Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi có tổng năng suất 29,2 triệu lít nguyên liệu năm gồm hai dây chuyền sản xuất sữa chua uống men sống có năng suất 16,8 triệu lít sản phẩm năm và sữa chua truyền thống
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.63 MB, 132 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA TƯƠI
CÓ TỔNG NĂNG SUẤT 29,2 TRIỆU LÍT NGUYÊN
LIỆU/NĂM GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA
CHUA UỐNG MEN SỐNG CÓ NĂNG SUẤT 16,8 TRIỆU LÍT
SẢN PHẨM/NĂM VÀ SỮA CHUA TRUYỀN THỐNG
Sinh viên thực hiện: Phan Nguyễn Hải Hậu
Số thẻ sinh viên: 107150081
Lớp: 15H2A
Đà Nẵng – Năm 2019
TÓM TẮT
Đồ án bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ, đồ án có đề tài: “Thiết kế nhà máy sữa từ
nguyên liệu sữa tươi có tổng năng suất 29,2 triệu lít nguyên liệu/năm gồm hai dây chuyền
sản xuất: sữa chua uống men sống có năng suất 16,8 triệu lít sản phẩm/năm và sữa chua
truyền thống”.
Về phần thuyết minh, gồm 9 chương về những nội dung sau: Lập luận kinh tế kỹ thuật
nhằm chọn địa điểm xây dựng nhà máy phù hợp, tổng quan chung về nguyên liệu và sản
phẩm cần sản xuất, chọn và thuyết minh quy trình công nghệ, tính lượng nguyên liệu và
lượng bán thành phẩm của mỗi công đoạn thông qua việc tính cân bằng vật chất để chọn
thiết bị sản xuất phù hợp, tính lượng hơi, nước, nhiên liệu nhà máy sử dụng. Sau cùng là
tính xây dựng tổ chức nhà máy, kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng, đảm bảo an toàn
lao động và vệ sinh nhà máy.
Về phần bản vẽ gồm có 5 bản vẽ được thể hiện trên cỡ giấy A0 gồm:
- Bản vẽ sơ đồ quy trình công nghệ: thể hiện các công đoạn trong phân xưởng sản xuất.
- Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất: thể hiện cách bố trí, khoảng cách giữa các thiết
bị trong phân xưởng sản xuất.
- Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất: thể hiện hình dạng của thiết bị trong phân xưởng
theo mặt cắt đứng.
- Bản vẽ đường ống hơi nước: 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 cách bố trí và xếp đặt phân xưởng sản xuất và
các công trình phụ trong nhà máy.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Phan Nguyễn Hải Hậu
Số thẻ sinh viên: 107150081
Lớp: 15H2A
Khoa: Hóa
Ngành: Công nghệ thực phẩm
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi có tổng năng suất 29,2 triệu lít nguyên
liệu/năm gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống men sống có năng suất 16,8 triệu lít
sản phẩm/năm và sữa chua truyền thống.
2. Đề 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 đầu:
- Nguyên liệu: sữa tươi có hàm lượng chất khô 13,5%, trong đó có 3,2% chất béo
- Sản phẩm:
+ Sữa chua uống men sống: hàm lượng chất khô 21%, trong đó có 2,5% chất béo, 4%
saccharose và 2% dextrose
+ Sữa chua truyền thống: có 4,3% saccharose.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- 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 quy trình công nghệ
- Chương 4: Tính cân bằng vật chất
- Chương 5: Tính và chọn thiết bị
- Chương 6: Tính hơi – nước – nhiên liệu
- Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng
- Chương 8: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm
- Chương 9: An toàn 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 thước bản vẽ):
- Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công 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 người hướng dẫn: Mạc Thị Hà Thanh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
26/08/2019
8. Ngày hoàn thành đồ án:
05/12/2019
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2019
Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm
Người hướng dẫn
PGS. TS. Đặng Minh Nhật
TS. Mạc Thị Hà Thanh
LỜI CẢM ƠN
Với nhiệm vụ đồ án thiết kế một nhà máy chế biến sữa là cơ hội để tôi củng cố, kiểm
chứng và vận dụng kiến thức đã được học trong suốt 4 năm qua. Ngoài ra, tôi còn được tiếp
cận, tiếp thu thêm nhiều kiến thức mới trong lĩnh vực chế biến sản phẩm từ sữa.
Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Hóa trường Đại học Bách Khoa – Đại
học Đà Nẵng đã hết mình, tâm huyết trong quá trình giảng dạy. Ngoài kiến thức chuyên
ngành, thứ thầy cô chia sẻ cho chúng tôi còn là những kinh nghiệm sống, kiến thức và kỹ
năng vào đời.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô bộ môn Công nghệ thực phẩm đã quan tâm, chỉ
bảo tận tình và sẵn sàng giải đáp thắc mắc giúp tôi hoàn thành nhiệm vụ đồ án của mình.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Mạc Thị Hà Thanh, là người trong thời
gian qua đã dành rất nhiều thời gian để hướng dẫn tôi thực hiện đồ án này. Cô đã chỉ bảo
rất nhiệt tình, sẵn sàng giải đáp thắc mắc và cho phép tôi trình bày quan điểm, ý kiến cá
nhân một cách cởi mở. Từ đó tạo động lực để tôi hoàn thành đồ án một cách tốt nhất.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã dành thời gian
để đọc và cho nhận xét cho về đồ án của tôi.
Xin chân thành cảm ơn.
i
CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung đồ án này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô
Mạc Thị Hà Thanh.
Các số liệu thống kê, các kiến thức, nhận định, các thông tin thiết bị,… đều được trích
dẫn chính xác từ các tài liệu đã được nêu trong mục Tài liệu tham khảo với chú thích cụ
thể.
Các bản vẽ có sự tham khảo từ đồ án của các khóa trước nhưng được vẽ dựa trên việc
vận dụng kiến thức đã học và tìm hiểu được cùng với sự góp ý của giáo viên hướng dẫn.
Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định đã được thực hiện theo
đúng quy định của nhà trường.
Đà Nẵng, ngày 05 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Phan Nguyễn Hải Hậu
ii
MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời cảm ơn ............................................................................................................................. i
Cam đoan ..............................................................................................................................ii
Mục lục ............................................................................................................................... iii
Danh mục bảng và hình vẽ .................................................................................................vii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật ............................................................................... 2
1.1. Vị trí đặt nhà máy ........................................................................................................ 2
1.2. Đặc điểm tự nhiên ........................................................................................................ 2
1.3. Vùng nguyên liệu ......................................................................................................... 2
1.4. Hợp tác hóa................................................................................................................... 3
1.5. Nguồn cung cấp điện, hơi ............................................................................................ 3
1.6. Hệ thống cấp thoát nước ............................................................................................. 3
1.7. Giao thông vận tải ........................................................................................................ 3
1.8. Nguồn nhân lực ............................................................................................................ 3
1.9. Kết luận ......................................................................................................................... 4
Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm ........................................................ 5
2.1. Tổng quan về nguyên liệu ........................................................................................... 5
2.1.1. Nguyên liệu chính....................................................................................................... 5
2.1.2. Nguyên liệu phụ ....................................................................................................... 12
2.2. Tổng quan về sản phẩm ............................................................................................ 17
2.2.1. Giới thiệu .................................................................................................................. 17
2.2.2. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm ................................................................................... 18
2.2.3. Yêu cầu về điều kiện vận chuyển và bảo quản......................................................... 19
2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ở Việt Nam và trên thế giới ................ 19
2.3.1. Trên thế giới ............................................................................................................. 19
2.3.2. Ở Việt Nam ............................................................................................................... 20
Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ ................................................. 21
3.1. Chọn phương án thiết kế .......................................................................................... 21
iii
3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ ........................................................................................ 22
3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ............................................................................ 23
3.3.1. Các công đoạn chung................................................................................................ 23
3.3.2. Dây chuyền sữa chua truyền thống .......................................................................... 27
3.3.3. Dây chuyền sữa chua uống men sống ...................................................................... 28
Chương 4: Tính cân bằng vật chất ................................................................................. 31
4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ............................................................................... 31
4.1.1. Năng suất nhà máy ................................................................................................... 31
4.1.2. Phân tích kế hoạch sản xuất...................................................................................... 31
4.2. Tính cân bằng vật chất .............................................................................................. 33
4.2.1. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống men sống ............. 33
4.2.2. Tính cân bằng vật chất cho công đoạn chung của hai dây chuyền........................... 38
4.2.3. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống ................. 40
4.2.4. Tính tỉ trọng bán thành phẩm và thành phẩm ........................................................... 43
4.3. Tính số hộp và số thùng cho công đoạn hoàn thiện sản phẩm .............................. 44
4.3.1. Đối với sữa chua truyền thống ................................................................................. 44
4.3.2. Đối với sữa chua uống men sống ............................................................................. 44
4.4. Tổng kết ...................................................................................................................... 45
Chương 5: Tính và chọn thiết bị ..................................................................................... 48
5.1. Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy ................................... 48
5.2. Chọn và tính toán thiết bị ......................................................................................... 49
5.2.1. Nguyên tắc chọn ....................................................................................................... 49
5.2.2. Cách tính toán thiết bị............................................................................................... 49
5.2.3. Tính toán và chọn thiết bị chung cho cả hai dây chuyền ......................................... 50
5.2.4. Tính toán và chọn thiết bị cho dây chuyền sữa chua truyền thống .......................... 56
5.2.5. Tính toán và chọn thiết bị cho dây chuyền sữa chua uống men sống ...................... 59
5.2.6. Tính bơm cho dây chuyền ........................................................................................ 64
5.2.7. Chọn băng tải ............................................................................................................ 65
5.2.8. Tính kích thước phòng ủ lên men sữa chua truyền thống ........................................ 67
5.2.9. Tổng kết các thiết bị ................................................................................................. 68
Chương 6: Tính hơi – nước – nhiên liệu......................................................................... 70
6.1. Tính hơi ...................................................................................................................... 70
6.1.1. Thiết bị trao đổi nhiệt ............................................................................................... 70
iv
6.1.2. Thiết bị hoạt hóa giống ............................................................................................. 73
6.1.3. Nồi nấu siro .............................................................................................................. 75
6.1.4. Thiết bị lên men chính .............................................................................................. 76
6.1.5. Thùng nấu nước công nghệ ...................................................................................... 78
6.1.6. Thiết bị thanh trùng sữa chua uống men sống .......................................................... 80
6.1.7. Tổng kết .................................................................................................................... 81
6.2. Tính nước ................................................................................................................... 82
6.2.1. Nước cấp ................................................................................................................... 82
6.2.2. Thoát nước ................................................................................................................ 85
6.3. Tính nhiên liệu ........................................................................................................... 86
6.3.1. Dầu DO (diesel) ........................................................................................................ 86
6.3.2 Xăng cho vận tải, dầu nhờn bôi trơn thiết bị ............................................................. 87
Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng ............................................................................. 88
7.1. Sơ đồ tổ chức hành chính .......................................................................................... 88
7.2. Chế đồ làm việc .......................................................................................................... 88
7.3. Tính nhân sự .............................................................................................................. 88
7.3.1. Nhân lực lao động theo giờ hành chính .................................................................... 88
7.3.2. Nhân lực lao động theo ca ........................................................................................ 89
7.4. Tính xây dựng ............................................................................................................ 90
7.4.1. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy ....................................................................... 90
7.4.2. Các công trình xây dựng........................................................................................... 90
7.4.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy ............................................................................. 104
Chương 8: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm ................................................................. 106
8.1. Mục đích kiểm tra sản xuất và sản phẩm ............................................................. 106
8.2. Kiểm tra nguyên liệu ............................................................................................... 106
8.3. Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất ...................................................... 107
8.4. Kiểm tra thành phẩm .............................................................................................. 109
Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp ....................................................... 111
9.1. An toàn lao động ...................................................................................................... 111
9.1.1. Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn trong sản xuất ............................................ 111
9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ............................................................ 111
9.1.3. Những yêu cầu về an toàn lao động ....................................................................... 112
9.2. Vệ sinh xí nghiệp ...................................................................................................... 113
v
9.2.1. Vệ sinh cá nhân ...................................................................................................... 113
9.2.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị ....................................................................................... 114
9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp .................................................................................................... 114
9.2.4. Xử lý nước thải ....................................................................................................... 114
KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 115
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 116
vi
DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần hóa học chủ yếu trong 100g sữa bò tươi ........................................... 7
Bảng 2.2 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò ........................................................ 8
Bảng 2.3 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu ......................................................... 9
Bảng 2.4. Chỉ tiêu hóa lí của sữa tươi nguyên liệu .............................................................. 9
Bảng 2.5. Chỉ tiêu an toàn thực phẩm trong sữa tươi nguyên liệu ..................................... 10
Bảng 2.6 Một số tính chất của men trong lên men sữa chua .............................................. 13
Bảng 2.7 Tiêu chuẩn đối với đường tinh luyện .................................................................. 13
Bảng 2.8 Tiêu chuẩn chất lượng của pectin theo IPPA ...................................................... 14
Bảng 2.9 Chỉ tiêu cảm quan của sữa bột gầy ..................................................................... 15
Bảng 2.10 Các chỉ tiêu chất lượng quan trọng của sữa bột gầy ......................................... 15
Bảng 2.11 Một số chỉ tiêu quan trọng của nước ................................................................. 16
Bảng 2.12 Chỉ tiêu thành phần của sữa chua truyền thống và sữa chua uống men sống ... 19
Bảng 4.1 Kế hoạch nhập sữa tươi của nhà máy ................................................................. 31
Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất theo ca của nhà máy ............................................................. 32
Bảng 4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy .......................................................................... 32
Bảng 4.4 Tiêu hao nguyên liệu từng công đoạn dây chuyền sữa chua uống men sống ..... 33
Bảng 4.5 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn chung ............................................... 38
Bảng 4.6 Tiêu hao nguyên liệu từng công đoạn của dây chuyền sữa chua truyền thống .. 41
Bảng 4.7 Tổng kết quá trình cân bằng vật chất .................................................................. 45
Bảng 4.8 Tổng kết nguyên liệu và bán thành phẩm vào thiết bị theo từng công đoạn ...... 46
Bảng 4.9 Tổng kết nguyên liệu phụ.................................................................................... 47
Bảng 4.10 Tổng kết bao bì sản phẩm ................................................................................. 47
Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy ................................. 48
Bảng 5.2 Tổng kết các thiết bị trong dây chuyền sản xuất ................................................. 68
Bảng 6.1 Tổng kết chi phí hơi sử dụng của các thiết bị ..................................................... 81
Bảng 7.1 Nhân lực giờ hành chính ..................................................................................... 88
Bảng 7.2 Nhân lực lao động theo ca................................................................................... 89
Bảng 7.3 Nguyên liệu phụ cần dùng .................................................................................. 93
Bảng 7.4 Tổng kết các công trình xây dựng ..................................................................... 103
vii
Bảng 8.1 Chỉ tiêu và chế độ kiểm tra nguyên liệu đầu vào .............................................. 106
Bảng 8.2 Chỉ tiêu và chế độ các công đoạn sản xuất ....................................................... 107
Bảng 8.3 Chỉ tiêu và chế độ kiểm tra thành phẩm ........................................................... 109
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Cấu trúc micelle của casein ................................................................................... 6
Hình 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phát triển của vi sinh vật trong sữa nguyên liệu ... 11
Hình 2.3 Streptococcus thermophilus ................................................................................ 12
Hình 2.4 Lactobacillus bulgaricus ...................................................................................... 12
Hình 2.5 Sản phẩm đóng gói men sống Lactobacillus Casei 431R .................................... 16
Hình 2.6 Sản phẩm sữa chua Dalatmilk ............................................................................. 18
Hình 2.7 Sản phẩm sữa chua uống men sống TH true milk ............................................... 18
Hình 2.8 Tốc độ tăng trưởng của thị trường sữa Việt Nam giai đoạn 2010 – 2020........... 20
Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sữa chua truyền thống và sữa chua uống men sống .... 22
Hình 5.1 Cấu tạo thùng chứa .............................................................................................. 50
Hình 5.2 Lưu lượng kế ....................................................................................................... 51
Hình 5.3 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng ......................................................................... 52
Hình 5.4 Thiết bị phối trộn ................................................................................................. 53
Hình 5.5 Thiết bị bài khí chân không ................................................................................. 53
Hình 5.6 Thiết bị đồng hóa ................................................................................................. 54
Hình 5.7 Ống lưu nhiệt xếp dích dắc .................................................................................. 55
Hình 5.8 Bồn khuấy sữa tròn .............................................................................................. 56
Hình 5.9 Thiết bị phối trộn ................................................................................................. 56
Hình 5.10 Nồi nấu siro ....................................................................................................... 57
Hình 5.11 Thiết bị rót và ghép mí ...................................................................................... 58
Hình 5.12 Thiết bị đóng thùng ........................................................................................... 59
Hình 5.13 Bồn lên men ...................................................................................................... 60
Hình 5.14 Băng tải trục vít ................................................................................................ 61
Hình 5.15 Bồn chờ rót ........................................................................................................ 63
Hình 5.16 Thiết bị chiết rót và ghép mí.............................................................................. 64
Hình 5.17 Bơm ly tâm ........................................................................................................ 65
Hình 5.18 Bơm áp lực ........................................................................................................ 65
Hình 5.19 Băng tải dây xích ............................................................................................... 66
Hình 5.20 Băng tải xích ...................................................................................................... 67
viii
Hình 5.21 Sơ đồ vị trí các pallet trong phòng ủ lên men.................................................... 68
Hình 6.1 Nồi hơi ................................................................................................................. 82
Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy ........................................................................................ 88
Hình 7.2 Thiết bị làm lạnh .................................................................................................. 92
Hình 7.3. Bồn trữ sữa ......................................................................................................... 93
ix
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
MỞ ĐẦU
Sữa là nguồn thực phẩm bổ sung dinh dưỡng quan trọng và phổ biến của con người.
Đây chính là nguồn cung cấp protein, lipid, khoáng, vitamin,… dồi dào và đa phần đều ở
dạng dễ hấp thu. Tầm quan trọng của sữa được thể hiện rõ qua việc sữa chính là nguồn
dinh dưỡng duy nhất sử dụng khi chúng ta vừa chào đời.
Với sự phát triển trong đời sống xã hội, thì nhu cầu về thực phẩm, dinh dưỡng của
người tiêu dùng cũng tăng cao và có những yêu cầu khắt khe hơn. Người tiêu dùng quan
tâm nhiều hơn đến sức khỏe, thể lực nên thực phẩm chứa probiotics là một trong những
thứ mà họ hướng đến. Trên thực tế, probiotics là các vi khuẩn có lợi đường ruột, được bổ
sung vào chế độ ăn nhằm cân bằng vi sinh đường ruột và cải thiện chức năng ruột. Bởi
chính những lẽ đó mà nhà sản xuất thực phẩm đang chú trọng, đẩy mạnh tung ra thị trường
các thực phẩm chứa probiotics. Và các doanh nghiệp chế biến sữa cũng không ngoại lệ,
đặc biệt ở phân khúc sữa chua và sữa chua uống. Bên cạnh đó, khi nhìn lại thị trường sữa
trong nước, chúng ta đang chịu sự chi phối, cạnh tranh quá mạnh của các thương hiệu sữa
ngoại và thật sự các nhà sản xuất sữa nội vẫn chưa thể đáp ứng đủ nhu cầu của người tiêu
dùng hiện nay. Do đó, sự ra đời của các nhà máy chế biến sữa ở Việt Nam trong thời điểm
hiện tại là cần thiết. Nhà máy chế biến sữa này không những giúp đáp ứng nhu cầu sử
dụng thực phẩm cải thiện sức khỏe của người tiêu dùng mà còn góp phần giải quyết vấn
đề lao động, phát triển kinh tế nước nhà và dần dần chiếm lại thị trường nội địa tiềm năng
từ các thương hiệu ngoại.
Từ những thực tế đó, đồ án được lựa chọn thực hiện: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên
liệu sữa tươi có tổng năng suất 29,2 triệu lít nguyên liệu/năm gồm hai dây chuyền sản
xuất: sữa chua uống men sống có năng suất 16,8 triệu lít sản phẩm/năm và sữa chua truyền
thống”.
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
1
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
1) CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Trước khi thiết kế nhà máy, cần tìm hiểu toàn diện các vấn đề liên quan đến nhà máy,
vì vậy đây là phân quyết định sự tồn tại của một nhà máy [1].
1.1. Vị trí đặt nhà máy
Qua nghiên cứu tìm hiểu, nhà máy chế biến sữa được chọn xây dựng tại khu công
nghiệp Điện Nam - Điện Ngọc.
- Tên khu công nghiệp: Điện Nam - Điện Ngọc
- Địa chỉ: Xã Điện Nam và xã Điện Ngọc, Thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam.
- Tổng diện tích: 390 ha trong đó có 15% đất sử dụng trồng cây xanh giúp giảm bụi và
tiếng ồn.
1.2. Đặc điểm tự nhiên
Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô.
Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, mùa khô kéo dài từ tháng 2 đến tháng
8, tháng 1 và tháng 9 là các tháng chuyển tiếp với đặc trưng là thời tiết hay nhiễu loạn và
khá nhiều mưa.
Nhiệt độ: trung bình năm 25,6°C, nhiệt độ trung bình vùng núi thì thấp hơn.
Độ ẩm trung bình trong không khí đạt 84%.
Lượng mưa trung bình 2000 - 2500mm [2].
Hướng gió chủ yếu là hướng Đông Nam.
Tài nguyên đất nông nghiệp lớn, phù hợp cho việc xây dựng vùng nguyên liệu là trang
trại bò sữa.
1.3. Vùng nguyên liệu
Quảng Nam là khu vực chưa được đầu tư và phát triển ngành nông nghiệp chăn nuôi
bò sữa, nên ban đầu nguồn nguyên liệu được cung cấp từ Đà Lạt hay các tỉnh Bắc Trung
Bộ như Thanh Hóa, Nghệ An.
Việc chăn nuôi bò sữa nước ta chưa đủ để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu của các nhà
máy chế biến sữa, do đó hằng năm lượng sữa bột nhập từ nước ngoài là rất lớn. Từ lí do
đó, nếu muốn xây dựng nhà máy sữa sử dụng nguyên liệu sữa tươi, có tầm nhìn xa thì đòi
hỏi doanh nghiệp phải hướng đến việc xây dựng trang trại bò sữa, vừa chủ động trong
khâu nguyên liệu vừa đảm bảo chất lượng sữa tươi. Trong khi đó, tỉnh Quảng Nam còn
khá nhiều đất nông nghiệp, phù hợp việc xây dựng trang trại và sử dụng đất để trồng cỏ
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
2
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
cung cấp thức ăn cho bò sữa nhằm tạo vùng nguyên liêu ổn định cho nhà máy. Thế nên
phương án tối ưu là xây dựng nhà máy kết hợp phát triển trang trại bò sữa.
1.4. Hợp tác hóa
Khu công nghiệp Điện Nam - Điện Ngọc với nhiều loại hình nhà máy khác nhau và
hiện đại, nên việc hợp tác hoá giữa các nhà máy ở các khâu, từ nguyên liệu, bao bì, phân
phối,… đem lại thuận lợi lớn về mặt kinh tế, tạo sự phát triển bền vững.
1.5. Nguồn cung cấp điện, hơi
Điện: nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp.
Khu công nghiệp sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải về khu công
nghiệp bằng đường dây 110KV. Tại chân khu công nghiệp có trạm biến áp 40 MVA
(110/22), mạng 22 KV trong khu công nghiệp.
Hơi: nguyên liệu chủ yếu là dầu DO để đốt nóng lò hơi riêng của nhà máy phục vụ cho
quá trình sản xuất.
1.6. Hệ thống cấp thoát nước
Đối với nhà máy thực phẩm, nước là vấn đề rất quan trọng, đặc biệt với nhà máy chế
biến sữa thì chất lượng nguồn nước phải càng được quan tâm. Nhà máy sẽ được cung cấp
nước từ nhà máy nước có công suất 5000 m3 /ngày đêm trong khuôn viên khu công nghiệp.
Nước thải của nhà máy được xử lí tại khu xử lý của nhà máy nhằm đạt yêu cầu trước
khi đưa thải ra khu nước thải tập trung của khu công nghiệp và được nhà máy nước xử lí.
1.7. Giao thông vận tải
Giao thông trong khu công nghiệp: đường trục chính rộng 51m, dài 300m, đường 15m
dài 5000m, đường 10,5m dài 4300m.
Nằm kề tỉnh lộ 607 nối Thành phố Đà Nẵng với phố cổ Hội An.
Cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 20km, cảng Tiên Sa 29km về phía Bắc, cách sân bay
Chu Lai, cảng Kỳ Hà, khu lọc hóa dầu Dung Quất 100km [3].
Tất cả đều tạo điều kiện vô cùng thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu,
sản phẩm và máy móc thiết bị.
1.8. Nguồn nhân lực
Nhà máy nằm trong khu công nghiệp thuộc Thị xã Điện Bàn nằm cạnh thành phố Đà
Nẵng. Đà Nẵng là trung tâm đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao đẳng, đại học của cả
nước, trong đó có trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng là nơi đào tạo đội ngũ
kỹ sư có chất lượng chuyên môn cao, đáp ứng được yêu cầu của các doanh nghiệp. Ngoài
ra, còn có thể thu hút nguồn nhân lực từ các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên. Đối với vấn
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
3
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
đề nguồn lao động phổ thông, Điện Nam - Điện Ngọc nằm trong khu dân cư đông đúc là
Thị xã Điện Bàn nên có được nguồn nhân công tại chỗ dồi dào.
1.9. Kết luận
Với việc được xây dựng tại tỉnh Quảng Nam, có điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tương
đối phù hợp cộng với việc phát triển trang trại bò sữa làm vùng nguyên liệu chủ động tại
chỗ thì đặt nhà máy ở khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc là hợp lí. Hơn nữa, khu
công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc cũng là một khu công nghiệp mới, lí tưởng cho các
nhà máy thực phẩm, vì đáp ứng tốt các như cầu điện, nước, giao thông vận tải cho một
nhà máy sản xuất nói chung và sản xuất thực phẩm nói riêng.
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
4
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
2) CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
2.1.1. Nguyên liệu chính
2.1.1.1. Giới thiệu
Sữa là chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để
nuôi sống động vật non. Từ xưa con người đã biết sử dụng sữa từ các dộng vật nuôi để
chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa
trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê và sữa
cừu. Ở nước ta, sữa bò là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghiệp thực phẩm.
Và trong đồ án này, nguyên liệu sử dụng là sữa bò [4].
2.1.1.2. Thành phần hóa học của sữa
Thành phần hóa học chi tiết của sữa bò tươi được thể hiện ở bảng 2.1 (trang 7) và các
thành phần hóa học chính được trình bày cụ thể như sau:
❖ Đường lactose
Lactose là một disaccharide do một phân tử glucose và một phân tử galactose liên kết
với nhau tạo thành. Trong sữa, đường lactose tồn tại dưới hai dạng:
- Dạng 𝛼 -lactose monohydrate C12H22O11.H2O (phân tử 𝛼 -lactose ngậm một phân tử
nước).
- Dạng 𝛽 -lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử 𝛽-lactose khan).
Tỷ lệ hàm lượng giữa 𝛼-lactose monohydrate và 𝛽-lactose anhydrous trong sữa phụ
thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa.
Lactose là đường khử. Độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disaccharide và
monosaccharide thường gặp. Nếu như độ ngọt của saccharose được đánh giá với chỉ số
100, của maltose là 32, glucose là 74 và fructose là 173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16.
Và chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên [4].
❖ Chất béo
Trong 1 ml sữa có khoảng 10÷15 tỷ hạt cầu béo. Do đó, ta có thể xem sữa là một hệ
nhũ tương dầu trong nước. Các hạt cầu béo được bao bọc bởi một lớp màng lipoprotein
tích điện âm. Các màng này có vai trò làm bền hệ nhũ tương trong sữa.
Nếu ta không đồng hóa sữa tươi, trong thời gian bảo quản các hạt cầu béo có xu hướng
kết hợp lại với nhau thành chùm nhờ một protein kém bền nhiệt là agglutinin. Do tỷ trọng
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
5
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
các hạt béo nhỏ hơn nước nên chúng sẽ nổi lên bề mặt sữa dưới tác dụng của lực đẩy
Archimede và tạo nên váng sữa. Khi đó trong sữa tồn tại hai pha lỏng tách biệt: pha trên
cùng với thành phần chủ yếu là lipid, pha dưới có tỷ trọng lớn hơn gồm nước và một số
chất hòa tan trong sữa như đường lactose, khoáng, một số protein...[4].
❖ Protein
Trong sữa có 3 loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 75 ÷ 85%, lactalbumin chiếm
khoảng 6%, lactoglobulin chiếm khoảng 12% trong toàn bộ lượng protein có trong sữa và
còn một vài loại protein khác nhưng hàm lượng không đáng kể.
Casein là thành phần protein chủ yếu có trong sữa. Chúng tồn tại dưới dạng micelle.
Mỗi micelle chứa khoảng 65% nước, phần còn lại là các loại casein và khoáng (gồm calci,
magie, phosphate và citrate).
Mỗi micelle do khoảng 400÷500 tiểu micelle hợp thành. Tiểu micelle có dạng hình cầu,
đường kính dao động 10÷15nm bao gồm khoảng 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau.
Thành phần các casein α, β và κ trong tiểu micelle có thể thay đổi theo những tỷ lệ khác
nhau. Các phận tử 𝛼 và β- casein nằm tập trung tại tâm tiểu micelle tạo nên vùng ưa béo,
còn các phân tử κ -casein được bố trí tại vùng biên tiểu micelle.
Trong cấu trúc micelle, các tiểu micelle liên kết với nhau nhờ muối phosphate calci
Ca3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc kỵ nước. Các tiểu micelle ở vùng biên trong cấu
trúc micelle thường chứa hàm lượng κ-casein khá cao. Do sự bố trí các đầu ưa nước của
κ-casein luôn hướng ra vùng biên nên chính các phân tử κ -casein làm cho micelle hòa tan
được trong sữa dưới dạng dung dịch keo và ổn định cấu trúc của micelle trong sữa [4].
A.
B.
C.
D.
E.
Tiểu micelle
Đầu ưa nước của κ-casein
Phosphate
κ-casein
Tương tác kỵ nước
Hình 2.1 Cấu trúc micelle của casein [5]
❖ Chất khoáng
Trong số các nguyên tố khoáng 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 tại
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
6
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
dưới dạng muối hòa tan trong sữa.
Các nguyên tố khoáng khác như kali, natri, clore... đóng vai trò chất điện ly (electron).
Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong bầu vú động
vật với áp lực máu.
Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu,.... 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 bò [4].
❖ Vitamin
Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm:
- Vitamin hòa tan trong nước gồm: B1, B2, B6, C.
- Vitamin hòa tan trong chất béo gồm: A, D, E.
Nhìn chung, hàm lượng các vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định, là do chúng
được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trọng ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vật
nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan
trong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết [4].
❖ Enzyme
Enzyme trong sữa bò do tuyến vú tiết ra hoặc do các vi sinh vật trong sữa tổng hợp nên.
Sự có mặt của các enzyme trong sữa là nguyên nhân gây biến đổi thành phần hóa học của
sữa trong quá trình bảo quản, từ đó làm giảm chất lượng hoặc làm hư hỏng sữa. Tuy nhiên,
một số enzyme có trong sữa như lactoperoxydase, lysozyme có vai trò kháng khuẩn.
Chúng tham gia vào việc ổn định chất lượng sữa tươi trong quá trình bảo quản trước khi
chế biến.
- Lactoperoxydase: enzyme này luôn có trong sữa động vật, nó do tuyến vú tiết ra.
- Ngoài ra còn có các enzyme phổ biến khác như: catalase, lipase, phosphatase,
protease, lysozyme [4].
Bảng 2.1 Thành phần hóa học chủ yếu trong 100g sữa bò tươi
Các thành phần
chính
Thành phần
Đơn vị
Hàm lượng
Nước
g
86,2
Protein
g
3,9
Lipid
g
4,4
Glucid (chủ yếu là lactose)
g
4,8
Tro
g
0,7
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
7
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
Thành phần
Đơn vị
Hàm lượng
Calci
mg
120
Sắt
mg
0,1
Magie
mg
16
Phospho
mg
95
Kali
mg
143
Natri
mg
380
Kẽm
mg
0,4
Đồng
μg
20
Vitamin C
mg
1
Vitamin B1
mg
0,05
Vitamin B2
mg
0,19
Vitamin PP
mg
0,1
Vitamin B6
mg
0,036
Vitamin A
μg
50
Vitamin D
μg
1
Vitamin E
mg
0,06
Các chất khoáng
Các vitamin
2.1.1.3. Tính chất vật lý của sữa
Sữa là chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng
trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có trong
chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt và có mùi rất đặc trưng
và vị ngọt nhẹ [4].
Bảng 2.2 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [4]
Đại lượng
Đơn vị đo
Giá trị
g/cm3
1,028 ÷ 1,036
℃
-0,54 ÷ -0,59
1/ohm.cm
0,004 ÷ 0,005
Nhiệt dung riêng
Cal/g.℃
0,933 ÷ 0,954
Thế oxy hóa khử
V
0,1 ÷ 0,2
dynes/cm
50
Tỷ trọng
Điểm đông đặc
Độ dẫn điện
Sức căng bề mặt ở 20℃
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
8
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
2.1.1.4. Tính chất hóa lí của sữa
Do có chứa các thành phần protein nên sữa được xem là một hệ keo. Ngoài ra, sự có
mặt của chất béo làm cho sữa có những tính chất của một hệ nhũ tương.
❖ Hệ keo: trong sữa, các phân tử nước sẽ hình thành nên lớp vỏ hydrate bao bọc xung
quanh các micelle casein. Đó là do những đầu ưa nước của κ-casein được bố trí trên bề
mặt micelle và chúng luôn hướng ra phía bên ngoài. Ở giá trị pH = 4,6 casein sẽ đông tụ.
❖ Hệ nhũ tương: sữa là hệ nhũ tương dầu trong nước. Mặc dù các hạt béo trong sữa đã
được bao bọc bởi lớp màng với thành phần chủ yếu là lipoprotein, chúng luôn có xu hướng
kết hợp lại với nhau và dẫn đến hiện tượng sữa bị tách pha.
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách pha của sữa:
+ Nhiệt độ: khi nhiệt độ càng thấp thì quá trình tách pha trong sữa càng dễ xảy ra.
+ Kích thước các hạt béo: tốc độ lắng tỉ lệ nghịch với kích thước của các hạt béo.
+ Hàm lượng béo trong sữa: lượng chất béo nhiều thì khả năng tách pha cao.
+ Sự đồng hóa: đồng hóa bằng áp lực cao làm giảm nguy cơ tách pha [4].
2.1.1.5. Chỉ tiêu chất lượng của sữa nguyên liệu
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7405:2018, sữa tươi nguyên liệu có các chỉ tiêu cảm
quan (Bảng 2.3), hóa lí (Bảng 2.4), chỉ tiêu an toàn thực phẩm (Bảng 2.5) như sau:
Bảng 2.3 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tươi nguyên liệu [6]
Chỉ tiêu
Yêu cầu
Màu sắc
Màu đặc trưng của sữa tươi: trắng đến kem nhạt
Mùi vị
Đặc trưng của sữa tươi, không có mùi vị lạ
Trạng thái
Dung dịch đồng nhất
Tạp chất thấy bằng mắt thường Không được có
Bảng 2.4. Chỉ tiêu hóa lí của sữa tươi nguyên liệu [6]
Chỉ tiêu
Yêu cầu
Hàm lượng chất khô, % khối lượng
≥ 11,5
Hàm lượng chất béo, % khối lượng
≥3,2
Hàm lượng protein, % khối lượng
≥2,8
Tỉ trọng của sữa ở 20 °C, g/ml
≥1,026
Độ acid chuẩn độ, oT
16 ÷ 21
Điểm đóng băng, °C
-0,5 ÷ -0,58
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
9
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
Bảng 2.5. Chỉ tiêu an toàn thực phẩm trong sữa tươi nguyên liệu [6]
Chỉ tiêu
Yêu cầu
Hàm lượng chì, mg/kg
≤ 0,02
Số lượng tế bào soma có trong 1 ml sữa
≤ 106
Hàm lượng Aflatoxin, μg/kg
≤ 0,5
Tổng số VKHK đếm được tại 30℃
3×106
Ngoài ra, sữa tươi sử dụng trong sản xuất sữa chua phải đảm bảo một số điều kiện
nghiêm ngặt khác như sau:
- Tổng số tế bào vi sinh vật trong sữa càng thấp càng tốt
- Không chứa thể thực khuẩn (bacteriophage)
- Không chứa kháng sinh
- Không chứa các enzyme
- Không chứa dư lượng hóa chất có nguồn gốc từ quá trình tẩy rửa và vệ sinh dụng cụ
hoặc thiết bị đựng sữa.
Hai chỉ tiêu hóa lý quan trọng của sữa nguyên liệu dùng trong sản xuất sữa chua là hàm
lượng chất béo và hàm lượng chất khô không béo. Lượng chất béo trong sữa được hiệu
chỉnh nhờ quá trình chuẩn hóa để phù hợp theo yêu cầu của sản phẩm. Đối với lượng chất
khô không béo, theo quy định của WHO/FAO, không được thấp hơn 8,2%. Các kết quả
nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng khi ta tăng hàm lượng chất khô trong sữa nguyên
liệu, đặc biệt là tăng hàm lượng casein và protein huyết thanh sữa thì sẽ làm cho cấu trúc
khối đông trở nên bền và ổn định hơn, tránh được hiện tượng tách huyết thanh trong sản
phẩm sữa chua truyền thống [4].
2.1.1.6. Yêu cầu về quá trình vận chuyển và bảo quản
Sữa là nguyên liệu giàu dinh dưỡng và có pH thích hợp (6,5÷6,8) tạo điều kiện cho các
vi sinh vật gây hư hỏng phát triển mạnh. Nên yêu cầu về quá trình vận chuyển và bảo quản
sữa nguyên liệu phải hết sức nghiêm ngặt. Ta có thể thấy sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến
sự phát triển của hệ vi sinh vật trong sữa trong hình 2.2 (trang 11).
Sữa sau khi vắt, nếu có thể, cần vận chuyển về nhà máy và đưa vào chế biến trong
khoảng thời gian càng ngắn càng tốt. Mỗi xe bồn đều có hệ thống làm lạnh riêng để đảm
bảo nhiệt độ sữa trong quá trình vận chuyển không lớn hơn 4°C.
Tại nhà máy chế biến, sữa từ các xe bồn sẽ được bơm vào thiết bị bài khí, sau đó qua
hệ thống lọc rồi mới vào bồn bảo quản trước khi sữa được đưa vào chế biến. Để hạn chế
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
10
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
các biến đổi làm hư hỏng chất lượng sữa, nhiệt độ bảo quản sữa không được lớn hơn 4°C.
Cần chú ý rằng trong các quá trình vận chuyển, bảo quản... ta phải hạn chế sự tiếp xúc
của sữa với không khí càng ít càng tốt. Oxy trong không khí là một yếu tố cần thiết cho
sự sinh trưởng của nhóm vi sinh vật hiếu khí có trong sữa. Hơn nữa, việc bơm sữa từ bồn
chứa tạm lên xe bồn và vận chuyển sữa từ trang trại hoặc trạm thu mua về nhà máy cần
phải thực hiện trong điều kiện hạn chế tối đa các va chạm cơ học, sự dằn xóc.... Các yếu
tố này đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sữa [4].
Hình 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phát triển của vi sinh vật trong sữa nguyên liệu [5]
2.1.1.7. Biến đổi của sữa nguyên liệu trong quá trình bảo quản và chế biến
❖ Biến đổi trong bảo quản
Chất béo sữa dễ bị thay đổi hóa học trong quá trình bảo quản. Những thay đổi này có
2 dạng: sự ôi hóa và sự phân giải lipid.
- Sự ôi hóa chất béo: xảy ra tại các nối đôi của các acid béo không no tạo nên mùi kim
loại, trong đó lecithin là chất dễ tấn công nhất.
- Sự phân giải lipit: là sự phân cắt chất béo thành glycerol và acid béo, tạo mùi vị chua,
mùi này gây ra bởi sự hiện diện của các acid béo tự do thấp phân tử. Sự phân cắt này tạo
ra dưới tác dụng của enzyme lipase. Tuy nhiên quá trình này không xảy ra cho đến khi
lớp màng của hạt béo bị phá hủy và chất béo bị lộ ra. Trong công nghệ sữa sự phá hủy
màng rất dễ xảy ra dưới tác dụng cơ học như: bơm, khuấy, đánh sữa… Để tránh xảy ra
quá trình này sữa nên được thanh trùng ở nhiệt độ cao để phân hủy enzyme lipase [4].
❖ Biến đổi trong quá trình lên men lactic
Dưới tác dụng của hệ vi sinh vật, lactose bị biến đổi thành nhiều thành phần khác nhau,
quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong quá trình lên men sữa.
C12 H22 O11.H2O →
(Lactose)
4CH3 CHOH-COOH
(Acid lactic)
Ngoài sản phẩm chính là acid lactic, quá trình lên men lactic còn tạo ra các sản phẩm
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
11
Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống và sữa chua
uống men sống
phụ như acid acetic, acid propionic, ethanol, CO2,…
Biến đổi hóa học: thành phần nguyên liệu có sự thay đổi do quá trình lên men tạo ra
nhiều sản phẩm khác nhau.
Biến đổi hóa sinh: xảy ra các phản ứng dưới tác dụng của hệ enzyme như phản ứng oxy
hóa khử đường lactose thành acid lactic trong điều kiện yếm khí, phản ứng thủy phân một
phẩn protide thành protein và acid amin, phản ứng thủy phân đường đa thành đường đơn
trong sữa.
Biến đổi hóa lí: pH giảm, tích lũy được 0,85 ÷ 0,95% acid lactic, sự đông tụ casein.
Cảm quan: quá trình lên men sản sinh ra những chất có mùi như ethanol, aceton là sản
phẩm phụ của quá trình lên men, góp phần đáng kể tạo nên chất lượng cho sản phẩm sau
cùng.
2.1.2. Nguyên liệu phụ
2.1.2.1. Giống vi khuẩn lactic
Để thực hiện quá trình lên men sữa chua, người ta sử dụng nhóm vi khuẩn lactic đồng
hình. Hai loài phổ biến nhất là cầu khuẩn Streptococcus thermophilus (hình 2.3) và trực
khuẩn Lactobacillus bulgaricus (hình 2.4). Các nhà khoa học cho rằng khi cùng nuôi cấy
Streptococcus thermophilus và Lactobacillus bulgaricus trong môi trường sữa thì hiện
tượng tương tác sinh học sẽ làm cho sự sinh trưởng của cả hai loài trở nên tốt hơn khi so
sánh với trường hợp chỉ nuôi cấy mỗi loài trong một môi trường riêng lẻ. Vi khuẩn
Streptococcus thermophilus có hoạt tính enzyme protease rất thấp, trong khi đó, khả năng
thủy phân protein bởi hệ protease của Lactobacillus bulgaricus thì tốt hơn. Do đó, sự sinh
trưởng của trực khuẩn sẽ làm tăng nồng độ các peptide mạch ngắn và acid amin tự do (đặc
biệt là valine) trong sữa, từ đó cung cấp nguồn cơ chất có chứa nitơ dễ hấp thu và thúc
đẩy sự sinh trưởng của cầu khuẩn. Ngược lại, Streptococcus thermophilus sẽ thúc đẩy quá
trình sinh trưởng của Lactobacillus bulgaricus thông qua việc hình thành acid formic [4].
Hình 2.3 Streptococcus thermophilus [7]
SVTH: Phan Nguyễn Hải Hậu
Hình 2.4 Lactobacillus bulgaricus [8]
GVHD: Mạc Thị Hà Thanh
12
