hơn.
+ Canxi caseinate + axit lactic

axit casenic + canxi lactate.

+ Axit caseinic tự do không tan do đó gây đông tụ sữa.

Vi sinh vật chuyển hóa tiếp tục thì casein sẽ bị chuyển hóa thành axit amin và
các khí NH3, H2S tạo ra mùi khó chịu cho sản phẩm.
2.3.3. Sự hình thành hương vị sản phẩm
Hương vị sản phẩm sữa chua đặc là kết quả của các quá trình chuyển hóa các
hợp phần lactose, chất béo, protein…
+ Quá trình thủy phân và oxy hóa chất béo tạo aldehyt, metylxeton…
+ Quá trình chuyển hóa protein thành phần chính là các casein nhờ proteaza
của vi khuẩn lactic, chúng sẽ bị thủy phân phá vỡ các liên kết peptid, disunfit… tạo
các polypeptide, peptit và cuối cùng là các acid amin. Các acid amin tự do này tham
gia hàng loạt phản ứng oxy hóa khử tạo thành các chất có mùi vị đặc trưng acid
béo, xeton, aldehyt, NH3…
+ Quá trình chuyển hóa lactose tạo axetaldehyt, sự chuyển hóa tiếp tục tạo
axeton, diaxetyl.
Những biến đổi không mong muốn của sản phẩm
Sự tác động của các yếu tố công nghệ không đảm bảo là nguyên nhân của những
biến đổi không mong muốn xảy ra, làm giảm chất lượng sản phẩm.
2.4.1. Hiện tượng tách whey
2.4.

Trên bề mặt hộp sữa xuất hiện một lớp chất màu vàng xanh là do quá trình
đảo trộn, khuấy lắc quá quy định, đồng hóa không đạt, độ pH sản phẩm quá thấp.
13


2.4.2. Hiện tượng tạo màng
Sự hình thành lớp màng trên bề mặt sản phẩm do sử dụng lượng lớn các chất
bảo quản, hay sử dụng không đúng chất ổn định cấu trúc.
2.4.3. Trạng thái sữa chua quá mềm
Sữa quá mềm do tổng hàm lượng chất khô ít hơn quy định, chất ổn định sử
dụng quá ít, sự tác động mạnh làm phá vỡ cấu trúc gel của sản phẩm.

2.4.4. Bề mặt sản phẩm không mịn
Bề mặt sản phẩm có các phân tử nhỏ nổi lên trên do gia nhiệt ở nhiệt độ cao,
xử lý nhiệt nhanh, gây nên hiện tượng kết tủa protein cục bô, quá trình đồng hóa
chưa đạt yêu cầu xảy ra hiện tượng tách béo.
2.4.5. Sản phẩm bị nhớt
Xuất hiện bọt khí, nhớt do sản phẩm bị nhiễm vi sinh vật, hàm lượng đường
quá cao.
2.4.6. Sản phẩm bị nhạt
Gia nhiệt quá mức hỗn hợp các chất khi sản xuất, các chất đường hay hương liệu
bổ sung không bền nhiệt hay nồng độ acid quá cao.
2.4.7. Mùi vị lạ
Mùi đường bị caramen, mùi chua do hàm lượng acid quá cao, xuất hiện mùi lạ
do lây nhiễm hay mùi táo xanh bị lên men bởi vi khuẩn (acetaldehy).
Lên men quá sâu các casein bị phân hủy tạo pepton và các sản phẩm khác, sự
chuyển hóa tiếp theo dưới tác dụng của vi sinh vật casein chuyển hóa thành acid amin
và NH3, H2S.
2.5. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm
Bảng 2.14. Chỉ tiêu cảm quan
Chỉ tiêu
Trạng thái
Màu sắc
Mùi
Vị

Yêu cầu
Mịn, đồng nhất, không tách lớp
Màu trắng sữa
Mùi thơm đặc trưng của sữa chua
Vị hơi chua, không có vị lạ( nếu sản phẩm có bổ sung
đường)

Bảng 2.15. Chỉ tiêu hóa lý

Chỉ tiêu
Hàm lượng chất khô tính theo % khối lượng
Hàm lượng chất béo tính bằng % khối lượng
14

