TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
Khoa Cơ khí – Công nghệ

BÁO CÁO
TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiệt trùng đóng hộp từ sữa tươi năng
suất 300 000 lít sữa sản phẩm/ngày

Sinh viên thực hiện

: Trần Hữu Huỳnh

Lớp

: Công nghệ sau thu hoạch 46

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Quốc Sinh
Bộ môn

: Công nghệ sau thu hoạch

Thời gian thực tập

: 10/3/2016 đến 29/4/2016

Địa điểm thực tập

: Cty Cổ phẩn sữa TH

NĂM, 2016


-

Sữa tươi: chất khô 12%, chất béo 3,7 %, tỉ trọng sữa 1,04 g/cm3.

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.

III.

Phần 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
Phần 2: Tổng quan về nguyên liệu.
Phần 3: Lựa chọn và thuyết minh quy trình công nghệ
Phần 4: Tính cân bằng vật chất
Phần 5: Tính và lựa chọn thiết bị
Phần 6: Tính tổ chức
Phần 7: Tính xây dựng
Phần 8: Tính điện-hơi-nước-lạnh
Phần 9: Tính kinh tế
Phần 10: An toàn lao động, vệ sinh và xử lý nước thải
Kết luận
Tài liệu tham khảo
IV.

Các bản vẽ.


IV.1.

Dây chuyền công nghệ.


Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Th.S Nguyễn Quốc Sinh

Trần Hữu Huỳnh

Ngày…. Tháng…..Năm 2016
Thông qua khoa

Ngày…. Tháng…..Năm 2016
Bộ môn công nghệ sau thu hoạch

Kết quả đánh giá


Lêi C¶m ¥n
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tôi xin gửi lời cảm ơn quý
Thầy Cô giáo khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã tận tình giảng dạy,
trang bò kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập và rèn luyện ở
trường Đại học Nông Lâm Huế.
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo
ThS. Nguyễn Quốc Sinh, người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi trong suốt quá
trình thực hiện khóa luận.

dưỡng, chứa rất nhiều các axit amin thiết yếu vì thế nên sữa đã được người
tiêu dùng biết đến và sử dụng từ lâu. Để đáp ứng được nhu cầu của người tiêu
dùng nhiều nhà máy chế biến sữa đã hình thành và phát triển, tuy nhiên lượng
sữa chỉ mới cung cấp được khoảng 25% nhu cầu tiêu dùng của thị trường,
xong đa số các sản phẩm sữa vẫn được sản xuất từ sữa bột là chủ yếu. Cùng
với đó thì sự nhận thức của người tiêu dùng ngày càng cao, họ đòi hỏi những
sản phẩm sữa được sản xuất từ sữa tươi nguyên chất, để đáp ứng được vấn đề
đó thì việc chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi là rất cần thiết đối với ngành
chế biến sữa hiện nay.
Theo quyết định phê duyệt quy hoạch phát triển ngành công nghiệp chế
biến sữa Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2025 là đạt mức tiêu thụ
trung bình 21 lít/người vào năm 2015 và đến năm 2020 cả nước sẽ sản xuất
2,6 tỷ lít quy ra sữa tươi làm tăng mức tiêu thụ trung bình đến 27
lít/người/năm. Xa hơn nữa trong tầm nhìn này là sẽ làm sao cho đến năm
2025 sản xuất sữa sẽ đáp ứng được mức độ tiêu thụ bình quân trên đầu người
là 34 lít/người/năm. Như vậy trong tương lai ngành chế biến sữa sẽ có cơ hội
phát triển rất lớn [9].
Đối với dòng sản phẩm sữa hiện nay khá đa dạng chủ yếu được chia
thành 4 dòng chính là sữa thanh trùng, tiệt trùng; sữa cô đặc có đường; sữa
chua và sữa bột. Mỗi dòng sản phẩm đều có những đặc trưng riêng và lợi thế
riêng, nếu như dòng sữa bột được các bà mẹ ưa chuộng cho trẻ nhỏ dưới 2
tuổi thì có một lượng lớn sản phẩm sữa tươi được chứa trong hộp giấy theo
công nghệ chế biến để đáp ứng cho nhu cầu tiện dụng, đảm bảo dinh dưỡng
của người lớn và trẻ ở tuổi đến trường. Cùng với quy hoạch ngành công
nghiệp chế biến sữa thì dòng sản phẩm sữa thanh trùng, tiệt trùng đạt 1.150
triệu lít vào năm 2020 và đạt 1.500 triệu lít trong năm 2025. Chính vì vậy
trong tương lai dòng sản phẩm sữa thanh trùng và tiệt trùng có cơ hội phát

7


Đặc điểm địa lý và khí hậu nhiệt đới xen với vành đai ôn đới tại Việt Nam rất thuận
Việc đầu tư phát triển ngành sữa vừa tạo điều kiện cho doanh nghiệp phát triển sản
Ở nước ta, thời kỳ từ năm 2000-2010 lượng bò sữa cả nước tăng nhanh,
đạt 13,9 %/năm. Theo đó năng suất và sản lượng sữa của giống bò HF ở thời
kỳ này cũng tăng từ 3,1 tấn/chu kỳ lên 3,9 tấn/chu kỳ, đặc biệt năm 2005 với
sản lượng sữa đạt 197,7 ngàn tấn đã tăng nhanh cho đến năm 2010 thì đạt
306,6 ngàn tấn nên ở những năm này sản lượng sữa đã đáp ứng được khoảng
22% nhu cầu của người tiêu dùng trong nước[8].
Tuy nhiên giá của giống bò sữa đã giảm nên việc các hộ gia đình mua và
chăn nuôi nhỏ lẻ diễn ra nhiều, điều này đã góp phần tăng thu nhập cũng như
tạo công ăn việc làm cho người dân nhưng cũng gây không ít khó khăn cho
việc quản lý và đảm bảo chất lượng của sữa nhất là khi mỗi hộ có các phương
pháp chăn nuôi, chăm sóc và cách vắt riêng nên chất lượng sữa là không đồng
đều. Khoảng cách giữa các hộ xa nhau gây khó khăn cho việc thu gom và
không đảm bảo được thời gian yêu cầu dễ làm thay đổi chất lượng của sữa.
Chính vì vậy làm sao đó để có được sản lượng sữa cao, chất lượng đồng đều,
mọi quá trình từ khâu chăn nuôi, vắt sữa cho đến khi hoàn thành sản phẩm
đến tay người tiêu dùng đều được kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo chất lượng ổn
định đó là vấn đề đã và đang được nhiều nhà đầu tư, nhà sản xuất và người
tiêu dùng đặc biệt quan tâm[8] .
Việt Nam là một trong những nước thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa,
nhiệt độ trung bình hằng năm lớn nên việc chăn nuôi bò sữa gặp nhiều khó
khăn, tuy nhiên khí hậu ở Bình Định, Lâm Đồng… là những nơi có khí hậu
khá thuận lợi cho chăn nuôi bò sữa, trình độ dân trí ngày càng cao nên việc
học tập và thực hiện các kỹ năng nuôi, chăm sóc bò cũng như việc điều hành
sản xuất sẽ có nhiều thuận lợi.
Việc xây dựng và đi vào hoạt động của nhà máy không những cung cấp
cho thị trường dòng sản phẩm sữa tiệt trùng giàu dinh dưỡng mà còn góp
9


thiết bị từ nước ngoài do kỹ thuật trong nước còn hạn chế ảnh hưởng đến giá
thành của sản phẩm, doanh thu của doanh nghiệp. Các công ty sữa phụ thuộc
vào sữa bột nhập khẩu hơn là sản xuất sữa tươi trong nước. Sản xuất sữa phải
đối mặt với sự mất cân bằng cung và cầu khi đàn bò sữa trong nước chỉ đáp
ứng khoảng 20-30% tổng nhu cầu sữa trên toàn quốc. Sự phụ thuộc nhiều vào
thị trường nước ngoài đối với nguyên liệu đầu vào tạo ra một nguy cơ chèn ép
lợi nhuận do biến động giá của các sản phẩm sữa nhập khẩu. Theo Bộ Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn (Bộ NN & PTNT), Việt Nam nhập khẩu 72
phần trăm của tổng sản phẩm sữa trong năm 2009, bao gồm 50 phần trăm sữa
nguyên liệu và 22 phần trăm sữa thành phẩm.
Ngành công nghiệp chế biến sữa đang phải đương đầu với những thách
thức mới về công nghệ chế biến, bên cạnh việc đòi hỏi chất lượng ngày
càng cao của khách hàng thì có nhiều vấn đề nảy sinh như:
10


-

Vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm và chất lượng sữa.

-

Chăn nuôi bò sữa gặp nhiều khó khăn:
+ Sự xuất hiện của các độc tố gây ảnh hưởng lớn đến ngành công nghiệp
bò sữa là mycotoxin do thay đổi khí hậu toàn cầu và sự xuất hiện trong cỏ và
trong thức ăn gia súc làm từ ngô làm ảnh hưởng đến chức năng dạ cỏ của
động vật nhai lại, làm giảm năng xuất sữa bò.
+ Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm là bất lợi lớn trong chăn nuôi bò sữa.
+ Chăn nuôi bò sữa không phải là nghề truyền thống nên kinh nghiệm và
kỹ thuật chăn nuôi bò sữa của người dân còn hạn chế, thiếu hệ thống dịch vụ

là quốc lộ 1A, quốc lộ 19, Quốc lộ 19B và Đường sắt Bắc Nam, cách sân bay
Phù Cát 8 km.
Trung tâm hành chính của thị xã đặt tại phường Bình Định (thị trấn Bình
Định trước đây).
Là đô thị vệ tinh của Thành phố Quy Nhơn và là trung tâm giao lưu kinh
tế - văn hóa xã hội trong khu vực miền Trung - Tây Nguyên theo định hướng
phát triển kinh tế xã hội của Tỉnh Bình Định[13].
An nhơn thuộc vùng khí hậu nhiệt đới, được chia làm hai mùa rõ rệt.
Mùa khô từ tháng 1 đến tháng 8, chịu ảnh hưởng của gió Tây và gió Tây
Nam. Từ tháng 5 đến tháng 8 có gió Nam hay còn gọi là gió Lào khô và nóng.
Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc.
Hằng năm, thường có mưa nhiều vào tháng 10 và tháng 11, chiếm 60% lượng
mưa cả năm. Tổng số ngày mưa trong năm là 130 ngày, độ ẩm tương đối
trung bình 81%. Số giờ nắng trung bình trong năm là 2500 giờ. Số giờ nắng
trung bình ngày từ 6 đến 8 giờ. Nhiệt độ trung bình trong năm là 18÷25oC và
lượng mưa trung bình hằng năm đạt 1.700÷3.150 mm. Độ ẩm không khí 80%.
1.3.2. Vùng nguyên liệu [13]
Cùng với khí hậu mát mẻ thì ở An Nhơn là các nhóm đất có độ màu mỡ,
phì nhiêu với diện tích đất nông nghiệp huyện là 17.000 ha phù hợp cho việc
trồng hoa màu, cỏ để chăn nuôi bò sữa. Đồng thời việc chăn nuôi bò sữa đã
được nhiều gia đình triển khai, lượng bò sữa của toàn huyện chiếm 5.245 con,
trong đó lượng bò của các hộ dân cá nhân trong vùng đạt 3.247 con, với
lượng sữa cung cấp của giống bò Hà Lan thuần chủng này là 18÷20 kg
sữa/con/ngày. Giá thu mua sữa tươi nguyên liệu dao động 11.300÷15.000
đồng. Đây là một trong những yếu tố quan trọng để quyết định đến chu trình
khép kín từ khâu nguyên liệu đến sản xuất sau này của nhà máy.
Mặt khác, chúng tôi áp dụng những hệ thống hiện đại cùng việc áp dụng
những tiêu chuẩn về vệ sinh an toàn thực thực phẩm cho nguyên liệu một
cách chặt chẽ.
1.3.3. Nguồn cung cấp điện-hơi-nước [13]


•

Phía Tây giáp huyện Tây Sơn và huyện Vân Canh

•

Phía Nam giáp huyện Tuy Phước và huyện Vân Canh

•

Phía Bắc giáp huyện Phù Cát.
1.3.6. Xử lý nước thải
Nước thải trong quá trình sử dụng phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt sẽ
được xử lý trước khi thải ra môi trường theo TCVN 5945:2010, các hệ thống
13


thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước, không bị ứ đọng và không ảnh
hưởng đến môi trường.
1.3.7. Thị trường tiêu thụ
Sản phẩm sau khi đã hoàn thiện sẽ được tiêu thụ trên địa bàn tỉnh Lâm
Đồng, sang thị trường bên cạnh như tỉnh như Quảng Ngãi , Phú Yên, Gia Lai,
khi đã ổn định sẽ mở rộng sang thị trường của các nước lân cận và xa hơn nữa.
Kết luận: Qua những yếu tố đã phân tích ở trên, tôi chọn địa điểm đặt
nhà máy tại Thị xã An Nhơn tỉnh Bình Định.

PHẦN 2. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
2.1. Tổng quan về nguyên liệu
Giống bò cùng với những điều kiện chăn nuôi, thức ăn ở mức độ khác

4.500-5.000
- 4,5-5,4
3
Nâu, Thụy Sĩ
5.500-600
4
Sahiwal
1.100-3.100
4-5 290-390
5
Red Sindhi
680-2.300
4-5 270-400
6
Lai Sind
2.000
240-270
7
AFS
4.200
300
14


Australian
Friesian
Sahiwal
Tính từ khi bò đẻ và bắt đầu chu kỳ vắt sữa thì trung bình chu kỳ vắt sữa
là 300 ngày, trong quá trình vắt sữa thì thành phần và lượng sữa thay đổi theo
từng thời kỳ vắt sữa. Thể hiện rõ nhất là lượng sữa thay đổi theo từng giai

dụng cụ, thiết bị chứa đựng sữa.

-

Không chứa các thể thực khuẩn.
15




Yêu cầu về sữa tươi
Sữa càng tươi thì sản phẩm sau này có chất lượng càng cao, nên trong
quá trình lấy sữa tươi từ các trạm thu cũng như trang trại cần phải đảm bảo
những yêu cầu là:

-

Sữa được lấy từ những con bò khỏe mạnh và không chứa các vi khuẩn gây
bệnh.

-

Sữa có mùi tự nhiên, không có vị lạ, không chứa chất tẩy rửa và chất kháng
sinh.

-

Sữa có thành phần tự nhiên.

-

Độ axit chuẩn độ, oT
Điểm đóng băng, oC
Tạp chất lạ nhìn thấy bằng mắt thường

Mức
11,5
3,2
2,8
1,026
16-21
-0,51 ÷ -0,58
Không được có

2.1.1.2. Thành phần hóa học của sữa tươi[4]
a.

Chất béo
Thành phần được xem là quan trọng trong sữa đó là chất béo, là môi
trường có khả năng hòa tan vitamin nên chất béo chứa nhiều vitamin như
vitamin A, D, E. Mặt khác chất béo là dạng dự trữ năng lượng nên nó có độ
sinh năng lượng cao.
Trong sữa, có chứa đến 18 loại axit béo khác nhau và ba axit béo cùng
loại hay khác loại đều có thể kết hợp với nhau để tạo nên một glixerol chính
vì vậy sẽ tạo ra số glixerit khác nhau rất lớn. Do đó phần lớn chất béo của sữa
có đến 98÷99% là các triglixerit và phần còn lại là phospholipit, cholesterol,
caroten, vitamin A, E, D, K.
Các chất béo của sữa được bao bọc bởi một lớp màng mỏng, bền được
tạo thành chủ yếu từ protein và các photphatit tạo nên những cầu mỡ với kích
thước khác nhau. Do cầu mỡ là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925
g/cm3) nên chúng có xu hướng nổi lên trên bề mặt tạo thành váng sữa làm cho

casein K bị phá hủy làm phần kỵ nước bên trong mixen lộ ra ngoài, các ion
canxi sẽ tiếp cận dễ dàng với thành phần đó làm cho các mixen có xu hướng
kết dính lại với nhau và xảy ra hiện tượng đông tụ protein. Đó chính là cơ chế
đông tụ sữa bằng renin, bên cạnh đó hiện tượng đông tụ sữa còn xảy ra dưới
tác dụng của pH axit.
Whey protein gồm α-Lactalbumin, β-Lactoglobulin và Imunoglobulin
(các globulin miễn dịch). Chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng protein của sữa
nhưng whey protein này có vai trò quan trọng trong việc hình thành dinh
dưỡng trong sữa bò tươi.

c.

Đường lactose
Lactose là gluxit chính có trong sữa. Lactose tồn tại ở hai dạng là tự do
và liên kết với các protein và các gluxit khác, tỷ lệ lactose tự do/ lactose liên
kết là 8/1.
Độ ngọt của lactose kém hơn sacharose 30 lần, độ hòa tan trong nước
cũng kém hơn. Một phần lactose cần 6 phần nước nhưng trong sữa đặc tỷ lệ
nước/lactose là 2 do đó một phần lactose sẽ kết tinh. Mặt khác lactose còn tồn
tại ở hai dạng α và β, ở 20oC thì β-lactose chiếm đến 60% và 40% còn lại là αlactose.
18


Lactose trong sữa là nguyên nhân gây ra phản ứng màu melanoit khi gia
nhiệt sữa trên 100oC và khi bảo quản sữa bột trong thời gian dài ở nơi có nhiệt
độ cao.
d.

Nước
Nước là thành phần chủ yếu trong sữa có vai trò quan trọng vừa là môi

Enzyme
Các enzyme có mặt trong sữa là do có trong tuyến sữa, từ những vi sinh vật
có trong không khí và từ nhiều nguồn khác hay do con người chủ động đem vào
qua các vi khuẩn, nấm men hoặc các enzyme. Tất cả các enzyme của sữa và các
loại sử dụng trong chế biến sữa có mặt hầu như đều thuộc trong 6 nhóm enzyme
là Oxydoreductaza, Transpheraza, Hydrolaza, Liaza, Izomeraza, Ligaza.
19


Tuy nhiên trong sản xuất người ta thường quan tâm nhiều đến các
enzyme như là Lipaza, Catalaza, Phosphataza, các proteaza. Đặc biệt là có thể
kiểm tra sự có mặt của Phosphataza kiềm để kiểm tra hiệu quả thanh trùng
sữa bằng natriphenolftalein phosphat 1% dựa vào tính chất Phosphataza kiềm
bị phá hủy hoàn toàn ở chế độ thanh trùng 65 oC trong vòng 30 phút hay 80 oC
tức thời.
h.

Các chất khí và sắc tố
Chất khí hòa tan trong sữa khoảng 70 ml/ lít, trong đó có 50÷70% là
CO2, 5÷10% O2 vào 20÷30% là N2. Trong đó oxy là nguyên nhân gây phát
triển các quá trình oxy hóa.
Sữa và mỡ có màu là do sự có mặt của nhóm carotenoit mà đại diện là
carotin, hàm lượng carotin này trong các mùa là khác nhau, vào mùa hè hàm
lượng carotin là 0,3÷0,6 mg/kg và mùa đông là 0,05÷0,2 mg/kg nên mùa hè
thường màu của sữa thường vàng hơn so với mùa đông. Ngoài ra sữa còn sắc
tố màu xanh là do clorofin.
2.1.2. Chất phụ gia thực phẩm
Phụ gia thực phẩm là những chất có hoặc không có giá trị dinh dưỡng,
được chủ động thêm vào thực phẩm trong quá trình chế biến, xử lý, bao gói,
vận chuyển, bảo quản thực phẩm với một liều lượng thường rất ít nhằm mục

Độ Pol
Hàm lượng đường khử
Độ màu
Độ tro

Mức
≤ 0,05%
≥ 99,8%
≤ 0,03%
≤ 30oICUMSA
≤ 0,03%

2.1.2.2. Chất ổn định[2]
Chất ổn định được sản xuất tại Malaysia.
Các chỉ tiêu chất ổn định
Bảng 2.6. Tổng hợp các chỉ tiêu của chất ổn định
ST
T

Chỉ tiêu

Tên chỉ tiêu
Màu sắc

1

Cảm quan Mùi
Trạng thái

2



- Không độc hại với sức khỏe người tiêu dùng.
- Hàm lượng sử dụng phải tuân theo quy định của tổ chức lương thực thế
giới (FAO).
Mục đích:
-

Tạo trạng thái bền cho sữa, chống hiện tượng kết lắng, tách béo và tách lớp.

-

Làm giảm sự hình thành bọt trong quá trình chế biến và làm dầy.

-

Làm ổn định dung dịch.
Chất ổn định dùng trong sản xuất sữa tươi tiệt trùng:
Bảng 2.7. Thành phần và hàm lượng sử dụng chất ổn định
Tên chất
Hàm lượng
STT
Thành phần
ổn định
sử dụng
Mono và diglycerides
Palsgaard®
của các axit béo E471, 0,15÷0,2% tính theo
1
chomilk 150

socola.
Trạng thái: Dạng hạt, màu đen.
Được sản xuất tại nhà sản xuất Barry Callebaut, Singapore.
Lượng sử dụng tính theo phần trăm khối lượng sản phẩm là: 2%
2.1.2.4. Chất tạo hương
Vai trò: Tạo cảm quan cho sản phẩm, góp phần làm đa dạng hóa sản phẩm.
Bảo quản: Hương rất dễ bay hơn nên cần phải bảo quản trong các thiết bị
kín, tối màu, không để nơi có ánh sáng hay gần nguồn nhiệt.
Hương dâu strawberry và hương socola do công ty International Flavors
& Fragrances Singapore Pte.Ltd sản xuất và được phân phối bởi công ty
Brenntag Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh[2].
Trạng thái lỏng, màu vàng nhạt đến vàng.
Hàm lượng sử dụng tính theo khối lượng nguyên liệu sữa tươi của hương
dâu strawberry 0,15%, đối với hương socola hàm lượng sử dụng 0,04% tính
theo khối lượng.

23


2.2. Tổng quan về sản phẩm
Sữa tươi tiệt trùng đảm bảo được các chỉ tiêu theo TCVN 7028-2009.
Hiện tại nhà máy sẽ áp dụng theo tiêu chuẩn HACCP với ISO 90012008.
Bảng 2.6. Bảng chỉ tiêu chất lượng thành phẩm sữa tươi tiệt trùng
STT
1

2

3


Hàm lượng Chì
kim
loại Cadimi
Tối đa 1,0 mg/kg
nặng
Thủy ngân
Tối đa 0,05 mg/kg
Đồng
Tối đa 30 mg/kg
Kẽm
Tối đa 40 mg/kg
Tổng vi sinh vật hiếu
102 khuẩn lạc/ml sản phẩm
khí
Coliform
Không được có
E.coli
Không được có
Vi sinh vật
Samonella
Không được có
Staphylococcus aureus Không được có
Listeria monocytogene
Không được có

24


PHẦN 3. LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1. Lựa chọn quy trình công nghệ

Sữa tươi được lấy từ trang trại bò sữa và được xe bồn chở đến nhà máy
qua khu vực tiếp nhận sữa.

25