Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua năng suất 3,5 tấn ngày + cad

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
Khoa: cơ khí công nghệ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ
Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG NỮ THÙY TRANG
Lớp: Công nghệ thực phẩm 46B
Ngành: Công nghệ thực phẩm
1. Tên đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua năng suất 3,5 tấn/ ngày.
2. Số liệu ban đầu
- Sản xuất 3,5 tấn/ngày.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
- Phần I: Giới thiệu về nguyên liệu chọn và thuyết minh quy trình
- Phần II: Tính toán và cân bằng vật chất.
- Phần III: Tính và chọn thiết bị.
4. Các bản vẽ và phụ lục
- Một bản vẽ phân xưởng sản xuất chính khổ A1, A3
- Một bản vẽ mặt cắt phân xưởng khổ A1, A3
5. Thời gian thực hiện
- Ngày bắt đầu giao đồ án
- Ngày nộp đồ án
- Ngày bảo vệ
Giáo viên hướng dẫn
TS. NGUYỄN VĂN HUẾ

1


LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống hằng ngày việc lựa chọn nguồn thực phẩm đầy đủ giá trị
dinh dưỡng và dễ hấp thụ là mối quan tâm hàng đầu của mỗi người.Chính vì vậy
sữa và các sản phẩm từ sữa được sữ dụng rộng rãi ở mọi lứa tuổi đặc biệt trẻ em

và người già và những người mới lành bệnh.
Sữa chua là một sản phẩm rất được ưa chuộng và ngày càng được sữa
dụng rộng rải ở nước ta. Bởi trong sữa chua có rất nhiều lợi ích cho sữa khỏe
con người chúng ta. Nó là nguồn bổ sung protein, vitamin, lipid, khoáng chất ….
giúp cho cân bằng cơ thể. Sữa chua nó được tạo thành nhờ quá trình lên men
lactic, chính vì vậy nó có vị chua đặt trưng tạo cho người ăn có một cảm giác rất
ngon miệng. Ngoài ra sữa chua có chứa nhiều vi khuẩn có lợi cho cơ thể rất tốt
cho hệ tiêu hó. Không những thể sữa chua còn nhiều lợi ích thiết thực khác như
giảm cân, khôi phục sức khỏe, làm đẹp cho da, ….
Trong nhiều năm trở lại đây, nhu cầu sử dụng sữa chua tại Việt Nam tăng
lên đáng kể. Để đáp ứng được nhu cầu của thị trường các công ty thực phẩm về
sữa chua ngày cần xuất hiện nhiều, cho ra sản có chất lượng và đa dạng về sản
phẩm để người tiêu dùng luôn hài lòng.
Vì những lợi ích thiết thực đó nên trong đồ án môn học em xin trình bày
quy trình công nghệ và thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua để có thể giúp
mọi người hiểu hơn về nó.

2


PHẦN I
GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU
CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SỮA CHUA.
Sữa là một nguồn dinh dưỡng vô cùng to lớn, chứa các chất cần thiết cho
cơ thể như acid amin không thay thể, acid béo không no, protein, cacbonhydrate,
khoáng chất và vitamin.v.v…. Sữa chua là sản phẩm được tạo ra từ sữa nhờ quá
trình len men với các chủng vi khuẩn có lợi đường ruột giúp chuyển hóa đường
thành acid lactic tạo ra vị chua đặc trưng cho sản phẩm. Chính hương vị ấy tạo
nên độ hấp dẫn, ngon miệng cho người sữ dụng. Ngày nay sản phẩm được sữ

dụng rất phổ biến vì nó cung cấp hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết và mang đến
những lợi ích cho con người về mặt y học.
1.1.1. Nguồn gốc sữa chua.
Sữa chua được những người du mục vùng mount Elbus (Nga) phát hiện ra
cách đây hàng nghìn năm. Ngày xưa, người ta nuôi dê cừu rồi lấy sữa của chúng
dự trữ trong các bầu nước được làm bằng dạ dày con bê, đến thời tiết ấm áp, sữa
được dự trữ trở nên vón cục và điều này đã khởi đầu cho kỷ nguyên của thực
phẩm sữa chua.[ T248, 2]
1.1.2. Phân loại sữa chua.

Sữa chua la một loại sản phẩm rất phổ biến ở nước ta và trên thế giới.
Trên thị trường hiện nay,sản xuất sữa chua thể 3 loại phụ thuộc vào thời điểm
tiến hành quá trình. [T248, 2]
-

-

-

Sữa chua dạng “set type” : Sản phẩm có cấu trúc gel mịn. trong quy trinh sản
xuất yaout truyền thống, sữa nguyên liệu sau khi được xữ lý, cấy giống rồi rót
vào bao bì. Quá trình lên men diễn ra trong bao bì xuất hiện khối đông và tạo
cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm.
Sữa chua “stirred type”: khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên
men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học. trong quy trình sản xuất
yaourt dạng khuấy sẽ không có cấu trúc gel mịn và đồng đều như yaourt truyền
thống.
Sữa chua uống “ drink yoghurt” hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện
trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn. Sản phẩm có dạng
lỏng, khi sữa dụng, người tiêu dùng không cần dùng muỗng. Điểm khác biệt là

sau khi quá trình lên men, người ta sữ dụng phương pháp khuấy trộn hoặc
3


phương phát đồng hóa áp suất cao để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm
giảm độ nhớt cho sản phẩm.
1.1.3. Lợi ích của sữa chua. [9]
a. Có nhiều vi khuẩn có ích, tốt cho đường ruột. Mỗi hộp sữa chua đều có các

men vi sinh vật có lợi, điều này giúp hạn chế vi sinh vật gây hại có thể trùng vào
đường ruột. Vì vậy, ăn sữa chua giúp điều chỉnh hệ tiêu hóa và tăng cường hệ
thống miễn dịch. Các nhà nghiên cứu về sữa chua còn kết luận: “ Nếu bạn gặp
một số vấn đề về sức khỏe cụ thể như đầy hơi hoặc tiêu chảy, bạn nên ăn sữa
chua trong 1 vài tuần để nhận được những lợi của nó mà không cần uống thuốc.
b. Chứa nhiều vitamin.
Ăn sữa chua giúp cung cấp một nguồn
quan trọng của kali, riboflavin, photpho, iot,
kẽm, vitamin B5. Sữa chua cũng chứa
vitamin B12 giúp duy trì các tế bào máu đỏ và
giữ cho hệ hệ thống thần kinh hoạt động tốt.
Các vitamin D có trong sữa chua cũng có thể
giúp tăng cường hấp thụ canxi cho cơ thể.
c. Giảm kích thước vòng eo.

Ăn sữa chua đều đặn hằng ngày có thể giảm kích thước vong eo. Được
biết những người ăn nhiều sữa chua khi kết hợp cùng chế độ cắt giảm số lượng
calo giúp giảm 22% kích thước vong eo so với những người ăn kiêng đã bỏ qua
các bữa ăn nhẹ với sữa chua.
d. Khôi phục sức khỏe.

Với
tỉ
lệ
đạm
với
cacbonhydrates cao, sữa chua còn
giàu protein cao nên nó được coi là
một bửa ăn nhẹ rất tốt cho cơ thể
những lúc mệt mỏi hoặc sau khi luyện
tập thể dục thể thao. Ngoài ra, các
protein trong sữa chua có thể giúp
tăng cường nước hấp thụ ruột, cải
thiện tình trạng ẩm hóa cho làn da.

4


e. Ngăn ngừa bệnh huyết áp.

Việc tiêu thụ muối mỗi ngày bằng các nào theo thời gian đề có thể tăng
huyết áp, suy thận và bệnh tim. Nhưng chỉ cần tiêu thụ sữa chua thì các kali
trong sữa chua giúp giảm được lượng natri dư thừa trong cơ thể.
f. Chữa cảm lạnh.

Ăn từ 2-3 hộp sữa chua mỗi ngày
có thể khiến cơ thể mạnh mẽ hơn và
chống lại được nhiều bệnh tật, nhiểm
trùng. Theo ông Alexa meyer – một nhà
nguyên cứu dinh dưỡng thì những
người bị dị ứng, những người thường có

mức độ tế bào thấp có thể sữ dụng, bổ
sung sữa chua vào chế độ ăn của họ.
theo đó người ăn sữa chua hàng ngày có
ít triệu chứng cảm lạnh hơn so với
người không thường xuyên ăn.
g. Khôi phục sức khỏe nhanh hơn.

Với tỷ lệ đạm và carbonhydrate cao, sữa chua cong giàu protein cao nên
nó được coi là một bữa ăn nhẹ rất tốt cho cơ thể những lúc mệt mỏi hoặc ăn sau
khi tập luyện thể dục thể thao.

5


1.1.4. Chỉ tiêu chất lượng của chua.
( Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7030-2009)
a. Chỉ tiêu cảm quan.

Bảng 1: Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua
Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

Màu sắc

Màu trắng sữa

Mùi vị

Đặc trung của từng loại sản phẩm

Trạng thái

Mịn đặc sệt

b. Chỉ tiêu về hóa lý, vi sinh vật, kim loại nặng.

Bảng2: bảng chỉ tiêu về hóa lý.
Tên chỉ tiêu
Hàm lượng chất khô không chứa chất
béo, % khối lượng không nhỏ hơn
Hàm lượng chất béo, % khối lượng
Độ acid
Đường saccharose

Mức độ cho phép
8,2
> 0,5
75-140
15

6


Bảng 3: chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua.
Tên tiêu chí

Mức độ cho phép
không xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt

Tổng số vi sinh vật hiếu khí số khuẩn
lạc trong trong 1g sản phẩm

104

10

Nhóm colyform, số vi khuẩn trong 1g
sản phẩm

10

0

Staphylococcus aureus, số vi khuẩn
trong 1g sản phẩm

0

0

E.Coli, số vi khuẩn trong 1g sản phẩm

0

0

Salmonella, số vi khuẩn trong 25g sản phẩm

0

0

Nấm men và nấm mốc, số khuẩn lạc
trong 1g sản phẩm

10

0

Độc tố nấm: Aflatoxin M1: không lớn hơn 0,5 ug/l

Bảng 4: hàm lượng kinh loại nặng của sữa chua
( TCVN 7030 : 2002)
Tên chỉ tiêu

Mức tối đa

Asen, mg/l

0,5

Chì, mg/l

0,5

Cadimi, mg/l
Thủy ngân, mg/l

1
0,05

7


1.2.GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU.
1.2.1. Nguyên liệu chính.
1.2.1.1. Sữa tươi.

Sữa tươi là một trong những sản phẩm
giàu chất dinh dưỡng cao nhất.Trong sữa có
chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết và
dễ được cơ thể hấp thụ. Ngoài các thành
phần chính protein, lactose, lipid, muối
khoáng còn có tất cả các vitamin chủ yếu,
các enzyme, các nguyên tố vi lượng không
thể thay thế.
Ở nước ta sữa cũng là nguồn nguyên
liệu sản xuất chủ yếu cho ngành công nghệ
thực phẩm.sữa bò tươi được sữ dụng phải có
chất lượng tốt. [T27, 3]
•
-

Tính chất vật lý của sữa bò. [T11, 2]
Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số
chất khoáng trong sữa tạo nên.
Sữa có màu trắng đến vàng nhạt, màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng

carotennoids có trong chất béo của sữa.
Sữa có mùi đặt trưng, có vị ngọt nhẹ.
Có độ nhớt lớn hơn 2 lần so với nước. sữa thường có đặc điểm tính chất sau:
Bảng 5: các chỉ tiêu của sữa [3]
Chỉ tiêu
Mật độ quang ở 15oC
Tỷ nhiệt

1,030 – 1,034
0,93

Điểm đông

-0,550C

pH

6,5-6,6

Độ acid được tính bằng độ Dornic – 0D
(decigam acid lactic/lit sữa)

16-18

Chỉ số khúc xạ ở 200C

1,35

8

• Thành phần hóa học của sữa bò tươi:

Bảng 6: thành phần hóa học của 100ml sữa bò
Thành phần

Hàm lượng
%

Thành phần

Hàm lượng
%

Nước

85 -89

Các chất hoạt
tính sinh học

Số lượng nhỏ

Chất khô

11 -15

Vi lượng

Số lượng nhỏ

Chất béo

2,9 -5,0

Enzyme

5,0 – 8,0

Photphate

2,5 -4,0

Vitamin

Chất chứa nito

2,3 – 2,9

Kháng sinh

Casein

0,02 -0,08

Hooc môn

Chất phi nito

4,5 – 5,0

Chất màu

Cacbonhydrate

0,01 – 0,1

Chất khí

Mỡ sữa

0,03 – 0,05

1.2.1.2. Nước. [T4, 3]
•

-

-

Là thành phần chủ yếu của sữa, là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là
môi trường cho các phản ứng hóa sinh. Phần lớn nước trong sữa có thể thoát ra
ngoài khi đun nóng. Nước tồn tại trong sữa ở 2 dạng tự do và 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….
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 poly saccarid. Nước liên
kết thường được gắn với nhóm như: -NH2,-COOH, -OH, =NH, -CO.

1.2.1.3. Chất khô. [T4, 3]
Chất khô của sữa bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại trong sữa trừ nước.
Chất khô của sữa bao gồm: chất béo, protein, đường, muối khoáng, các
loại vitamin, acid, enzyme….

9


•

Chất béo:
Chất béo trong sữa được coi là thành phần quan trọng về mặt dinh dưỡng.
Khác với mỡ động vật và thực vật, mỡ sữa chứa nhiều nhóm acid béo khác
nhau, chứa nhiều vitamin và có độ tiêu hóa cao do có độ nóng chảy thấp và chất
béo ở dạng các cầu mỡ có kích thước nhỏ. Chất béo có độ sinh năng lượng cao
có chứa các vitamin hòa tan trong dầu như A, D, E. Đối với các sản phẩm sữa
lên men chất béo bị ảnh hưởng đến mùi vị trạng thái của sản phẩm . Chất béo
trong sữa gồm 2 loại: đơn giản và phức tạp.

-

Chất béo dơn giản: có hàm lượng 35-45g/l gồm acid béo no và acid béo không no
Chất béo phức tạp: thường chứa một ít P, N, S trong phân tử, các chất béo phức
tạp này có tên gọi chung phosphoaminolipit đại điện là lexitin và xephanlin.
• Protein.
Protein trong sữa là một chất đạm hoàn thiện nhất, vì nó chứa hầu hết các
loại acid amin đặt biệt là acid amin không thay thế.Hàng ngày mỗi người chỉ cần
100g protein sữa đã có thể thỏa mãn hoàn toàn nhu cầu về acid amin.Cơ thể
người sữ dụng protein sữ để tạo thành hemoglobin dễ dàng bất cứa protein của
thực phẩm nào khác.Độ tiêu hóa của protein của sữa là 96-98%. Hàm lượng các

acid amin trong sữa như sau:

Alanin
Valin
Loxin
Izoloxin
Histidin
Acid
glutamic

Bảng 7: thành phần acid amin có trong sữa.[T23, 3]
Hàm lượng
Hàm lượng
Hàm lượng
%
%
%
3,0
Prolin
11,3
Phenylamin
5,0
7,2
Cystin
0,34
Methionin
2,8
9,2
Cystein
0,34

Treonin
4,9
6,1
Serin
6,3
Arginin
4,1
3,1
Trytophan
1,7
Tyrosin
6,3
22,4

Lysin

8,2

Acid aspartic

7,1

Trong cấu trúc sữa rất đa dạng, bso gồm các chất sau:
-

Cazein toàn phần chứa : 26-29g.
β – lactogobulin
: 2,5 -4g.
α – lactalbumin
: 0,8 – 1,5g.

Imunoglobulin
: 0,5 – 0,8g
Và một số thành phần khác

10


• Đường lactose.