Yêu cầu
>24%
>2,5%


Hàm lượng đường tính bằng % khối lượng
Độ pH

>11,6%
4,1- 4,65

Bảng 2.16. Chỉ tiêu vi sinh
Chỉ tiêu
Tổng số tạp trùng
Coliform
Meo, mốc
S. Aureus
Samonella

15

Yêu cầu
≤10.000 khuẩn lạc/g sản phẩm

≤10 khuẩn lạc/g sản phẩm
≤10 khuẩn lạc/g sản phẩm
Không có
Không có


PHẦN III: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1. Dây chuyền công nghệ
Nguyên liệu
Cân định lượng
Bơ

Phối trộn

Nước 600C

Đồng hóa 1(720C,150bar)

Thanh trùng(750C,5 phút)
Làm lạnh(50C)
Ủ hoàn nguyên(6-8h)

Đồng hóa 2(200 bar)
Thanh trùng 2(950C,5 phút)

Hạ nhiệt(42-450C)

ủ men
Chuyển rót
Chiết rót

Đóng gói
16

Men giống


3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
Bảo quản
3.2.1. Thu mua và kiểm tra chất lượng nguyên liệu
Nguyên liệu chế biến là bột sữa gầy, đường cát trắng, bơ, chất ổn định, men
khô, nước. Trong đó bột sữa gầy là nguyên liệu chính. Chất lượng của nguyên liệu
ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sữa thành phẩm nên trước khi đưa vào sử dụng
cần phải qua khâu kiểm tra, đánh giá và phải đạt các tiêu chuẩn của nhà cung ứng
và của nhà máy về các chỉ tiêu cảm quan, hóa lý và vi sinh.
Sữa bột gầy sau khi được kiểm tra xong được đưa lên cân để xác định khối
lượng cần dùng.
3.2.2. Cân định lượng
Mục đích
Định lượng sữa bột gầy cần dùng cho công đoạn hoàn nguyên
Tiến hành
Sữa bột gầy được kiểm tra rồi vận chuyển đến cân định lượng để định lượng
khối lượng sữa gầy cần đưa xuống thùng hoàn nguyên.
3.2.3. Phối trộn
Sau khi các nguyên liệu đã được cân định lượng cẩn thận riêng từng nguyên
liệu thì người ta tiến hành phối trộn. Lấy lượng nước thích hợp vào bồn trộn ở
nhiệt độ 60÷650C, cho đường vào bồn khuấy tan. Vừa tuần hoàn vừa cung cấp
nguyên liệu theo trình tự tại phễu cấp liệu như sau:
Sữa bột gầy

ổn định trộn đường (tỉ lệ 1:2)

Whey

Dầu bơ

+ 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 55- 60 0C. Trong quá
trình hoàn nguyên, cánh khuấy được hoạt động liên tục nhằm phân tán đều bột sữa
trong nước, tăng khả năng hòa tan, tránh vón cục, giảm thời gian ủ hoàn nguyên
sau này. Chất phá bọt cũng được cho vào ở đây nhằm tránh tạo bọt. Sau đó, cho bơ
vào và tiếp tục khuấy đến khi các nguyên liệu hòa tan vào nhau là kết thúc. Chu kỳ
mỗi mẻ là 20 phút.
+ Nước dùng cho hoàn nguyên là nước đã qua khâu kiểm tra xử lý đạt yêu
cầu.
17


+ Sữa sau hoàn nguyên được bơm về bồn cân bằng rồi đưa vào thiết bị đồng
hóa.

18


3.2.4. Đồng hóa lần 1
Mục đích
+ Vì 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 phâm bố đều trong sữa.
+ Đồng hóa là công đoạn rất 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
+ Dịch sữa sau khi hoàn nguyên rồi qua bồn cân bằng được bơm qua may
đồng hóa nhờ bơm ly tâm. Áp suất trong máy đồng hóa cần đạt được trong công
đoạn này là 150- 180 bar, nhiệt độ 720C.
+ Dịch sữa sau đồng hóa được chứa trong thùng tạm chứa.
Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đồng hóa:
+ Tỉ lệ phần tram pha nhân tán và tổng thể tích nhũ tương. Quá trình đồng
hóa đạt hiệu quả cao khi tỷ lệ pha phân tán 12%. Nếu cao quá thì độ nhớt cao gây
khó khan cho đồng hóa, làm cho pha phâ tán không phân bố đồng đều.
+ Nhiệt độ hệ nhũ tương: nhiệt độ thích hợp từ 55 – 80 0C. Nếu nhiệt độ thấp
thì độ nhớt cao, độ đông đặc cao đồng hóa sẽ khó khan, độ phân tán thấp.Nhiệt độ
quá cao sẽ gây hiện tượng xấu đến chất lượng sữa, gây biến tính protein, tổn thất
các hợp chất dễ bay hơi.
+ Áp suất: thích hợp là 100 – 250 bar tùy đặc điểm sữa nguyên liệu
+ Chất nhũ hóa: chất nhũ hóa là những chất trong cấu tạo của chúng có một
đầu ưa nước và một đầu ưa béo, tác dụng làm bền hệ nhũ tương sau đồng hóa,
tránh hiện tượng phân pha trong quá trình bảo quản và chế biến sau này.
3.2.5. Thanh trùng 1
Mục đích

19


Tiêu diệt một phần vi sinh vật và vô hoạt mottj phần enzyme có sẵn trong sữa
nhằm tránh những 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 hóa được bơm vào thiết bị thanh
trùng, nhiệt độ thanh trùng là 750C, thời gian thanh trùng là 5 phút.Sử dụng thiết
bị thanh trùng dạng tấm.Sau đó sẽ được làm lạnh đến nhiệt độ 5 0C.
3.2.6. Làm lạnh nhanh
Sữa được làm lạnh nhanh sau thanh trùng để hạ nhiệt độ của sữa xuống 5 0C
nhằm hạn chế hoạt động và xâm nhập của vi sinh vật có hại, đưa khối dịch về nhiệt
dộ thuận lợi choa quá trình ủ hoàn nguyên.
3.2.7. Ủ hoàn nguyên
Mục đích
Đưa dịch sữa trở lại trạng thái của sữa tươi nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu
sau:
+ Hạn chế về sự phát triển của một số vi sinh vật.
+ Giúp cho protein trương nở, bột sữa hút nước đầy đủ hòa tan triệt để hơn,
các muối ở trạng thái cân bằng.
+ Tạo trạng thái đồng nhất trong dịch sữa.
Đây là một trong những công đoạn quan trọng quyết định đến chất lượng sản
phẩm.
Tiến hành
Sữa sau làm lạnh sẽ được bơm vào bồn ủ hoàn nguyên.Bồn ủ có cấu tạo 2 lớp
vỏ, bên trong có cánh khuấy hoạt động. Dịch sữa được trao đổi nhiệt gián tiếp với
nươc lạnh tuần hoàn giứa 2 lớp vỏ để đảm bảo nhiệt độ của sữa không bị biến động
trong quá trình ủ. Khi dịch sữa đạt trạng thái như sữa tươi thì kết thúc quá trình ủ.
Mỗi bồn hoàn nguyên được gắn một cánh khuấy nhỏ nằm sát đáy và được bật
chạy liên tục trong suốt quá trình ủ hoàn nguyên.
Bồn ủ được thực hiện ở 50C, thời gian ủ là 6- 8h.

20

Sau khi ủ xong sữa được bơm qua vĩ trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 65 –
70 , phối trộn với siro đường.
0

21


3.2.8. Tiêu chuẩn hóa
Mục đích
- Bổ sung siro đường 75% để tăng hàm lượng chất khô, tạo vị ngọt dịu thích
hợp và tăng giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm.
- Bổ sung chất ổn định nhằm tạo trạng thái gel bền vững cho sản phẩm, tăng
giá trị cảm quan cho sản phẩm.
Khi thực hiện quá trình phối trộn, trong thùng bố trí các cánh khuấy nằm ở
đáy của các thiết bị và hoạt động liên tục nhằm tăng sự hòa tan các chất với nhau.
Tiến hành
+ Dịch sữa sau khi ủ hoàn nguyên được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt dạng
tấm, nâng nhiệt lên 50 -700C để hòa trộn với siro đường 75% và chất ổn định.
+ Quá trình phối trộn được thực hiện trong thùng có cánh khuấy nằm ở sát
đáy thiết bị và hoạt động liên tục nhằm tăng sự hòa tan các chất với nhau.
Thiết bị sử dụng: Thiết bị phối trộn Tetra Almix 10 của hang Tetra Pak.
3.2.9. Đồng hóa lần 2
Mục đích :
- Nhằm giảm kích thước các cầu mỡ, làm chúng phân bố đồng đều, tránh hiện
tượng nổi lên của các cầu mỡ.
- Chống lại hiện tượng tách lớp tách béo giúp sữa ở trạng thái đồng nhất,
quện sữa mịn, tăng thời gian bảo quản.
Tiến hành:
Dịch sữa được đồng hóa ở 60 – 700C, 200 bar, được tiến hành trong máy đồng
hóa. Các tiểu cầu béo trong sữa bị phá vỡ và làm giảm kích thước khi qua khe hẹp

với tốc độ cao. Do khe hẹp có cấu tạo giảm dần và trước khe hẹp có mặt phẳng đối
diện chỉ chừa rãnh thoát rộng 0,1 mm làm cho các phân tử trong sữa bị đánh nhỏ
và được phá vỡ để đạt được độ đồng đều yêu cầu.
Thiết bị sử dụng: Thiết bị đồng hóa Tetra PakR25 của hang Tetra Pak.
3.2.10.

Thanh trùng 2

Mục đích
22


+ Tăng khả năng hòa tan trong quá trình phối trộn các chất bổ sung.
+ Tăng nhiệt độ, giảm độ nhớt của sữa.
+ Tăng khả năng hydrat hóa của các casein (khả năng giữ nước tốt hạn chế sự
tách nước, quện sữa mịn, chắc). Làm biến tính sơ bộ các protein sữa, đặc biệt là các
whey protein. Nhờ đó trong quá trình lên men khối đông được hình thành với cấu
trúc ổn định, hạn chế sự thoát huyết thanh ra khỏi cấu trúc gel khi bảo quản.
+ Tiêu diệt vi sinh vật có trong khối sữa tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động
của vi khuẩn lactic.
Tiến hành
Sữa sau đồng hóa lần 2 được bơm vào thiết bị thanh trùng. Sử dụng thiết bị
thanh trùng dạng tấm, nhiệt độ 90- 95 0C, thời gian 5 phút. Kết thúc quá trình thanh
trùng sữa qua ngăn trao đổi nhiệt để làm nguội.
3.2.11.

Làm nguội

Mục đích
+ Hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men.

Tiến hành
Sữa sau khi thanh trùng ở nhiệt độ cao. Sau đó, dịch sữa đi qua ngăn trao đổi
nhiệt với sữa hoàn nguyên ở 5 0C để hạ nhiệt độ của sữa xuống còn 42 – 45 0C. Đây là
nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lactic hoạt động, bắt đầu thực hiện quá trình lên
men.
Nhiệt độ lên men phụ thuộc vào chủng lên men và với tỷ lệ bao nhiêu.
3.2.12.

Lên men

Mục đích
+ Chuyển hóa một phần đường lactose có sẵn trong sữa và đường saccaroza
được bổ sung thành acid lactic và chất tạo mùi vị cho sản phẩm dưới tác dụng của
hệ vi khuẩn lactic.
+ Quá trình lên men làm giảm pH của sữa, protein sữa đông tụ.
Tiến hành
Quá trình lên men được thực hiện trong bồn lên men 2 vỏ có cánh khuấy.
23


Dịch sữa sau khi nhiệt độ hạ xuống 42 – 46 0C thì được đưa vào bồn lên men
(tại bồn lên men khởi động mô tơ có gắn cánh khuấy liên tục). Đưa men cái vào
khối dịch cần lên men, khuấy đều thời gian khoảng 15 phút. Sau đó ta tắt cánh
khuấy và tiến hành lên men, thời gian lên men kéo dài khoảng 6 – 8 giờ, nhiệt độ
lên men là 42 – 450C.
Khi độ pH của dịch sữa lên men đạt 4,5 – 4,6 thì lúc này men đã chuyển hóa
đường lactoza có trong sữa thành acid lactic và tạo thành một số sản phẩm phụ.
Sau lên men khoảng 3 giờ, thì lấy mẫu đi kiểm tra độ pH (kiểm tra độ pH bao
nhiêu để có biện pháp điều chỉnh hợp lý và kịp thời).
Chuẩn bị men cái:

Men được sử dụng là giống vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và
Streptococcus thermophillus thuộc chủng Streptococea, họ Lactobacteriaceas. Men
dạng bột khô, chiếm khoảng 4% lượng môi trường hoạt hóa. Sữa sau khi được hạ
nhiệt xuống còn 420C (pH lúc này đạt khoảng 4,4 – 4,6) được bơm vào bồn hoạt hóa
men. Tiến hành hoạt hóa men trong 5 giờ, khi pH của bồn ủ đạt pH= 4,4 – 4,5 thì
ngừng quá trình ủ và tiến hành cấy vào dịch sữa cần lên men (trường hợp nếu
muốn hạn chế hoạt động của men cái thì tiến hành mở van cấp lạnh để hạ xuống
nhiệt độ khoảng 2 – 50C).
3.2.13.

Làm lạnh

Khi dịch sữa có độ pH đạt 4,5 – 4,6 , dừng quá trình lên men bằng cách đưa
dịch qua vĩ làm lạnh để hạ nhiệt độ của dịch sữa chua xuống 18 – 20 0C.
Ức chế hoạt động của các vi khuẩn lactic, hạn chế tối đa sự biến đổi pH trong
quá trình chờ rót và làm ổn định độ nhớt.
3.2.14.

Chờ rót

Mục đích của quá trình này là nhằm giúp cho quá trình phân phối lượng sữa
và thiết bị chiết được đồng đều hơn, đồng thời ổn định được các thành phần của
dịch sữa chua.
Bồn chờ rót có lớp bảo ôn cách nhiệt bên ngoài đảm bảo ổn định nhiệt độ của
khối dịch.Lúc này tại bồn chờ rót khối dịch có cấu trúc dạng sệt, sử dụng bơm cánh
khế làm phá vỡ cấu trúc để đưa qua máy chiết rót.
3.2.15.

24

Rót sản phẩm


Trong quá trình rót cần phải đảm bảo là thực hiện trong điều kiện hoàn toàn
vô trùng nhằm tránh hiện tượng tái nhiễm vi sinh vật vào trong sữa. nguyên tắc
của quá trình rót vô trùng là sản phẩm đã được tiệt trùng, bao bì phải được tiệt
trùng, rót trong môi trường vô trùng, hàn kín bao bì và sản phẩm vô trùng.
Vì thế, hộp đựng chuối lát ban đầu trước khi được chiết sữa vào sẽ được đi
qua hệ thống tiêu diệt vi sinh vật bằng tia laze.
Sữa chua từ bồn chờ rót được bơm qua máy chiết rót.Ở đây sản phẩm được
chiết hủ và dán kín bởi các thiết bị tự động.
Mục đích
+ Định lượng sản phẩm.
+ Cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài nhằm kéo dài thời hạn sử dụng
của sản phẩm.
+ Tạo kiểu dáng thích hợp cho tiêu dùng và thuận tiện khi bao gói, vận chuyển.
Tiến hành
Bao bì là loại nhựa trắng có cấu trúc cứng được tạo dáng nhờ khuôn mẫu có
sẵn.Toàn bộ quá trình được thực hiện trên máy rót và bao gói tự động.
Thể tích mỗi hộp sữa sau khi rót là 100g, tại đây sữa có nhiệt độ 18 – 20 0C
Trước khi máy rót làm việc, cần phải được vệ sinh và kiểm tra các thông số kỹ
thuật theo yêu cầu.
Sản phẩm sau khi rót được bảo quản trong kho thành phẩm ở nhiệt độ 4 –
0

6 C.
3.2.16.

Bảo quản lạnh

Sữa chua thành phẩm sau khi được đóng gói người ta tiến hành đưa sản
phẩm vào kho lạnh 50C để bảo quản, thời gian bảo quản 45 ngày.

25