Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ngành thực phẩm nói chung và chế biến sữa nói riêng đang phát triển
mạnh ở nước ta, đặc biệt là vào thời điểm nước ta vừa gia nhập WTO. Hiện tại, ở
nước ta cũng có vài nhà máy sữa, tuy có nhưng với số lượng ít nên chưa đáp ứng
nhu cầu tiêu dùng trong cả nước, bởi thế mà nước ta vẫn phải nhập khẩu sản phẩm từ
nước ngoài về, đồng thời chất lượng sản phẩm ở trong nước còn thấp. Ngoài giá trị
dinh dưỡng cao, trong sữa còn có rất nhiều chất cần thiết cho cơ thể như là các axit
amin không thay thế, muối khoáng,… Người ta đã biết dùng sữa vào nhiều mục đích
khác nhau như để chữa các bệnh về đường ruột, giải độc,...Theo dự đoán của các
chuyên gia, khoảng 3 năm nữa thị trường sữa chua sẽ phát triển như sữa tươi hiện
giờ. Còn theo thông tin được công bố tại hội thảo "Ứng dụng công nghệ cao và
phát triển bền vững sữa tươi sạch tại Việt Nam" thì thị trường sữa chua (sữa chua
ăn và sữa chua uống) đạt xấp xỉ 245 nghìn tấn, tương đương 10,5 nghìn tỷ đồng
năm 2013. Trong tương lai không xa, đến năm 2017 con số này ước tính sẽ tăng
lên 500 nghìn tấn, tương đương hơn 25 nghìn tỷ đồng.
Từ thực tế trên, trong những năm gần đây nhà nước đã tổ chức khai thác tiềm
năng và phát triển đàn bò sữa theo hình thức quốc doanh kết hợp với quy mô nhỏ
trong các hộ nông dân dựa trên các điều kiện ở địa phương, các giống bò nhập từ
nước ngoài và tiến hành xây dựng các nhà máy chế biến sữa chua uống mới.
Là một sinh viên công nghệ sinh học, tôi chọn đề tài: Thiết kế phân xưởng
sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn nguyên liệu sữa tươi /
năm .
Các số liệu
- Sữa tươi có tổng chất khô 13,5% trong đó 3,5% chất béo .
- Sản phẩm sữa chua uống ít béo có 5% đường.

i
SVTH: NGUYỄN VĂN A

2.2.3 Định lượng...........................................................................................................16
2.2.4 Nâng nhiệt [01]...................................................................................................17
2.2.5 Bài khí [01, tr.115]..............................................................................................17
2.2.6 Thanh trùng [01, tr.224]......................................................................................17
2.2.7 Lên men...............................................................................................................18
2.2.8 Phối trộn..............................................................................................................18
ii
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
2.2.9 Đồng hóa [01, tr.225]..........................................................................................19
2.2.10 Tiệt trùng, làm nguội [01, tr.229].....................................................................19
2.2.11 Rót sản phẩm.....................................................................................................19
2.2.12 Bảo quản sản phẩm [01, tr 229].........................................................................20
Chương 3: CÂN BĂNG VẬT CHẤT..........................................................................21
3.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy....................................................................................21
3.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu....................................................................................21
3.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy..............................................................21
3.2 Tính cân bằng vật chất...........................................................................................23
3.3 Tính tỷ trọng..........................................................................................................27
3.4 Tính toán bao bì.....................................................................................................29
3.5 Bảng tổng kết.........................................................................................................30
Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ..........................................................32
4.1 Bảng liệt kê các thiết bị..........................................................................................32
4.2.1 Mô tả và tính kích thước thùng chứa...................................................................33
4.2.2 Thiết bị dùng cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống........................................37


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

DANH SÁCH HÌNH ẢN

Hình 4.1: Cấu tạo thùng chứa.........................................................................................34
Hình 4.2: Thùng chứa.....................................................................................................35
Hình 4.3: Máy lọc ly tâm pdm5000-dn.[08]...................................................................37
Hình 4.4: Cân định lượng...............................................................................................38
Hình 4.5: Thiết bị gia nhiệt OTTA - 5 [07].....................................................................38
Hình 4.6: Thiết bị bài khí................................................................................................39
Hình 4.7: Thiết bị ly tâm Tetra Cetri AMF [07].............................................................40
Hình 4.8: Thiết bị lên men.[07].......................................................................................41
Hình 4.9: Thiết bị phối trộn.[07].....................................................................................42
Hình 4.10: Thiết bị đồng hóa..........................................................................................42
Hình 4.11: Thiết bị tiệt trùng Alpha Laval [09]..............................................................43
Hình 4.12: Máy rót sữa chua uống Tetra Pak A3 [07]...................................................45