Lactose chiếm chủ yếu trong sữa.lactose tồn tại hai dạng tự do và dạng
liên kết với protein và gluxit khác. Tỷ lệ lactose tự do/ liên kết là 8/1.Mặt khác
lactose còn tồn tại ở 2 dạng α và β.
C12H22O11 + H2O

C6H12O6 + C6H12O6

Lactose

Glucose

Frutose

Trong sữa đường lactose luôn ở trạng thái hòa tan, khả năng hòa tan và
kết tinh của lactose cho ta những ứng dụng quan trọng trong chế biến sữa. Hai
đường α-β lactose luôn tồn tại cân bằng trong lòng chất lỏng một theo tỉ lệ nhất
định và cân bằng này được thay đổi bởi nhiệt độ.
Đường lactose ít hoà tan hon đường saccharose ở cùng nhiệt độ và it ngọt
hơn. Độ hòa tan của đường lactose tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Sự có mặt của
đường lactose góp phần biến màu của sữa trong công nghệ nếu quá trình chế
biến ở nhiệt độ cao.

• Các loại muối khoáng:

Lượng chất khoáng trong sữa không nhiều nhưng sự góp mặt các chất
khoáng đóng vai trò quan trọng trong cân bằng các chất dinh dưỡng của sữa.
Hàm lượng của nó trong sữa khoảng 9-9,1 (g/l).
Do trong sữa có mặt các cation K+, Na+, Mg+, Ca2+ và các anion của các
acid phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau.
Các muối khoáng trong sữa chủ yếu gồm: muối clorua ( KCl, NaCl, CaCl 2,
MgCl2…), phosphat (KH2PO4, K2HPO4, Na2HPO4 …), xitrat (K2(C6H6O7),
Na2(C6H6O7), Ca3(C6H5O7)2…),. 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 ….
Trong các trên, muối canxi có ý nghĩa lớn đối với người , đặc biệt là trẻ
em. Hai nguyên tố canxi và phospho trong sữa có tỷ lệ rất hài hòa Ca/P = 1/1,31
và ở dạng cơ thể dễ hấp phụ.
Muối canxi có ý nghĩa quan trọng trong chế biến các sản phẩm sữa. Khi
sữa có hàm lượng canxi thấp , sữa đó sẽ bị không đông tụ hoặc bị đông tụ rất
chậm. Ngược lại, nếu sữa có hàm lượng canxi cao thì sẽ đông tụ bởi renin nhanh
hơn nhưng quên sữa lại không mịn. trong sữa canxi nằm trong canxi caseinat,
canxi phosphat, canxi limonat, ….
11


Trong sữa còn Mg, K, Na. Tỷ lệ K/Na =3,3 tương ứng với tỉ lệ này trong
sữa mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa
mẹ. Muối kali và natri có tác dụng giữ trạng thái cân bằng muối trong sữa, giữ
áp suất thẩm thấu ở trạng thái bình thường.
Các muối của acid phosphoric là những hợp chất đệm điển hình có tác
dụng giữ cân bằng hệ muối và hệ keo của sữa.
Muối của acid limonic đặt biệt có ý nghiawx đối với sự tạo thành các chất

thơm trong các sản phẩm lên men, các loại bơ. Trong thành phần chủng vi sinh
vật dùng để sản xuất các sản phẩm trên có các vi khuẩn tạo mùi thơm. Các vi
khuẩn này, trong quá trình hoạt động đòi hỏi sự có mặt của acid limoic để tạo
thành các diaxetyl, acetoin, các acid bay hơi….
•

Chất khoáng
Thành phần vitamin có mặt trong sữa có 2 loại: vitamin hòa tan trong
nước và vitamin hòa tan trong dầu. Nhưng hàm lượng tương đối thấp, đặc biệt là
vitamin D.
Người ta quy ước chất khoáng trong sữa là hàm lượng tro. Nó bao gồm
các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, Fe, Cu, Co, Ni, I, Cl, P, S, Al, Pb, Sn, Ag, As, …
trong đó các nguyên tố Ca, Mg, Na, K, P, S, và Cl chiếm tỷ lệ cao hơn cả.
Các nguyên tố đóng vai trò quan trọng trong việc tạo thành sữa cũng như
chất lượng của các sản phẩm. Việc sữa dụng các nguyên tố vi lượng vào khẩu
phần ăn có khả năng làm tăng hàm lượng của chúng trong sữa.

•

Vitamin
Thành phần vitamin có mặt trong sữa có 2 loại: vitamin hòa tan trong
nước và vitamin hòa tan trong dầu. Nhưng hàm lượng tương đối thấp, đặc biệt là
vitamin D.

12


Bảng 8: thành phần các vitamin trong sữa[T23, 3]
Vitamin
A (retinol)

mg/l
0,3

B (cancifirol)

0,001

E (tocoferol)

Vitamin
B12 (xyanocobal-amin)

mg/l
0,005

Nicotinamit

1

1,4

Acid pantothenic

3

B1 (thiamin)

0,4

C

20

B2 (riboflavin)

1,7

Acid folic

0,05

B6 (pyridoxin)

0,5

Biotin

0,04

1.2.2. Nguyên liệu phụ
•

Chất tạo ngọt
Để tăng vị ngọt của yaout, người ta bổ sung đường (glucose, saccharose
….) vào trong quá trình chế biến. Đường có thể bổ sung trực tiếp hoặc dưới
dạng puree trái cây. Đối với những sản phẩm dành cho ngươi ăn kiêng các nhà
sản xuất sữ dụng chất tạo ngọt (sweetener), thông dụng nhất là aspartame.

•

Chất ổn định
Chất ổn định được sữ dụng nhằm tạo trạng thái bền vững cho sữa chua
như tạo độ gel bền vững làm cho sữa không bị tách lớp trong quá trình bảo
quản.chất bảo quản được sữ dụng cần đạt một số yêu cầu sau:

-

Không độc hại đối với sức khỏe con người.
Chế phẩm này phải hoàn toàn tuân theo những quy định của tổ chức có thẩm
quyền. Chất ổn định được sữ dụng phổ biến trong sữa chua là pectin, gelatin,
thực phẩm, chất ổn định E471 (di- hoặc mono – glyceride của acid béo).
Pectin là một polysaccharide tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần
tham gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật.ở thực vật pectin tồn tại chủ yếu ở 2
dạng là pectin hòa tan và pectin không hòa tan. Dưới tác dụng của acid, enzyme
protopectinaza hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin.
Pectin là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn phân tử là
galactoronic và rượu metylic. Trọng lượng phân tử từ 20000 – 200000 đvC.
Hàm lượng pectin 1% trong dung dịch có dộ nhớt cao, nếu bổ sung 60% đường
và điều chỉnh pH môi trường từ 3,1 – 3,4 sản phẩm sẽ tạo đông.

13


1.3. Quy trình sản xuất sữa chua
1.3.1. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua.
nguyên liệu sữa tươi

Thu nhận và kiểm tra chất lượng

Gia nhiệt, t = 400C

Ly tâm

Phối trộn

Siro đường 65%

Gia nhiệt, t = 60 -700C

Đồng hóa

Thanh trùng t=5 phút t0 – 90-950C

Làm nguội

5% nấm men

t0 = 42-430C

Bổ sung chủng vi sinh vật

rót

Bảo quản lạnh

Làm lạnh, ủ chín

Lên men
14

1.3.2. Thuyết minh quy trình [T133, 3]
1.3.2.1. Nguyên liệu sữa tươi.

Sữa tươi là nguyên liệu chính trong sản xuất sữa chua.Chất lượng sữa tươi
có những tính chất quyết định đến 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 đảm bảo
yêu cầu về chất lượng.sữa được thu mua phải đảm những yêu cầu sau [T43, 3]:
-

Sữa chua lấy từ những con bò khỏe mạnh không chứa vi khuẩn gây bệnh.
Sữa có mùi vị tự nhiên, không có mùi 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 4 -60C sau khi vắt.
Để sản xuất sữa chua cần chọn loại sữa có chất lượng cao.Cần kiểm tra
các tiêu chí.

-

Độ vệ sinh cao, tổng số vi khuẩn thấp.
Không chứa kháng sinh ( penicilin, streptomycin ….), bacteriophage.
Không chứa chất các chất tẩy rửa, chất sát khuẩn những chất ngăn cản quá trình
lên men.
Khả năng lên men
Vi khuẩn đặt trưng.
Độ chua của cream.
Sự oxy hóa chất béo.
Tại nhà máy cần kiểm tra nghiêm chặt các chỉ tiệu độ tươi, độ sạch, tổng

chất khô, hàm lượng chất béo, cảm quan.
1

-

-

-

Thu nhận và kiểm tra chất lượng.

Sữa từ xe lạnh được nối với thiết bị bài khí. Sữa được bơm qua thiết bị lọc rồi
qua đồng hồ đo vào thùng tạm chứa. Thông qua chỉ số trên đồng hồ sẽ biết
lượng sữa tiếp nhận.
Với quy mô và quy trình cung cấp sữa hiện nay của công ty sữa Việt Nam,
người chăn nuôi mang sữa đên các trạm thu mua mà tại đây sữa được lấy mẫu
để kiểm tra độ tươi, vi sinh tổng số và khả năng đông tụ. con các chỉ tiêu khác
được làm tại phong thi nghiệm trung tâm nhà máy.
Trước khi tiếp nhận cần chú ý đến độ sạch của dụng cụ chứa dụng sữa. Lúc mở
nắp cần xác định mùi của sữa. Sau đó khuấy đều xác định mùi vị của sữa, xác
định nhiệt độ của sữa rồi mới lấy mẫu đi phân tích các chỉ tiêu hóa học, vật lý,
sinh học
15


các chỉ tiêu đặc trưng cần kiểm tra được tóm tắt trong bảng
Bảng 9: các chỉ tiêu chung của sữa tươi nguyên liệu [T43, 3]
STT

Chỉ tiêu

Phương pháp kiểm tra

1

Mùi và vị

Cảm quan

2

Độ sạch

Lọc, so sánh với mẫu chuẩn

3

Tổng số vi khuẩn (để
phân loại sữa)

Phản ứng mấy màu xanh metylen
Phản ứng resasurin

4

Hàm lượng chất béo

Butyrometric

5

Hàm lượng protein

6

Nhiệt độ đóng băng

7

Độ chua (độ chua)

Chuẩn độ bằng NaOH

8

Tỷ trọng

Tỷ trọng kế

1

Gia nhiệt.
Mục đích: chuẩn bị cho quá trình ly tâm.

Sữa lạnh có độ nhớt cao làm giảm hiệu suất ly tâm, đặc biệt đối với các
cầu mỡ có kích thước nhỏ. Sữa được đun đến 40 -450C có độ nhớt nhỏ hơn 2 lần
so với độ nhớt của sữa đó ở 100C.
1.1.1.1. Ly tâm
Mục đích:
-

tiêu chuẩn hóa theo yêu cầu của sản phẩm.
loại bỏ tạp chất cơ học.
loại bỏ vi sinh vật.
tách chất béo.

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trinh ly tâm.
-

-

Kích thước các hạt cầu mỡ: do tỉ trọng của chất béo là nhẹ nhất nên có xu hướng
nối lên trên. Cầu béo có kích thước càng nhỏ thì tỉ trọng càng tăng nên nó nằm
lại trong sữa gầy nhiều. vì vậy dựa vào kích thước hạt cầu mỡ ta có thể điều
chỉnh hàm lượng chất béo có trong sữa.
Độ sạch và độ tươi của sữa: trong quá trình ly tâm làm sạch các tạp chất cơ học
được tách khỏi sữa. Nếu chứa nhiều tạp chất thì khoảng không gian trong thiết
bị để chứa tạp chất sẽ đày và khi nó bắt đầu tụ tập lại trên bề mặt các đĩa. Việc
này làm cho sữa sữa gầy không thể đến vùng ngoại vi. Và sữa gầy sẽ tràn vào
rãnh dành cho cream. Và làm khó khăn trong việc tiêu chuẩn hóa.
16


-

-

-

Tốc độ sữa cho vào: tốc độ sữa cho vào nhanh thì sữa tách béo ít hơn, tốc độ cho

sữa vào chậm. vì vậy, tùy vào sản phẩm mà mình cần mà có tốc độ cho vào
thích hợp.
Nhiệt độ của sữa: sữa lạnh có độ nhớt cao làm giảm hiệu suất lý tâm, đặt biệt đôi
với các cầu mỡ có kích thước nhỏ. Sữa được đun đến 40 -45 0C có độ nhớt nhỏ
hơn 2 lần so với độ nhớt của sữa ở 100C.
Hàm lượng chất béo: chất lượng sữa gầy phụ thuộc vào hàm lượng chât béo của
sữa. sữa nguyên liệu thường có hàm lượng chất béo 4%. Khi sữa có hàm lượng
chất béo cao hơn thì cần gia nhiệt 40 -450C và giảm tốc độ của sữa cho vào để
đạt kết quả ly tâm tốt hơn.
1

Phối trộn
Sau khi ly tâm ta đưa đi phối trọn với siro đường 65%, và chất ổn định gelatin.
Mục đích:
-

Tạo độ đồng đều cho dịch sữa, hòa tan đường vào trong dịch sữa.
Phân bố đều chất ổn định trong dịch sữa.
Thuận lợi cho quá trình đồng hóa và lên men ….
Đảm bảo chất lượng của sản phẩm.

Tác dụng của bổ sung đường 65% là:
-

Tăng hàm lượng hydrat cacbon tron sữa thành phẩm, hài hòa độ chua và ngọt
trong sữa chua.
Tăng giá trị cảm quan đồng thời đáp ứng được thị hiếu của người tiêu dùng.
Góp phần đảm bảo hàm lượng chất khô sữa, ức chế vi sinh vật.
Tác dụng của chất ổn định gelatin:

-

Để ổn định trạng thái của sữa chua, tăng độ nhớt.
ức chế sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh.
Tránh hiện tượng tách pha trong quá trình bảo quản.
Làm bền nhủ tương.
Tránh sự tạo đá trong quá trình bảo quản.
1

Gia nhiệt
Mục đích: chuẩn bị cho quá trình đồng hóa. Gia nhiệt đến nhiệt độ 700C
Đồng hóa: đến nhiệt độ 700C, 200 bar

1

Muc đích:
-

Làm giảm kích thước cầu béo tránh hiện tượng phân pha
17


-

Màu sắc trắng hơn
Giảm sự oxi hóa chất béo tăng cảm quan
Các sản phảm lên men ôn định hơn.

Yếu tố ảnh hưởng:
-

Nhiệt độ: Nhiệt độ thấp độ nhớt cao vì vậy khó đồng hóa. Nhiệt độ thích hợp 60
-800C.
Chất nhủ hóa: khi phá vỡ các hạt cầu béo thì cần phải có một lượng chất nhủ hóa
bổ sung vào bao bọc lấy các hạt cầu béo mới ổn định.
1

Thanh trùng: thanh trùng ở nhiệt độ 90 -950C trong vòng 5 phút.
Mục đích:

-

-

Tiêu diệt, ức chế đến múc tối đa vi sinh vạt có trong sữa.
Ức chế hoặc vô hoạt enzyme có trong sữa như: lipaza, catalaza, phosphataza ….
Làm biến tính sơ bộ protein sữa nhờ trong quá trình lên lactic khối đông được
hình thành với cấu trúc ổn định. Hạn chế được sựa thoát huyết thanh ra khỏi cấu
trúc gel khi bảo quản.
Khi xử lý ở nhiệt độ 90 – 950C thì làm tăng khả năng hydrat hóa của casein dẫn
đến khả năng giữ nước của sữa tăng.
Đảm bảo môi trường cho quá trình lên men.
1

Làm nguội
Mục đích:

-

Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men vì nhiệt độ thuận lợi cho qua trình

lên men là khoảng 42-430C.
Tránh những biến đổi không tốt của dịch sữa khi ở nhiệt độ cao lâu như làm
biến màu của sữa làm sữa có màu nâu….
Nâng cao hiệu suất lên men.
Tránh sự ức chế các vi khuẩn lên men dưới tác dụng của nhiệt độ.
1

Bổ sung vi sinh vật

Sau khi làm nguội về nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men thì ta cấy
vi khuẩn giống vào dịch sữa để lên men sữa. Dưới hoạt động của vi sinh vật làm
thay đổi các thành phần trong sữa nhất là đường thành acid lactic đồng thời hình
thành các chất thơm tạo mùi vị đặc trưng.Chủng vi sinh vật để sản xuất sữa chua
là streptococeus thermphilus và lacto bacillus bulgaricus tỉ lệ cocci/bacilli
thường 1:1 hoặc 2:1 tuy nhiên tỉ lệ này có thể thay đổi. thời gian sữ dụng chúng
phải tuân thủ nghiêm ngặt bởi lẽ khi cấy trở lại dễ bị nhiễm.
1

Rót hộp
18


Mục đích:
-

Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản.
Tăng giá trị cảm quan.
Rót hộp trước khi lên men cho sản phẩm không ảnh hưởng đến khối đông tụ làm
cho sản phẩm trở nên mịn hơn và không tạo đá sau khi làm lạnh.
1

Lên men

Thời gian lên men phụ thuộc vào lượng chủng cho vào, loại vi khuẩn ….
Và có thể kéo dài từ 3 – 20h.Ở đây ta thực hiện nhiệt độ tôi ưu phù hợp với tỉ lệ
cocci và bacilli nên thúc đẩy quá trình lên men. Do dó quá trình được tiến hành
từ 3-5h
1

Làm lạnh, ủ chín

Sau khi đông tụ sữa chua được làm lạnh và ủ chín 4-6 0C ít nhất 6h. đây là
giai đoạn rất quan trọng để tạo ra sản phẩm có mùi vị, trạng thái cần thiết chỉ sao
khi kết thúc quá trình này người ta mới có được sữa chua thành phẩm.
khi kết thúc quá trình lên men, chủng sữa được làm lạnh ngay xuông 5 0C
và bảo quản đến khi sữ dụng
1

Bảo quản

Sữa chua được bảo quản ở 4-60C.làm cho sản phẩm được tăng thời gian
bảo quản.
2

Chuẩn bị chủng vi sinh vật

Trước hết việc chuẩn bị chủng vi sinh vật cần phải đảm bảo độ chính xác
cao và vô trùng.
Chủng thường bao gồm Streptococcus Thermophilus và lactobacillus
bulgaricus. Tỉ lệ cocci bacilli thường 1:1 hoặc 2:1. Thời gian sữ dụng chủng

phải nghiêm ngặt bởi lẽ khi cấy trở lại dễ bị nhiễm.
Thông thường từ chủng bột sẽ cấy lần 1 – chủng đầu rồi tiếp lần 2- chủng
thứ hay chủng trung gian và cấy lần 3- chủng sữ dụng.
Thời gian cấy lần lược từ 8 – 10h, 6 – 8h, và lần 3 khoảng 3 – 4h.
Chuẩn bị chủng là một khâu rất quan trọng, quyết định đến chất lượng của
sản phẩm sữa lên men. Yêu câu phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các bước
trong điều kiên vô trùng.
Quy trình chuẩn bị chủng men giống:
19


Sữa tươi
Xử lý nhiệt, làm nguội đến nhiệt độ lên men
Lên men
Làm lạnh
Bảo quản.

Cấy chủng

Sữa dùng làm môi trường phải có chất lượng cao, tổng số vi sinh khuẩn
thấp, không có chất khán sinh, không có chứa chất tẩy rửa. thanh trung ở nhiệt
độ 90 – 950C trong 15 -30 phút nhằm tiêu diệt hoàn toàn, loại trừ các kiềm hãm,
biến tính protein, loại bỏ oxy hòa tan. Sau khi thanh trùng, sữa được làm nguội
đến nhiệt độ lên men 40 – 500C.
Cấy chủng vi sinh vật từ ống nghiệm sau đó ta cấy dần lên thùng chứa tó
dần. Cần đảm bảo đúng số lượng, nhiệt độ. Lượng chủng còn phụ thuộc vào tỉ lệ
vi khuẩn tạo acid lactic và vi khuẩn tạo hương vị. Tỷ lệ này sẽ ảnh hưởng tới
mùi vị của sản phẩm.

20

PHẦN II TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT
2. Tính toán cân bằng vật chất.
1.4.Kế hoạch sản xuất của nhà máy.
1.4.1. Nhập nguyên liệu.
Số lượng sữa được thu mua nhiều hay ít phụ thuộc vào chất lượng, giá cả
nguyên liệu, nhu cầu sản xuất của nhà máy hàng tháng và các tháng sắp tới. vì
vậy phải thường xuyên tìm kiếm và lựa chon các nhà cung ứng nguyên liệu cho
phù hợp nhằm tìm ra nguồn cung cấp nguyên liệu có chất lượng tốt với giá cả
hợp lý.
1.4.2. Biểu đồ sản xuất.
Công nhân trong phân xưởng được nghĩ ngày chủ nhật ngày lễ và các diệp
tết.mỗi ngày công nhân làm 3 ca.
Bảng 10: biểu đồ sản xuất
Tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 năm

Số ngày
sản xuất

23 22

27

25

26

26

27

2
7

26 27

15

27

Ca/ngày

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

Ca/tháng 69 66

81

75

78

78

81

8
1

78 81

45

81

894

1.5.Tính cân vật liệu
Số liệu ban đầu
Sản phẩm sản xuất 3,5 tấn/ngày.
Tổng chất khô sản phẩm 16%.
Chất béo: 3,5%
Đường sccharose: 5%

Tỷ trọng của sản phẩm được tính theo công thức:

Trong đó :
F: hàm lượng chất béo trong sản phẩm F = 3,5%
SNF: hàm lượng chất khô không béo trong sữa SNF = 16-3,5 = 12,5%.
21


W: hàm lượng nước trong sữa.
Vậy
= 1,047
Năng suất dây chuyền tính theo tấn/ca.
M0 = = 1,1667 (tấn/ca)
Năng suất dây chuyền theo lít/ca.
V = = = 1114,3 (lit/ca)
Bảng 11:bảng giả sử tiêu hao trong các công đoạn.
Stt

Công đoạn

Tiêu hao

1

thu nhận

0,5

2

Gia nhiệt

0,1

3

ly tâm

4

Phối trộn

0,2

5

Gia nhiệt

0,1

6

Đồng hóa

0,2

7

Thanh trùng

0,1

8

Làm nguội

0,1

9

Chờ rót

0,05

10

Rót

0,5

1

- Lượng sữa trước khi rót vào hộp M1

M1 = M0. = 1114,3. = 1120 (lit/ca)
•

Lượng giống hoạt hóa:
Mghh = M1x3% = 1120 . 0,03 = 33,6 (lít/ca)

•

Lượng men khô chiếm 1-1,5 % so với môi trường hoạt hóa. Ta chọn 1% vậy
lượng men khô sữ dụng
Mk = Mghh.1% = 33,6.0,01 =0,336 (lít/ca)
Vì lượng men khô chiếm rất ít so với môi trường hoạt hóa nên lượng sữa
dùng làm môi trường hoạt hóa là:
Mmt = mghh =33,6 (lít/ca)
Lượng dịch sữa trước khi bổ sung men là:
22


M2 = M1 – Mghh = 1120 – 33,6 = 1086,4 (lít/ca)
-

Lượng sữa trước khi vào thiết bị chờ rót
M3 = M2. = 1086,4. = 1091,86 (lit/ca)

Lượng sữa trước khi vào thiết bị làm nguội sữa:
M4 = M3 =1091,86. = 1093 (lit/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị thanh trùng sữa:
M5 = M4. = 1093. = 1094 (lit/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị đồng hóa sữa:
M6 = M5. = 1094 = 1096,24(lit/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị gia nhiệt sữa:
M7 = M6. = 1096,24. = 1097,34(lit/ca)
Do lượng sản phẩm có 5% đường nên ta có:
a1= M7. = 1097,34. = 54,87 (lít/ca)
ta được hàm lượng siro đường 65% cần dùng là:
a2 = a1. = 54,87. = 84,42 (lít/ca)

vì đường RE có hàm lượng chất khô là 99,7% nên lượng đường cần dùng là:
Mđ = a1 = 84,42. = 84,67 (lít/ca)
Lượng nước cần dùng để nấu siro
MN = a2 – a1 = 84,42 -54,87= 29,55(lít/ca)
Vậy lượng sữa sau khi cho đường vào:
M8 = 1097,34–84,42 =1012,92 (lít/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị phối trộn sữa:
M9 = M8. = 1012,92. = 1015(lit/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị ly tâm sữa:
M9 = M8. = 1015 = 1025,25(lit/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị gia nhiệt sữa:
M10 = M9. = 1025,25. = 1026,28 (lit/ca)
Lượng sữa trước khi vào thiết bị thu nhận sữa:
23


M11 = M10. = 1026,28. = 1031,44 (lit/ca)
Bảng12: bảng tổng hợp nguyên liệu qua các công đoạn.
STT

Công đoạn

Năng suất (lít/ca)

1

Thu nhận

1031,44

2

Gia nhiệt

1026,28

3

Ly tâm

1025,25

4

Phối trộn

1015

5

Gia nhiệt

1097,34

6

Đồng hóa

1096,24

7

Thanh trùng

1094

8

Làm nguội

1093

9

Bổ sung men

10

Rót

1091,86
1120

Bảng 13: bảng tổng kết nguyên liệu phụ gia công đoạn sản xuất
STT

Nguyên liệu

Đơn vị

1

Siro đường 65%

84,67 (lít/ca)

2

Lượng nước dùng

29,55(lít/ca)

3

Men

33,6 (lít/ca)

 Bao gói:

Sữa chua đóng vào mỗi hộp có thể tích 120ml.
Số lượng hộp sữa tính theo ca là
m= =9285,83 (hộp/ca)
Số lượng hộp sữa tính theo năm là:
M= 9385,83 . 894 = 8301532,02 (hộp/năm)
Giả sử quá trinh rót hộp lượng hộp hao hụt là 1% sô lượng hộp thực tế là:
8301532,02. =8385385,88 (hộp/năm)
Số carton để dùng để dựng là:
Chọn thùng carton 48 hộp số lượng carton cần dùng là:
Nt= = 174696 (thùng/ca)

24


PHẦN III
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
3. Tính và chọn thiết bị
1.6.Chọn thiết bị chính.
Trong một ngày sản xuất, dây chuyền có thể sản xuất một ca. Số thiết bị n
được tính theo công thức sau:
N = N1/N2
Trong đó: n là số thiết bị.
N1: năng suất công đoạn.
N2: năng suất thiết bị.
1.6.1. Thiết bị lọc sữa.
Khối lượng sữa đi vào thiết bị lọc sữa là: M =1031,44 (lít/ca)
Lượng sữa đưa vào lọc là:
N1 = = 128,93 (lít/h)
Chọn thiết bị lọc Tetra park Fiiltration Systems ( Denmark).
-

Model: Tetra Alcross M-1X114L.
Năng suất: 2500(lít/h)
Công suất:11kW
Kích thước: 1500x1000x1600
Số thiết bị:
n = = 0,05<1
Chọn 1 thiết bị
1.6.2. Cân định lượng.
Khối lượng sữa tươi đem đi cân: M=1026,28 (lít/ca)

N2 = = 128,285 (lít/h)
Chọn thiết bị cân loại GHJ-15 (nhật bản)
Năng suất: 2500 (kg/h)
Khối lượng: 70kg
Kích thước: 550x500x2100 (mm)
25