Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Phần 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu về sản phẩm kem:
Kem là sản phẩm đã có từ lâu đời tại Trung Quốc. Theo Campell (1980) mãi
đến năm 1951, nhà máy sản xuất kem đầu tiên trên thế giới mới được ra đời và
kem trở thành sản phẩm thương mại. Ngày nay, kem đã trở thành sản phẩm quen
thuộc với mọi người tiêu dùng và được ưa thích bởi các lứa tuổi khác nhau.
- Về mặt nguyên liệu, kem được chia thành 4 nhóm:
+ Kem sản xuất từ sữa
+ Kem sản xuất từ chất khô không béo của sữa (milk solid non-fat) và dầu
thực vật
+ Kem sản xuất từ nước ép trái cây và đường
+ Kem được sản xuất từ nước ép trái cây có bổ sung thêm thành phần chất
béo và chất khô không béo của sữa.
Hai nhóm sản phẩm đầu tiên là phổ biến nhất và chiếm khoảng 80 – 90% tổng
sản lượng kem trên toàn thế giới.
- Về mặt công nghệ, hiện nay có 3 phương pháp tạo hình kem (tạo ra 3 dạng
sản phẩm):
+ Phương pháp rót kem que (moulded stick novelty): kem được rót vào
khuôn để tạo hình dạng thỏi dẹt hoặc dạng ống dài
+ Phương pháp rót ly, hộp (filled product): kem được rót vào hộp hoặc ly
+ Phương pháp ép đùn (extruded product): kem được ép đùn thành nhiều
dạng phong phú: que, ly, ổ bánh hoặc phủ lên bánh sandwich.
Ngoài ra, kem còn có thể được bổ sung thêm nhiều loại nguyên liệu khác như
chocolate, đậu phộng, nho khô, mè, cơm dừa, bột khoai môn, bột đậu xanh, nước
cốt dừa, mứt trái cây … giúp tạo nhiều hương vò hấp dẫn, đa dạng hoá sản phẩm.
 Chọn nhóm sản phẩm và dạng sản phẩm cho phân xưởng sản xuất kem:
chọn nhóm sản phẩm kem sản xuất từ sữa, dạng sản phẩm: kem que và kem hộp
với các hương vò khác nhau như hương vani, dâu, cam, sầu riêng,…
1.2. Tính cấp thiết của đề tài:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền

− Cách trung tâm thành phố HCM 32 km.
− Cách ga Sài Gòn 32 km.
− Cách cảng Đồng Nai 4 km, Tân cảng 26 km, Cảng Sài Gòn 32 km,
cảng Phú Mỹ 40 km.
− Cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất 32 km.
 Nguồn điện: được cung cấp từ nhà máy điện Amata công suất 20 MVA và
mạng lưới điện quốc gia qua trạm biến áp 40 MVA.
 Nguồn nước: nước được cung cấp 2000 m
3
/ngày.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
3
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Công suất nhà máy xử lí nước thải: 1000 m
3
/ngày (công suất thiết kế 4000
m
3
/ngày).
 Dòch vụ khu công nghiệp: Đường truyền tốc độ cao, tài chính, ngân hàng,
thương mại, đào tạo, khu vui chơi giải trí, nhà ở cho chuyên gia, nhà xưởng cho
thuê.
 Các loại chi phí:
−Giá thuê đất: thoả thuận, khoảng 40 USD/m
2
/50năm.
−Giá điện: 0.073 USD/Kwh
−Giá nước: 4 600 VND/m
3
−Giá xử lí nước thải: 0.28 USD/m

nhạt. Sữa bò có mùi vò rất đặc trưng và vò ngọt nhẹ.
+ Tỷ trọng : 1,028 – 1,036 g/cm
3
+ Điểm đông đặc : -0,54 ÷ -0,59
0
C
+ Sức căng bề mặt ở 20
0
C : 50 dyne/cm
+ Độ dẫn điện : 0,004 – 0,005 1/ohn.cm
+ Nhiệt dung riêng : 0,933 – 0,954 cal/g.
0
C
+ pH : 6,5 – 6,7
+ Độ chua : 15 – 18
0
D
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
5
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
• Thành phần hoá học của sữa bò tươi:
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein, và
các chất béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ
như các hợp chất chứa nitơ phi protein, vitamine, hormone, các chất màu và khí.
Thành phần các chất có thể dao động như sau: (% khối lượng)
+ Nước : 85,5 – 89,5%
+ Tổng hàm lượng chất khô: 10,5 – 14,5%. Trong đó:
- Lactose : 3,6 – 5,5%
- Protein : 2,9 – 5%
- Chất béo : 2,5 – 6%

+ Có dạng tinh thể đơn, trong suốt, không màu, nhiệt độ nóng chảy khoảng
186 – 188
0
C
+ Là chất dễ tan trong nước, độ hoà tan tăng theo nhiệt độ
- Tính chất hoá học:
+ Bò thuỷ phân do tác dụng của acid hoặc xúc tác của enzyme invertase,
tạo sản phẩm thuỷ phân là đường glucose và fructose
+ Khi đun nóng ở nhiệt độ cao 160 – 180
0
C thì xảy ra phản ứng caramel
hoá tạo hợp chất màu vàng nâu.
Ngày nay, trong sản xuất kem, nhóm nguyên liệu đường trở nên đa dạng hơn
với đường nghòch đảo, glucose và siro glucose-fructose.
Hiện nay ở Mỹ và một số nước châu Âu, người ta còn sử dụng các chất tạo
ngọt nghèo năng lượng trong sản xuất kem để phục vụ cho nhóm người tiêu dùng
bò bệnh tiểu đường và bệnh béo phì. Một số chất tạo ngọt được sử dụng phổ biến
trong sản xuất kem là sorbitol, aspartame, polydextrose…
2.1.5. Nước công nghệ:
Chỉ tiêu chất lượng nước cho chế biến kem:
+ Không màu, không mùi, không vò
+ Hàm lượng chất khô : <500 mg/l
+ Hàm lượng Ca và Mg : <100 mg/l
+ Sắt : <0,1 mg/l
+ Mangan : <0,05 mg/l
+ Đồng : 0
+ Nhôm :<0,1 mg/l
+ Kẽm : 0
+ Bicarbonate :<80 mg/l
+ pH : 7 – 8,5

tươi, cream, đường
Chuẩn bò Chuẩn bò
Phối trộn
Nguyên liệu phụ:Chất
nhũ hoá, chất ổn đònh.
Thanh trùng
Đồng hoá
Ủ chín
Lạnh đông sơ bộï
Rót hộp
Xếp vào thùng
Lạnh đông kết thúc

Hộp
Thùng
Kem hộp
Đổ khuôn
Đặt que vào
khuôn kem
Lạnh đông (giai đoạn
trung gian)
Lạnh đông kết thúc
Que
Tháo khuôn
Xếp vào thùng
Bao gói
Bao bì
Thùng
Kem que
10

• Thực hiện: hỗn hợp nguyên liệu từ thiết bò trộn vào thiết bò gia nhiệt bản
mỏng để gia nhiệt sơ bộ, nhiệt độ vào là 60
0
C, nhiệt độ ra là 70
0
C. Sau đó, hỗn
hợp được đưa vào thiết bò đồng hoá với áp lực đồng hoá giai đoạn đầu là
200bar, áp lực giai đoạn sau là 40bar.
2.3.4Thanh trùng:
• Mục đích: nhằm tiêu diệt hoặc ức chế hệ VSV và enzyme trong nguyên liệu.
• Thiết bò: Thiết bò thanh trùng bản mỏng.
• Thực hiện: hỗn hợp nguyên liệu từ thiết bò đồng hoá được quay trở về thiết bò
trao đổi nhiệt để thanh trùng và làm nguội. Nhiệt độ thanh trùng là 85
0
C, thời
gian lưu nhiệt là 40 giây.
2.3.5Ủ chín:
• Mục đích : chuẩn bò cho quá trình lạnh đông tiếp theo, để kem thu được sau
quá trình lạnh đông có cấu trúc mòn và đồng nhất nhờ các biến đổi quan trọng:
−Các chất ổn đònh protein sẽ được hydrate hoá hoàn toàn.
−Một phần chất béo sẽ kết tinh.
−Một số phân tử protein sẽ hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc giữa các hạt béo và
pha liên tục trong hỗn hợp.
• Thiết bò: Thiết bò ủ chín có hình trụ đứng, được chế tạo bằng thép không rỉ,
bên ngoài là lớp vỏ áo để làm lạnh và một lớp cách nhiệt để hạn chế sự tổn
thất năng lïng trong quá trình sử dụng. Bên trong thiết bò có cánh khuấy và
hoạt động liên tục với tốc độ chậm trong suốt giai đoạn ủ chín.
• Thực hiện: Hỗn hợp nguyên liệu được làm lạnh về 2-4
0
C, đưa vào thiết bò ủ

0
C) – (-7
0
C) nhờ tác nhân lạnh trong vỏ
áo thiết bò. Cánh khuấy sẽ chuyển động liên tục nhờ một motor đặt ở ngoài.
Các dao gắn trên thanh khuấy sẽ cạo liên tục phần nguyên liệu đóng dính trong
thiết bò.
Tiếp theo là quá trình tạo hình tuỳ theo dạng sản phẩm kem que hay kem hộp.
 Sản xuất kem que:
Kem bán thành phẩm với nhiệt độ từ (-2
0
C) – (-4
0
C) được đem đi đổ khuôn.
Các khuôn chứa kem được đặt trên một băng tải. Tiếp theo, băng tải sẽ đưa các
khuôn kem vào bồn chứa tác nhân lạnh có nhiệt độ -40
0
C để thực hiện tiếp quá
trình lạnh đông làm tăng độ cứng cho sản phẩm. Trong giai đoạn này, các que
kem được cho vào khuôn. Thời gian lưu của kem trong bồn lạnh đông từ 3-8
phút. Sau đó băng tải đưa các khuôn chứa kem đến bồn chứa nước ấm (30
0
C) để
làm chảy lớp kem ngoài cùng trong khuôn để tách kem ra khỏi khuôn dễ dàng.
Sau đó bao gói sản phẩm và xếp vào thùng.
 Sản xuất kem hộp:
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
13
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Kem bán thành phẩm được đònh lượng theo phương pháp thể tích cho vào hộp

Độ ẩm 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,3% khối lượng kem thành phẩm
♦ Chất ổn đònh E407, E410, E412:
Độ ẩm 3%
Tỷ lệ sử dụng 0,4% khối lượng kem thành phẩm
♦ Bột màu :
Tỷ lệ sử dụng 0,1g/kg kem thành phẩm
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
15
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
♦ Hương liệu:
Tỷ lệ sử dụng 3ml/kg kem (3g/kg)
3.1.2. Chọn thành phần sản phẩm
Chọn thành phần của sản phẩm(cũng là thành phần của hỗn hợp nguyên
liệu)gồm : 12% béo, 11% MSNF, 15% đường, 0.4% chất ổn đònh, 0.4% chất nhũ
hoá.
3.2. Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn:
Bảng 3.1:Tổn thất trong sản xuất kem
Quá trình
Tổn thất(% so với
lượng nguyên liệu
trước mỗi quá trình)
Quá trình phối trộn (gồm tổn thất trong thiết bò và đường
ống)
1.5
Quá trình đồng hoá (gồm tổn thất trong thiết bò và đường
ống)
0.5
Quá trình thanh trùng (gồm tổn thất trong thiết bò và
đường ống)

6.3%x + 8.7%y + 97%z =11% * 100
(2).
• Cân bằng lượng béo (từ 3 nguồn : sữa tươi, cream, bột sữa gầy) :
30%x + 3.5%y + 1%z = 12% * 100
(3).
Từ 3pt trên ta có : x = 34.6 kg, y = 44.6 kg, z = 5 kg.
 Tính lượng khí cần cho phối trộn 100kg hỗn hợp nguyên liệu :
Giả sử thể tích hỗn hợp nguyên liệu sau khi phối trộn với không khí tăng thêm
100% so với hỗn hợp trước khi nạp khí : V
kk
= 100% V
hh đầu

 Tính lượng kem tạo ra từ 100kg hỗn hợp nguyên liệu :
− Lượng hỗn hợp sau quá trình phối trộn : 100*(100 – 1.5)/100 = 98.5(kg).
− Lượng hỗn hợp sau quá trình đồng hoá : 98.5*(100 – 0.5)/100 = 97.5 (kg).
− Lượng hỗn hợp sau quá trình thanh trùng : 97.5 *(100– 0.5)/100 = 97 (kg).
− Lượng hỗn hợp sau quá trình ủ chín : 97*(100 – 0.5)/100 = 96.5 (kg).
− Thể tích hỗn hợp sau khi phối trộn với không khí(d
hh
= 1.0953kg/l, V
kk
=
100%V
hh đầu
) :
200% * 96.5/1.0953 = 176.2 (l).
− Thể tích hỗn hợp sau quá trình lạnh đông sơ bộ : 176.2 * (1 – 0.01) = 174.4
(l).
− Thể tích hỗn hợp sau quá trình rót hộp/đổ khuôn : 174.4 * (1- 0.015) = 171.8

 Tính toán các thành phần nguyên liệu cần dùng :
−Lượng đường : 34728 *15/100 = 5209.2 kg.
−Chất ổn đònh : 34728 *0.4/100 = 139 kg.
−Chất nhũ hoá : 139 kg.
−Cream : 34728 *34.6/100 = 12016 kg.
−Sữa tươi : 34728 *44.6/100 = 15489 kg.
−Bột sữa gầy : 34728 *5/100 = 1736.4 kg.
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
18
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Lượng không khí cần phối trộn : V
kk
= 100%V
hh
= 100%*m/d = 100% *
33697/1.0953 = 30765 (lít/ngày).
 Tính toán các nguyên liệu phụ(bao bì chứa kem) :
• Số que kem :102%* 21000/0.1 =214 200 que ( 1 que có thể tích 100ml).
• Số lượng bao bì plastic bao que kem : 104%*21000/0.1 = 218 400 cái.
3.5. Bảng phân phối lượng nguyên liệu cho 1 ca, 1 ngày sản xuất:
Bảng3.4: kế hoạch sản xuất:
Ngày nghỉ Số ngày
Số ngày trong năm 365
Chủ nhật 52
Tết 30, 1, 2, 3 tết 4
Lễ
1/1, 30/4, 1/5, 2/9, 26/3(âm
lich
5
Bảo trì máy 12

hợp/ngày.
Thể tích hỗn
hợp nguyên
liệu (lít/ca)
1 Phối trộn 34728 (kg) 10569
2 Đồng hoá 34207 (kg) 10411
3 Thanh trùng 34036 (kg) 10358.2
4 chín 33866 (kg) 10306.5
5 Lạnh đông sơ bộ 61529 (lít) 20510
6 Sản xuất kem que 21000 (lít) 7000
7 Sản xuất kem hộp 39000(lít) 13000
4.1.Tính chọn thiết bò chính:
4.1.1 Thiết bò phối trộn:
• Lòch làm việc của thiết bò: Mỗi ngày 3 ca, mỗi ca 1 mẻ, mỗi mẻ 2 lần trộn.
Khối lượng bột sữa cho 1 mẻ trộn là 578.8 kg.
Chọn thời gian bơm sữa là 20 phút, thời gian đổ bột là 10 phút, thời gian bơm tuần
hoàn là 20 phút.
Khi đó:
 Năng suất đổ bột: 578.8/10 =58 kg/ph.
 Năng suất trộn trong 1 lần trộn: 10569/(2*20/60) = 15853.5 l/h.
→Chọn thiết bò phối trộn Tetra Almix 10 của hãng TetraPak, năng suất đổ bột 70
kg/phút, năng suất trộn 20000 l/h.
• Các bộ phận chính của thiết bò:
 Bồn trộn thể tích 1000 l vận hành ở chế độ chân không để tránh tạo bọt, hấp
thụ khí vào sữa; trên đỉnh bồn trộn có 2 đường ống vào cho nguyên liệu lỏng.
 Bồn chứa thể tích 20000 l, số lượng : 3 bồn dùng chứa sữa khi trộn và khi
bơm tuần hoàn giữa bồn trộn và bồn chứa. Kích thước bồn chứa: cao 3430mm,
đường kính 2134mm. Motor khuấy trong mỗi bồn có công suất 2,25 kW.
 Bơm chân không và hệ thống điều khiển chân không, công suất 6 kW.
 Bơm sữa vào bồn trộn: năng suất 35000 l/h, công suất 4 kW.

20
3.2506
= 7520 (l/h).
• Chọn thiết bò gia nhiệt bản mỏng Tetra Plex C6 của Tetra Pak, năng suất
15000 l/h.
Các thông số của thiết bò:
 Năng suất tối đa: 15000 l/h
 Vật liệu chế tạo: thép không rỉ AISI316
 Kích thước thiết bò: dài 1500mm, rộng 520mm, cao 1420mm
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
21
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
 Đường kính ống: 51mm
 Kích thước tấm truyền nhiệt: dài 1000mm, rộng 250mm
 Bề mặt truyền nhiệt mỗi tấm: 0,18 m
2
 Bề dày mỗi tấm: 0,5 – 0,7 mm
 Công suất bơm: 2 kW.
4.1.3 Thiết bò đồng hoá:
• Thể tích hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bò đồng hoá trong 1 mẻ sản xuất là
10411(l).
• Chọn :
 Thiết bò đồng hoá 2 giai đoạn, áp lực đồng hoá của giai đoạn đầu là 200
bar .
 Chọn thời gian đồng hoá 1 mẻ là 60 phút.
→Năng suất thiết bò đồng hoá =
60*
60
10411
= 10411 l/h

C
 Nhiệt độ thanh trùng: 85
0
C, thời gian giữ nhiệt 15s.
 Nhiệt độ làm nguội: 4
0
C.
 Lượng hơi nước cần dùng (áp suất hơi 3 bar): 110 kg/h
 Lượng nước làm nguội cần dùng: 13000 l/h
 Công suất điện: 25 kW
 Điện áp: 380 hoặc 400 VAC, tần số 50 Hz
 Vật liệu các đường ống dẫn sữa : thép không rỉ AISI316
 Kích thước thiết bò: dài 3000mm, rộng 1000mm, cao 1800mm.
4.1.5 Thiết bò ủ chín:
• Thể tích hỗn hợp cần ủ cho 1 mẻ: 10306.5 lít
• Chọn : 4 bồn ủ, dung tích mỗi bồn 3000 lít với các thông số kó thuật sau
 Thời gian ủ 1mẻ: 5 giờ.
 Nhiệt độ ủ: 4
0
C.
 Nhiệt độ nước làm lạnh: 2
0
C.
 Công suất motor khuấy: 5kW.
 Điện áp: 220-400 V, tần số 50hz.
 Kích thước: cao 2500mm, đường kính 1500mm.
4.1.6 Thiết bò lạnh đông sơ bộ:
• Thể tích hỗn hợp nguyên liệu cần lạnh đông sơ bộ trong mỗi mẻ sản suất:
20510 lít. Thời gian lạnh đông cho mỗi mẻ là 6h. Do đó, năng suất thiết bò lạnh đông
sơ bộ = 20510 / 6 = 3418.5 ( l/h)

• Chọn: thời gian hoạt động của thiết bò là 6h trong mỗi ca, hoạt động liên tục→
năng suất rót 13000/6 = 2166.7 l/h. Chọn 3 dạng hộp: 2l, 1l, 450 ml; mỗi ca sản xuất
ra 1 dạng kem hộp
⇒ Chọn thiết bò rót kem Hoyer Comet của TetraPak có năng suất rót 2500
l/h. Thiết bò Hoyer Comet gồm 2 bộ phận : Rót và đóng nắp hộp:
Bộ phận rót gồm 4 phễu rót, rót vào 4 hàng hộp → tốc độ rót mỗi phễu là
2500/4 = 625 l/h.
+ Năng suất sản phẩm: kem hộp 450ml: 5556 hộp/h (ca 1)
Kem hộp 1000ml:2500 hộp/h (ca 2)
SVTH: Nguyễn Thò Diệu Huyền
24
Đồ án môn học CNTP GVHD: PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn
Kem hộp 2000 ml: 1250 hộp/h(ca 3)
+ Công suất: 10 kW
4.1.9 Thiết bò lạnh đông kết thúc kem hộp:
• Thể tích kem hộp cần lạnh đông kết thúc trong 1 ca là 13000 lít.
• Chọn thời gian lạnh đông kết thúc là 1 giờ. Vậy mỗi ca (hoạt động liên tục
6 giờ) có 6 mẻ lạnh đông kết thúc và thể tích kem cần lạnh đông tương ứng
với mỗi mẻ là 13000/6 = 2167 lít. Do đó năng suất của thiết bò lạnh đông
là 2167 l/h.
⇒ Chọn thiết bò lạnh đông kết thúc dạng tunnel Hoyer Straight line của Tetra
Pak, năng suất 3000l/h. Kích thước thiết bò: dài 3m, rộng 2m, cao 2m.
Các hộp kem từ thiết bò rót được chuyển đến thiết bò dạng tunnel này để lạnh
đông kết thúc.
• Hình dạng thiết bò:(phụ lục 2)
4.2 Tính chọn thiết bò phụ:
4.2.1 Bồn bảo quản sữa tươi:
Thể tích sữa tươi cho 1 ngày sản xuất: 15489/1.03 = 15038 lít. Thời gian bảo quản
sữa tươi tối đa là 1 ngày.
→ Chọn 2 bồn chứa sữa tươi với các thông số kó thuật: