BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Tiểu luận
THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY
THỰC PHẨM
Đề tài: Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính
nhà máy sữa tươi tiệt trùng
GVHD: Nguyễn Hữu Quyền
DANH SÁCH NHÓM: Lê Phan Phương Anh_2005100034
Nguyễn Thị Hằng_2005100230
Võ Nguyễn Minh Hoang_2008100076
Võ Thị Ánh Hường_2008100178
1
Thành phố Hồ Chí Minh_tháng 6/2013
Lời nói đầu
Sữa là nguồn dinh dưỡng hoàn hảo, nó chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng Pr, L,
G, các vitamin và khoáng chất, canxi cần thiết cho cơ thể người, và chúng ở dạng cân đối
và dễ hấp thụ bởi cơ thể, có thể nói sữa là một thực phẩm tốt hơn bất kỳ thực phẩm nào:
Protêin trong sữa có khoảng 20 loại amino axit khác nhau trong đó có 8 loại amino axit
cần thiết cho người lớn và 9 amino axit không thay thế cho trẻ con, các loại amino axit
này cơ thể không tự tổng hợp được mà phải lấy từ thức ăn hàng ngày để cơ thể phát triển
và bảo vệ da tócVì vậy để có cuộc sống chất lượng cao, hàng ngày mỗi chúng ta đều phải
dùng sữa để cung cấp năng lượng và các vitamin khoáng chất có lợi cho sức khỏe.
Hiện nay mức thu nhập bình quân ở nước ta đã tăng lên đáng kể, số người giầu ngày
càng nhiều ở cả thành thị và nông thôn. Trình độ nhận thức của người dân ngày càng cao,
họ đã có những hiểu biết và đề cao gía trị dinh dưỡng của sữa đặc biệt cho trẻ nhỏ và
người già.vì vậy nhu cầu là rất lớn mà khẩ năng cung cấp còn hạn chế
Từ những điều trên cho thấy việc xây dựng thêm nhà máy sữa để chế biến sữa tươi
không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn hướng tới thị trường nước ngoài.
Do vậy, chúng em chọn đề tài “Thiết kế mặt bằng phân xưởng chính nhà máy chế

nơi nào sử dụng nhiều sữa thì tình trạng sức khỏe nơi đó được cải thiện rất tốt.
Thành phần hóa học của sữa bò tươi gồm có:
 Nước
Nước là thành phần chiếm chủ yếu của sữa và đóng một vai trò quan trọng, là dung môi
hòa tan các chất hữu cơ và vô cơ, là môi trường cho các phản ứng sinhhóa.Hàm lượng
nước trong sữa chiếm khoảng 87%/lit sữa. Phần lớn lượngnước ở trong sữa có thể thoát
ra ngoài khi đun nóng, người ta làm bốc hơi nướcở sữa tươi để chế biến thành sữa đặc,
sữa bánh hoặc sữa bột là những sản phẩm dễ vận chuyển và dễ bảo quản hơn sữa tươi.
 Lipit
Chất béo là một trong những thành phần quan trọng nhất của sữa. Hàm lượngchất béo
của sữa thay đổi trong một phạm vi khá rộng. Có loại sữa ít béo,khoảng 3g trong 100ml
sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng 5-6g trong 100mlsữa. Đối với sữa bò hàm lượng
béo khoảng 3.9%.Chất béo của sữa dưới dạng những hạt hình cầu rất nhỏ. Kích thước
5
củanhững hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài giống, tùy từng con vật,thời
gian khác nhau trong thời kỳ tiết sữa … Các hạt chất béo kích thước lớn thìdễ tách ra
khỏi sữa hơn là những hạt chất béo có kích thước nhỏ. Khi để sữa yênlặng một thời gian,
các hạt chất béo của sữa sẽ nổi lên trên mặt thành một lớpváng mỏng gọi là váng
sữa.Trong thành phần chất béo của sữa có tới 20 loại acid béo khác nhau, trongđó 2/3 là
acid béo no và còn lại là acid béo chưa no. Trong số những acid béotrong sữa có khá
nhiều acid béo dễ hòa tan trong nước (ví dụ acid caproic). Chấtbéo của sữa cũng dễ xảy
ra những quá trình phân hủy làm thay đổi thành phần vàtính chất như quá trình thủy
phân, quá trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượngcủa sữa và nhiều khi làm hỏng
sữa.Ngoài chất béo thuộc nhóm lipit của sữa còn có photphatit và một số chấtkhác nhưng
hàm lượng không nhiều, photphatit có khoảng 0.5-0.7g trong một lítsữa, trong đó chủ yếu
là lexitin.
 Protein
Nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng nhất cửa sữa là protein.Hàm lượngprotein của các
loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm trong giớihạn 3.0-4.6%.Riêng đối
với sữa bò hàm lượng protein khoảng 3.3-3.5%.Các protein của sữa là những protein

6
Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen.Vì vậy khi khử trùng sữa, mộtphần
lactose bị caramen hóa nên màu của sữa sau khi đã khử trùng thường sẫmhơn lúc chưa
khử trùng, đồng thời lactose còn có thể kết hợp với các nhóm amincủa protein sữa
(casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm.
II. Công nghệ tiệt trùng UHT
Sữa tươi tiệt trùng là sữa được xử lí ở nhiệt độ cao, đảm bảo tiêu diệt hết các loại vi
sinh vật và enzyme kể cả loại chịu nhiệt. Thời hạn bảo quản cho phép là từ 3 tháng đến 6
tháng. Một quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng cũng phân thành 2 nhánh chính bao gồm
quy trình khác nhau: quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng trong bao bì (bao bì thủy
tinh hay nhựa) và quy trình công nghệ sản xuất sữa tiệt trùng ngoài bao bì UHT (bao bì
giấy vô trùng). Tại Việt Nam thì quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng ngoài bao bì chiếm
ưu thế hơn cả và những loại sữa tươi tiệt trùng Vinamilk, sữa TH true milk đều được sản
xuất theo quy trình này.
Công nghệ chế biến tiệt trùng UHT là gia nhiệt sản phẩm ở 136-140
o
C trong thời gian
ngắn (4 - 6 giây), sau đó làm nguội nhanh ở 25
o
C. Chính nhờ quy trình xử lý nhiệt độ cao
và làm lạnh cực nhanh này đã giúp tiêu diệt hết vi khuẩn có hại, các loại nấm men, nấm
mốc , đồng thời giữ lại tối đa các chất dinh dưỡng và mùi vị tự nhiên của sản phẩm
nguyên liệu.
Sữa thành phẩm sau đó được đóng gói trong bao bì giấy tiệt trùng 6 lớp trong môi
trường hoàn toàn tiệt trùng. Nhờ vậy giúp ngăn 100% ánh sáng và vi khuẩn có hại từ
không khí xâm nhập vào - vốn là nguyên nhân chính khiến thực phẩm nhanh hư hỏng,
biến chất. Nhờ tiêu diệt hết vi khuẩn có trong sản phẩm ở khâu xử lý nhiệt và ngăn vi
khuẩn có hại từ môi trường xâm nhập vào qua quy trình đóng gói hoàn hảo, các sản phẩm
tiệt trùng an toàn tuyệt đối và có hạn sử dụng tới 6 tháng mà không cần dùng chất bảo
quản và trữ lạnh.

6 Độ nhớt 1,8 cP
 Chỉ tiêu vi sinh
STT Các chỉ tiêu Yêu cầu
1 Tổng số tạp khuẩn <62.10
3
vsv/ml
2 Nấm mốc Không được có
3 Vi khuẩn gây bệnh Không được có
2. Các nguyên liệu khác:
 Nước là nguồn nguyên liệu không thể thiếu được trong sản xuất sữa, giúp quá trình
phối trộn dễ dàng hơn. Ngoài ra, nước còn quyết định trạng thái sản phẩm; tạo ph ổn
định; làm sạch; tẩy rửa; vệ sinh và nước còn là tác nhân làm lạnh.
Tiêu chuẩn về nước sản xuất (QCVN 02:2009/BYT)
Cảm quan:
- Màu sắc: Không màu
- Mùi vị: Không
Chỉ tiêu VSV:
- Tổng số vi khuẩn hiếu khí ≤ 1000 cfu/ml
- Coliform ≤ 0/100 ml
Chỉ tiêu hoá lý:
- pH: 7 - 8,5
- Độ cứng: ≤ 70 mg/l
- Hàm lượng Clo dư ≤ 0,3 mg/l
- Hàm lượng sắt tổng số ≤ 0,1 mg/l
- Ammonia ≤ 0,5 mg/l
- Mangan ≤ 0,005 mg/l
- Nitrat ≤ 30 mg/l
- Nitrit ≤ 0,02 mg/l
- Sunfat ≤ 100 mg/l
- Axit cacbonic ăn mòn: không có

Hàm lượng ẩm
≤ 0,05%
Tạp chất
≤ 2 ppm
Đường khử < 0,02%
3 Chỉ tiêu vi sinh
Nấm men, nấm mốc
≤ 10/10 g
Clostridium perfringens 0/g
4 Chỉ tiêu kim loại Chì – Pb
≤ 5 ppm
5 Quy cách đóng gói
50 kg/bao
Bao bì gồm 2 lớp: PP và PE
6 Date
Còn ít nhất 18 tháng tại thời
điểm nhập
 Chất ổn định
Mục đích của việc sử dụng chất ổn định nhằm duy trì trạng thái đồng nhất của dịch
sữa trong thời gian dài.Chất ổn định được sử dụng phải hoà tan ngay và hoàn toàn trong
dung dịch sữa. Trong suốt quá trình chế biến độ nhớt không được tăng lên nhằm tránh
gây ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị.
Bảng 3.5. Tiêu chuẩn chất ổn định, phị gia (TCVN 6471-98).
STT Các thông số Yêu cầu
1 Cảm quan Trạng thái Dạng bột mịn, tơi, không vón cục
Màu sắc Màu trắng nhạt.
2 Chỉ tiêu vi sinh Tổng số VSV Max 5000 cfu/g
12
Nấm men Max 500 cfu/g
Nấm mốc Max 500 cfu/g

- Làm lạnh hạn chế vi sinh vật làm hư hỏng sữa tươi nguyên liệu.
- Hạn chế sự phân hủy chất dinh dưỡng của sữa dưới tác dụng của hệ enzyme có sẵn
trong sữa tươi.
 Phương pháp:
- Làm lạnh nhiệt độ của sữa tươi xuống 4- 6
0
C.
- Trong quá trình tạm chứa cần khuấy trộn đều, làm nhiệt độ khối sữa đồng đều. Đồng
thời kiểm tra liên tục chỉ tiêu vi sinh vật nhằm khắc phục kịp thời những hư hỏng của
sữa tươi.
14
5. Ly tâm tách béo và tiêu chuẩn hóa:
 Mục đích:
- Tách một phần chất béo ra khỏi sữa nguyên liệu.
- Ly tâm làm sạch nhằm loại bỏ triệt để các tạp chất nhỏ nhất, làm tăng chất lượng cho
sữa, tạo điều kiện cho quá trình ly tâm tách béo và tránh hư hỏng cho các máy móc
thiết bị.
 Phương pháp: Sữa được ly tâm bằng thiết bị ly tâm, trước khi ly tâm sữa được làm
nóng lên 45
o
C để giảm độ nhớt, tăng hiệu suất ly tâm.
 Thiết bị:
- Cấu tạo:
Thiết bị gồm có thân máy, bên trong là thùng quay, được nối với một motor truyền
động bên ngoài thông qua trục dẫn.Các đĩa quay có đường kính dao động từ 20 ÷102
cm và được xếp chồng lên nhau. Các lỗ trên đĩa ly tâm sẽ tạo nên những kênh dẫn
theo phương thẳng đứng. Khoảng cách giữa hai đĩa ly tâm liên tiếp là 0.5 ÷ 1.3 mm.
- Nguyên tắc hoạt động :
Sữa nguyên liệu được đưa vào qua ống trục giữa của thiết bị ly tâm, chảy theo các
rãnh vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Khe hở giữa các đĩa

liên tục, ngăn chặn sự phân lớp giữa chất béo và các thành phần khác trong sữa làm
cho sữa có trạng thái nhũ tương bền vững.
- Tăng hệ số truyền nhiệt của sữa, từ đó giúp quá trình tiệt trùng sữa được tốt
hơn.
 Phương pháp: sử dụng phương pháp đồng hóa bằng áp lực cao. Hệ phân tán sẽ được
một bơm cao áp đưa vào một khe hẹp có tiết diện giảm dần. Kích thước khe hẹp dao
động từ 15-30 . Tốc độ chuyển động của hạt phân tán khi đến khe hẹp sẽ lên tới 50 –
200 m/s. Sau khi đi qua khe hẹp, các hạt phân tán bị giảm kích thước và phân bố đều
trong pha liên tục.
 Thiết bị:
- Cấu tạo:
- Nguyên lý hoạt động:
Gồm hai bộ phận chính bơm cao áp và hệ thống tạo đối áp
Bơm cao áp được vận hành bởi động cơ điện (1) thông qua một trục quay (4) và bộ
truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh
tiến của piston.Các piston (5) chuyển động trong xilanh ở áp suất cao.Bên trong thiết bị
còn có hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đích làm mát cho piston trong suốt quá trình
làm việc.
Mẫu nguyên liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hoá bởi một bơm piston. Bơm sẽ tăng
áp lực cho hệ nhũ tương từ 3bar lên đến 100 ÷ 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe
hẹp (5). người ta sẽ tạo ra một đối áp lên hệ nhũ tương bằng cách hiệu chỉnh khoảng cách
17
khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3). Đối áp này
được duy trì bởi một bơm thuỷ lực sử dụng dầu. Khi đó áp suất đồng hoá sẽ cân bằng với
áp suất dầu tác động lên piston thuỷ lực.
Vòng đập (2) được gắn với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vòng đập
vuông góc với lối thoát ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp. Như vậy, một số hạt của pha
phân tán sẽ tiếp tục va vào vòng đập (2) bị vỡ ra và giảm kích thước. Quá trình đồng hoá
chỉ xảy ra trong vòng 15 giây.
8. Thanh trùng

 Mục đích: Lọc những đường và những chất chưa tan trong quá trình phối trộn.
 Phương pháp:
18
11. Đồng hóa lần 2
Tương tự đồng hóa lần 1 nhưng ở nhiệt độ 70 – 75
0
C.
12. Tiệt trùng UHT
 Mục đích: Để tiêu diệt tất cả các vi sinh vật cũng như các enzyme, kể cả loại chịu
nhiệt có trong sữa. Do đó thời hạn bảo quản và sử dụng sữa ở điều kiện nhiệt độ
thường có thể kéo dài tới hơn 6 tháng.
 Phương pháp:
- Thiết bị chính ở công đoạn này là thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng có nhiều ngăn. Quá
trính được thực hiện qua 4 công đoạn chính:
 Nâng nhiệt sơ bộ.
 Tiệt trùng.
 Hạ nhiệt sơ bộ.
 Hạ nhiệt đến nhiệt độ yêu cầu.
- Dịch sữa mới vào sẽ trao đổi nhiệt với dịch sữa sau tiệt trùng đẻ nâng nhiệt sơ bộ lên
khoảng 85- 90
0
C. Tiếp theo dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với hơi từ lò hơi để nâng lên
nhiệt độ tiệt trùng là 136- 140
0
C và sẽ được lưu ở nhiệt độ này trong thời gian 4 giây,
áp suất tiệt trùng là 6 bar. Sau đó, dịch sữa sau tiệt trùng sẽ được trao đổi nhiệt với
dịch sữa mới vào để hạ dần nhiệt độ. Cuối cùng dịch sữa sẽ trao đổi nhiệt với nước
lạnh 2
0
C để đạt nhiệt độ yêu cầu khi ra khỏi thiết bị. Sữa được vào thiết bị tiệt trùng

trúc hộp vững chắc, tạo khoảng không cho sữa dãn nở và sản phẩm khi uống có cảm giác
đồng đều.
- Trong khi rót hộp, khoảng 45 phút một lần hoặc sau khi hết một cuộn giấy, nhân
viên vận hành máy phải kiểm tra xem hộp có kín không, có vuông cạnh không. QA
thường xuyên kiểm tra quá trình đóng hộp quá trình lấy mẫu đầu quá trình rót, cuối quá
trình rót và 20 phút/ lần
- Đóng block và đóng thùng: 4 hộp/block, 10 block/thùng, 100 thùng/pallet.
15. Sản phẩm
Sản phẩm dạng lỏng, đồng nhất có qua xử lý tiệt trùng.
Không sử dụng chất bảo quản.
Màu trắng ngà, hương thơm đặc trưng của sữa.
Có pH = 6,4 – 6,8; % khô = 15,8 ± 0,1; % béo = 3,2
20
Phần 3
TÍNH SẢN XUẤT
21
I. Kế hoạch sản xuất
- Năng suất nhà máy là 150 tấn sữa tiệt trùng/ngày.
- Nhà máy sản xuất:
 3 ca/ ngày; 1 ca = 8 giờ (thực tế chỉ làm 7h, 1h cho công nhân nghỉ).
 Thực tế, một ngày nhà máy sản xuất 21 giờ.
 Một tháng nghỉ 4 ngày chủ nhật.
 Tháng 7, nhà máy nghỉ 15 ngày để bảo dưỡng máy móc; nghỉ 2 ngày chủ nhật
của 2 tuần cuối tháng.
 Nhà máy nghỉ Tết Nguyên đán 4 ngày (vào tháng 2 dương lịch).
Bảng thể hiện kế hoạch sản xuất của nhà máy trong 1 năm
Tháng
Số ngày sản xuất
trong tháng
Số ca sản xuất

2. Tính cân bằng vật chất của dây chuyền sản xuất sữa trong một ngày
Lượng sữa tươi tiệt trùng được sản xuất trong một ngày là 150 tấn = 150000 kg
Đổi sang thể tích
Để tính cân bằng vật chất trong từng công đoạn của quy trình sản xuất sữa tươi tiệt trùng
UHT, ta áp dụng công thức:
)100(
100
gh
Gr
Gv
−
×
=
Trong đó: -
Gv
làlượng sữa trước khi vào mỗi công đoạn.
-
Gr
là lượng sữa sau mỗi công đoạn.
-
gh
là lượng sữa tiêu hao ở mỗi công đoạn.
Lượng sữa sau một công đoạn bằng với lượng sữa vào công đoạn tiếp theo trong quy
trình. Để tìm được lượng nguyên liệu ban đầu, ta tính cân bằng vật chất từ công đoạn
cuối đến công đoạn đầu như sau:
2.1. Lượng sữa trước khi chiết rót
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn chiết rót là 1%.Lượng sữa sau khi chiết rót
chính là lượng sữa thành phẩm để đạt năng suất 150 tấn/ngày.
Ta có: G
r (chiết rót)

Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn lọc là 0,1%. Lượng sữa sau khi lọc bằng lượng
sữa trước khi đồng hóa
Ta có: G
r (lọc)
= G
v (đồng hóa)
=
G
v (lọc)
=
2.5. Lượng dịch sữa trước khi phối trộn
Lượng sữa sau khi phối trộn (chưa tính hao hụt) bằng lượng sữa trước khi lọc
Ta có: G
r (phối trộn)
= G
v (lọc)
=
Để tính số lượng các thành phần khác bổ sung vào sữa trong công đoạn phối trộn, ta
chuyển lượng sữa sau khi phối trộn sang đơn vị khối lượng
m
r (phối trộn)
= G
r (phối trộn)
= = 152122,89 (kg)
 Tính lượng đường saccharose cần thêm vào sữa trong công đoạn phối trộn
- Hàm lượng đường saccharose trong sữa là 4% và đường saccharose có độ tinh khiết
là 99,7%. Ta có lượng đường cần cho công đoạn phối trộn (chưa tính hao hụt)
m
đường
(kg)

trùng bằng lượng sữa trước khi lưu trữ và gia nhiệt
Ta có: G
r (thanh trùng)
= G
v (lưu trữ, gia nhiệt)
=
G
v (thanh trùng)
=
2.8. Lượng sữa trước khi đồng hóa lần 1
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn thanh trùng là 0,1%. Lượng sữa sau khi đồng
hóa lần 1 bằng lượng sữa trước khi thanh trùng
Ta có: G
r (đồng hóa lần 1)
= G
v (thanh trùng)
=
G
v (đồng hóa lần 1)
=
2.9. Lượng sữa trước khi bài khí, gia nhiệt
Ta xét lượng sữa hao hụt ở công đoạn bài khí, gia nhiệt là 0,2%. Lượng sữa sau khi
bài khí, gia nhiệt bằng lượng sữa trước khi đồng hóa lần 1
Ta có: G
r (bài khí, gia nhiệt)
= G
v (đồng hóa lần 1)
=
G
v (bài khí, gia nhiệt)