Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 34 béo, năng suất 28000 tấn nguyên liệu sữa tươi một năm

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ngành thực phẩm nói chung và chế biến sữa nói riêng đang phát triển
mạnh ở nước ta, đặc biệt là vào thời điểm nước ta vừa gia nhập WTO. Hiện tại, ở
nước ta cũng có vài nhà máy sữa, tuy có nhưng với số lượng ít nên chưa đáp ứng
nhu cầu tiêu dùng trong cả nước, bởi thế mà nước ta vẫn phải nhập khẩu sản phẩm từ
nước ngoài về, đồng thời chất lượng sản phẩm ở trong nước còn thấp. Ngoài giá trị
dinh dưỡng cao, trong sữa còn có rất nhiều chất cần thiết cho cơ thể như là các axit
amin không thay thế, muối khoáng,… Người ta đã biết dùng sữa vào nhiều mục đích
khác nhau như để chữa các bệnh về đường ruột, giải độc,...Theo dự đoán của các
chuyên gia, khoảng 3 năm nữa thị trường sữa chua sẽ phát triển như sữa tươi hiện
giờ. Còn theo thông tin được công bố tại hội thảo "Ứng dụng công nghệ cao và
phát triển bền vững sữa tươi sạch tại Việt Nam" thì thị trường sữa chua (sữa chua
ăn và sữa chua uống) đạt xấp xỉ 245 nghìn tấn, tương đương 10,5 nghìn tỷ đồng
năm 2013. Trong tương lai không xa, đến năm 2017 con số này ước tính sẽ tăng
lên 500 nghìn tấn, tương đương hơn 25 nghìn tỷ đồng.
Từ thực tế trên, trong những năm gần đây nhà nước đã tổ chức khai thác tiềm
năng và phát triển đàn bò sữa theo hình thức quốc doanh kết hợp với quy mô nhỏ
trong các hộ nông dân dựa trên các điều kiện ở địa phương, các giống bò nhập từ
nước ngoài và tiến hành xây dựng các nhà máy chế biến sữa chua uống mới.
Là một sinh viên công nghệ sinh học, tôi chọn đề tài: Thiết kế phân xưởng
sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn nguyên liệu sữa tươi /
năm .
Các số liệu
- Sữa tươi có tổng chất khô 13,5% trong đó 3,5% chất béo .
- Sản phẩm sữa chua uống ít béo có 5% đường.

i
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................................1
A. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU............................................................................1
1.1 Sữa tươi [01]............................................................................................................1
1.1.1 Tính chất vật lí của sữa tươi [01, tr. 12]................................................................1
1.1.2 Thành phần hóa học và cấu trúc của sữa tươi [01, tr. 15].....................................1
1.1.3 Các chất chứa Nito trong sữa tươi [01]..................................................................2
1.1.5 Các muối khoáng trong sữa tươi............................................................................4
1.1.6 Chất béo trong sữa tươi.........................................................................................5
1.1.7 Nước trong sữa tươi..............................................................................................9
1.2 Siro........................................................................................................................... 9
1.2.1 Thành phần chính và các chỉ tiêu chất lượng.......................................................10
1.2.2 Các chỉ tiêu lý – hóa ...........................................................................................10
1.3 Chất phụ gia...........................................................................................................11
1.4 Vi sinh vật [03]......................................................................................................11
B. CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT SỮA CHUA.
..................................................................................................................................... 12
1.1 Biến đổi sinh hóa khi lên men sữa.........................................................................12
Chương 2: Chọn và thuyết minh dây chuyền...............................................................14
2.1 Dây chuyền công nghệ [04]...................................................................................14
2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.......................................................................15
2.2.1 Nguyên liệu sữa tươi [01]....................................................................................15
2.2.2 Kiểm tra, lọc [01]................................................................................................16