v
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

DANH SÁCH SƠ Đ


Sữa là loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, trong sữa có đầy đủ các chất
cần thiết cho cho việc tạo thành các tổ chức cơ thể, cơ thể có khả năng hấp thụ sữa
rất cao. Trong sữa có đầy đủ các chất dinh dưỡng như: chất béo, đường lactoza, các
vitamin, chất khoáng, các enzym, …
Ngoài ra trong sữa còn có đầy đủ các acid amin không thay thế. Đây là các
acid amin rất cần thiết cho cơ thể. Có thể nói không một loại thực phẩm nào có đầy
đủ các thành phần và số lượng các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể như sữa.
1.1.1 Tính chất vật lí của sữa tươi [01, tr. 12].
Sữa là một chất lỏng màu trắng đục, có độ nhớt lớn hơn hai lần so với nước,
hơi ngọt.
Sữa thường có những đặc điểm và tính chất sau:
-

Nhiệt dung riêng: 0,933- 0,954 ( cal/g.ºC)

-

Tỷ trọng riêng: 1,028- 1,036 (g/cm3)

-

Nhiệt độ đông đặc: -0,54 – - 0,59 (ºC)

-

pH:6,5 - 6,6

-

Độ chua: 15-18(oD)


900-910g

-Chất béo

35-45g

- Đường lactoza

47-52g

-Chất chứa nitơ

33-36g

II.Các chất xúc tác sinh học (không định lượng hay ở trạng thái vết) Các sắc
tố - enzym – vitamin
III.Các loại khí hòa tan Khí
cacbonic, oxy, nitơ
(4 - 5% thể tích của sữa ra khỏi vú).

1.1.3 Các chất chứa Nito trong sữa tươi [01].
Protein trong sữa là chất đạm hoàn thiện bởi vì nó chứa hầu hết các acid
amin đặc biệt là các acid amin không thay thế. Các acid amin chủ yếu có mặt trong
sữa tính theo % chất khô như sau:

2
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


cystein
Lơxin

9,2%

Serin

6,3%

Treonin

4,9%

Izoloxin

6,1%

Tryptophan

1,7%

Arginin

4,1%

Histidin

3,1%


2,4- 4 g/l

-Imunoglobulin:

0,8 -1,5g/l

Và một số thành phần khác:
Trong các thành phần trên, cazein được coi là thành phần quan trọng nhất của
sữa.Về mặt cấu trúc, cazein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40 ÷200 m
và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng
như keo có màu trắng hoặc kết tủa cazein dưới dạng hạt mixen lớn nhờ quá trình
axit hoá sữa đến pH đẳng điện (pH = 4,6).
Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần cazein là sự
không đồng nhất của các thành phần cazein, vì trong cazein có , ,  cazein.
-cazein chiếm 60% cazein toàn phần, -cazein chiếm 30% cazein toàn phần,

3
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
-cazein chiếm 4-10% cazein toàn phần. Khi nhiệt độ vượt quá 75-80 ºC có sự
biến tính của canxi phosphocazeinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển
thành canxi riphosphat hông hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các mixen
phosphocazein và các muối khoáng hoà tan.
1.1.4 Đường Lactoza trong sữa tươi [01].
Đường lactoza trong sữa có hàm lượng trung bình 50 g/l và tồn tại dưới hai

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hóa. Tuy nhiên ở trong sữa, người ta
nhận thấy rằng sự xuất hiện màu vàng xảy ra ở nhiệt độ không cao lắm (
xephalin.
 Đặc tính hoá lí của chất béo:
+Mật độ quang ở15ºC:

0,91÷ 0,95ºC

+Nhiệt độ nóng chảy:

31÷36ºC

+Nhiệt độ đông đặc:

25÷30ºC
6

SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
+Chỉ số iod:

25÷45

+Chỉ số xà phòng hoá:

218÷235


được.
Trong quá trình làm lạnh các tryglyxerit ngoại vi bắt đầu kết tinh từ 6-7ºC
gây ra sự co rút thành phần protein làm cho bề mặt lớp vỏ màng của các cầu béo bị
phá vỡ và có thể bị kết tinh làm mất đi tính mềm mại của thành phần chất béo. Ở
nhiệt độ lạnh tất cả các chất béo hầu hết được tập trung ở bề mặt và thành từng
khối.
Khi đun nóng sữa trên 65ºC protein của màng bị biến tính và tất cả các
glyxerit đều trở thành dạng lỏng. Chất béo hoàn toàn bị nóng chảy và xuất hiện
màng cream đồng thời gây ra sự kết dính ở bề mặt của các cầu béo. Do vậy, có thể
nói màng có tính chất bảo vệ chất béo khỏi những biến đổi.
1.1.6 Các chất xúc tác hóa học trong sữa tươi .
1.1.6.1 Vitamin.
Sữa được coi là thực phẩm cân đối nhất về số lượng vitamin tuy với hàm
8
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
lượng không lớn lắm. Hàm lượng vitamin trong sữa cũng chia thành 2 nhóm theo
khả năng hoà tan của chúng trong nước hay chất béo:
+Nhóm vitamin hoà tan trong chất béo: Vitamin A, D, E, chủ yếu nằm trong
thành phần của mỡ sữa.
+Nhóm vitamin hoà tan trong nước: B, C, PP.
1.1.6.2 Các enzyme.
Các enzym tồn tại trong sữa có ý nghĩa lớn trong công nghệ chế biến sữa và
các sản phẩm sữa cũng như bảo quản sữa, các enzym trong sữa được chia làm hai
nhóm chính:

oxy già.
 Không sản sinh ra các hợp chất nitrat.
 Ít hoặc không tiết ra enzym proteaza trong sữa nhưng đôi khi trong
phomat các vi khuẩn lactic đóng vai trò quan trọng trong việc phá hủy
thành phần casein.
 Lên men các loại đường ở các điều kiện khác nhau.
 Các loại vi khuẩn điển hình trong công nghệ chế biến sữa là:
Streptococcus thermophillus được coi là tác nhân của sự hình thành axit và quá
trình chín của pho mát.
Nhóm vi khuẩn Lactic là vi khuẩn sữa chung nhất bao gồm Streptococcus
cremoris và Streptococcus lactic là tác nhân của sự đông tụ tự nhiên một vài loài
của chúng sản sinh ra các kháng sinh. Clostridium tác nhân của sự phồng lên của
phomat.
Loài Leuconostoc oenos đều là các loài lên men không điển hình, lên men
các loại đường tạo ra một ít acid lactic hoặc axetoin từ diaxetyl là các hợp chất tạo
nên hương thơm tự nhiên của bơ.
 Vi sinh vật gây bệnh:
Tồn tại trong sữa do quá trình nhiễm từ người hoặc động vật, đặc trưng là
Samonella typhi, Samonella paratyphi, Shigella dysenterial, . . .Tác động đến hệ vi
sinh vật thông thường

10
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
+ Ở 60ºC và giữ nhiệt độ này trong vài phút làm cho phần lớn hệ vi sinh vật

Mùi, vị

cục
Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có

Chỉ tiêu

11
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm

mùi vị lạ.
Màu sắc

Tinh thể màu trắng. Khi pha vào
nước cất cho dung dịch trong.

Tinh thể màu trắng ngà đến trắng.
Khi pha vào nước cất cho dung dịch
tương đối trong

1.2.2 Các chỉ tiêu lý – hóa .
Phải phù hợp với yêu cầu quy định trong bảng 2.
Bảng 1.4 - Các chỉ tiêu lý – hóa
Tên chỉ tiêu


 Hạng A

20 mg/kg

 Hạng B

70 mg/kg

7. Các chất nhiễm bẩn
 Tạp chất không tan trong nước mg/kg:
 Hạng A, không lớn hơn

60

 Hạng B, không lớn hơn

90

 Asen (As), không lớn hơn 1 mg/kg
 Đồng (Cu), không lớn hơn 2 mg/kg
 Chì (Pb), không lớn hơn

0,5 mg/kg

1.3 Chất phụ gia.
Chất phụ gia bổ sung nhằm tạo trạng thái bền vững và tăng giá trị cảm quan
cho sản phẩm.
12
SVTH: NGUYỄN VĂN A

Lactococcus

L.lactis ssp lactis var diacetylatis
Leuconostoc

L.lactis ssp cremoris
L.mesenteroides

Stretococcus

L.mesenteroides ssp dextranicum

Pediococcus

L. mesenteroides ssp cremoris

Acetobacter

S.thermophilus
P.pentosaceus
P.acidilactis
A.aceti
13

SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn

Dưới tác dụng của hệ vi sinh vật, đường lactose bị biến đổi thành nhiều thành
phần khác nhau, quan trọng nhất là tạo thành acid lactic trong quá trình lên men
sữa.
C12H22O11.H2O

→

(Lactose)

4CH3CHOH-COOH
(Acid lactic)

Acid lactic này dưới tác dụng của một số vi khuẩn đặc biệt tạo thành acid
propionic hay acid butyric.
3CH3-CHOH-COOH →

2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + H2O

(Acid lactic)

(Acid propionic)

2CH3-CHOH-COOH →

CH3-(CH2)2-COOH + 2CO2 + 2H2

(Acid lactic)

(Acid butyric)


Gia nhiệt 60- 68˚C

Bài khí 60- 65˚C
Ly tâm
Giống VSV
°

Thanh trùng 90-95 C
Làm nguội 42- 45ºC
Hoạt hóa giống
Lên men 42- 45°C
3- 5h

Nhân giống các cấp

Phối trộn
Đồng hóa 55-80°C
200- 250 bar

Tiệt trùng 137- 140°C
Làm nguội 25°C
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD:

Rót sản phẩm
Bảo quản sản phẩm

16



GVHD:


Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống tách 3/4 béo, năng suất 28000 tấn
nguyên liệu sữa tươi / năm
 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa tươi theo đúng qui định:
+ Tổng số tạp trùng không được quá 50 000 vi khuẩn lạc trong 1ml sữa.
+ Coliform nhỏ hơn 20 khuẩn lạc /1 ml sữa.
+ Không được có vi trùng gây bệnh.
2.2.2 Kiểm tra, lọc [01].
Kiểm tra: Sữa tươi lấy từ các trạm thu mua phải được kiểm tra kĩ, trước khi đưa
vào sản xuất phải kiểm tra độ chua, độ nhiễm khuẩn, tỷ trọng, hàm lượng chất khô,
hàm lượng protein và nhiệt độ của sữa, đồng thời phải khuấy đều sữa để tránh nổi
mỡ.
Trong trường hợp thấy nhiệt độ và độ chua của sữa tăng phải làm sạch và xử lí ngay.
Sữa sau khi nhập về phải đưa vào chế biến ngay, nếu chưa được sản xuất phải được
bảo quản ở nhiệt độ 8÷ 10ºC và không được để quá 3 tiếng.
Lọc: nhằm loại bỏ hoàn toàn tạp chất vô cơ và hữu cơ còn lẫn trong sữa để
đảm bảo sữa sạch đưa vào sản xuất.
Quá trình lọc bao gồm 2 giai đoạn:
+ Lọc giai đoạn 1 (lọc thô): mục đích là để loại bỏ tạp chất lớn. Các cơ cấu lọc có
dạng ống tháo lắp được và được bịt kín bằng các túi lọc. Các túi lọc được lồng vào
giữa 2 vỏ kim loại cố định. Giữa hai cơ cấu lọc có rôbinê, với ba đường hướng khác
nhau sẽ hướng đường chảy của sữa luân phiên thay đổi từ cơ cấu này sang cơ cấu
khác.
+ Lọc giai đoạn 2 (lọc sạch): lọc bằng vải lọc nhằm loại bỏ hoàn toàn tạp chất có
trong sữa. Khi lọc, sữa được đi qua một lớp vải lọc (được làm bằng màng xenluloza
hoặc là bằng nilon). Trong khi thao tác, lớp vải lọc sẽ bị bít lại do cặn lọc nên cần
thay luôn theo định kì để đảm bảo năng suất lọc.

được định sẵn áp lực chân không phù hợp để nhiệt độ sữa bị giảm đi 7-8 0C. Khi đó
các khí ở dạng phân tán, hòa tan, các hợp chất dễ bay hơi và một phần hơi nước
thoát ra ngoài thông qua bộ ngưng tụ được đặt trên đỉnh thiết bị. Nước và một số
cấu tử chuyển sang dạng lỏng rồi tự chảy xuống đáy thiết bị, khí và các cấu tử
không ngưng tụ được bơm chân không hút ra ngoài.
2.2.6 Ly tâm [01, tr.55]
Mục đích của công đoạn: là để tách cream ra khỏi sữa nguyên liệu nhằm thu
19
SVTH: NGUYỄN VĂN A

GVHD: