Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền có năng suất 15,8 triệu lít năm sữa tiệt trùng có đường và phô mai tươi mozzarella với năng suất 4,3 tấn sản phẩm ca

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU
SỮA TƯƠI VỚI TỔNG NĂNG SUẤT LÀ 15,8 TRIỆU LÍT/NĂM
GỒM 2 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT:
- SỮA TIỆT TRÙNG CÓ ĐƯỜNG.
- PHOMAI TƯƠI MOZZARELLA VỚI NĂNG SUẤT 4,3 TẤN
SẢN PHẨM/CA.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ái Phương
Số thẻ sinh viên: 107150108
Lớp: 15H2A

Đà Nẵng – Năm 2019

i


TĨM TẮT

Bài đồ án này trình bày nội dung về thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ sữa tươi gồm
2 dây chuyền có năng suất 15,8 triệu lít/năm: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi
Mozzarella với năng suất 4,3 tấn sản phẩm/ca. Bao gồm một bản thuyết minh và 5 bản vẽ.
Trong đó: phần thuyết minh gồm có 9 chương.
Nội dung thuyết minh nêu rõ được các vấn đề sau: lập luận kinh tế kĩ thuật, tìm hiểu
tồn diện những vấn đề có liên quan đến cơng trình như: đặc điểm thiên nhiên, vùng nguyên
liệu, việc hợp tác hóa giữa nhà máy thiết kế với các nhà máy lân cận…tìm hiểu các tính
chất của ngun liệu và sản phẩm từ đó đưa ra các nguyên nhân chọn và thuyết minh quy
trình cơng nghệ; sau đó dựa vào năng suất để tính cân bằng vật chất, thực chất đây chính là
tính lượng nguyên liệu và bán thành phẩm của mỗi công đoạn. Tiếp đến là chọn thiết bị sao

cho phù hợp với năng suất đã tính được để đưa vào sản xuất. Từ đó, tính tốn phân cơng
lao động, xây dựng tổ chức nhà máy, lượng nhiệt, hơi nước cần đáp ứng để nhà máy hoạt
động và cuối cùng là đưa ra các phương pháp kiểm tra chất lượng, vệ sinh cơng nghiệp và
chế độ an tồn lao động.
Bản vẽ gồm có 5 bản vẽ được thể hiện trên cỡ giấy A0 bao gồm:
- Sơ đồ công nghệ: thể hiện đầy đủ và rõ ràng nhất các công đoạn trong phân xưởng
sản xuất chính.
- Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính: thể hiện được cách bố trí, khoảng
cách giữa các thiết bị trong nhà máy như thế nào.
- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: thể hiện được hình dạng của gần hết
thiết bị trong phân xưởng theo mặt cắt đứng, kết cấu tường, kết cấu mái nhà.
- Bản vẽ đường ống hơi nước: giúp cụ thể hóa cách bố trí các đường ống trong phân
xưởng, bao gồm đường ống dẫn hơi, nước, nước ngưng và nước thải.
- Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy: thể hiện được cách bố trí và xếp đặt phân xưởng
sản xuất và các cơng trình phụ trong nhà máy.

ii


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

KHOA: HÓA

NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Ái Phương

Lớp: 15H2A

Khoa: Hóa

Số thẻ sinh viên: 107150108
Ngành: Cơng nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi với tổng năng suất là
15,8 triệu lít/năm gồm 2 dây chuyền sản xuất:
-

Sữa tiệt trùng có đường.

-

Phomai tươi Mozzarella với năng suất 4,3 tấn sản phẩm/ca.
2. Ðề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực

hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban dầu:
- Nguyên liệu: Sữa tươi có hàm lượng chất khô 12%, hàm lượng chất béo 2,9%.
- Sản phẩm:
+ Sữa tiệt trùng có đường: Hàm lượng chất khơ 13,7%, đường 5%
+ Phomai tươi: Hàm lượng chất khô 31%
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Mục lục
Mở đầu
Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền cơng nghệ
Chương 4: Tính cân bằng vật chất


Chương 5: Chọn và tính thiết bị
Chương 6: Tính nhiệt - hơi - nước
Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy
Chương 8: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm
Chương 9: An tồn lao động và vệ sinh xí nghiệp
Kết luận
Tài liệu tham khảo
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thuớc bản vẽ ):
Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ

(A0)

Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính

(A0)

Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính

(A0)

Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi - nước

(A0)

Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

(A0)

6. Họ tên nguời huớng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: / /2019
8. Ngày hoàn thành đồ án: / /2019

Đà nẵng, ngày… tháng … năm 2019
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn


LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình tìm hiểu nghiên cứu tài liệu cùng với những kiến thức đã được học,
và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn TS. Mạc Thị Hà Thanh, tôi đã phần
nào nắm được những kiến thức cơ bản về thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung và nhà
máy sản xuất sữa nói riêng, đặc biệt là về dây chuyền công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng
có đường và phơ mai tươi Mozzarella, ngồi ra tơi cịn được rèn luyện hơn kỹ năng làm
việc với word, autocad.
Tuy nhiên do kiến thức bản thân còn hạn chế, và tài liệu tham khảo còn thiếu
thốn, đồng thời việc áp dụng lý thuyết vào thực tế gặp rất nhiều khó khăn, nên khơng
tránh khỏi những khó khăn và thiếu sót.
Rất mong được sự góp ý, giúp đỡ khắc phục những sai sót của cơ giáo hướng dẫn
và các thầy cô giáo phản biện, cùng hội đồng bảo vệ để tôi hiểu sâu sắc hơn.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến cô Mạc Thị Hà Thanh đã luôn đồng
hành, giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình chúng tơi trong suốt q trình làm đồ án.
Cuối cùng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo đã giảng dạy tôi trong suốt
4,5 năm học qua, giúp tơi có được những nền tảng kiến thức vững vàng để có thể hồn
thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp lần này.

ii


CAM ĐOAN

Tôi: Nguyễn Ái Phương, xin cam đoan về nội dung đồ án tốt nghiệp này không sao
chép nội dung từ các đồ án khác. Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn của cô Mạc
Thị Hà Thanh và tính tốn của bản thân một cách trung thực, nguồn trích dẫn có chú
thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, tạp chí, các cơng trình
nghiên cứu đã được cơng bố, các website.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về lời cam đoan của tôi.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ái Phương

iii


MỤC LỤC
TÓM TẮT ……………………………………….…………………………………i
LỜI CẢM ƠN ……………...………………………………………………….......ii
CAM ĐOAN ……………………………...……………...………………………iii
MỤC LỤC……………………………………………………...…………………iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ …………….………….….viii
DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU,CHỮ VIẾT TẮT…………………………………..x
MỞ ĐẦU............................................................................................................................ i
Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT........................................................ 2
1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa .................................................... 2

1.2. Vị trí đặt nhà máy ................................................................................................... 2
1.3. Đặc điểm thiên nhiên .............................................................................................. 2
1.4. Nguồn nguyên liệu................................................................................................... 3
1.5. Nguồn cung cấp điện .............................................................................................. 3
1.6. Nguồn cung cấp nhiệt ............................................................................................. 3
1.7. Nhiên liệu .................................................................................................................. 3
1.8. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước thải .............................................. 3
1.9. Hợp tác hóa............................................................................................................... 3
1.10. Giao thơng vận tải ................................................................................................. 3
1.10.1. Đường bộ .............................................................................................................. 4
1.10.2. Đường thủy ........................................................................................................... 4
1.10.3. Đường sắt .............................................................................................................. 4
1.11. Thị trường tiêu thụ ............................................................................................... 4
1.12. Nguồn nhân lực...................................................................................................... 4
1.13. Tính khả thi của dự án......................................................................................... 4
1.14. Kết luận ................................................................................................................... 5
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ....................... 6
2.1. Tổng quan về nguyên liệu...................................................................................... 6
2.1.1. Nguyên liệu chính .................................................................................................. 6
2.1.2. Nguyên liệu phụ ................................................................................................... 14
iv


2.2. Tổng quan về sản phẩm ....................................................................................... 16
2.2.1. Sản phẩm sữa tươi tiệt trùng có đường ............................................................. 16
2.2.2. Sản phẩm phơ mai tươi Mozzarella ................................................................... 18
2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm sữa ở Việt Nam và thế giới ...... 20
2.3.1. Tình hình tiêu thụ sản phẩm sữa ........................................................................ 20
2.3.2. Tình hình tiêu thụ phơ mai.................................................................................. 21
Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ....... 23

3.1. Chọn phương án thiết kế ..................................................................................... 23
3.1.1. Sữa tiệt trùng có đường ....................................................................................... 23
3.1.2. Phơ mai tươi.......................................................................................................... 23
3.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ................................................................................... 25
3.3. Thuyết minh dây chuyền cơng nghệ ................................................................. 26
3.3.1. Công đoạn chung cho cả hai dây chuyền.......................................................... 26
3.3.2. Thuyết minh cho dây chuyền sữa tiệt trùng có đường .................................... 28
Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT........................................................... 33
4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy......................................................................... 33
4.2. Tính cân bằng vật chất......................................................................................... 34
4.2.1. Tính cho phơ mai ................................................................................................. 34
4.2.2. Tính cho sữa tiệt trùng có đường ....................................................................... 38
4.2.3. Tổng kết................................................................................................................. 45
Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ................................................................. 48
5.1. Thiết bị sử dụng trong nhà máy......................................................................... 48
5.2. Chọn và tính tốn thiết bị.................................................................................... 48
5.2.1. Tính thùng chứa ngun liệu cho cả 2 dây chuyền.......................................... 49
5.2.2. Tính thiết bị chung cho cả hai dây chuyền ....................................................... 51
5.2.3. Tính thiết bị cho dây chuyền sữa tiệt trùng ...................................................... 53
5.2.4. Tính thiết bị cho dây chuyền phô mai tươi ....................................................... 62
5.2.5. Tổng kết thiết bị ................................................................................................... 73
Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT - HƠI - NƯỚC ....................................... 74
6.1. Cân bằng nhiệt cho q trình xử lí nhiệt ......................................................... 74
v


6.1.1. Dây chuyền sản xuất chung ................................................................................ 74
6.1.2. Dây chuyền phơ mai tươi .................................................................................... 75
6.2. Tính hơi ................................................................................................................... 81
6.2.1. Tính tổng lượng hơi sử dụng .............................................................................. 81

6.3. Tính nhiên liệu ....................................................................................................... 83
6.3.1. Dầu FO .................................................................................................................. 83
6.3.2. Dầu DO ................................................................................................................ 84
6.3.3. Xăng....................................................................................................................... 84
6.4. Tính nước ................................................................................................................ 84
6.4.1. Cấp nước ............................................................................................................... 84
6.4.2. Thốt nước ............................................................................................................ 86
Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC HÀNH CHÍNH, XÂY DỰNG.............................. 87
7.1. Tính tổ chức hành chính ...................................................................................... 87
7.1.1. Sơ đồ tổ chức hành chính .................................................................................... 87
7.1.2. Tính nhân lực........................................................................................................ 87
7.1.3. Chế độ làm việc.................................................................................................... 89
7.2. Tính xây dựng ........................................................................................................ 89
7.2.1. Các cơng trình trong nhà máy ............................................................................ 89
7.2.3. Khu đất mở rộng ................................................................................................ 102
Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ........ 103
8.1. Mục đích ................................................................................................................ 103
8.2. Nội dung chính ..................................................................................................... 103
8.2.1. Kiểm tra đầu vào ................................................................................................ 103
8.2.2. Kiểm tra các công đoạn trong quy trình sản xuất .......................................... 104
Chương 9: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ..................... 107
9.1. An tồn lao động.................................................................................................. 107
9.1.1. Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn trong sản xuất.................................... 107
9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động..................................................... 108
9.1.3. Những yêu cầu về an toàn lao động................................................................. 108
9.2. Vệ sinh xí nghiệp ................................................................................................. 110
vi


9.2.1. Vệ sinh cá nhân .................................................................................................. 110

9.2.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị ................................................................................. 110
9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp ............................................................................................... 111
9.2.4. Xử lý nước thải................................................................................................... 111
9.3. Biện pháp xử lý sự cố kỹ thuật gây mất an toàn, vệ sinh lao động nghiêm
trọng và ứng cứu khẩn cấp ............................................................................................... 111
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 114

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ

Bảng 1.1 Khả năng cho sữa……………………………………………………...3
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa tươi ……………………………....6
Bảng 2.2 Tính chất keo của sữa …………………………………………………7
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của sữa bị ………………………………………7
Bảng 2.4 Một số tính chất vật lý của lactose ……………………………………7
Bảng 2.5 Thành phần chất béo trong sữa bò ………………………………………9
Bảng 2.6 Chỉ tiêu chất lượng đối với sữa tươi ……………………………….….13
Bảng 2.7 Tiêu chuẩn chất ổn định, phụ gia ............................…………..……….15
Bảng 2.8 Chỉ tiêu chất lượng đối với sữa tiệt trùng ………………………….…..17
Bảng 2.9 Các chỉ tiêu lí hóa của các sản phẩm phomat ………………...………..19
Bảng 2.10 Giới hạn các chất nhiễm bẩn đối với các sản phẩm phomat..………...20
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu chung của sữa tươi nguyên liệu ……..……………………26
Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu…..…………………………………………..33
Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất theo ca của nhà máy…...……………………………..33
Bảng 4.3 Biểu đồ kế hoạch sản xuất ………………..……………………………34
Bảng 4.4 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn ……………………..……...34
Bảng 4.5 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn ………………..…………...38

Bảng 4.6 Tổng kết cân bằng vật chất …………………...………………………..45
Bảng 4.7 Tổng kết nguyên liệu…... ………………………..……………………46
Bảng 4.8 Tổng kết bao bì ………………………………………………………..46
Bảng 4.9 Tổng kết cân bằng vật chất cho mỗi thiết bị ………………..…………47
Bảng 5.1 Liệt kê các thiết bị sử dụng………………………………...…………..48
Bảng 5.2 Tổng kết thiết bị …………………………………………..…………...73
Bảng 6.1 Lượng hơi cần sử dụng cho các thiết bị ……………………………...82
viii


Bảng 7.1 Bảng nhân lực ở các vị trí quản lý và phục vụ hỗ trợ ………………..87
Bảng 7.2 Bảng tổng kết phân phối nhân lực tại vị trí trong nhà xưởng ………..87
Bảng 7.3 Bảng tổng kết các cơng tình xây dựng trong nhà máy ……………...100
Bảng 8.1 Bảng tổng kết kiểm tra trong các cơng đoạn của quy trình sản xuất ..104
Bảng 8.2 Bảng tổng kết chỉ tiêu kiểm tra chất lượng sản phẩm ………………106
Hình 1.1 Bản đồ hành chính thị xã Điện Bàn……………………………………2
Hình 2.1 Cấu tạo vi khuẩn Streptococcus thermophilus……...…………………..15
Hình 2.2 Cấu tạo vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus ………………………..…...16
Hình 2.3 Sữa tiệt trùng Vinamilk ………………………......…………………….17
Hình 2.4 Sữa tiệt trùng Dutch Lady ……………………...……………………....17
Hình 2.5 Mức tiêu thụ sữa bình quân đầu người ……………………………….21
Hình 2.6 Tình hình tiêu thụ phơ mai trên thế giới………………………………22
Hình 5.1 Thùng chứa …………………………………………………………...49
Hình 5.2 Hình ảnh bộ lọc Duplex SUS304/316L ………………………………51
Hình 5.3 Lưu lượng kế DG012....…….…………………………………………52
Hình 5.4 Thiết bị gia nhiệt BS-3 ……………………………………………......53
Hình 5.7 Nồi nấu siro đường FRK-200 ………………………………………...54
Hình 5.8 Thiết bị phối trộn Tetra Pak® High Shear Mixer …………………….56
Hình 5.9 Thiết bị bài khí ZTD-3 ………………………………………………..58
Hình 5.10 Thiết bị đồng hóa ……………………………………………………59

Hình 5.11 Thiết bị tiệt trùng ống lồng ống GS – UHT-3(A) …………………...60
Hình 5.12 Thùng Tetra pak Aseptic Tank VC ………………………………….61
Hình 5.13 Thiết bị rót hộp Tetra Pak A3/Speed ………………………………..62
Hình 5.14 Thiết bị đóng thùng carton YZ-T12…………………………………63
Hình 5.15 Thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng ………………………………..65
Hình 5.16 Thiết bị lên men ………………………………………………….....67
Hình 5.17 Thiết bị đông tụ sữa thế hệ mới ………………………………….....68
ix


Hình 5.18 Thiết bị bao gói tự động phơ mai……………………………………70
Hình 5.19 Bơm li tâm ...........................................................................................71
Hình 5.20 Hình ảnh bơm ly tâm Doseure SR và A …………………….........….72
Hình 6.1 Nồi hơi đốt dầu model …………………..........……………………….83
Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức hành chính của nhà máy ……………………………...87
Hình 7.2 Thiết bị thanh trùng bản mỏng BS-3 …………………………………92

x


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:
H: chiều cao
D: đường kính
L x W x H: dài x rộng x cao
R: bán kính
T: thời gian

t: nhiệt độ
l: lít
s : giây
CHỮ VIẾT TẮT:
TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam
FO: dầu Fuel Oils (còn gọi là dầu Mazut)
DO: dầu Diesel Oil (còn gọi là dầu Gazole

x


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

MỞ ĐẦU
Khi chất lượng cuộc sống con người ngày càng cao, nhu cầu của con người ngày càng
đa dạng thì những loại thực phẩm sạch và giàu chất dinh dưỡng luôn là lựa chọn hàng đầu
của người tiêu dùng. Trong tự nhiên hiếm có thực phẩm nào có đầy đủ chất dinh dưỡng và
hài hòa như sữa. Sữa cung cấp các dưỡng chất cần thiết như protein, lipit, chất khoáng,
vitamin,… và là một nguồn cung cấp năng lượng dồi dào, dễ dàng sử dụng và phù hợp với
mọi lứa tuổi nên được khuyến cáo sử dụng chỉ sau sữa mẹ.
Nhằm đa dạng hóa sản phẩm và để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng thì sữa được
chế biến thành nhiều dạng sản phẩm khác nhau. Mặt khác, sữa là một sản phẩm rất dễ hư
hỏng vì chứa rất nhiều chất dinh dưỡng, là môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các
vi sinh vật. Do đó, việc sản xuất sữa tiệt trùng, phô mai,.. là cần thiết để tăng khả năng bảo
quản của sữa cũng như mở rộng thị trường.
Đặc điểm địa lý và khí hậu nhiệt đới xen với vành đai ôn đới tại Việt Nam rất thuận lợi
cho phát triển đàn bò sữa. Bên cạnh đó sự phát triển của những trang trại bị sữa, sự xuất
hiện của các nhà máy chế biến sữa báo hiệu cho sự phát triển của ngành công nghiệp chế
biến sữa ở nước ta. Tuy nhiên đứng trước nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng thì
các sản phẩm sữa ngoại nhập đã dần chiếm được ưu thế hơn trên thị trường. Hơn nữa các

sản phẩm từ sữa như phơ mai …. vẫn cịn khá mới mẻ ở nước ta. Bởi lẽ đó, việc quan tâm
và tạo điều kiện để nâng cao tiềm năng phát triển của ngành sữa nước nhà là điều cần thiết.
Xuất phát từ như cầu thực tế đó việc xây dựng một nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi
gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi là cần thiết.

1


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KĨ THUẬT

1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy sữa
Sữa tiệt trùng và phô mai là một trong những sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và được
người tiêu dùng sử dụng ngày càng nhiều.Với một đất nước đang phát triển, có tốc độ đơ
thị hóa và dân số cao như ở Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ sữa và phô mai sẽ tiếp tục tăng
trong những năm tới. Vì vậy, việc đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất sữa và phô mai là cần
thiết để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng cũng như góp phần giải quyết việc làm cho
người lao động.Việc xây dựng nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu sau [1]:
- Vị trí nhà máy phải gần nguồn cung cấp nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm.
- Nguồn nhân lực đảm bảo về số lượng và chất lượng.
- Cấp thoát nước thuận lợi.
- Nguồn cung cấp điện và nhiên liệu phải đạt yêu cầu.
- Giao thông vận tải thuận tiện.
1.2. Vị trí đặt nhà máy
Dựa theo những nguyên tắc trên, qua quá trình khảo sát, nhà máy sản xuất sữa tiệt trùng
và phô mai tươi sẽ được đặt tại khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc, thị xã Điện Bàn,
tỉnh Quảng Nam.
1.3. Đặc điểm thiên nhiên
Khí hậu: Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới điển hình, chỉ có 2 mùa là mùa

khơ và mùa mưa, ít chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh miền Bắc. Nhiệt độ trung bình năm
20 –21 0C, khơng có sự cách biệt lớn giữa các tháng trong năm. Lượng mưa trung bình 2.000
– 2.500 mm nhưng phân bố không đều theo thời gian và không gian, mưa ở miền núi nhiều
hơn đồng bằng, mưa tập trung vào các tháng 9 – 12, chiếm 80% lượng mưa cả năm [2].
Hướng gió chính: Đơng Nam

Hình 1.1 Bản đồ hành chính thị xã Điện Bàn [3]
2


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

1.4. Nguồn ngun liệu
Bị sữa ni ở Việt Nam thường là giống bò lai Hà-Việt và bò lai Sind. Khả năng
cho sữa của các loại bò được thể hiện ở bảng 1.1
Bảng 1.1 Khả năng cho sữa [4]
Loại bò

Chu kỳ cho sữa

Năng suất sữa trung bình

Bị Hà- Việt

270-300 ngày

8-10 kg/ngày

Bị lai Sind

240-270 ngày

6-8 kg/ngày

Ngun liệu chính để sản xuất sữa tiệt trùng và phô mai là sữa tươi.
Sữa tươi chủ yếu được thu mua tại các vùng lân cận như Phú Yên, Quảng Ngãi, Tây
Nguyên. Việc vận chuyển về nhà máy tương đối thuận lợi và dễ dàng.
1.5. Nguồn cung cấp điện
Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia và được tải qua các trạm biến áp
riêng. Ngồi ra nhà máy cịn có trang bị máy phát điện riêng nhằm đảm bảo sản xuất liên
tục.
1.6. Nguồn cung cấp nhiệt
Toàn bộ nguồn nhiệt sử dụng trong nhà máy bao gồm các công đoạn sản xuất như nâng
nhiệt, thanh trùng,.. kể cả làm nóng nước sinh hoạt đều dùng hơi nước bão hòa lấy từ lò hơi
riêng của nhà máy.
1.7. Nhiên liệu
Nhiên liệu nhà máy sử dụng chủ yếu là dầu FO được mua từ các trạm xăng dầu tại địa
phương. Ngồi ra nhà máy cịn có kho dự trữ nhiên liệu để đảm bảo sản xuất liên tục.
1.8. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước thải
Nguồn nước dùng trong sản xuất cũng như sinh hoạt đều được lấy từ nguồn nước thủy
cục. Nước thải được nhà máy xư lý sơ bộ rồi sau đó được xử lý tập trung tại khu cơng
nghiệp trước khi thải ra ngồi.
1.9. Hợp tác hóa
Nhà máy sẽ hợp tác với các công ty trong khu công nghiệp để tăng cường sử dụng chung
các cơng trình hơi, nước, cơng trình giao thơng vận tải,.. sẽ góp phần giảm vốn đầu tư, xây
dựng và hạ giá thành sản phẩm.
1.10. Giao thông vận tải
Nhà máy được xây dựng trên địa bàn tỉnh Quảng Nam nên có mạng lưới giao thơng
thuận tiện cả về đường bộ, đường sắt, đường thủy, hàng không.
3

Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

1.10.1. Đường bộ
Nhà máy nằm trên địa bàn tỉnh Quảng Nam nên có giao thơng đường bộ khá thuận lợi
với các tuyến đường như quốc lộ 1A, quốc lộ 14D, đường Hồ Chí Minh,..
1.10.2. Đường thủy
Khu cơng nghiệp Điện Nam- Điện Ngọc nằm gần Cảng Tiên Sa nên thuận lợi cho việc
nhập và phân phối sản phẩm trong và ngồi nước.
1.10.3. Đường sắt
Nhà máy có thể sử dụng ơ tơ để vận chuyển về ga Đà Nẵng, ở đó có thể đóng container
để phân phối sản phẩm.
1.11. Thị trường tiêu thụ
Quảng Nam có vị trí địa lý khá thuận lơi, tiếp giáp với Đà Nẵng- là một thành phố lớn,
dân cư đông đúc, thu hút nhiều khách du lịch, là thị trường tiêu thụ lý tưởng cho các nhà
sản xuất. Ngồi ra, sản phẩm cịn có thể phân phối cho các tỉnh lân cận như Huế, Quảng
Ngãi,…
1.12. Nguồn nhân lực
Nằm trên đường nối thành phố Đà Nẵng và phố cổ Hội An, khu công nghiệp Điện NamĐiện Ngọc là một trong những động lực phát triển của tỉnh Quảng Nam, có đầy đủ các
phương tiện thuận lợi cho đi lại, giao tiếp, nên việc lựa chọn nhân lực cũng dễ dàng hơn.
Mặt khác Đà Nẵng tập trung nhiều trường đại học lớn, danh tiếng của miền Trung. Đây
cũng là một lợi thế để tuyển dụng được những cán bộ, kỹ sư, cử nhân giỏi góp phần làm
cho nhà máy ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn.
1.13. Tính khả thi của dự án
Với đặc tính của sữa và nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng cùng với địa điểm
đặt nhà máy thuận lợi thì việc sản xuất sữa tiệt trùng và phô mai tươi sẽ đem lại hiệu quả
kinh tế cao. Từ đó chứng tỏ đề tài thiết kế nhà máy sản xuất sữa tiệt trùng và phô mai tươi
có tính khả thi cao vì:
-

Sản phẩm có chất lượng dinh dưỡng cao, phù hợp với mọi lứa tuổi.

-

Nguồn lao động tại địa phương dồi dào và có chất lượng, cùng với các điều kiện

khác như: giao thông, điện, nước, nước thải,… rất thuận lợi.
-

Vị trí đặt nhà máy gần nguồn nguyên liệu nên đảm bảo việc sản xuất được liên tục,

quãng đường vận chuyển ngắn nên góp phần làm giảm giá thành sản phẩm.

4


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

1.14. Kết luận
Từ những luận điểm trên ta có thể thấy việc xây dựng một nhà máy sản xuất sữa tiệt
trùng và phô mai tươi tại khu công nghiệp Điện Nam- Điện Ngọc, Điện Bàn, Quảng Nam
là cần thiết và khả thi.

5


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Nguyên liệu chính
Từ xa xưa con người đã biết sử dụng sữa từ các động vật ni để chế biến thành các
sản phẩm có lợi cho sức khỏe con người. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên
thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa dê, sữa bị, sữa cừu. Đối
với sản phẩm sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi sử dụng ngun liệu chính là sữa bò.
2.1.1.1. Sữa
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật để ni sống động
vật non [5].
2.1.1.2. Tính chất vật lí
Sữa là một chất lỏng đục, thường có màu trắng đến vàng nhạt, có mùi đặc trưng và
vị ngọt nhẹ. Một số chỉ tiêu quan tọng của sữa tươi được thể hiện ở bảng 2.1
Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu quan trọng của sữa tươi [6]
Đại lượng

Đơn vị

Giá trị

Tỉ trọng

g/cm3

1,028 – 1,036

pH

-

6,5 – 6,7

Độ chua

0D

15 – 18

Điểm đông đặc

0C

-0,54 – -0,59

Thế oxy hóa khử

V

0,1 – 0,2

Sức căng bề mặt

Dynes/cm

50

Độ dẫn điện

1/0hm.cm

0,004 – 0,005

Nhiệt dung riêng

Cal/g.0C

0,933 – 0,954

2.1.1.3. Cấu trúc hóa lý của sữa tươi
Bảng 2.2 thể hiện các tính chất keo của sữa
Bảng 2.2 Tính chất keo của sữa
Cấu phần

Kích thước

Hạt cầu béo

10 -5- 10-6

Casein micelle

10 -7- 10-8

Nhũ

Dung

Huyền

Dung

tương

dịch keo

phù keo

dịch

X
X
6


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

Whey protein

10 -8- 10-9

Đường

10 -9- 10-10

X

Chất khoáng

10 -9- 10-10

X

X

2.1.1.4. Thành phần hóa học của sữa tươi
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất
béo. Ngồi ra, sữa cịn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ như các hợp chất
chứa nitơ phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí. Thành phần hóa học của sữa
bị được thể hiện ở bảng 2.3.
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của sữa bị [6]
Thành phần

Khoảng biến thiên

Giá trị trung bình

Nước

85,5-89,5

87,5

Tổng chất khơ

10,5-14,5

13,0

- Lactose

3,6-5,5

4,8

- Protein

2,9-5,0

3,4

- Lipid

2,5-6,0

3,9

- Khống

0,6-0,9

0,8

➢ Đường lactose
Trong sữa, lactose tồn tại dưới 2 dạng:
+ Dạng α-lactose monohydrate C12H22O11.H20 ( phân tử α-lactose ngậm một nước)
+ Dạng β-lactose anhydrous C12 H22 O11 (phân tử β-lactose khan).
Tỷ lệ hàm lượng giữa hai dạng phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa. Các tính
chất vật lí của lactose được thể hiện ở bảng 2.4
Bảng 2.4 Một số tính chất vật lý của lactose
Đại lượng

Đơn vị đo

α-lactose

β-lactose

Phân tử lượng

Da

360

342

Nhiệt độ nóng chảy

0C

2022

242

Độ hịa tan ở 15 0C

g đường/100g nước

7

50

Góc quay cực [α]20D

Độ

+89,4

+35

Lactose là đường khử. Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disaccharide và
monosaccharide thường gặp.
Lactose bị thủy phân cho một phân tử glucose và một phân tử galactose theo phương
trình:

C12H22O11 + H2O

C6H12O6 + C6H12 O6
7


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

Phản ứng xảy ra dưới sự xúc tác của enzyme β-galactosidase (lactase).
Lactose rất nhạy nhiệt: 110-130 0C xảy ra dạng mất nước của tinh thể đường, trên 1500C
xuất hiện màu vàng và ở 170 0C là màu nâu đậm do đường bị caramen hóa. Tuy nhiên khi
ở trong sữa, người ta nhận thấy lactose bị caremen hóa khi nhiệt độ khơng cao lắm
(<130 0C). Ngồi ra, vì là đường khử nên lactose cũng tham gia phản ứng với các hợp chất
chứa nitơ tạo nên các sản phẩm có màu do phản ứng melanoidine.
Đường lactose dễ bị lên men dưới tác dụng của vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm khác
nhau. Quan trọng nhất là tạo thành axit lactic trong sản xuất sữa lên men.

C12H22O11

4CH3 CHOH-COOH

Lactose

Axit lactic

➢ Các hợp chất có chứa nitơ
Trong sữa các hợp chất nitơ chia làm 2 nhóm:
- Nitơ phi protein (5%) gồm axit amin, nucleotic, ure, axit uric,..
- Nitơ protein (95%) trong đó bao gồm casein (75-85%), protein hịa tan (15-25%) và
enzyme.
• Casein : tồn tại dưới dạng micelle. Mỗi micelle do khoảng 400-50 tiểu micelle
hợp thành. Thành phần các casein α, β-,γ và κ trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những
tỉ lệ khác nhau. Các phân tử α và β-casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng
ưa béo, cịn các phân tử κ-casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle. Phân tử casein có 2
đầu: đầu ưa béo sẽ tương tác với α và β-casein ở vùng tâm tiểu micelle, đầu ưa nước sẽ
hướng ra ngoài vùng biên tiểu micelle.
• Enzyme: lactoperoxydase, catalase, lipase, photphatase, lysosyme, protease.
Mỗi enzyme xúc tác một phản ứng khác nhau, có loại có tác dụng kháng khuẩn như
lysosyme, lactoperoxydase, cũng có những loại là nguyên nhân của việc hư hỏng sữa.
➢ Chất béo sữa

Thành phần

Bảng 2.5 Thành phần chất béo trong sữa bò
Hàm lượng (% so với tổng
khối lượng chất béo)

Lipit n gin

98,5

- Glyceride:

95ữ96

ã Triglyceride

2ữ3

ã Diglyceride

0.01
8

Ghi chỳ


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

• Monoglyceride

0.03
Ester của acid béo và

- Cholesteride
0.02

cholesterol.
Ester của acid béo và

- Ceride

rượu cao phân tử.
Lipit phức tạp

1.0

Các hợp chất tan trong
chất béo
- Cholesterol

0.5

- Acid béo tự do

0.3

- Hydrocarbon

0.1

- Vitamin A, D, K, E

0.1

- Rượu:phytol, palmitic,

Vết

stearic, oleic,…

Vết

Trong sữa, chất béo tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt cầu béo (đường kính 0.120µm) được bao bọc bởi một lớp màng lipo-protein tích điện âm. Các màng này có vai trò
làm bền hệ nhũ tương trong sữa.
Các hạt cầu béo có thành phần chủ yếu là glyceride, phospholipid và protein. Nhiều nhà
khoa học cho rằng các phospholipid đóng vai trị “cầu nối trung gian” để liên kết giữa các
glyceride và protein. Phân tử phospholipid có đầu ưa béo liên kết với các glyceride ở tâm
cầu, đầu ưa nước kết hợp với màng protein xung quanh hạt cầu béo. Nếu không đồng hóa
sữa tươi, trong q trình bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng kết hợp lại với nhau thành
chum nhờ euglobulin (một protein kém bền nhiệt). Khi đó các hạt béo sẽ nổi lên bề mặt của
sữa tươi (dưới tác dụng của lực đẩy Archimet) và tạo thành váng sữa, dẫn đến sự tách pha
trong sữa: pha nhẹ ở trên thành phần chủ yếu là lipid, pha nặng ở dưới gồm nước và một số
chất tan trong sữa.
➢ Các chất khoáng
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-1g/l. Các muối trong sữa ở dạng hòa
tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein).

9


Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

Trong số các ngun tố khống có trong sữa chiếm hàm lượng cao nhất là calci,
phosphore và magie. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tạo
dưới dạng muối hòa tan trong sữa.
Các nguyên tố khống khác như kali, natri, clo… đóng vai trị chất điện ly (electrolyte).

Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động
vật với áp lực máu. Khi con vật bị viêm vú, hoặc cuối chu kỳ tiết sữa, hàm lượng NaCl tăng
vọt làm sữa có vị mặn.
Ngồi ra, sữa cịn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo… Chúng cần thiết
cho quá trình dinh dưỡng của con người. Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi
cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bị.
➢ Vitamin
Vitamin trong sữa chi làm 2 nhóm:
- Vitamin tan trong nước: B1, B2, B3, B5, B6, C…Nhóm vitamin này ổn định do được
tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trong ngăn thứ nhất dạ dày của động vật nhai lại và
không chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh.
- Vitamin tan trong chất béo: A, D, E. Nhóm vitamin này bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành
phần thức ăn và điều kiện thời tiết.
➢ Hormone
Hormone tiết ra từ các tuyến nội tiết và đóng vai trị quan trọng trong sự sinh trưởng
của động vật. Trong sữa bò, người ta tìm thấy nhiều loại hormone nhưng được chia làm
banhoms là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride, trong s ố đó prolactine
được nghiên cứu nhiều nhất. Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bị là 50µg/l, ở sữa
non nhiều hơn, lên tới 230µg/l.
➢ Các hợp chất khác
Ngồi ra, trong sữa bị cịn chứa các loại chất khí: CO2 , N2, O2…chiếm 5-6% thể tích
sữa, thường tồn tại ở ba dạng là dạng hịa tan, dạng liên kết hóa học với các chất khác và
dạng phân tán.
Khí tồn tại dạng hịa tan và phân tán gây ra một số cản trở đến các quá trình trong
chế biến sữa, do vậy sữa tươi thường được tiến hành bài khí trước khi đưa vào chế biến.
Thỉnh thoảng trong sữa người ta phát hiện các hợp chất hóa học khác như: chất kháng
sinh, chất tẩy rửa, pesticide, kim loại nặng, nguyên tố phóng xạ, độc tố vi sinh vật, nitrat…
gây độc cho người sử dụng. chúng bị nhiêm vào sữa từ nguồn thức ăn động vật, từ dụng cụ
và thiết bị chứa sữa, từ môi trường chuồng trại, hoặc do các vi sinh vật tổng hợp nên.
10

Thiết kế nhà máy sữa nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa tiệt trùng có đường và phơ mai tươi

2.1.1.5 Hệ vi sinh vật trong sữa
Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa tươi luôn luôn thay đổi và phụ thuộc
vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong q trình vắt sữa. Các nhóm vi sinh vật thường gặp
trong sữa bao gồm:
➢ Nấm men:
- Là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu, oval hoặc trứng…
- Nấm men thường gặp: S.cerevisae, Kluyveromyces marxianus, Debaromyces
hansenii, Torulopsis lactis condensi,…
- Nấm men chuyển hóa lactose làm biến đổi thành phần hóa học trong q trình bảo
quản nên khơng có lợi.
- Ứng dụng sản xuất sản phẩm lên men truyền thống : có lợi.
- Nấm men bị tiêu diệt ở 75 0C trong 10-15s [6].
➢ Nấm sợi:
- Nấm sợi có dạng hình sợi, phân nhánh.
- Nấm sợi thường gặp: Pennicillum, Aspergillus, Geotrichum, Rhizopus,..
- Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhiều khó khăn trong cơng nghệ chế biến sữa, ảnh
hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm: không có lợi.
- Vài lồi thuộc giống Penicillium được sử dụng trong sản xuất một số loại phơ mai: có
lợi.
➢ Vi khuẩn lactic:
- Có dạng hình cầu hoặc hình gậy, đứng riêng lẽ hoặc tạo chuỗi.
- Vi khuẩn lactic gồm hai nhóm: vi khuẩn lactic dị hình và đồng hình.
- Chuyển hóa lactose để thay đổi thành phần và giá trị cảm quan của sữa  khơng có
lợi.
- Trong cơng nghệ lên men, các sản phẩm từ sữa như yoghurt, kefir, phô mai và một số
loại bơ, người ta sử dụng các loại vi khuẩn để thực hiện một số chuyển hóa cần thiết  có

lợi.
- Khi thanh trùng ở 80 0C, hầu hết các vi khuẩn lactic sẽ bị tiêu diệt [7].
➢

Vi khuẩn coliform

- Được tìm thấy trong đường ruột tiêu hóa động vật và trong phân.
- Trong sữa, vi khuẩn này sẽ chuyển hóa đường lactose tạo acid lactic, các acid hữu cơ
khác, khí CO2, H2…, ngồi ra cịn phân giải protein tạo các sản phẩm khí làm sữa có mùi
khó chịu khơng có lợi.
11