2.2.3 Định lượng...........................................................................................................16
2.2.4 Nâng nhiệt [01]...................................................................................................17
2.2.5 Bài khí [01, tr.115]..............................................................................................17
2.2.6 Thanh trùng [01, tr.224]......................................................................................17
2.2.7 Lên men...............................................................................................................18
2.2.8 Phối trộn..............................................................................................................18
ii
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
2.2.9 Đồng hóa [01, tr.225]..........................................................................................19
2.2.10 Tiệt trùng, làm nguội [01, tr.229].....................................................................19
2.2.11 Rót sản phẩm.....................................................................................................19
2.2.12 Bảo quản sản phẩm [01, tr 229].........................................................................20
Chương 3: CÂN BĂNG VẬT CHẤT..........................................................................21
3.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy....................................................................................21
3.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu....................................................................................21
3.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy..............................................................21
3.2 Tính cân bằng vật chất...........................................................................................23
3.3 Tính tỷ trọng..........................................................................................................27
3.4 Tính toán bao bì.....................................................................................................29
3.5 Bảng tổng kết.........................................................................................................30
Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ..........................................................32
4.1 Bảng liệt kê các thiết bị..........................................................................................32
4.2.1 Mô tả và tính kích thước thùng chứa...................................................................33
4.2.2 Thiết bị dùng cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống........................................37

KẾT LUẬN.................................................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................48

iii
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1: Bảng tóm tắt thành phần hóa học trung bình của một lít sữa bò:......................2
Bảng 1.2: Các chất chứa nito trong sữa tươi.....................................................................2
Bảng 1.3- Các chỉ tiêu cảm quan....................................................................................10
Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu lý – hóa......................................................................................10
Bảng 3.1: Biểu đồ nhập nguyên liệu...............................................................................21
Bảng 3.2: Biểu đồ sản xuất của nhà máy trong 1 năm....................................................22
Bảng 3.3 Giả thuyết tiêu hao của các công đoạn sản xuất...............................................23
Bảng 3.4 : Bảng tổng kết nguyên liệu và tỷ trọng khi đi vào mỗi công đoạn.................30
Bảng 4.1: Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống...........................32
Bảng 4.2: Bảng tổng kết các thiết bị trong quy trình.......................................................46
Bảng 4.3 Bảng tổng kết các thùng chứa trong quy trình.................................................46

iv
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

DANH SÁCH HÌNH ẢN

Hình 4.1: Cấu tạo thùng chứa.........................................................................................34
Hình 4.2: Thùng chứa.....................................................................................................35
Hình 4.3: Máy lọc ly tâm pdm5000-dn.[08]...................................................................37
Hình 4.4: Cân định lượng...............................................................................................38
Hình 4.5: Thiết bị gia nhiệt OTTA - 5 [07].....................................................................38
Hình 4.6: Thiết bị bài khí................................................................................................39
Hình 4.7: Thiết bị ly tâm Tetra Cetri AMF [07].............................................................40
Hình 4.8: Thiết bị lên men.[07].......................................................................................41
Hình 4.9: Thiết bị phối trộn.[07].....................................................................................42
Hình 4.10: Thiết bị đồng hóa..........................................................................................42
Hình 4.11: Thiết bị tiệt trùng Alpha Laval [09]..............................................................43
Hình 4.12: Máy rót sữa chua uống Tetra Pak A3 [07]...................................................45

v
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

DANH SÁCH SƠ Đ

Sơ

đồ

2.1:

Sơ

đồ

dây

chuyền

công

nghệ.....................................................16

vi
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
A. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU.
1.1 Sữa tươi [01].

Sữa là loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, trong sữa có đầy đủ các chất
cần thiết cho cho việc tạo thành các tổ chức cơ thể, cơ thể có khả năng hấp thụ sữa
rất cao. Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng như: chất béo, đường lactoza, các
vitamin, chất khoáng, các enzym, …
Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ các acid amin không thay thế. Đây là các
acid amin rất cần thiết cho cơ thể. Có thể nói không một loại thực phẩm nào có đầy
đủ các thành phần và số lượng các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể như sữa.
1.1.1 Tính chất vật lí của sữa tươi [01, tr. 12].
Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước,
hơi ngọt.
Sữa thường có những đặc điểm và tính chất sau:
-

Nhiệt dung riêng: 0,933- 0,954 ( cal/g.ºC)

-

Tỷ trọng riêng: 1,028- 1,036 (g/cm3)

-

Nhiệt độ đông đặc: -0,54 – - 0,59 (ºC)

-

pH:6,5 - 6,6

-

Độ chua: 15-18(oD)

-

Sức căng bề mặt ở 200ºC: 50 (dynes/cm)

-

Thế oxy hóa khử: 0,1- 0,2 (V)

-

Độ dẫn điện: 0,004- 0,005 (1/ohm.cm)
1

SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
1.1.2 Thành phần hóa học và cấu trúc của sữa tươi [01, tr. 15].
Về phương diện hóa lý người ta coi sữa như một thể keo gồm các tiểu cầu béo
(đường kính từ 3-5 µm) và các mixen protein (đường kính gần 0,1 µm trong pha
phân tán là nước).
Nước: là thành phần lớn nhất và quan trọng nhất chiếm tỉ lệ 9/10 của thành
phần sữa, còn lại là tổng các chất khô (chiếm 125-130 g/l sữa).
Bảng 1.1: Bảng tóm tắt thành phần hóa học trung bình của một lít sữa bò:
I.Thành phần tạo hình hay cung cấp năng lượng
-Nước

900-910g

-Chất béo

35-45g

- Đường lactoza

47-52g

-Chất chứa nitơ

33-36g

II.Các chất xúc tác sinh học (không định lượng hay ở trạng thái vết) Các sắc
tố - enzym – vitamin
III.Các loại khí hòa tan Khí
cacbonic, oxy, nitơ
(4 - 5% thể tích của sữa ra khỏi vú).

1.1.3 Các chất chứa Nito trong sữa tươi [01].
Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acid
amin đặc biệt là các acid amin không thay thế. Các acid amin chủ yếu có mặt trong
sữa tính theo % chất khô như sau:

2
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
Bảng 1.2: Các chất chứa nito trong sữa tươi.
Alanin

3%

Prolin

Valin

7,2%

Cystin

và

11,3%

Phenylamin

5%

0,34%

Methionin

2,8%

cystein
Lơxin

9,2%

Serin

6,3%

Treonin

4,9%

Izoloxin

6,1%

Tryptophan

1,7%

Arginin

4,1%

Histidin

3,1%

Lysin

8,2%

Acidasparti

7,1%

c
Acid

22,4%

Tyrosin

6,3%

glutami
c
*Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm:
- Cazein toàn phần chứa:

26-29 g/l

-Lactoglobulin:

26-29 g/l

-Lactalbumin:

2,4- 4 g/l

-Imunoglobulin:

0,8 -1,5g/l

Và một số thành phần khác:
Trong các thành phần trên, cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của
sữa.Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40 ÷200 m
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 , ,  cazein.
-cazein chiếm 60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần,

3
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
-cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần. Khi nhiệt độ vượt quá 75-80 ºC có sự
biến tính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển
thành canxi riphosphat hông hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen
phosphocazein và các muối khoáng hoà tan.
1.1.4 Đường Lactoza trong sữa tươi [01].
Đường lactoza trong sữa có hàm lượng trung bình 50 g/l và tồn tại dưới hai

dạng α, β-lactoza. Khi thủy phân lactoza cho ra một phân tử đường glucoza và một
phân tử đường galactoza theo phương trình tổng quát:
C12H22O11 + H2O

C6H12O6 + C6H12O6

Lactoza là gluxit thuộc nhóm diholozit.
Trong sữa, đường lactoza luôn ở trạng thái hòa tan. Những đặc điểm về khả
năng hòa tan và kết tinh của nó rất quan trọng cho phép áp dụng trong công nghiệp
chế biến sữa cô đặc có đường. Cơ chế của sự kết tinh đường lactoza có ích lớn trong
công nghiệp sữa cô đặc có đường. Đường lactoza là một gluxit ít hòa tan hơn đường
sacaroza là đường được sử dụng để bổ sung vào trong sữa cô đặc. Khi người ta làm
lạnh sản phẩm này, đường lactoza ban đầu sẽ ở trạng thái dung dịch quá bão hòa rồi
sau đó kết tinh. Sự kết tinh đường này ảnh hưởng đến chất lượng của sữa cô đặc.
Nếu xảy ra sự hình thành các tinh thể lớn, sản phẩm có cấu trúc như dạng cát và
không thích hợp. Ngược lại, nếu sự kết tinh đường lactoza xảy ra dưới dạng hình
thành các tinh thể nhỏ (kích thước hạt kết tinh nhỏ hơn 0,01 mm), sữa cô đặc tồn tại
dưới dạng một cấu trúc và độ bền chắc mong muốn. Điều kiện này được hình thành
trong quá trình tạo mầm tinh thể. Với hiệu quả này, cần phải giữ sữa cô đặc ở trạng
thái quá bão hòa thích hợp và khơi màu sự kết tinh nhờ bột sữa hay mầm kết tinh
nhỏ của đường lactoza.
Đường lactoza của sữa rất nhạy cảm bởi nhiệt. Nhiệt độ từ 110-130ºC xảy ra
dạng mất nước của tinh thể đường. Trên 150ºC ta nhận được màu vàng và ở 170ºC

4
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hóa. Tuy nhiên ở trong sữa, người ta
nhận thấy rằng sự xuất hiện màu vàng xảy ra ở nhiệt độ không cao lắm (<130ºC).
Ngoài các sản phẩm sản sinh ra do sự caramen hóa đường lactoza, cũng còn phải kể
đến phản ứng của đường với các chất chứa nitơ kéo theo sự xuất hiện các thành phần
có màu nâu được gọi là melanoidin. Phản ứng này rất mạnh và cơ chế còn ít biết đến
và phản ứng được xúc tác bởi thành phần sắt và đồng cũng như phosphat.
Đường lactoza có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo
thành các sản phẩm khác nhau có lợi. Một trong các biến đổi thường gặp nhất và
quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic gây nên bởi phần lớn các vi khuẩn:
C12H22O11. H2O

4CH3-CHOH-COOH

Nhìn chung, phản ứng này có liên quan đến việc sản sinh các sản phẩm phụ với
số lượng khác nhau tuỳ thuộc vào chủng loại vi khuẩn chính của sự biến đổi và điều
kiện biến động. Trong số các chất nhận được, một vài chất đóng vai trò trong việc
hình thành các chất thơm của các sản phẩm sữa như: axetylmetylcarbinol và
diaxetyl.
1.1.5 Các muối khoáng trong sữa tươi.
Do trong sữa có mặt có các cation K +, Na+, Mg2+, Ca2+... và các anion của các
acid phosphoric, limonic, clohydric nên trong sữa có nhiều loại muối khác nhau.
Nhưng chủ yếu là các muối clorua, phosphat, xitrat, bicacbonat.
Trong tất cả muối trên, muối canxi có ý nghĩa rất lớn đối với con người đặc
biệt là trẻ em. Hai nguyên tố Ca và P trong sữa có tỉ lệ rất hài hoà Ca/P = 1/1,3 ở
dạng cơ thể dễ hấp thụ.
Sự cân bằng giữa hai dạng muối Canxi (Ca 2+ của các muối hoà tan được phân
ly và Ca ở dạng phức của các thể keo) là điều kiện đặc biệt cho sự ổn định của sữa.
Sự tăng lên của Ca2+ làm tăng khả năng bất ổn định của sữa khi đun nóng hoặc dưới

tác dụng của các men dịch vị. Muối canxi có ý nghĩa lớn đối với con người, đặc biệt

5
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
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 caseinat, canxi phosphat, canxi limonat ...
Trong sữa còn có Mg (12 mg%), K (113–171 mg%), Na (30–77 mg%). Tỷ lệ
K/Na =3,3 tương ứng với tỷ lệ này 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.
1.1.6 Chất béo trong sữa tươi.
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 hoà 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 acid béo no và không no
như: acid oleic, acid palmitic, acid 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 hoá lí của chất béo:
+Mật độ quang ở15ºC:

0,91÷ 0,95ºC

+Nhiệt độ nóng chảy:

31÷36ºC

+Nhiệt độ đông đặc:

25÷30ºC
6

SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
+Chỉ số iod:

25÷45

+Chỉ số xà phòng hoá:

218÷235

+Chỉ số acid bay hơi không hoà tan:

1,5÷3

+Chỉ số khúc xạ:

1,453÷1,462

7
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

 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÷10
µm.
Cấu trúc tiểu cầu béo: không đồng nhất, nhân là triglyxerit có điểm nóng
chảy thấp giàu acid oleic và luôn ở dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường.
Phần ngoại vi tiếp xúc với màng chứa các glyxerit với chỉ số iot rất thấp (5-6)
nhưng có điểm nóng chảy cao có thể đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường.Vỏ bọc
tiểu cầu béo là một màng protit có cấu tạo phức tạp gồm 2 phần: phần có thể hòa
tan được và phần không thể hoà tan được trong nước. 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. Màng tiểu cầu béo còn chứa nhiều chất khác như sắt,
đồng (các chất xúc tác sinh học), các enzym nhất là enzym phosphataza mang tính
kiềm tập trung trong phần protit và enzym reductaza có trong phần không hoà tan

được.
Trong quá trình làm lạnh các tryglyxerit ngoại vi bắt đầu kết tinh từ 6-7ºC
gây ra sự co rút thành phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bị
phá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất đi tính mềm mại của thành phần chất béo. Ở
nhiệt độ lạnh tất cả các chất béo hầu hết được tập trung ở bề mặt và thành từng
khối.
Khi đun nóng sữa trên 65ºC protein của màng bị biến tính và tất cả các
glyxerit đều trở thành dạng lỏng. Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện
màng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của các cầu béo. Do vậy, có thể
nói màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi.
1.1.6 Các chất xúc tác hóa học trong sữa tươi .
1.1.6.1 Vitamin.
Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm
8
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
lượng không lớn lắm. Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo
khả năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo:
+Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong
thành phần của mỡ sữa.
+Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B, C, PP.
1.1.6.2 Các enzyme.
Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và
các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai
nhóm chính:

+Nhóm enzym thuỷ phân: gồm lipaza, photphataza, 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 thuỷ phân chất béo tạo thành acid
béo và glyxerin có pH = 9,4.
+Nhóm enzym oxy hoá: gồm reductaza, lactoperoxydaza catalaza. Các
enzym này có vai trò quan trọng trong quá trình làm biến tính sữa.
1.1.6.3 Các vi sinh vật [03].
Gồm: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc.
+Nấm men: Có dạng hình cầu, elip, trụ, kích thước lớn nhất từ 2×9 µm. Phần
đông các loại chuyển đường thành rượu và sinh sản theo kiểu nảy chồi.
+Nấm mốc: Chủ yếu là Muco và Rhizopus. Các loại nấm mốc này gây nên
những biến động xấu đến quá trình sản xuất sản phẩm phomat dạng nhão. Ngoài ra
còn có các loài: Penicilium, Aspergillus, Geotrichum, Oide và Monilia.
Tất cả các loài nấm mốc này đều hô hấp mạnh và phát triển trên bề mặt của
môi trường nuôi cấy. Chúng phát triển thích hợp trên các môi trường acid và trong
sữa tạo acid lactic.
+Vi khuẩn: Hầu hết có kích thước tế bào đồng nhất, kích thước của nó không
9
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
vượt quá vài micromet. Các vi khuẩn trong sữa: Coccus, Bacterium, Clostridium,
Vitrion, Spirille, Meningocoque, Streptomycin, ... quan trọng nhất là vi khuẩn
lactic với các đặc tính chủ yếu sau:
 Hô hấp hiếu khí hay yếm khí tùy tiện.
 Không sản sinh ra enzym catalaza vì vậy chúng không phân hủy nước

oxy già.
 Không sản sinh ra các hợp chất nitrat.
 Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong
phomat các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy
thành phần casein.
 Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau.
 Các 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 pho mát.
Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus
cremoris và Streptococcus lactic là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài
của chúng sản sinh ra các kháng sinh. Clostridium tác nhân của sự phồng lên của
phomat.
Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình, lên men
các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo
nên hương thơm tự nhiên của bơ.
 Vi sinh vật gây bệnh:
Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng là
Samonella typhi, Samonella paratyphi, Shigella dysenterial, . . .Tác động đến hệ vi
sinh vật thông thường

10
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
+ Ở 60ºC và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật

bị tiêu diệt. Ngoại trừ, một số loài vi khuẩn (cầu khuẩn, liên cầu khuẩn và các trực
khuẩn) vẫn tồn tại. Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh bào tử, bào tử của
chúng chỉ có thể bị tiêu diệt một cách chắc chắn ở nhiệt độ cao hơn 100ºC rất
nhiều.
1.1.7 Nước trong sữa tươi.
Nước là thành phần lớn nhất và quan trọng trong sữa tươi, chiếm 90% thành
phần trong sữa tươi. Nước trong sữa bao gồm nước tự do, nước liên kết, nước kết
tinh và nước tương. Ngoài nước kết tinh còn lại các loại nước đều có giá trị trong
công nghiệp chế biến sữa.
1.2 Siro.
Để tăng vị ngọt cho sữa chua, người ta bổ sung thêm siro hoặc
đường( glucose, saccharose...) vào sữa trong quá trình chế biến. Người ta có thể bổ
sung trực tiếp hoặc gián tiếp dưới dạng puree trái đối với các sản phẩm giành cho
người ăn kiên, các nhà sản xuất sử dụng chất tạo ngọt. Thông dụng nhất là
aspartame.
 Các chỉ tiêu về đường trắng:
Đường trắng được phân thành hai hạng: hạng A và hạng B.
1.2.1 Thành phần chính và các chỉ tiêu chất lượng.
Các chỉ tiêu cảm quan của đường trắng, phải phù hợp với yêu cầu quy định
trong bảng 1.
Bảng 1.3- Các chỉ tiêu cảm quan

Ngoại

Yêu cầu
Hạng A
Hạng B
Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi, khô, không vón

hình

Mùi, vị

cục
Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có

Chỉ tiêu

11
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

mùi vị lạ.
Màu sắc

Tinh thể màu trắng. Khi pha vào
nước cất cho dung dịch trong.

Tinh thể màu trắng ngà đến trắng.
Khi pha vào nước cất cho dung dịch
tương đối trong

1.2.2 Các chỉ tiêu lý – hóa .
Phải phù hợp với yêu cầu quy định trong bảng 2.
Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu lý – hóa
Tên chỉ tiêu

o

1. Độ Pol, ( Z), không nhỏ hơn
2. Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không

Mức
Hạng A
99,7

0,1
lớn hơn
3. Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn
0,07
o
4. Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105 C trong 3 h, % khối
0,06
lượng (m/m), không lớn hơn
5. Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn
160
6. Dư lượng SO2
Sunfua dioxit (SO2)

Hạng B
99,5
0,15
0,1
0,07
200

Mức tối đa

 Hạng A

20 mg/kg

 Hạng B

70 mg/kg

7. Các chất nhiễm bẩn
 Tạp chất không tan trong nước mg/kg:
 Hạng A, không lớn hơn

60

 Hạng B, không lớn hơn

90

 Asen (As), không lớn hơn 1 mg/kg
 Đồng (Cu), không lớn hơn 2 mg/kg
 Chì (Pb), không lớn hơn

0,5 mg/kg

1.3 Chất phụ gia.
Chất phụ gia bổ sung nhằm tạo trạng thái bền vững và tăng giá trị cảm quan
cho sản phẩm.
12
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
Chất phụ gia được đưa vào sản phẩm phải đạt các yêu cầu sau:
- Không mang tính dinh dưỡng.
- Không độc hại đối với cơ thể con người.
- Phải tuân thủ các qui định của tổ chức lương thực thế giới( FAO), quy định
Việt Nam.
Trong công nghiệp sản xuất sữa chua uống, sử dụng chủ yếu chất phụ gia kí
hiệu 5846, có hàm lượng 0.1% -0.5% có thành phần chủ yếu là pectin, gelatin, tinh
bột ngô biến tính.
1.4 Vi sinh vật [03].
Bảng 1.5 Các giống vi sinh vật trong sản xuất sữa chua
Giống vi sinh vật
Vi khuẩn
Lactobacillus

Loại
L.delbrueckii
L.delbrueckii ssp lactis
L.delbrueckii ssp bulgaricus
L.helveticus
L.acidophilus
L.casei
L.kefir
L.lactis ssp lactis

Lactococcus

L.lactis ssp lactis var diacetylatis
Leuconostoc

L.lactis ssp cremoris
L.mesenteroides

Stretococcus

L.mesenteroides ssp dextranicum

Pediococcus

L. mesenteroides ssp cremoris

Acetobacter

S.thermophilus
P.pentosaceus
P.acidilactis
A.aceti
13

SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn

nguyên liệu sữa tươi / năm

Nấm men
Kluyveromyces

K.marxianus ssp marxianus

Candida

K. marxianus ssp bulgaricus

Saccharomyces

K.lactis

Torulaspora

C.kefir
S.cerevisiae
S.lactis
T.delbrueckii

Nấm sợi
Geotrichum

G.candidum

B. CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT SỮA
CHUA.
1.1 Biến đổi sinh hóa khi lên men sữa.

Dưới tác dụng của hệ vi sinh vật, đường lactose bị biến đổi thành nhiều thành
phần khác nhau, quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong quá trình lên men
sữa.
C12H22O11.H2O

→

(Lactose)

4CH3CHOH-COOH
(Acid lactic)

Acid lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành acid
propionic hay acid butyric.
3CH3-CHOH-COOH →

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

(Acid lactic)

(Acid propionic)

2CH3-CHOH-COOH →

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

(Acid lactic)

(Acid butyric)

Trong đó quá trình lên men butyric, propionic là quá trình biến đổi không có

14
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
lợi cho sữa, ngoài 2 loại trên, một lượng nhỏ các acid acetic, acid caprolic, ethanol,
và các chất khí được tạo thành... là nguyên nhân gây nên mùi vị khó chịu trong các
sản phẩm sữa chua, làm giảm chất lượng của sữa.

15
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

Chương 2: Chọn và thuyết minh dây chuyền
2.1 Dây chuyền công nghệ [04].
Nguyên liệu

Kiểm tra, lọc

Định lượng

Gia nhiệt 60- 68˚C

Bài khí 60- 65˚C
Ly tâm
Giống VSV
°

Thanh trùng 90-95 C
Làm nguội 42- 45ºC
Hoạt hóa giống
Lên men 42- 45°C
3- 5h

Nhân giống các cấp

Phối trộn
Đồng hóa 55-80°C
200- 250 bar

Tiệt trùng 137- 140°C
Làm nguội 25°C
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:

Rót sản phẩm
Bảo quản sản phẩm

16

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
Sơ đồ 2.1 : dây chuyền công nghệ sản xuất
2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ.
2.2.1 Nguyên liệu sữa tươi [01].
Sữa tươi là nguyên liệu chính dùng để sản xuất các sản phẩm sữa của nhà máy.
Chất lượng của nguyên liệu có tính quyết định đến chất lượng của 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 là đạt yêu cầu về chất lượng.
 Sữa được lấy từ những con bò khẻo mạnh
 Sữa có mùi thơm tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất kháng sinh và các
chất tẩy rửa.
 Sữa có thành phần tự nhiên
 Sữa phải tươi và được làm lạnh ngay đến nhiệt độ 8-100C sau khi vắt.
 Kho và thiết bị phải sạch sẽ và phải bảo quản đúng ở nhiệt độ yêu cầu.
 Các chỉ tiêu của sữa:
 Chỉ tiêu cảm quan:
+ Màu sắc: màu đặc trưng của sữa tươi từ trắng đục đến nhạt.
+ Mùi vị: mùi vị thơm ngon đặc trưng của sữa tươi, không được có mùi
vị lạ.
+ Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp.
 Chỉ tiêu hoá lí:
+ Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11,5% khối lượng.
+ Hàm lưọng chất béo không nhỏ hơn 2,8%.
+ Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1,029.
+ Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) không nhỏ hơn 0,2%.

17
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng qui định:
+ Tổng số tạp trùng không được quá 50 000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa.
+ Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc /1 ml sữa.
+ Không được có vi trùng gây bệnh.
2.2.2 Kiểm tra, lọc [01].
Kiểm tra: Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải được kiểm tra kĩ, trước khi đưa
vào sản xuất phải kiểm tra độ chua, độ nhiễm khuẩn, tỷ trọng, hàm lượng chất khô,
hàm lượng protein và nhiệt độ của sữa, đồng thời phải khuấy đều sữa để tránh nổi
mỡ.
Trong trường hợp thấy nhiệt độ và độ chua của sữa tăng phải làm sạch và xử lí ngay.
Sữa sau khi nhập về phải đưa vào chế biến ngay, nếu chưa được sản xuất phải được
bảo quản ở nhiệt độ 8÷ 10ºC và không được để quá 3 tiếng.
Lọc: nhằm loại bỏ hoàn toàn tạp chất vô cơ và hữu cơ còn lẫn trong sữa để
đảm bảo sữa sạch đưa vào sản xuất.
Quá trình lọc bao gồm 2 giai đoạn:
+ Lọc giai đoạn 1 (lọc thô): mục đích là để loại bỏ tạp chất lớn. Các cơ cấu lọc có
dạng ống tháo lắp được và được bịt kín bằng các túi lọc. Các túi lọc được lồng vào
giữa 2 vỏ kim loại cố định. Giữa hai cơ cấu lọc có rôbinê, với ba đường hướng khác
nhau sẽ hướng đường chảy của sữa luân phiên thay đổi từ cơ cấu này sang cơ cấu
khác.
+ Lọc giai đoạn 2 (lọc sạch): lọc bằng vải lọc nhằm loại bỏ hoàn toàn tạp chất có
trong sữa. Khi lọc, sữa được đi qua một lớp vải lọc (được làm bằng màng xenluloza
hoặc là bằng nilon). Trong khi thao tác, lớp vải lọc sẽ bị bít lại do cặn lọc nên cần
thay luôn theo định kì để đảm bảo năng suất lọc.

Sử dụng thiết bị lọc thuỷ tĩnh GEAKA70-76 của Ý.

18
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
Mỗi thiết bị lọc gồm 4 ống lọc được làm bằng thép không gỉ, sữa đã được loại
bỏ tạp chất chảy xuống phần đáy qua phễu và được bơm sang thùng chứa.
Quá trình lọc tiến hành nhanh hơn khi nhiệt độ của khối sữa nóng so với khối
sữa nguội (bởi nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của sữa).
2.2.3 Định lượng.
Cân xác định đúng lượng thể tích sữa cần đưa vào sản xuất. Nhằm đảm bảo
đúng năng suất làm việc của nhà máy. Nhằm đưa vào lượng sữa cần thiết cho quá
trình sản xuất. Sử dụng cân định lượng GHJ-15. Cân được làm bằng thép không gỉ,
thân hình trụ. Sữa được bơm vào cân nhờ hệ thống van định lượng đặt dưới đáy cân
cho phép xác định được lượng sữa nguyên liệu đưa vào.
2.2.4 Nâng nhiệt [01]
Mục đích: Làm tăng hiệu quả cho quá trình bài khí tiếp theo. Làm giảm độ
nhớt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâm.
Tiến hành: Quá trình gia nhiệt được tiến trong thiết bị gia nhiệt dạng tấm
OTTA-5. Sữa sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt có nhiệt độ 60 ÷ 68oC.
2.2.5 Bài khí [01, tr.115]
Mục đích: Trong sữa tồn tại nhiều các khí phân tán và hòa tan gây mùi hôi cho
sữa, có ích cho sự phát triển của các vi khuẩn,… vì vậy cần tách các khí trong sữa
để nâng cao hiệu suất cho bước đồng hóa sữa cũng như gia nhiệt sẽ hiệu quả hơn.
Tiến hành: Nâng nhiệt độ sữa rồi đưa vào thiết bị bài khí. Trong thiết bị sẽ

được định sẵn áp lực chân không phù hợp để nhiệt độ sữa bị giảm đi 7-8 0C. Khi đó
các khí ở dạng phân tán, hòa tan, các hợp chất dễ bay hơi và một phần hơi nước
thoát ra ngoài thông qua bộ ngưng tụ được đặt trên đỉnh thiết bị. Nước và một số
cấu tử chuyển sang dạng lỏng rồi tự chảy xuống đáy thiết bị, khí và các cấu tử
không ngưng tụ được bơm chân không hút ra ngoài.
2.2.6 Ly tâm [01, tr.55]
Mục đích của công đoạn: là để tách cream ra khỏi sữa nguyên liệu nhằm thu
19
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD: