Lời mở đầu
Ngành công nghệ thực phẩm là một ngành khoa học đóng vai trò quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó giải quyết công ăn việc làm cho ngời lao
động. ở nớc ta ngành công nghệ thực phẩm đang phát triển mạnh, góp phần
làm giàu nguồn thực phẩm cho xã hội, đồng thời làm nguyên liệu cho một số
ngành công nghiệp nớc giải khát đang phát triển mạnh tạo sự cạnh tranh lớn
trong xã hội .
Bất kỳ một cơ thể sống nào cũng cần đến nớc, nó là yếu tố để duy trì và
phát triển sự sống. Nớc tham gia vào thành phần cấu tạo của cơ thể. Cơ thể
con ngời tiếp nhận nớc từ bên ngoài bằng con đờng thông qua việc ăn uống.
Trong đó chủ yếu là uống.
Là một nớc ở vùng nhiệt đới lại thêm thời tiết ngày càng khắc nghiệt nên
việc nớc uống, trong đó nớc giải khát pha chế và nớc khoáng là nguồn cung
cấp nớc quý báu cho cơ thể
Bên cạnh đó,đáp ứng đòi hỏi về sự phong phú và đa dạng của nớc giải
khát để thoả mãn các nhu cầu của chế hơng liệu và nớc khoáng là một mặt
hàng mới đang đợc a chuộng và tiêu thụ rộng rãi. ngời tiêu dùng thì nớc giải
khát pha
Xuất phát từ tình hình nói trên thì việc khai thác tối đa những kinh nghiệm
cổ truyền quý báu và kết hợp với các phơng pháp ông nghệ tiên tiến để nớc
giải khát có chất lợng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngời tiêu dùng. Với
những kiến thức đã đợc học, khoa Hoá Kỹ Thuật, trờng Đại học Kỹ Thuật đã
giao cho em đề tài công nghệ II Thiết kế phân x ởng sản xuất nớc giải khát pha
chế và nớc khoáng đóng chai với năng suất mỗi loại là 50.000 lít/ngày.

Chơng 1 : Luận chứng kinh tế kỹ thuật
Quãng Ngãi là một tỉnh thuộc miền trung, có dân c đông,là nơi mua bán
với các huyện tỉnh lân cận. Hiện đang trên đà phát triển của ngành thuỷ sản,
cảng với sự phát triển của khu công nghiệp Dung Quốc đã thu hút lực l ợng
lao động vô cùng lớn và việc xây dựng nhà máy nớc giải khát tại thị xã Quảng
Ngãi là vô cùng hợp lý, để phục vụ cho ngời tiêu dùng trong và ngoài tỉnh. Sản

máy cần có máy phát điện dự trữ .
1.5. Nguồn cung cấp nhiên liệu :
Nhiên liệu chủ yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi, NH
3
làm tac nhân
lạnh bôi trơn đ ợc nhập từ nơi khác vào đảm bảo điều kiện cho nhà máy hoạt
động .
1.6. Giao thông :
Nhà máy nớc giải khát cần có một lợng vận chuyển lớn để vận chuyển
nguyên liệu và thành phẩm. Việc nhà máy xây dựng gần quốc lộ, gần đờng sắt
nên thuận tiên cho việc tập trung nguyên liệu, nhiên liệu và tiêu thụ sản phẩm .
1.7. Nguồn nớc :
Nớc là nhu cầu không thể thiếu đợc, nớc sử dụng do công ty cấp nớc
Quãng Ngãi cung cấp. Ngoài ra cần đào thêm giếng để ổn định nguồn nớc và
qua xử lý trớc khi đa vào sử dụng. Lợng nớc nhà máy dùng trong sản xuất và
Trang
2
sinh hoạt rất lớn, tuỳ theo công đoạn sản xuất mà sử dụng lợng nớc và chất l-
ợng nớc khác nhau cần đảm bảo đợc các chỉ tiêu nhất định nh chỉ tiêu hoá
học, hoá lý và tiêu chuẩn vi sinh .
1.8. Thoát nớc từ nhà máy:
Nớc thải ảnh hởng môi trờng bên trong và ngoài nhà máy. Do đó nớc
thải qua hệ thống xử lý tiêu chuẩn cho phép trớc khi thoát theo mạng lới đờng
ống nớc thải của thị xã .
1.9. Nguồn nhân lực :
Chủ yếu ở thị xã và các Huyện trong Tỉnh đủ để đpá ứng nhu cầu nhân
lực dồi dào . Đội ngũ cán bộ có trình độ khoa học kỹ thuật của truờng Đại Học
Đà Nẵng .
Tóm lại : Thiết kế nhà máy sản xuất nớc giải khát pha chế và nớc khoáng
đóng chai với năng suất mỗi loại là 50.000 lít/ngày tại thị xã Quãng Ngãi là hợp

Ngoài ra còn phải thoả mãn các chỉ tiêu hoá học nh độ cứng, độ kiềm, độ oxy
hoá và độ cặn .
Độ oxy hoá không v ợt quá 1 ữ 2mg/lít. Độ ôxy hoá của nớc đợc tính
bằng số ml KMnO
4
dùng để ôxy hoá các chất khử có trong 1 lít nớc đun sôi
trong 10 phút.
Hàm l ợng cặn khô không vợt quá 600mg/lít
Chuẩn độ Coli 300ml
Chỉ số Coli 3
+ Phơng pháp xử lý nớc : theo phơng pháp keo tụ truyền thống : đó lại
thêm 3 thành phần chính vào trong thùng phản ứng .
Trang
Thành phần Tối đa
Kiềm 50mg/lít
Sunphate 250mg/lít
Cloride 250mg/lít
Tổng chất rắn hoà tan 500mg/lít
Fe
2+
0,1mg
Mn
2+
0,05mg/lít
Màu Không
Độ đục Không
Vị Không có vị lạ
Mùi Không
4
Chất keo tụ nh Fe

hởng đến chất lợng cảm quan, làm trung hoá lợng axit có trong nớc gây cặn
và ăn mòn thiết bị. Vì vậy cần xử lý.
Độ cứng của n ớc : độ cứng cũng ảnh hởng đến chất lợng sản phẩm.
Vì vậy trớc khi sản xuất phải làm mềm nớc, nghĩa là loại bỏ các muối Ca
2+
, Mg
2+
.
2.2. Đờng :
Đa số các loại nớc giải khát đều chứa khoảng 8ữ10% đờng. ở nớc ta, đ-
ờng đợc sản xuất từ cây mía. Tuỳ theo giống mía, đất đai và điều kiện canh tác,
hàm lợng đờng trong cây mía có thể từ 8 -ữ 16%. Khi sản xuất chúng ta chỉ có
thể lấy 78 ữ 90% lợng đờng trong cây mía.
Đờng đợc dùng để nấu xirô dùng cho nớc giải khát pha chế .
Chỉ tiêu chất lợng của đờng trong nhà máy :
Hàm ẩm : W = 0,07%
% chất khô : 99,62%
Hàm lợng đờng khử 0,1%
Hàm lợng tro : 0,07%
Độ màu (tính bằng độ Stame) 2,5 %
Mùi vị : Vị ngọt, không có mùi, vị lạ
Màu sắc : có màu trắng
Phơng pháp bảo quản đờng khi mua về nhà máy : đờng đợc chứa trong
bao dày, bên trong có túi PE dán kín và đợc bảo quản trong kho chứa có bậc
kê cách nền 0,2m.
Chất lợng đờng ảnh hởng trực tiếp đến độ trong, màu sắc, mùi vị của
sản phẩm. Các nhà máy đóng bao phải đảm bảo chất lợng đờng thích hợp sự
lu trữ và bảo quản :
Trang
5

kiểm tra quan trọng nhất. Mặt dù đờng đã đợc kiểm tra toàn bộ về phân tích
nhng nó vẫn phải đợc kiểm vị, mùi, cảm quan vì đờng có thể hấp thụ vị lạ và h-
ơng từ môi trờng xung quanh.
Khi nấu xirô, trong quá trình nấu cũng có thể gây ảnh hởng đến chất l-
ợng cảm quan về màu sắc, độ trong, mùi, vị.
Khi nấu xirô đ ờng trắng, đun nớc ở 60
o
C sau đó đổ đờng vào và tiếp
tục đun cùng với cánh khuấy liên tục đến khi đờng sôi, cho dịch đờng sôi trong
30 phút. Trong quá trình nấu phải ngừng khuấy để vớt bọt. Nếu không vớt bọt
cho xi rô thì nó sẽ gây trở ngại cho việc rót chai, làm giảm vị và gây bần chi sản
phẩm.
Khi nấu đ ờng khử trắng thì bổ sung thêm lợng axit Citric vào. Lợng axit
Citric bổ sung đợc tính toán là 100g/100kg đờng. Dới tác dụng của axit một
Trang
6
phần đờng bị khử có tác dụng chông lại sự hồi đờng Sacaroza và làm cho vị
của xi rô mềm mại dễ chịu hơn.
Khi đờng hoà tan hết trong quá trình nấu thêm than hoạt tính, bột trợ lọc
vào đợc lu giữ, khuấy trộn cùng với dung dịch xirô trong 30 phút để than hoạt
tính có đủ thời gian phản ứng, hấp thụ các tạp chất, màu, mùi có trong xirô.
Sau đó lọc xirô
2.3. Khí Cacbonic (CO
2
)
Khí Cacbonic rất phổ biến trong thiện nhiên cả ở dạng tự do lẫn kết hợp.
Tuỳ theo áp suất và nhiệt độ, khí cacbonic có thể tồn tại ở 3 dạng rắn, lỏng và
khí .
2.3.1. Mục đích sử dụng :
Khí CO

vào cơ thể thì CO
2
sẽ thu
nhiệt và bay hơi. Do đó ta có cảm giác mát và dễ chịu hơn, thấy vị the the ở
đầu lỡi.
Khí CO
2
có thể nhận đợc từ các nguồn khác nhau :
Từ khói đốt của các lò hơi hay lò nhiệt điện, lò nung vôi.
Từ các nguồn n ớc khoáng đợc bão hoà khí CO
2
thiên nhiên.
Từ quá trình lên men dịch đ ờng ở các nhà máy bia, rợu, nấm
men .
Các tiêu chuẩn CO
2
mới :
Khí CO
2
phải đợc công nhận là loại dùng cho ngành thực phẩm
Khí CO
2
vận chuyển, lu trữ, bảo quản phải tuân thủ nghiêm ngặt các
quy định về an toàn và các yêu cầu quy định khác .
Việc phân tích mẫu CO
2
không đơn giản, hiện nay chỉ có một phòng Lab
ở Newjersay .
Nhiều chất nhiễm bẩn với một lợng nhỏ nhng ảnh hởng rất lớn đến mùi vị
sản phẩm nh Cobansunphit (CoS).

2
. Mỗi chất khí hoà tan vào chất lỏng sẽ làm
giảm khả năng hoà tan của chất khi khác vào dung dịch đó. Do đó để bảo
hoà đợc nhiều CO
2
trớc khi tiến hành cacbon hoá nên thải hết không khí ra
khỏi nớc hoặc dung dịch.
Các muối khoáng có trong nớc sẽ làm ảnh hởng xấu đến quá trình bão
hoà CO
2
tự nhiên. Sự có mặt của chất keo mang điện tích dơng nh protein sẽ
làm chậm quá trình bão hoà CO
2
nhng lại tăng cờng khả năng giữ nó trong
dung dịch .
Bão hoà CO
2
đợc tiến hành dới áp suất 8ữ9at.
2.4. Hơng liệu :
Mục đích sử dụng :
Chất thơm là một trong những nguyên liệu quan trọng trong thành phần
của nớc giải khát. Tuy chỉ chiếm số lợng rất ít nhng nó tạo cho nớc giải khát mùi
thơm đặc trng, ngọt dịu.
Hơng vị của một số nớc giải khát nh chanh, cam , quýt, mơ mận là do
tinh dầu chứa trong vỏ hoặc vị của thịt quả gây nên. Các chất này đợc đa vào
nớc giải khát ở dạng hơng liệu hoặc nớc chiết từ quả bằng cách ngâm đờng,
cồn
Nhà máy sử dụng hơng liệu đợc mua từ thị trờng .
2.5. Axit Citric (C
6

thác lấy nớc nguồn này làm nguồn nớc khoáng chính cho nhà máy. Từ nớc
khoáng nuồn tinh khiết và trong suốt, đạt các tiêu chuẩn về nớc uống, nhà máy
cho ra đời một số sản phẩm nh nớc giải khát lên men, nớc khoáng pha chế, mà
chủ yếu là nớc khoáng đóng chai có ga nhằm giảm cơn khát và kích thích tiêu
hoá tốt cho ngời. uống.
Chơng 3 : Dây chuyền công nghệ sản xuất
Trang
Tên chỉ tiêu Mức độ
Trạng thái Tinh thể hay bột vô định hình
Màu sắc Màu trắng
Mùi Không mùi
Vị Ngọt, mặn
Độ hoà tan Tan hoàn toàn trong 2 phần nớc
Tạp chất Không có
Độ ẩm tính theo %
khối lợng
1
9
A/ Dây chuyền công nghệ sản xuất n ớc giải
khát pha chế :
1. Dây chuyền công nghệ :
Nớc nguồn
Xử lý nớc và tiệt trùng
Nấu xirô
Lọc xirô
Làm lạnh
Phối trộn
Nớc đã xử lý
Xirô bán thành phẩm
Làm lạnh Bão hoà CO

Nớc dùng nấu xirô đợc đun đến 60
o
C rồi cho đờng vào. Trong quá trình
nấu cánh khuấy luôn luôn hoạt động thờng xuyên, tiếp tục đun sôi khoảng 10
phút. Tránh đun sôi đờng quá lâu, đờng sẽ bị caramen hoá gây cháy đờng làm
ảnh hởng xấu đến nớc thành phẩm.
Khi nhiệt độ hạ xuống còn 80ữ90
o
C ta cho axit citric vào nhằm tạo độ
chua cho nớc pha chế thành phẩm. Mặt khác ở nhiệt độ này axit citric sẽ
chuyển hoá toàn bộ đờng sacaroza thành đờng glucoza và fructoza.
2.3. Lọc xirô :
Mục đích lọc xirô là để loại bỏ tạp chất trong đờng tạo ra khi nấu xirô. ở
đây ta tiến hành lọc nóng ở 70ữ80
o
C bằng thiết bị lọc khung bản.
2.4. Làm lạnh xirô :
Mục đích làm lanh xirô xuống nhiệt độ thấp là để pha chế hơng chanh vì
ở nhiệt độ thấp hơng chanh ít bị tổn thất hơn .
Xirô đợc làm lạnh bằng thiết bị làm lạnh bản mỏng và làm lạnh đến nhiệt
độ khoảng 4ữ10
o
C.
2.5. Bão hoà CO
2
vào nớc :
Nớc sau khi làm mềm đạt các tiêu chuẩn quy định của nhà máy đợc đa
qua thiết bị làm lạnh nớc đến nhiệt độ 1ữ2
o
C để tiến hành bảo hoà CO

quyết định nhng không tách rời cự có mặt của các chất hoà tan khác nh muối
khoáng, đờng, tanin, peptin, protid và các sản phẩm thuỷ phân vì các chất này
giúp cho khả năng tạo bọt và giữ bọt lâu tan.
Tuy nhiên CO
2
hoà tan trong nớc vẫn là yếu tố quan trọng tạo ra nhiều
phản ứng hoá học giữa các chất làm cho mùi vị của nớc uống ngon hơn.
Ngoài ra CO
2
hoà tan trong nớc còn hạn chế đợc hoạt động của vi sinh vật giữ
cho nớc lâu hỏng.
2.6. Chiết rót xirô vào chai và đóng nắp :
Chuẩn bị xirô bán thành phẩm và nớc bão hoà CO
2
là 2 giai đoạn quan
trọng nhất của sản xuất. Xirô sau khi phối trộn với hơng liệu, màu, chất bảo
quản thực phẩm đợc bơm qua máy chiết và tiến hành chiết vào chai trớc theo
một thể tích nhất định. Sau đó chai đợc đa qua mâm chiết khác của máy
chiết tiến hành chiết nớc bão hoà CO
2
vào phần còn lại của chai .
Trang
11
Chai đợc chuyển từ mâm chiết sang máy đóng nắp nhờ băng tải đẩy.
Mỗi giá đỡ chai đợc làm việc ứng với một pitton dập nút cố định vì mâm gần
giá đỡ chai và cơ cấu pitton dập nút cùng gắn trên một trục quay cùng vận
tốc .
2.7. Kiểm tra và dán nhãn :
Chai sau khi dập nút đợc băng tải đa sang máy kiểm tra và dán nhãn.
Nhãn đợc dán vào chai tự động, mỗi chai một nhãn .

nến lên áp suất cao và có nhiệt độ cao. Hơi NH
3
cao áp này sẽ đ-
ợc đa sang một dàn ngng dùng không khí và nớc lạnh giải nhiệt . Nhờ vậy mà
NH
3
sẽ hoá lỏng chảy vào bồn chứa và đợc đa vào thiết bị ngậm ga để tiếp tục
chu trình làm lạnh .
2.9.4. Hệ thống khí nén :
Chức năng :
Cung cấp cho dây chuyển một nguồn khí nén sạch, khô,vô trùng và
không có nhớt khay các tạp chất khác nhằm cung cấp khí có áp suất cao
trong một số thiết bị dùng các cơ cấu điều khiển bằng khí nén.
Trang
12
Nguyên lý làm việc : dùng những máy nén khí không dầu dùng để nén
khí lên áp suất cao quy định, sau đó làm lanh khí nén để ngng tụ lợng hơi nớc
có trong khí nén để thu đợc khi nén khô ở đầu ra. Sau đó khí nén đợc đa vào
bồn chứa để cung cấp cho các thiết bị
B/ Dây chuyền công nghệ sản xuất n ớc
khoáng đóng chai
1. Dây chuyền công nghệ
Nớc nguồn
ozon hoá
lọc tinh tầng sâu
lọc than hoạt tính
Tiệt trùng bằng đèn UV
Siêu lọc CO
2
làm lạnh làm sạch cơ học

2.1.3.Các thiết bị :
2.1.3.1. Thiết bị tăng áp suất :
Bao gồm :
01 bơm ly tâm đa cấp với kết cấy cơ khí đặc biệt có cánh quạt chống
ăn mòn.
01 thùng áp suất có vách ngăn lắp dựng đứng.
Trang
14
01 bộ điều khiên bao gồm tất cả các dụng cụ ngắt chuyển mạch và
điều khiển cần thiết cho việc vận hành tự động. Gồm 1 thiết bị điều chỉnh áp
suất dùng điều khiển áp suất khi vận hành các bơm .
01 dụng cụ đóng, mở, dụng cụ hồi chuyển.
01 hệ thống ống dẫn nối giữa các bơm và hơi .
2.1.3.2. Hệ thống tạo ôzôn :
Bao gồm các thiết bị :
Vỏ bằng kim loại tấm.
Thiết bị tạo ôzôn
Thiết bị làm khô không khí
Bộ điều khiển
2.1.3.3. Hệ thống lọc tinh tầng sâu
Mục đích để lọc nớc nguyên sinh đã ozon hoá
Bao gồm:
01 bồn lọc đặc biệt thiết kế đứng đặt trên bệ, có nắp đậy hình vòm và
phía dới gắn với vòi lọc đặc biệt làm bằng vật liệu chống ăn mòn
02 áp kế do áp suất lọc thất thoát.
01 van loại khí tự động.
01 mẻ vật liệu dùng để lọc gồm đá, sỏi.
2.1.3.4 Hệ thống thổi khí nén để làm sạch:
Mục đích để rửa toàn bộ hệ thống lọc tầng sâu bằng phơng pháp ngợc
dòng

Toàn bộ điều chỉnh theo VDE
2.2. Thuyết minh về công đoạn làm lạnh nớc khoáng đã
xử lý và bão hoà CO
2
.
2.2.1. Làm lạnh nớc khoáng đã xử lý
Nớc khoáng sau khi xử lý đợc bơm qua thiết bị làm lạnh bản mỏng. ở đây
nớc đợc làm lạnh đến 1 ữ 4
o
C nhờ quá trình trao đổi nhiệt giữa nớc khoáng với
chất tải lạnh (chất tải lạnh là dung dịch rợu có nhiệt độ ban đầu khoảng
15
o
C).
Mục đích làm lạnh nớc khoáng đến 1ữ4
o
C là để nạp CO
2
vào nớc
khoáng vì ở nhiệt độ thấp CO
2
hoà tan vào nớc khoáng dễ dàng.
2.2.2. Lọc CO
2
Bình CO
2
lỏng van áp lực khí loãng bình KMnO
4

bình nớc bình CaO than hoạt tính bình trung gian

cấp chai vào các bọc chứa chai gắn lên các thanh mang chai. các thanh
mang chai sẽ mang chai này vào các bồn đựng dung dịch NaOH nóng. Tại
đây, NaOH sẽ tiếp xúc với chai để khử trùng và rửa sạch các chất dơ của
chai.Sau đó các chai ở vị trí úp ngợc sẽ vào thanh mang chai chuyển sang các
vùng có các vòi phun nớc ở phía dới và bên trên . Các vòi phun này sẽ rửa
Trang
16
sạch NaOH còn đọng trong chai. Sau đó chai đợc đa ra đầu của máy để cấp
cho máy chiết.
2.4. Chiết rót nớc đã bão hoà CO
2
vào chai .
Khi kiểm tra áp lực và nhiệt độ lạnh của nớc khoáng trong bầu chứa của
máy chiết thì nhấn nút khởi động bắt đầu làm việc. Chai sạch đợc băng tải đa
sang may chiết. Tại vị trí đầu con cò sẽ mở hơi, nâng giá đỡ chai lên cho miệng
chai ép chặt vào vòi chiết, đồng thời lúc đó con cò khác mở van vòi chiết nớc
chứa trong bầu chiết phun vào chai cho đến khi áp suất trog bầu chiết bằng
áp suất trong chai thì bộ phận vòi chiết nớc sẽ tự động mở nớc tự độ chảy vào
chai và đợc mâm quay đi. Khi nớc trong chai đã đầy, con cò bắt đầu đóng van
nớc lại và đồng thời con cò hơi xả hơi, giá đỡ hạ xuống và chai đợc băng tải
chuyển sang máy đóng nút.
2.5. Đóng nút chai
Chai đợc chuyển từ mâm máy chiết nớc sang máy đóng nút nhờ băng
tải đẩy. Mỗi giá đỡ chai đợc làm việc ứng với 1 piton dập nút cố định vì mâm
gần giá đỡ chai và cơ cấu pitton dập nút gắn trên cùng một trục quay cùng
vận tốc.
Chai sau khi dập nút đợc băng tải đa sang máy dán nhãn.
2.6. Dán nhãn tự động :
Nhãn đợc dán vào chai tự động rồi đợc chuyển sang máy in phun.
2.7. Máy in phun

Phạm vi cung cấp : một cảm biển phát hiệ sự có mặt của chai trên băng
tải và chuẩn bị đa màng co ra đầu phân phối.
2.8.4. Màng hầm co :
Có cấu tạo nh một nhiệt điện trở. Khi chai đã có nắp nhãn đi qua, nhiệt
điện trở nóng đến nhiệt độ 200
o
C ữ 250
o
C làm nhãn nhựa chảy và dán chặt vào
nắp chai
Chơng 4 : Cân bằng sản phẩm
A/ Cân bằng sản phẩm n ớc giải khát pha chế
1. Hao hụt qua các công đoạn
Công đoạn Hao hụt chất khô Hao hụt thể tích
Nấu xirô 2%
Lọc xirô 1%
Làm lạnh 0,5%
Pha chế 2%
Chiết rót 3%
2. Các số liệu ban đầu
Các chỉ tiêu nguyên liệu cho nớc giải khát
Đ ờng : 100g/lít sản phẩm, sử dụng xirô 70%
H ơng liệu : 5ml/lít sản phẩm
Axit citric : 1,24g/lít sản phẩm, sử dụng dới dạng dung
dịch 400g/lít
L ợng Natri benzoat : dùng khoảng 2% so với lợng đờng
trong xirô pha thành dung dịch 400g/lít .
Màu thực phẩm : 0,3mg/lít sản phẩm, sử dụng d ới dạng dung
Trang
18