đồ án thiết bị thiết kế phân xưởng sản xuất bơ lên men

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM – HÓA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đề tài:

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT
BƠ VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Tuyền
Du Thị Thanh Tuyền
Nguyễn Thị Mỹ Yến
Chuyên ngành

Tp.HCM, tháng 5 năm 2018

: Công nghệ thực phẩm


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM – HÓA


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đề tài:

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT
BƠ VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Thanh Tuyền

Du Thị Thanh Tuyền
Nguyễn Thị Mỹ Yến
Mã số sinh viên

: 1411514174
1411514010
1411528327

Lớp

: 14DTP01

Chuyên ngành

: Công nghệ thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn : ThS. Nguyễn Quốc Duy

Tp.HCM, tháng 5 năm 2018


TRƯỜNG ĐH NGUYỄN TẤT THÀNH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM - HÓA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm ....

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Tuyền

Mã số sinh viên: 1411514174

Du Thị Thanh Tuyền

1411514010

Nguyễn Thị Mỹ Yến

1411528327

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Lớp: 14DTP01

1. Tên đề tài:
THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT BƠ LÊN MEN
VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN
2. Nhận xét
Về hình thức:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Về nội dung:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3. Đánh giá chung:
4. Điểm đề nghị:
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS. Nguyễn Thị Vân Linh

ThS. Nguyễn Quốc Duy


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn thầy cô ngành Công nghệ thực phẩm của trường Đại học
Nguyễn Tất Thành đã xây dựng những kiến thức căn bản cần thiết để giúp chúng tôi
thực hiện tốt bài báo cáo này.
Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quốc Duy là giảng viên khoa Công nghệ
Hóa học và Thực phẩm của Trường ĐH Nguyễn Tất Thành đã trực tiếp hướng dẫn
và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình làm báo cáo.
Chúng tôi được tìm hiểu và ứng dụng những kiến thức đã học cũng như những yêu
cầu tất yếu cho việc thiết kế phân xưởng nhà máy sản xuất.
Sau đây tôi xin được trình bày cụ thể những nội dung mà chúng tôi đã thiết kế phân
xưởng trong suốt thời gian qua. Vì thời gian có hạn nên bài báo cáo của chúng tôi không
tránh khỏi những sai sót, kính mong quý thầy cô thông cảm.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

iv


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................... iii
LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................iv
MỤC LỤC............................................................................................................ v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ viii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ix
Chương 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................ 1
1.2 LỰA CHỌN VỊ TRÍ PHÂN XƯỞNG....................................................... 2
1.2.1 Yêu cầu phân xưởng ........................................................................... 2
1.2.2 Vị trí phân xưởng ................................................................................ 2
1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của vị trí ...................................................... 3
1.2.4 Sơ đồ khu công nghiệp Long Thành .................................................. 4
Chương 2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU ............................................... 5
2.1 SỮA BÒ TƯƠI........................................................................................... 5
2.1.1 Một số tính chất vật lý ........................................................................5
2.1.2 Thành phần hóa học ........................................................................... 5
2.1.3 Chỉ tiêu chất lượng sữa .......................................................................9
2.2 VI SINH VẬT .......................................................................................... 10
2.3 CÁC PHỤ GIA VÀ GIA VỊ .................................................................... 10
2.3.1 Chất màu ( - caroten tổng hợp) ...................................................... 10
2.3.2 Chất chống oxy hóa ........................................................................... 11
2.3.3 Muối NaCl ......................................................................................... 11
Chương 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ........................................................ 13
3.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ LÊN MEN ..................... 13
3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ...................................... 14

3.2.1 Ly tâm................................................................................................ 14

v


3.2.2 Thanh trùng ...................................................................................... 14
3.2.3 Nhân giống ........................................................................................ 15
3.2.4 Lên men và xử lý nhiệt – lạnh .......................................................... 16
3.2.5 Tạo hạt bơ (churning) và xử lý ......................................................... 18
3.2.6 Bao gói ............................................................................................... 19
3.3 SẢN PHẨM .............................................................................................. 19
Chương 4. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT ...................................... 20
4.1 KÝ HIỆU.................................................................................................. 20
4.2 TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT THEO CA VẬN HÀNH ............................ 21
4.3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TỪNG QUÁ TRÌNH .... 22
4.3.1

Quá trình bao gói .......................................................................... 22

4.3.2

Quá trình tạo hạt bơ và xử lý ....................................................... 22

4.4 TỔNG KẾT CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................................... 23
Chương 5. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ......................................... 25
5.1 PHÂN BỐ THỜI GIAN VẬN HÀNH THIẾT BỊ .................................. 25
5.2 BỒN CHỨA NGUYÊN LIỆU ................................................................. 25
5.2.1 Tính toán năng suất thiết bị .............................................................. 25
5.2.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị .......................................................... 25
5.2.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................... 26

5.3 THIẾT BỊ LY TÂM................................................................................. 26
5.3.1 Tính toán năng suất thiết bị .............................................................. 26
5.3.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị .......................................................... 26
5.3.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................... 27
5.4 THIẾT BỊ THANH TRÙNG ................................................................... 27
5.4.1 Tính toán năng suất thiết bị .............................................................. 27
5.4.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị .......................................................... 28
5.4.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................... 28
5.5 THIẾT BỊ LÊN MEN VÀ XỬ LÝ NHIỆT ............................................. 29
5.5.1 Tính toán năng suất thiết bị .............................................................. 29
vi


5.5.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị .......................................................... 29
5.5.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................... 30
5.6 THIẾT BỊ TẠO HẠT BƠ........................................................................ 30
5.6.1 Tính toán năng suất thiết bị .............................................................. 30
5.6.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị .......................................................... 30
5.6.3 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................... 31
5.7 THÙNG ĐỰNG ....................................................................................... 32
5.8 THIẾT BỊ BAO GÓI ............................................................................... 33
5.8.1 Thông số kĩ thuật .............................................................................. 33
5.8.2 Nguyên lý hoạt động của thiết bị ...................................................... 34
Chương 6. TÍNH TOÁN MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG ............................... 35
6.1 TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH PHÂN XƯỞNG ........................................... 35
6.2 BỐ TRÍ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG ................................................... 36
6.3 BẢN VẼ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG .................................................. 37
Chương 7. TÍNH TOÁN ĐIỆN – NƯỚC ....................................................... 38
7.1 TÍNH TOÁN ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ ................................................. 38
7.1.1

Điện dùng cho chiếu sáng ............................................................. 38

7.1.2

Điện dùng cho thiết bị sản xuất .................................................... 39

7.1.3

Xác định phụ tải............................................................................ 39

7.1.4

Tính điện năng tiêu thụ hàng năm ............................................... 40

7.2 TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC TIÊU THỤ ............................................ 41
Chương 8. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................... 42
8.1

KẾT LUẬN ........................................................................................... 42

8.2

KHUYẾN NGHỊ ................................................................................... 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 43

vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh một số loại chất béo thực phẩm thông dụng (tính trên 100g) ............ 2
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò.[1] ............................................ 5
Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa (TCVN 7405 : 2009) ................................................ 9
Bảng 2.3 Chỉ tiêu sử dụng màu thực phẩm (TCVN 9957 : 2013) ............................... 10
Bảng 2.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng lý hóa của BHT (TCVN 11174 : 2015) .......... 11
Bảng 2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng muối NaCl (tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9639 :
2013).................................................................................................................. 12
Bảng 3.1 Chế độ xử lý nhiệt – lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men cream
tương ứng với các chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu. ................................... 16
Bảng 3.2 Ảnh hưởng tỷ lệ lượng chất béo lỏng và chất béo rắn trong cream đến độ cứng
của bơ thành phẩm. ............................................................................................ 17
Bảng 3.3 Đánh giá chỉ tiêu chất lượng sản phẩm bơ (tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7400
: 2004) ............................................................................................................... 19
Bảng 4.1 Ký hiệu tính toán cân bằng vật chất cho từng quá trình ............................... 20
Bảng 4.2 Ước lượng tổn thất cho từng quá trình ........................................................ 21
Bảng 4.3 Tổng kết cân bằng vật chất qua từng quá trình ............................................ 23
Bảng 4.4 Nguyên liệu cho 1 ca, 1 ngày, 1 năm........................................................... 24
Bảng 5.1 Phân bố thời gian vận hành thiết bị ............................................................. 25
Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật thiết bị bao gói hãng FASA............................................. 33
Bảng 6.1 Diện tích của các thiết bị trong phân xưởng ................................................ 35
Bảng 6.2 Lượng công nhân trong dây chuyền sản xuất ( tính cho 1 ca) ...................... 35
Bảng 7.1 Bảng tóm tắt điện động lực của nhà máy ..................................................... 39

viii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sản phẩm bơ .................................................................................................1
Hình 1.2 Khu công nghiệp Long Thành .......................................................................2

Hình 1.3 Bản đồ phân lô đất khu công nghiệp Long Thành. (Nguồn: Công ty cổ phần
Sonadezi Long Thành) ......................................................................................... 4
Hình 3.1 Quy trình công nghệ chế biến bơ lên men .................................................... 13
Hình 5.1 Bồn chứa nguyên liệu. (Nguồn: công ty TNHH-TM Trần Lâm) .................. 26
Hình 5.2 Thiết bị ly tâm Tetra Centri Airtight. (Nguồn: công ty Tetra Pak) ............... 27
Hình 5.3 Thiết bị thanh trùng dạng bảng mỏng. (Nguồn: công ty Jimei Việt Nam) .... 28
Hình 5.4 Nguyên tắc chảy của mẫu khảo sát và chất tải nhiệt. (Nguồn: công ty Jimei
Việt Nam) .......................................................................................................... 29
Hình 5.5 Thiết bị lên men và xử lý nhiệt. (Nguồn: công ty Shanghai Zhuheng Industrial)
........................................................................................................................... 30
Hình 5.6 Thiết bị tạo hạt bơ. (Nguồn: công ty Invensys APV) ................................... 31
Hình 5.7 Thùng đựng phế phẩm. (Nguồn: Jiangsu Zhengheng Light Industrial
Machinery) ........................................................................................................ 32
Hình 5.8 Thiết bị bao gói. (Nguồn: công ty FASA) .................................................... 34
Hình 6.1 Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất bơ lên men ...................................... 37

ix


Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hóa – hiện đại hóa, song song với sự phát
triển của các ngành kinh tế khác thì ngành thực phẩm có những thành tựu không kém.
Nhu cầu ăn uống ngày càng cao, các món ăn được chế biến phong phú và đa dạng, các
loại bánh mì, các món nướng, chiên, rán,... được bổ sung thêm bơ làm tăng hương vị.

Hình 1.1 Sản phẩm bơ

Trong công nghiệp bánh, bơ góp phần quan trọng trong việc làm tăng hương vị, làm
cho ruột bánh mềm, đặc biệt là bánh nướng.

Ngoài ra, nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ sữa ngày càng mạnh nhưng ngành sản
xuất sữa và các sản phẩm từ sữa ở Việt Nam còn kém nên chưa đáp ứng nhu cầu trong
nước, nhiều sản phẩm phải nhập từ các nước khác nên giá thành rất cao.
Theo số liệu của USDA (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ), một thìa cà phê bơ (14g) chứa
năng lượng 420kJ, tất cả từ chất béo gồm 11g, trong đó 7g chất béo no và
30mg cholesterol.
Bơ chứa chủ yếu chất béo no (bão hòa) và là nguồn cholesterol đáng kể. Vì vậy ăn
nhiều bơ có thể dẫn đến một số nguy cơ đối với sức khỏe, đặc biệt là bệnh
tim. Margarine được khuyên dùng thay cho bơ vì có chứa hàm lượng chất béo chưa no
lớn hơn và chứa ít hoặc không chứa cholesterol, tuy nhiên trong một số năm gần đây,
người ta nhận thấy rằng chất béo chuyển hóa sau quá trình hydrate hóa dầu tạo thành
margarine cũng gây ra các vấn đề về cholesterol. Hiện nay đã có margarine không chứa
chất béo chuyển hóa.

1


Bảng 1.1 So sánh một số loại chất béo thực phẩm thông dụng (tính trên 100g)

STT

Chất béo

1

Dầu shortening
(hydrate hóa)
Dầu hướng
dương
Dầu đậu nành

Dầu ôliu
Mỡ lợn
Bơ

2
3
4
5

6

Chất béo
tổng số
(g)
71

Chất béo
bão hòa
(g)
23

Chất béo
không no
đơn (g)
8

Chất béo
không no
đa (g)
37

Protein
(g)

100

10

20

66

0

100
100
100
81

16
14
39
51

23
73
45
21

58

11
11
3

0
0
0
1

0

1.2 LỰA CHỌN VỊ TRÍ PHÂN XƯỞNG
1.2.1 Yêu cầu phân xưởng


Phân xưởng gần nguồn nguyên liệu.



Giao thông vận tải thuận lợi.



Nhân lực dồi dào.



Cung cấp điện, nước đầy đủ và dễ dàng.



Cấp thoát nước dễ dàng.

1.2.2 Vị trí phân xưởng
Nhà máy sẽ được đặt tại khu công nghiệp Long Thành.

Hình 1.2 Khu công nghiệp Long Thành



Địa chỉ: QL.51, thuộc địa bàn xã Tam An và An Phước, huyện Long Thành, tỉnh

Đồng Nai.


Tổng diện tích: 488 ha.



Diện tích đất công nghiệp: 309.13 ha.
2




Hệ thống điện: 02 trạm điện 63MVA với lưới điện 22KV.



Hệ thống cấp nước: công suất: 20.000 m3/ngày đêm.



Hệ thống xử lý chất thải: công suất 15.000 m3/ngày đêm.

Vị trí địa lý và giao thông quan trọng của khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam,
Đồng Nai có nhiều điều kiện thuận lợi cả về đường bộ, đường thủy. Nhận thức được
tầm quan trọng đó, trong nhiều năm qua ngành giao thông vận tải đã không ngừng phấn
đấu, từng bước xây dựng hoàn thiện hệ thống giao thông, phục vụ kịp thời nhu cầu phát
triển kinh tế - xã hội.
1.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của vị trí
Ưu điểm:


Gần trang trại bò sữa Long Thành (xã Lộc An, huyện Long Thành, tỉnh Đồng

Nai).


Giao thông vận tải với các tuyến đường lớn và quan trọng thuận lợi cho vận

chuyển hàng hóa.


Khu công nghiệp có nhân lực dồi dào.



Cung cấp điện, nước đầy đủ và dễ dàng cho việc sử dụng.



Cấp thoát nước dễ dàng.
Nhược điểm là giá dịch vụ tiện ích khá cao gồm:



Điện: 1.405÷2.735 VND/kWh (chưa tính thuế VAT) tùy theo giờ cao điểm.

 Giá nước bình quân : 11.500 đồng/m3 (chưa tính thuế VAT và phí bảo vệ môi
trường).
 Xử lý nước thải: 6.816 đ/m3 (giá chưa bao gồm thuế VAT). Mức phí này có thể
được điều chỉnh tăng tùy theo nồng độ của các chất có trong nước thải.

3


1.2.4 Sơ đồ khu công nghiệp Long Thành

Hình 1.3 Bản đồ phân lô đất khu công nghiệp Long Thành. (Nguồn: Công ty cổ phần Sonadezi

Long Thành)

Chú thích:
 Màu trắng: đất đã được thuê.
 Màu tím: đất chưa được thuê.
 Màu xanh: khu vực xanh.
 Màu đỏ: đất dịch vụ công nghiệp.

4

Chương 2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU
2.1 SỮA BÒ TƯƠI
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của bò cái sau khi sinh con,
mạnh khỏe, không làm việc quá sức, có được từ một hoặc nhiều lần vắt sữa và không
chịu bất cứ xử lý nào làm thay đổi thành phần. Sữa tươi được coi là sản phẩm giàu chất
dinh dưỡng bởi nó là thực phẩm cân đối về thành phần các chất như: protein, lipid, muối
khoáng, nó chứa tất cả các acid amine không thay thế, đây là các acid amine rất cần thiết
cho cơ thể và rất nhiều loại vitamin khác nhau. Có thể nói rất ít loại thực phẩm nào mà
toàn diện về các chất như sữa có.[1]
2.1.1 Một số tính chất vật lý
Sữa bò có màu trắng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein cà một số chất
khoáng trong sữa tạo nên. Nên màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng βcarotene có trong chất béo của sữa. Sữa thường có màu từ trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy
(sữa đã tách béo - skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất
đặc trưng và vị ngọt nhẹ.[1]
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò.[1]

Đại lượng

Đơn vị đo

Giá trị

Đại lượng

Đơn vị đo

Giá trị

Tỷ trọng

g/cm3

1.028÷1.036

Nhiệt dung
riêng

cal/g.oc

0.933÷0.954

-0.54÷-0.59

Thế oxy

V

0.1÷0.2

dynes/cm

50

Điểm đông

o

C

đặc
Độ dẫn
điện

hóa khử
1/ohm.cm

0.004÷0.005

Sức căng
bề mặt ở
20oC

2.1.2 Thành phần hóa học
2.1.2.1 Chất béo
Gồm hai loại: đơn giản và phức tạp
 Chất béo đơn giản: có hàm lượng 35÷45g/l đối với sữa tươi gồm các acid béo
no và không no như: acid oleic, palmitic, strearic.
5


 Chất béo phức tạp: chất béo này thường chứa các phần tử nito, photpho, lưu
huỳnh.
Đặc tính của chất béo:
 Mật độ quang ở 15OC: 0.91÷0.95.
 Nhiệt độ nóng chảy: 28÷35OC.
 Nhiệt độ đông đặc: 19÷26OC.
 Chỉ số iod: 32÷37.
 Chỉ số xà phòng: 218÷235.

 Chỉ số acid bay hơi không hòa tan: 1.5÷3.
 Chỉ số acid bay hơi hòa tan: 26÷30.
 Chỉ số khúc xạ: 1.453÷1.462.[2]
Cấu trúc chất béo trong sữa:
Chất béo trong sữa có hình dạng đặc thù của các hạt tiểu cầu hoặc hình ovan với
đường kính 2÷10mm tùy thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa. Cấu trúc các hạt hình cầu
được bao bọc bởi một màng protein và màng này có 2 phần. Một phần có thể hòa tan
trong nước và một phần thì không. Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết
với một lớp phụ có bản chất phospholipid, có thành phần chủ yếu là lecithin và cephalin.
Đây là những chất béo phức tạp có hàm lượng 0.3÷0.5g/l.[3]
Ngoài ra, màng tế bào còn chứa nhiều chất khác với hàm lượng nhỏ chủ yếu là Cu,
Fe, enzyme. Enzyme chủ yếu là phosphatase mang tính kiềm tập trung trong phần protid
và enzyme reductase có trong phần không hòa tan được.[3]
Trong quá trình bảo quản, luôn xảy ra sự phân chia các glyxerit có điểm nóng chảy
thấp, giàu hàm lượng acid oleic và luôn ở trạng thái lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi
trường. Trong khi đó, phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng chứa các glyxerid có chỉ số
iod thấp (5÷6) nhưng lại có điểm nóng chảy rất cao và đông đặc lại ở nhiệt độ môi
trường. Vì lẽ đó, xu thế chung của các hạt chất béo có trong sữa sẽ liên kết lại với nhau
để tạo thành hạt hình cầu có kích thước lớn. Đó là nguyên nhân gây nên trạng thái mất
ổn định của chất béo có trong sữa và đó là nguyên nhân gây nên sự phân lớp chất béo
và các thành phần trong sữa.[3]
2.1.2.2 Protein
Là một chất đạm hoàn thiện, nó chứa hầu hết các acid amin đặc biệt là acid amin
không thay thế.
Protein

Polypeptide

Peptide
6

Acid amin


Thành phần cấu trúc protein trong sữa
 Casein toàn phần chứa: 26÷29g/l.
 β-lactoglobulin: 26÷29g/l.
 Αlpha lactalbumin: 2.4÷4g/l.
 Imunoglobulin: 0.8÷1.5g/l.
Casein là thành phần quan trọng nhất của sữa. Về cấu trúc, casein là hạt cầu có
đường kính thay đổi từ 40÷200mm và bằng phương pháp ly tâm có thể tập hợp thất cả
các hạt này ở thể lắng như keo có màu trắng hoặc kết tủa casein dưới dạng hạt micelle
lớn nhờ quá trình acid hóa sữa đến pH đẳng điện (pH=4.6).[3]
2.1.2.3 Đường lactose
Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử liên kết với nhau
tạo thành khi bị phân hủy tồn tại hai dạng α và β-lactose
C12H22O11 + H2O
Lactose

C6H12O6 + C6H12O6
Glucose

Galactose

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 và β-lactose
luôn tồn tại cân bằng trong chất lỏng theo một tỉ lệ nhất định và cân bằng này thay đổi
bởi nhiệt độ.
Đường lactose ít hòa tan hơn đường saccharose ở cùng nhiệt độ và ít ngọt hơn. Độ
hòa tan của đường lactose tỷ lệ thuận theo nhiệt độ và nó bị phân hủy rất chậm theo

nhiệt độ ở nhiệt độ cao. Sự có mặt của đường lactose góp phần biến màu của sữa trong
công nghệ nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao.
Đường lactose dễ bị lên men dưới tác dụng của vi khuẩn để tạo ra các sản phẩm
khác nhau. Quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong sản xuất sữa lên men.[3]
C12H22O11 + H2O
Lactose

4CH3CHOH – COOH + H2O + CO2
Acid lactic

Acid này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành acid propionic hay
acid butyric.
3CH3CHOH-COOH

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

Acid butyric

7


CH3CHOH-COOH

CH3-CH2COOH + CO2 + H2O + CH3COOH

Acid propionic
Nếu dưới tác động của nấm men đặc biệt thì đường lactose sẽ tạo thành các chất
theo phản ứng sau:
C12H22O11 + H2O

C6H12O6 + C6H12O6

Lactose

Glucose

Galactose

2.1.2.4 Muối khoáng
Các muối khoáng trong sữa gồm KCl, NaCl, CaCl2, K2HPO4, Na2HPO4,... Các muối
khoáng này có vai trò quan trọng đối với người đặc biệt là với trẻ em. Tồn tại hai dạng
là dạng hòa tan và dạng keo nhưng nó có thể bị phá vỡ bởi pH, nhiệt độ,...
Muối canxi và photpho với tỉ lệ Ca/P là 1/1.31 rất dễ tiêu hóa và còn có ý nghĩa
quan trọng trong quá trình chế biến các sản phẩm sữa, đặc biệt trong quá trình đun nóng
và quá trình lên men.[2]
2.1.2.5 Acid hữu cơ
Trong sữa chứa nhiều acid hữu cơ như acid citric, lactic, axetic,... trong đó acid
citric là acid cực kì quan trọng góp phần vào việc tăng mùi thơm cho sữa nhờ quá trình:
Acid citric

diacetyl

acetoin

2,3 butylen glycol.

2.1.2.6 Vitamin
Chứa hầu hết các vitamin A, D, E, C, B đặc biệt trong sữa non là chứa nhiều nhất.
Trong quá trinhg thanh trùng, chế biến thì nhiều vitamin bị biến chất, đáng kể là vitamin
C giảm khi thanh trùng và B12 giảm khi len men sữa.[4]

2.1.2.7 Enzyme
Sữa chứa hầu hết các enzyme có trong tự nhiên vào sữa và bằng nhiều con đường.
Sự có mặt của những enzyme này trong sữa được dùng làm một số chỉ tiêu để kiểm tra
chất lượng sữa, vì nếu nguyên liệu trước khi đưa đến nhà máy mà bị đun lên hay cho
hóa chất thì enzyme trong sữa sẽ bị mất hoạt tính, nên khi thử enzyme mà không có mặt
trong sữa nghĩa là sữa đã bị xử lý.[2]
2.1.2.8 Nước
Trong sữa nước giữ vai trò quan trọng và chiếm 85÷89% tồn tại dưới nhiều dạng
khác nhau:

8


 Nước tự do: khi đun sôi sữa đến 100oC sẽ bốc hơi.
 Nước liên kết: nước kết hợp với protid, đường phức tạp.
Vai trò của nước là dung môi hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, nơi cho các phản
ứng sinh hóa, lên men xảy ra.
Tham gia vào các phản ứng phân hủy protid, glucid, lipid và oxy hóa.
2.1.3 Chỉ tiêu chất lượng sữa
Bảng 2.2 Chỉ tiêu chất lượng sữa (TCVN 7405 : 2009)

Chỉ tiêu cảm quan

Màu sắc: màu đặc trưng từ trắng đục đến nhạt
Mùi vị: thơm ngon đặc trưng, không mùi vị lạ
Trạng thái: đồng nhất, không phân lớp

Chỉ tiêu hóa lý

Tổng lượng chất khô tính bằng % không nhỏ hơn 11.5% khối

lượng
Hàm lượng protein không nhỏ hơn 2.8%
Hàm lượng chất béo không nhỏ hơn 3.2%
Tổng trọng lượng đo bằng Lactometer không nhỏ hơn 1.029
Hàm lượng acid (tính theo acid lactic) không nhỏ hơn 0.2%

Chỉ tiêu vi sinh vật Tổng số tạp trùng không được quá 50.000 khuẩn lạc trong 1ml
sữa
Coliforms nhỏ hơn 20 khuẩn lạc/1ml sữa
Không được có vi trùng gây bệnh

9


2.2 VI SINH VẬT
Trong sản xuất bơ lên men, người ta sử dụng vi khuẩn lactic dạng LD. Thường gặp
nhất là Streptococcus diacetylactics và Leuconostos citrovorum. Trong quá trình lên
men, ngoài acid lactic, chúng sinh tổng hợp các hợp chất dễ bay hơi như aldehyde acetic,
diacetyl, acetoin,... Các hợp chất này sẽ tạo cho sản phẩm bơ hương vị đặc trưng.[4]
2.3 CÁC PHỤ GIA VÀ GIA VỊ
2.3.1 Chất màu ( - caroten tổng hợp)
Màu sắc của bơ do các hợp chất carotenoides có trong cream nguyên liệu quyết định.
Thông thường, vào mùa đông hàm lượng các hợp chất trên trong sữa thấp hơn mùa hè
nên bơ thành phẩm có màu nhạt hơn.[4]
-Carotene tổng hợp (160a(i)) chủ yếu gồm các đồng phân trans của -caroten (alltrans--caroten). Chế phẩm cũng có thể chứa lượng nhỏ các đồng phân dạng cis và các
carotenoid khác như trans-retinal, -apo-12’-carotenal và -apo-10’-carotenal. Các
chế phẩm -caroten thương mại dùng cho thực phẩm có thể có dạng huyền phù trong
dầu thực phẩm hoặc dạng bột có thể phân tán trong nước, các dạng này có tỉ lệ đồng
phân cis-trans khác nhau.
Hàm lượng -caroten tổng hợp được sử dụng cho 1kg bơ là 25mg.

Bảng 2.3 Chỉ tiêu sử dụng màu thực phẩm (TCVN 9957 : 2013)

Tên chỉ tiêu

Yêu cầu

Lý hóa

Hàm lượng chất màu tổng số tính theo -caroten, khối lượng không nhỏ
hơn 96%
Hàm lượng chất màu phụ tính theo các carotenoid ngoại trừ  - caroten,
khối lượng so với chất màu tổng số, không lớn hơn 3%
Hàm lượng tro sulfate, khối lượng không lớn hơn 0.1%
Hàm lượng chì, không lớn hơn 2 mg/kg

Cảm quan Dạng tinh thể hoặc bột tinh thể màu đỏ đến đỏ nâu, nhạy với oxy và ánh
sáng.

10


2.3.2 Chất chống oxy hóa
Butylated Hydroxytoluene (BHT), còn được gọi là 2,6-bis (1,1-dimethylethyl)-4methylphenol; 2,6-di-tert-butyl-p-cresol; 2,6-di-tert-butyl-4-methylpheno. BHT được
tạo thành phản ứng của para–cresol (4-methylphenol) với isobutylen (2-methylpropene)
xúc tác bởi acd sulfuric, có công thức phân tử là C15H24O.
INS: 321, ADI: 0  0,3
Chất này hoạt động tương tự như là một vitamin E tổng hợp, chủ yếu hoạt động như
một chất ngăn chặn quá trình oxy hoá, một quá trình không bão hòa trong đó (thường
là) các hợp chất hữu cơ bị tấn công bởi oxy trong khí quyển. BHT chống oxy hoá xúc
tác phản ứng bằng cách chuyển đổi các gốc tự do peroxy trong liên kết hydroperoxides.

Điều này tác động đến chức năng chống oxi hoá bằng cách nó sẽ quyên góp một nguyên
tử hydro.[1]
RO2 + ArOH → ROOH + ARO
RO2 + ArO → nonradical sản phẩm
Hàm lượng butylated hydroxytoluene (BHT) được sử dụng cho 1kg bơ là 75mg.
Bảng 2.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng lý hóa của BHT (TCVN 11174 : 2015)

Chỉ tiêu
Lý hóa

Cảm quan

Mức yêu cầu
Hàm lượng BHT, % khối lượng chất khô không nhỏ hơn 99
Hàm lượng tro sulfat, % khối lượng không lớn hơn 0.005
Hàm lượng tạp chất phenol, % khối lượng không lớn hơn 0.5
Hàm lượng chì, mg/kg không lớn hơn 2
Chất rắn dạng vẩy hoặc tinh thể màu trắng, không mùi hoặc có mùi
thơm nhẹ đặc trưng

2.3.3 Muối NaCl
Clorua natri, còn gọi là natri clorua, muối ăn, muối, muối mỏ, là hợp chất hóa
học với công thức hóa học NaCl. Clorua natri là muối chủ yếu tạo ra độ mặn trong
các đại dương và của chất lỏng ngoại bào của nhiều cơ thể đa bào. Là thành phần chính
trong muối ăn, nó được sử dụng phổ biến như là đồ gia vị và chất bảo quản thực phẩm,
yêu cầu độ tinh sạch của muối không được thấp hơn 99.7%.[1]
Hàm lượng muối NaCl được phép sử dụng trong sản xuất bơ là 11mg/100g bơ.

11

Bảng 2.5 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng muối NaCl (TCVN 9639 : 2013)

Chỉ tiêu

Yêu cầu

Cảm

Màu sắc: màu trắng

quan

Mùi: không mùi
Vị: dung dịch 5% có vị mặn thuần khiết đặc trưng của muối, không có vị
lạ
Trạng thái: khô rời

Lý hóa

Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn 5
Hàm lượng natri clorua, % khối lượng chất khô không nhỏ hơn 99
Hàm lượng chất khô không tan trong nước, % khối lượng chất khô không
lớn hơn 0.2
Hàm lượng ion canxi (Ca2+), % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.2
Hàm lượng ion magie (Ma2+), % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.25
Hàm lượng ion sulfat (SO42-), % khối lượng chất khô không lớn hơn 0.8

12

Chương 3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BƠ LÊN MEN
Sữa
gầy

Vi
khuẩn

Sữa tươi

Muối, BHT,
β-caroten

Ly tâm

Sữa
gầy

Thanh trùng

Nhân giống

Lên men và xử lý
nhiệt-lạnh

Tạo hạt bơ và xử lý

Bao gói

Bơ lên men

Hình 3.1 Quy trình công nghệ chế biến bơ lên men

13

Sữa bơ


3.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.2.1 Ly tâm
Mục đích: tách chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu
Ly tâm làm sạch nhằm loại bỏ triệt để các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng
cho sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh hư hỏng cho các máy móc
thiết bị.
Các biển đổi:
Trong quá trình ly tâm, yếu tố chủ yếu tác động lên nguyên liệu chỉ là tác động của
lực cơ học (lực ly tâm). Vì vậy, ngoài sự tách pha, các biến đổi khác trong quá trình ly
tâm thường không đáng kể. Sự tách pha trong quá trình ly tâm sẽ dẫn đến sự thay đổi về
các tính chất hóa lý trong mỗi pha như độ nhớt, tỷ trọng, độ đục,...
Trong 100 kg sữa tươi có 4% chất béo sau khi ly tâm thu được 90.11 kg sữa gầy có
0.05% là chất béo và 9.89 kg cream có 40% chất béo.
3.2.2 Thanh trùng
Mục đích:
Chuẩn bị: ức chế vi sinh vật và enzyme chuẩn bị quá trình lên men tiếp theo diễn ra
tốt hơn.
Bảo quản: làm vô hoạt bất thuận nghịch enzyme và ức chế hệ vi sinh vật trong thực
phẩm, nhờ đó sẽ kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.
Nếu tăng nhiệt độ và thời gian thanh trùng thì hiệu quả của quá trình sẽ tăng. Tuy
nhiên cream có mùi nấu và ảnh hưởng xấu đến chất lượng bơ thành phẩm.

Nếu cream có mùi lạ thì sử dụng phương pháp bài khí kết hợp thực hiện cùng với
quá trình thanh trùng cream.
Các biển đổi:
Vật lý: các chỉ tiêu vật lý như tỷ trọng, độ nhớt sẽ thay đổi.
Hóa học: nhiệt độ là tác nhân quan trọng thúc đẩy phản ứng hóa học xảy ra, phổ
biến là phản ứng thủy phân triglyceride giải phóng các acid béo tự do và phản ứng oxy
hóa chất béo.
Hóa lý: quá trình gia nhiệt gây ra những biến đổi làm pha lỏng dễ bay hơi sẽ chuyển
sang pha khí.
Sinh học: quá trình trao đổi chất của tế bào sinh vật ngừng lại, vi sinh vật bị ức chế.
14


Hóa sinh: enzyme bị vô hoạt.
Thông số kỹ thuật:
Nhiệt độ thanh trùng 90÷95°C trong thời gian 15÷20 giây.
3.2.3 Nhân giống
Mục đích: khai thác, chuẩn bị cho quá trình lên men diễn ra tốt hơn.
Biến đổi:
Vật lý: một phần năng lượng sẽ được vi sinh vật thải ra ngoài tế bào dưới dạng nhiệt
năng, làm tăng nhiệt độ canh trường.
Sinh học: các tế bào vi sinh vật sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất và sinh sản tạo
ra nhiều tế bào mới.
Hóa sinh: các phản ứng này liên quan đến sự trao đổi chất của tế bào.
 Dị hóa là chuyển hóa cơ chất phức tạp thành cơ chất đơn giản hoặc phân
giải cơ chất để tạo ra năng lượng sinh học.
 Đồng hóa là tổng hợp các polymer sinh học của tế bào từ các hợp chất đơn
giản và năng lượng do dị hóa cung cấp.
Hóa lý: thay đổi về pha, việc sục không khí vào canh trường làm tăng nồng độ oxy
hòa tan trong pha lỏng. Đồng thời vi sinh vật sẽ thải ra khí carbonic hòa tan vào pha

lỏng,
Môi trường nhân giống phổ biến nhất là sữa gầy. Trước khi nhân giống, sữa gầy
được thanh trùng ở 90÷95oC trong thời gian 15÷30 phút. Ta sử dụng phương pháp nhân
giống theo nhiều cấp để có đủ số tế bào vi khuẩn cấy vào cream.
Quá trình nhân giống được thực hiện ở 20oC. Thời gian nhân giống cho mỗi cấp từ
7÷10 giờ. Canh trường vi sinh vật thu được có độ chua 18÷20oSH, số tế bào vi khuẩn
có thể lên đến 109 tế bào/ml. Những sản phẩm trao đổi chất quan trọng nhất của vi khuẩn
trong canh trường là acid lactic, diacetyl và acid acetic. Chúng sẽ ảnh hưởng đến hương
vị của bơ thành phẩm. Tỷ lệ giống cấy là 5%.

15


3.2.4 Lên men và xử lý nhiệt – lạnh
Quá trình lên men và xử lý nhiệt – lạnh sẽ diễn ra song song.
Tùy vào chất lượng của bơ và mùa mà ta điều chỉnh nhiệt độ và thời gian ủ thích
hợp. Các loại glycerid khác nhau sẽ lần lượt đông đặc, phụ thuộc vào điểm nóng chảy
và đông đặc của chúng. Tạo nên tính ổn định của các tinh thể chất béo, hạn chế xuất
hiện các mùi vị lạ như mùi da, mùi dầu trong khối bơ. Chuyển một phần chất béo từ
trạng thái lỏng sang trạng thái rắn. Tạo hạt bơ và xử lý hạt bơ.
Mục đích:
Hoàn thiện: quá trình len men sẽ tổng hợp một số cấu tử đặc trưng về mùi vị cho
sản phẩm bơ len men.
Chuẩn bị: quá trình xử lý nhiệt lạnh sẽ làm kết tinh một số tình thể béo trong cream
để chuẩn bị cho quá trình tạo hạt bơ tiếp theo.
Biến đổi:
Vật lý: thay đổi kích thước tinh thể béo và tỷ trọng của pha liên tục trong cream.
Sinh học: vi khuẩn lactic sẽ thực hiện quá trình trao đổi chất và tăng sinh khối.
Hóa lý: có sự xuất hiện và hòa tan một số tinh thể chất béo trong cream.
Hóa sinh và hóa học: đường lactose sẽ được chuyển hóa thành acid lactic, đây cũng

chính là quá trinh sinh tổng hợp năng lượng của vi khuẩn lactic. Nhiều sản phẩm phụ
được sinh tổng hợp từ đường và các chất khác có trong canh trường. Đáng chú ý nhất là
aldehyde acetic, diacetyl và acetoin. Chúng sẽ tạo nên mùi đặc trưng cho nhóm sản phẩm
bơ lên men.
Thông số kỹ thuật:
Bảng 3.1 Chế độ xử lý nhiệt – lạnh và lượng giống cấy cho quá trình lên men cream tương
ứng với các chỉ số iod khác nhau của nguyên liệu.

Chỉ số iod
<28
28÷29
30÷31
32÷34
35÷37
38÷39
>40

Chế độ xử lý nhiệt – lạnh (°C)
8÷21÷20
8÷21÷16
8÷20÷13
6÷19÷12
6÷17÷11
6÷15÷10
20÷8÷11

16

Lượng giống cấy (%)
1

2÷3
5
5
6
7
5