Trường đại học kỹ thuật
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Hiện nay ngành công nghệ thực phẩm là một ngành khoa học đóng một vai trò
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó đáp ứng nhu cầu của con người về dinh
dưỡng ngày càng cao. Mặt khác, nó giải quyết công ăn việc làm cho người lao động.
Ở nước ta hiện nay ngành công nghệ thực phẩm là một trong những ngành đang phát
triển mạnh và theo dự báo nó sẽ phát triển mạnh trong tương lai. Nó sẽ làm giàu
nguồn thực phẩm cho xã hội, đồng thời làm nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp
khác.Trong đó công nghiệp sản xuất nước giải khát đang phát triển mạnh tạo sự cạnh
tranh lớn trong xã hội.
Trong cơ thể chúng ta nước là thành phần chủ yếu và không thể thiếu được.
Chúng ta có thể nhịn đói trong thời gian dài nhưng rất khó và sẽ suy yếu nhanh khi
nhịn khát trong thời gian ngắn.
Do dân số và nhu cầu của xã hội ngày càng tăng, con người dùng nước không
chỉ đáp ứng nhu cầu về bổ sung nước trong cơ thể mà còn vì dinh dưỡng và giá trị cảm
quan mà nước giải khát đáp ứng được tất cả các điều đó cho nên nước giải khát không
thể thiếu được trong xã hội hiện nay.
Trong công nghệ sản xuất nước giải khát, bao gồm nhiều sản phẩm khác nhau
như: Nước ngọt pha chế, nước khoáng, nước giải khát lên men...Trong đó nước giải
khát lên men là loại nước uống mát, bổ dưỡng, có hương vị đặc trưng, là hợp chất
chiết từ nguyên liệu, CO2 và các sản phẩm lên men khác tạo nên. Đặc biệt CO 2 bão
hoà trong nước giải khát có tác dụng làm giảm cơn khát cho người sử dụng. Hiện nay
nước ta đang trên đà công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, do đó cần phải có
những người lao động với cường độ cao. Chính vì vậy cần phải có những loại nước
uống có giá trị dinh dưỡng nhằm đảm bảo cung cấp đủ lượng nước và năng lượng đã
tiêu tốn do quá trình làm việc, bên cạnh đó các sản phẩm của nước giải khát pha chế
rất được người sử dụng ưa chuộng, do tính chất đa dạng của nó và theo nhu cầu sử
dụng.
Để đáp ứng các nhu cầu trên ta cần phải xây dựng nhà máy nước giải khát lên
men và nước giải khát pha chế để sản xuất ra các loại nước uống có chất lượng cao
nhằm đáp ứng nhu cầu hiện nay.
Chương I
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Trước tình hình nền kinh tế xã hội đang phát triển, đời sống con người ngày
càng cao, do đó rất cần một chế độ dinh dưỡng hợp lý. Vì vậy việc xây dựng nhà máy
chế biến nước giải khát là vấn đề tất yếu.
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp
Đà Nẵng nói riêng và các tỉnh khác ở khu vực Miền Trung nói chung hiện nay
đang trên đà phát triển. Tại Đà Nẵng cùng với sự phát triển các nghành công nghiệp ,
thuỷ sản , du lịch và đặc biệt là khu công nghiệp Hoà Khánh đang phát triển nhanh
chóng trở thành một khu công nghiêp trọng điểm của Miền Trung. Thêm vào đó
nguồn nhân lực rất dồi dào, do đó việc xây dựng nhà máy nước giải khát tại khu công
nghiệp Hoà Khánh là hoàn toàn hợp lý để phục vụ cho người tiêu dùng trong và
ngoài thành phố cùng với các tỉnh và thành phố lân cận ,và có thể xuất khẩu sang các
nước khác trong khu vực Đông Nam A’ với nguồn nguyên liệu chính là malt và ngô.
Năng suất thiết kế của nhà máy là: 18 triệu lít sản phẩm/1năm.(Bao gồm 15 triệu lít
nước giải khát lên men và 3 triệu lít nước giải khát pha chế)
1.1. Đặc điểm tự nhiên.
Khí hậu Đà Nẵng chia ra hai mùa , mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ
tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 28 0C,độ ẩm tương đối trung bình
82%, hướng gió chủ yếu là Đông-Nam. Với điều kiện tự nhiên và khí hậu như vậy
việc xây dựng nhà máy nước giải khát là hoàn toàn có cơ sở (không ảnh hưởng đến
cuộc sống dân cư tại địa điểm này ). Hơn nữa điều kiện đất đai của các huyện lân cận
như: Điện Bàn, Hoà Vang , Đại Lộc, Duy Xuyên, Quế Sơn...rất màu mở nên việc tạo
vùng nguyên liệu ( trồng ngô ) rất phù hợp.
1.2. Nguồn nguyên liệu.
Nguồn nguyên liệu chủ yếu là malt và ngô. Malt được nhập về từ nước ngoài,
ngô được thu mua ở các huyện và các tỉnh lân cận. Hiện nay với nhiều giống ngô lai
cho năng suất cao, nguồn nguyên liệu này trước đây chưa được sử dụng triệt để nên
việc xây dựng nhà máy nước giải khát để tận dụng nguồn nguyên liệu này là phù hợp.
1.3. Hợp tác hoá.
Để nhà máy thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm
và phế phẩm, cần phải hợp tác hoá với các nhà máy lân cận trong và ngoài Thành
Phố để sử dụng chung những công trình điện, nước, giao thông, thu mua nguyên liệu
và tiêu thụ sản phẩm... nhằm giảm bớt vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn
vốn đồng thời sử dụng tuần hoàn các chất thải chống ô nhiểm môi trường. Mặt khác,
nhà máy đặt tại khu công nghiệp Hoà Khánh có cơ sở hạ tầng đảm bảo là điều kiện
thuận lợi để nhà máy phát triển.
1.4. Nguồn cung cấp điện.
Nguồn điện nhà máy lấy từ mạng lưới điện Quốc Gia, nhờ có trạm biến áp 110
KV có dòng điện tiêu thụ với điện áp 220/380V. Để đề phòng mất điện, nhà máy cần
có máy phát điện dự phòng.
1.5. Nguồn cung cấp nhiệt.
Nhiên liệu chủ yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi riêng của nhà máy, NH 3 làm
tác nhân lạnh, dầu bôi trơn ... Nhập từ các nơi vào để đảm bảo cho nhà máy hoạt
động.
1.6. Giao thông.
Nhà máy cần có một lượng phương tiện vận chuyển lớn để vận chuyển nguyên
liệu và thành phẩm. Việc nhà máy xây dựng ở một thành phố lớn như Đà Nẵng có hệ
thống giao thông phát triển cộng với việc nhà máy nằm trong khu công nghiệp ở gần
quốc lộ , đường sắt và cảng Biển nên rất thuận tiện cho việc tập trung nguyên liệu
và tiêu thụ sản phẩm.
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp
1.7. Nguồn nước.
Nước là nhu cầu không thể thiếu được, nước được sử dụng do công ty cấp nước
Đà Nẵng cung cấp. Ngoài ra cần đào thêm giếng để ổn định nguồn nước và phải qua
xử lý trước khi đưa vào sử dụng. Lượng nước dùng trong sinh hoạt nhà máy rất lớn
tuỳ theo từng công đoạn sản xuất mà sử dụng lượng nước và chất lượng nước khác
nhau, cần đảm bảo được các chỉ tiêu nhất định: Hoá học, hoá lý và tiêu chuẩn vi sinh.
1.8.Thoát nước của nhà máy.
Nước thải ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài và bên trong nhà máy .Vì vậy
nước thải phải qua hệ thống xử lý đến tiêu chuẩn cho phép trước khi thoát theo mạng
lưới thoát nước của thành phố để tránh ô nhiễm môi trường nước.
1.9. Nguồn nhân lực .
Đà Nẵng là một trong những thành phố lớn cho nên nguồn nhân lực rất dồi dào,
có nhiều nhân tài được đào tạo nhiều nơi trên đất nước,bên cạnh đó nhà máy còn
cộng tác với cán bộ khoa học kỹ thuật của trường Đại Học Kỹ Thuật Đà Nẵng có thể
giải quyết được các vấn đề xảy ra khi nhà máy hoạt động.
Tóm lại:
Việc xây dựng nhà máy nước giải khát tại địa bàn Khu công nghiệp Hoà Khánh
là rất hợp lý đáp ứng nhu cầu của nhân dân, giải quyết một lượng công ăn việc làm
cho con em địa phương và các tỉnh lân cận ,nâng cao trình độ văn hoá kỹ thuật cho
nhiều người. Những vấn đề kinh tế kỹ thụât, nguyên liệu, tiêu thụ sản phẩm luôn đảm
bảo cho nhà máy hoạt động liên tục (với năng suất thiết kế là 18 triệu lít sản phẩm / 1
năm).
Chương II
GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU
Để sản xuất nước giải khát, nhà máy sử dụng nguyên liệu: Ngô, malt, đường,
nước và một số chất phụ gia khác.
2.1. Malt.
Malt là những hạt hoà thảo nẩy mầm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhân tạo
thích hợp.Trong malt rất giàu chất dinh dưỡng, khoảng 18% chất dễ hoà tan, các
chất dễ hoà tan gồm đường đơn giản, dextrin, vitamin. Đặc biệt malt chứa hệ enzim
thuỷ phân phong phú: amylaza, proteaza, xitaza và nhiều enzim khác.
Malt dùng chế biến các loại nước uống có độ cồn thấp và có chất lượng cao như
bia, các loại nước uống tổng hợp cho người gìà, trẻ em, và phụ nữ mang thai.
Malt dùng để sản xuất nước giải khát lên men là malt đại mạch (malt vàng ). Độ
ẩm của malt sau khi sấy và trong thời kỳ bảo quản không vượt quá 6%, đảm bảo
sạch, không có mùi vị lạ, không mốc, không hôi khói ,có mùi đặc trưng của malt,
yêu cầu kích thước đồng đều (khoảng 2,5 2,8 mm) để dễ dàng cho quá trình
nghiền. Khối lượng dao động trong khoảng 520 600 g/l, độ chiết khoảng 75%
82%. Thành phần hoá học trung bình của malt tính theo phần trăm chất khô: tinh bột
58%, đường khử 4%, sacaroza 5%, pentozan hoà tan 1 %, pentozan không hoà tan
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp
và hexozan: 9%, xenluloza 6%, chất chứa nitơ 10%, chất béo 2,5%, chất khoáng
2,5%. Ngoài ra còn chứa chất màu , các tanin và chất đắng.
Trong malt chứa hệ enzim thuỷ phân: amylaza, amylaza, proteaza ,
peptidaza, fitaza, xitaza, amylophotphataza. Trong đó enzim peptidaza, xitaza và
fitaza nhạy với nhiệt độ hơn cả. Do đó các enzim này chỉ tồn tại ở các malt sấy nhẹ.
Enzim amylaza, amylaza và proteaza thực hiện việc chuyển các chất trong
nguyên liệu thành các loại đường và các axit amin.
Enzim amylaza tác dụng lên liên kết 1-4 glucozit của mạch amyloza và
amylopectin nhờ đó tinh bột nhanh chóng phân cắt thành những dextrin có phân tử
lượng thấp và một lượng rất ít disacarit và glucoza, khi đó có sự giảm nhanh chóng
độ nhớt của dịch tinh bột.
Enzim amylaza tác dụng lên amyloza và amylopectin bắt đầu từ các đầu tận
cùng không có tính khử của các chuỗi và giải phóng lần lượt các gốc maltoza nên
amylaza phân cắt hoàn toàn mạch amyloza thành maltoza, còn mạch amylopectin
chỉ cắt được 60% để chuyển thành maltoza và một phần nhỏ dextrin.
Proteaza: Enzim này có tác dụng làm cho protein thủy phân thành các polypeptit
phức tạp và không đông tụ. Tiếp theo dưới tác dụng của enzim polypeptidaza các
polypeptit chuyển thành các axit amin chuyển vào dịch lên men.
Protein có trong dịch lên men ít so với các chất chiết được nhưng ảnh hưởng rất
lớn đến sự tạo bọt và độ bền của sản phẩm. Các sản phẩm thuỷ phân của protein:
( albumoza, polypeptit, và các axitamin ) không tách khỏi dung dịch khi đun sôi
( không đông tụ ), nhưng nó có tính keo, albumoza, pepton và các polypeptit
tham gia vào việc tạo bọt và tăng vị cho sản phẩm, còn axitamin cần thiết cho dinh
dưỡng nấm men.
Bảo quản malt:
Nhà máy nhập malt từ nước ngoài và được dự trữ trong kho để bảo đảm sản xuất
liên tục, thời gian dự trữ là một tháng.
2.2. Ngô.
Ngô là cây lương thực trồng rất nhiều trên thế giới và phát triển tốt ở vùng nhiệt
đới.
Ơ nước ta ngô trồng rất nhiều ở các miền trung du và miền núi với năng suất cao.
Ngô có nhiều giống, khác nhau về kích thước, hình dạng và thành phần hoá học.
Dựa vào sự khác nhau đó người ta phân ngô thành nhiều loại: Ngô bột, ngô răng
ngựa, ngô đá, ngô sáp, ngô đường, ngô nổ. Thành phần hoá học chủ yếu của ngô là
tinh bột, protit, ngoài ra còn có chất béo, đường, tro, xenlulo...
Bảng 1 . Thành phần hoá học trung bình của các loại ngô:(%).
Theo bảng 27[ III - 32].
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp
Loại ngô
Ngô
Protit
11,3
Tinh bột
64,2
Chất béo
7,2
Tro
1,05
Ngô răng ngựa
12,2
61,5
7,7
1,16
Ngô đá
12,3
60,0
7,9
1,28
Ngô sáp
12,9
61,6
7,8
1,10
Ngô đường
13,8
31,2
14,4
1,37
Ngô nổ
14,3
59,9
6,3
1,33
Protit:
Nitơ trong thành phần của ngô gồm gồm nitơ thuộc protit là chủ yếu, nitơ phi
protit chỉ chiếm khoảng 1,53,7% lượng nitơ chung.
Protit của ngô gồm cả 4 nhóm:albumin, globunin, glutelin, prolamin, trong đó
prolamin là nhiều nhất.Về giá trị sinh hoá của protit ngô đối với cơ thể người và
động vật được đánh giá bởi hàm lượng axit amin không thay thế được trong thành
phần protit.
Qua nghiên cứu người ta đã xác định được hàm lượng amino axit trong ngô như
sau: Acginin 4%,histidin 2,4%, lizin 2,5%, tirozin 6,1%, triptophan 0,6%,
phenylalanin 4,5%, xistin 1,1%, lơxin 21,5%, izolơxin 3,6%, valin 4,6%.
Gluxit:
Hàm lượng gluxit trong thành phần của ngô vào khoảng 8593%, trong đó
tinh bột vào khoảng 60 70%,đường 1,5 5% và dextrin 16%.
Hạt tinh bột ngô có cấu tạo đơn giản, hình dạng khác nhau, kích thước hạt tinh
bột dao động trong khoảng 2040m. Khối lượng riêng cuả tinh bột ngô khoảng
1,5765 -1,6398, trung bình:1,16.
Nhiệt độ hồ hoá tinh bột:80 -100oC, tỉ số chiết suất:1,522 và hệ số quay cực riêng
của dung dịch tinh bột thuỷ phân: 201,5.
Thành phần tinh bột ngô gồm 2 phần: amyloza và amylopectin.
Bảo quản ngô:
Ngô mua về được cho vào bao tải và xếp vào kho theo khối hẹp, chạy dài chiều
rộng 3-4 bao, chiều cao không quá 10 bao. Để đảm bảo sản xuất liên tục nhà máy
xây dựng kho đủ chứa lượng ngô trong một tháng.
2.3. Nước.
Trong quá trình sản xuất nước giải khát nước có tầm quan trọng rất lớn. Chủ yếu
đảm bảo các chí tiêu chất lượng : Lý, hoá, sinh học để không làm ảnh hưởng đến
chất lượng sản phẩm.
Nước dùng để sản xuất nước giải khát trước hết phải trong suốt, không màu có vị
dễ chịu, không có mùi vị lạ và không có vi sinh vật gây bệnh. Nước cần có độ cứng
trung bình 5 -6 mg đương lượng / l, có pH = 6,8 -7,3 ; Độ oxi hoá không vượt quá 12 mg/l, hàm lượng cặn không vượt quá 600mg/l; Các chỉ tiêu sinh học: Chuẩn độ
côli không quá 300ml, chỉ số côli không lớn hơn 3. Hàm lượng kim loại:
Sắt
không quá
0,3 mg/l
Mangan
không quá
0,05 mg/l
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp
Magiê
không quá
125 mg/l
Chì
không quá
0,1 mg/l
Đồng
không quá
3
mg/l
Kẽm
không quá
5
mg/l
Flo
không quá
1
mg/l
Selen
không quá
0,05 mg/l
Asen
không quá
0,05 mg/l
Nitrat
không quá
35 mg/l
Sunfat 60-80 mg/l
không quá
250 mg/l
Trong nước không được có xianit, thuỷ ngân, bari, crom, amoniac, photphat,
sunfuahydro, nitric.
Sự ảnh hưởng của nước đến chất lượng sản phẩm:
Nước làm thay đôi pH của dịch lên men và do đó ảnh hưởng đến quá trình thuỷ
phân, kết quả sẽ làm thay đổi đến tính chất của sản phẩm.
Theo nghiên cứu của một số tác giả các cation và anion ảnh hưởng rất lớn đến
chất lượng sản phẩm.
Ion Ca2+ hàm lượng dao động rất rộng từ 5- 6 mg/l đến 200-250 mg/l, canxi tồn
tại nhiều nhât ở các dạng muối Ca(HCO3 ) 2 và CaSO4. Muối Ca(HCO3 )2 gây ảnh
hưởng bất lợi vì làm giảm độ chua định phân của dịch lên men khi chúng tác dụng
với muối photphat của malt:
2KH2PO4 + 2NaHCO3 = K2HPO4 + Na2HPO4 +2H2O + 2CO2.
Nếu pH của khối cháo tăng thì khả năng hoạt động của enzym thuỷ phân sẽ
giảm.
Muối CaSO4 lại làm tăng độ chua định phân của dịch cháo. Tác động này rất có
lợi cho quá trình đường hoá:
4K2HPO4 + 3CaSO4 = Ca3 (PO4)2 + 2KH2PO4 +K2SO4 .
Tương tự Ion Mg2+ cũng giống như Ion Ca2+.
Ion Na+ tồn tại trong nước chủ yếu ở các dạng muối Na 2CO3, NaHCO3 , Na2SO4
và NaCl. Na2SO4 nếu hàm lượng cao sẽ làm cho sản phẩm có vị đắng khó chịu.
Muối NaCl nếu hàm lượng lớn thì không tốt nhưng trong phạm vi đến 200 mg/l làm
cho sản phẩm có vị đậm đà thích thú.
2.4. Đường.
Nhà máy sử dụng đường RE.
Đa số các loại nước giải khát đều chưá khoảng 8 10% đường .
Đường được sản xuất ở các nhà máy đường ở các tỉnh lân cận (Quãng
Nam,Quãng Ngãi...). Nhà máy dùng đường để nấu xirô bổ sung vào dịch lên men,
chất lượng của đường dùng để sản xuất được ghi trong bảng 2.
Bảng 2: Chất lượng của đường dùng trong nhà máy.
Theo bảng 1 - [VI-15]
Chỉ tiêu
Đường kính loại 1(%)
Đường kính loại 2 (%)
99,65
99,45
Hàm lượng sacaroza
Độ ẩm
< 0,07
< 0,12
Hàm lượng chất khử
< 0,15
< 0,17
Hàm lượng tro
< 0,1
< 0,15
Bảo quản đường:
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp
Đường được chứa trong bao PE dán kín, được bảo quản trong kho có bệ cách nền
0,2m.
2.5. Khí CO2 :
Khí cacbonic có thể bảo hoà trong nước nhằm tạo cảm giác và giải khát khi
uống. Khí cacbonic rất phổ biến trong tự nhiên ở trạng thái tự do lẫn kết hợp. Tuỳ
theo áp suất và nhiệt độ, khí CO2 có thể tồn tại ở 3 dạng: Rắn, lỏng, khí.
Để bảo hoà khí CO2 nhà máy phải sử dụng khí cacbonic ở dạng lỏng, đựng trong
bình thép dưới áp suất cao khoảng 70at.
Ơ điều kiện bình thường CO 2 là một chất khí không cháy và cũng không duy trì
sự cháy, không màu, hầu như không mùi, khi hoà tan trong nước CO 2 trở thành axit
cacbonic có vị chua dễ chịu. Do đó cacbonic được sử dụng rộng rãi trong san xuất
nhiều loại nước giải khát. Sau khi uống nước giải khát CO2 vào cơ thể sẽ thu nhiệt và
bay hơi do đó ta có cảm giác mát và dễ chịu hơn.
CO2 được nhận từ nhiều nguồn khác nhau, nhà máy sử dụng khí cacbonic từ quá
trình lên men dịch đường ở các nhà máy bia, rượu và của nhà máy, sau đó được nén
trong một cái bình thép ở áp suất 70at để làm lỏng CO2 .
2.6. Axitcitric.(C6H8O7).
Người ta thường chiết axit citric từ quả chanh, là 1 tinh thể không màu ngậm 1
phân tử nước. Hàm lượng axit citric trong chanh chiết được thường lên đến 99%, các
tạp chất cho phép: Độ tro không quá 0,5%, lượng axit tự do không quá 0,05%, hàm
lượng asen không quá 0,00015%, khi hoà tan axit citric trong nước cất dung dịch
phải trong suốt, có vị chua tinh khiết và không có mùi vị lạ.
Nhà máy thường sử dụng axit citric để chuyển hoá sacaroza trong quá trình nấu
xirô thành đường nghịch đảo nhằm tăng độ ngọt chung cho dịch xirô. Đồng thời axit
citric cũng dùng trong sản xuất nước ngọt pha chế nhằm tạo vị cho sản phẩm.
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp
Chương III.
DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất nước giải khát lên men từ tinh bột:
Ngô
Malt
Nghiền
Nghiền
Hơi đốt
40%
Hồ hoá
Hơi đốt
Đạm hoá
60%
Hơi đốt
Đạm hoá và đường hoá
Thơm hoá
Đường hoá
Hơi đốt
Lọc và rửa bã
Phối chế dịch lên men
Hơi đốt
Lọc
Thanh trùng và làm nguội
Nấu xirô nồng độ 60%
Lên men
Đườn
g
Làm lạnh và lọc trong
Chai bẩn
Ôn định
Rửa
CO2
Hơi đốt
Chiết rót
Thanh trùng
Kiểm tra
SVTH: Trần Tuấn Nam
Dán nhãn
Thành phẩm
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp
3.2 . Sơ đồ công nghệ sản xuất nước ngọt pha chế.
Hơi đốt
Đường
Nước
Nấu xirô 60%
Xử lý
Lọc
Hương
liệu
Màu
Làm lạnh
Làm lạnh
Bão hoà CO2
Pha chế xirô
bán thành phẩm
Phối chế
Chất bảo quản
Chiết rót và
đóng nắp
Khí CO2
Rửa
Chai
Kiểm tra
Dán nhãn
Vào két
3.3.Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất nước giải khát lên men:
3.3.1. Nghiền:
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp
3.3.1.1. Mục đích:
Phá vỡ cấu trúc của tế bào malt và ngô tạo điều kiện thuận lợi và thúc đẩy các quá
trình: Sinh, lý, hoá xảy ra trong nguyên liệu khi nấu nhằm thu được dịnh đường có
nồng độ cao các chất có trong nguyên liệu ban đầu.
3.3.1.2. Nghiền Malt:
Thành phần cấu tạo chủ yếu malt là vỏ và nội nhủ, hai hợp phần này khác nhau về
thành phần, tính chất vật lý, cơ lý, hoá học và cũng khác nhau về vai trò và chức năng
trong sản xuất dịch đường.
Mức độ nghiền đóng vai trò quan trọng trong quá trình nấu cho nên khi nghiền
malt cần đảm bảo các quá trình sau:
+ Vỏ malt được giữ càng nguyên càng tốt.
Trong vỏ malt được cấu tạo chủ yếu từ xenluloza, ngoài ra còn có một số chất
khác như licnin, tanin và các chất khoáng. Xenluloza không tan trong nước và khi
nấu nó không biến đổi, còn các chất tanin, chất đắng và các chất hoà tan trong nước,
trong khi nấu chúng chuyển thành các dịch đường làm thay đổi vị và màu của các
thành phẩm, kết quả làm giảm chất lượng của các sản phẩm.
+ Trong nội nhủ chứa chủ yếu là tinh bột, một số hiđratcacbon khác và protein,
chính những chất này đã được chiết vào dung dịch khi nấu, do đó để chiết được
những chất có trong nội nhủ ta phải nghiền nhỏ. Tuy nhiên nếu nghiền quá mịn thì
lọc dịch đường sẽ khó khăn và làm giảm hiệu suất thu hồi do các chất hoà tan còn sót
lại trong bã nghiền.
Tiến hành nghiền malt.
Nhà máy tiến hành nghiền malt bằng máy nghiền khô, bốn trục, một sàng. Hai
cặp trục phân bố phía trên sàng và hai cặp trục phân bố phía dưới sàng. Lọt qua lỗ
sàng là bột và tấm bé, hai pha này được thu gom vào thùng chứa tạm, còn vỏ và tấm
lớn nằm trên sàng được đưa qua cặp rulô thứ hai để nghiền một lần nửa.
3.3.1.3. Nghiền ngô.
Cấu trúc của tinh bột ngô rất cứng nên khó bị thuỷ phân, để chiết ly được nhiều
nhất chất hoà tan ta phải tiến hành nghiền mịn ngô, sau đó qua khâu xử lý và hồ hoá
ở nhiệt độ cao để làm yếu các liên kết trong mạch tinh bột.
Tiến hành nghiền ngô:
Ngô cũng được ngiền bằng thiết bị nghiền khô, bốn trục, một sàng. Tiến hành
nghiền ngô như nghiền malt, song trong quá trình nghiền có thể điều chỉnh khoảng
cách giữa hai rulô trong một cặp trục để có được độ nhỏ mong muốn.
3.3.2. Hồ hoá:
Mục đích: Làm yếu các liên kết trong mạch tinh bột để tạo điều kiện thuận lợi
cho các quá trình tiếp theo, nhiệt độ hồ hoá: 800C
3.3.3. Thơm hoá:
3.3.3.1. Mục đích:
Tạo màu, tạo mùi cho nước giải khát nhờ các sản phẩm của phản ứng melanoidin
và caramen.
3.3.3.2. Các quá trình xảy ra:
Quá trình thơm hoá được thực hiện ở áp suất và nhiệt độ cao, ngoài melanoidin
một lượng caramen cũng được hình thành, hai sản phẩm này góp phần quan trọng
cho việc tạo màu nhưng quá nhiều ảnh hưởng đến hoạt động của nấm men.
3.3.3.2.1 . Tạo màu do phản ứng melanoidin:
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp
Phản ứng melanoidin hay phản ứng ozamin, cacbonylamin-amiloza là phản ứng
có vai trò quan trọng trong chế biến thực phẩm. Các hợp phần tham gia phản ứng là
protein ( hoặc các sản phẩm phân giải của chúng ) và gluxit.
Điều kiện tham gia phản ứng: Phải có nhóm cacbonyl và nhóm amin, phản ứng
melanoidin đòi hỏi năng lượng hoạt hoá lớn.
Theo Hodge phản ứng melanoidin gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Giai đoạn này ngưng tụ đường với axit amin.
C
O
H
C OH +
H
H
H
COOH
N
C
C O
H
H C N
R’’
COOH
C
R’’ + H 2O
R’
H
R’ H H
Đường
Hợp chất amin
Phức đường amin
Phức đường amin tạo thành không màu và không hấp thụ ánh sáng cực tím.
Phản ứng chuyển vị amadori:
Khi ở nhiệt độ cao thì phức đường amin bị đồng phân hoá hay gọi là chuyển vị nội
phân amadori.
C
O
H
C H
H
H
N
R’
COOH
C
R’’
O
R’ C
COOH
CH2 NH CH
OH
R’’
O
H
R’ C CH NH C R’’
Dạng enol của 1amin - 1dezoxy-2xetoza
Giai đoạn 2:
Ơ giai đoạn này xảy ra sự khử nước của 1 amin - 1- dezoxy - 2 xetoza tạo thành
các sản phẩm phân ly khác nhau.
N R
C
H C
H
OH
HOHC
-H2O HOH2C C
H
O
HO
C
H
H
C
OH
HC
CH2OH
HOH2C C
CHOH
C CH
NH R -H2O
CH
C CH NR
O
Bazơ schiff của hidroximetyl furfurol
Ngoài ra còn cóa sự phân huỷ các hợp chất amin để tạo ra các aldehyt hình thành
hương cho sản phẩm .
Giai đoạn 3: Tạo màu đậm cho sản phẩm.
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp
Ơ giai đoạn này phản ứng melanoidin sẽ tạo nên đầu tiên là các polyme không no
hoà tan được trong nước, sau đó là các polyme không no và không hoà tan được
trong nước nhưng đều có màu đậm và có tên gọi chung là melanoidin.
Khi nhiệt độ cao thì quá trình xảy ra mảnh liệt hơn nhưng melanoidin tạo thành có
hương thơm kém hơn.
3.3.3.2.2. Tạo màu mới do phản ứng caramen:
Giai đoạn đầu của phản ứng tạo nên các andehydrit của glucoza, fructoza,
sacaroza như glucozan và fructozan.
Sacaroza là hợp chất không màu, sau đó bên cạnh sự dehydrat hoá còn xảy ra sự
trùng hợp hoá các đường đã được dehydrat hoá để tạo thành sản phẩm có màu vàng
nâu.
Chẳng hạn với sacaroza, sơ đồ phản ứng caramen hoá như sau:
C12H22O11 - H2O
C6H10O5 + C6H10O5
Sacaroza
glucozan
levulozan
0
0
Đến 185 C 190 sẽ tạo thành izo sacarozan
C6H10O5 + C6H10O5
C12H20O10
Glucozan levulozan
izo sacarozan
Ơ nhiệt độ cao hơn sẽ mất 10% nước và tạo thành caramelan(C 12H18O9 hoặc
C24H36O18) có màu vàng:
2C12H20O10 - 2H2O
2C12H18O9 hoặc (C24H36O18)
izo sacarozan
caramelan
Khi mất đi 14% nước sẽ tạo thành caramelen:
C12H20O10 + C24H36O18 - 3 H2O
C36H48O24.H2O
Khi mất 25% H2O sẽ tạo thành caramelin màu nâu đen.
3.3.4. Đường hoá.
Mục đích của quá trình đường hoá là chuyển toàn bộ các chất có khả năng hoà tan
vào dung dịch dưới tác dụng của Enzim.
Trong môi trường nước các hợp chất có sẵn trong nguyên liệu sẽ hoà tan vào nước
và trở thành chất chiết của dung dịch đường sau này. Các hợp phần cao phân tử của
các chất như tinh bột, protein, các hợp chất chứa photpho... sẽ được tác dụng bởi các
enzim tương ứng: Amylaza, proteaza, photphataza khi các loại enzim này hoạt động.
Dưới sự xúc tác của enzim thuỷ phân, các hợp chất cao phân tử sẽ bị phân cắt thành
sản phẩm thấp phân tử hoà tan vào nước để trở thành chất chiết dịch đường.
Trong thành phần của các sản phẩm thuỷ phân chiếm nhiều nhất về khối lượng là
đường, dextrin. Vì lý do này nên gọi quá trình thuỷ phân là quá trình đường hoá.
3.3.5.Tiến hành nấu:
3.3.5.1. Nấu nồi ngô:
Hồ hoá:
Tiến hành vệ sinh thiết bị và cho nước lạnh vào đun đến 500C theo tỷ lệ nước /bột
bằng 5lit/1kg bột, cho cánh khuấy hoạt động và đổ ngô vào hoà trộn trong thời gian
10 phút, sau đó tiến hành nâng nhiệt độ đến 800C trong thời gian 20 phút và giữ ở
nhiệt độ này trong 20 phút.
Đạm hoá và đường hoá:
Sau khi ngô được hồ hoá xong thì bổ sung thêm nước và 40% lượng malt của
một mẽ nấu (lượng nước tính theo lượng malt : nước/malt = 4lit/1kg ) và điều chỉnh
nhiệt độ của toàn hỗn hợp khoảng 52 550C. Giữ ở nhiệt độ này trong 20 phút để
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp
enzym proteaza thuỷ phân protein thành axit amin và các sản phẩm trung gian. Tiếp
đó nâng nhiệt độ hỗn hợp lên 630C trong thời gian 10 phút, duy trì nhiệt độ này trong
30 phút để enzym amylaza chuyển tinh bột thành đường khử và dextrin.
Thơm hoá:
Sau khi đã có một lượng đường khử và axit amin nhất định ta nâng nhiệt độ lên
đến khoảng 1300C trong thời gian 30 phút và giữ nhiệt độ này trong 60 phút, ứng với
áp suất (2 2,5 at) để tạo melanoidin.
3.3.5.2. Nấu nồi malt:
Lấy phần malt còn lại trong một mẽ (60%) đem hoà với nước theo tỷ lệ
nước/malt:4lít/1kg, sau đó tiến hành nâng nhiệt độ lên 52 0C để đạm hoá sơ bộ trong
thời gian 10 phút.
3.3.5.3. Hội cháo:
Trong thời gian này ta chuyển toàn bộ khối dịch đã thơm hoá ( ở nồi ngô ) vào nồi
đường hoá (ở nồi malt) trong 10 phút và điều chỉnh nhiệt độ khối cháo 52 0C, giữ
nhiệt độ này trong 30 phút để enzim amylaza thuỷ phân tinh bột thành maltoza và
một ít dextrin. Sau đó tiếp tục nâng khối cháo lên 750C trong thời gian 10 phút và giữ
nhiệt độ trong 40 phút để enzim amilaza thuỷ phân tinh bột thành dextrin và một ít
đường maltoza. Cuối cùng khối dịch được nâng lên 780C rồi đem đi lọc.
Thời gian của quá trình nấu :
Nồi ngô:
Nồi malt:
0
Hoà bột ở 50 C
10 phút Hoà malt
10 phút
0
0
Nâng nhiệt lên 80
20 phút và nâng lên 52 C
0
Giữ nhiệt độ lở 80 C
20phút
Hội cháo và giử 520C 30 phút
Hoà malt vào dịch hồ
20 phút Nâng nhiệt lên 630C
10 phút
0
0
Giữ nhiệt ở 52 C
20 phút Giữ nhiệt ở 63 C
30 phút
0
0
Nâng nhiệt lên 63 C
10 phút Nâng nhiệt độ lên 75 C 10 phút
Giữ nhiệt ở 630C
20 phút Giữ nhiệt ở 750C
40 phút
0
0
Nâng nhiệt lên 130 C
30 phút Nâng nhiệt lên 78 C
5 phút
0
Giữ nhiệt ở 130 C
60phút
Tổng thời gian của quá trình nấu : 315 phút.
Sơ đồ biểu diễn thời gian nâng nhiệt và giữ nhiệt của quá trình nấu:
: Biểu diễn quá trình nấu ở nồi ngô
nhiệt độ(0C): Biểu diễn quá trình nấu ở nồi malt
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
10 30 50
90
120 150
210
250
290
340
thåìi gian (phuït)
3.3.6. Lọc dịch đường và rửa bã:
Sau khi đường hoá dung dịch có chất tan và chất không hoà tan, cần phải lọc để
bỏ chất không hoà tan.Quá trình lọc chia làm 2 giai đoạn: Lọc dịch đường và rửa bã
để thu lượng chất hoà tan còn sót trong bã.
Nhiệt độ lọc khống chế ở 75 ÷ 78 0C, nhiệt độ lọc không được thấp quá vì độ nhớt
của dịch đường giảm khi nhiệt độ tăng, do đó lọc ở nhiệt độ thấp các chất có trong bã
khó khuếch tán vào dịch đường. Còn nếu lọc ở nhiệt độ cao hơn 78 0C sẽ làm vô hoạt
hệ enzym amylaza và các tinh bột sót được hồ hoá nhưng không được đường hoá, kết
quả làm dịch lên men bị đục và sản phẩm cũng bị đục theo.
Lọc có thể tiến hành trong các thiết bị khác nhau, nhà máy tiến hành lọc bằng lọc
ép khung bản.
Cách tiến hành lọc: Trước khi lọc tiến hành bơm nước nóng 78 0C vào các
khung để hâm nóng 20÷30 phút, mở các van tháo nước nóng sau đó khối dịch cháo
được bơm vào máy ngay . Khi dịch cháo vào đầy trong các khung thì áp lực lọc được
nâng dần lên đến 20 ÷ 30 KN/m 2 (0,2 ÷ 0,3 at ), mở van của các tấm bản để dịch
đường chảy ra. Khi lọc xong quá trình rửa bã được tiến hành ngay bằng nước nóng
780C . Rửa cho đến khi nồng độ chất khô trong nước rửa còn 0,3% khối lượng là
được. Quá trình rửa bã được kết thúc bã được tháo ra, các tấm vải lọc được đưa đi
giặt, sấy khô để chuẩn bị cho mẽ sau. Thời gian rửa bã kéo dài 1 giờ, toàn bộ quá
trình lọc là 4 giờ.
Nồng độ chung của dung dịch sau khi lọc và rửa bã: 6% khối lượng.
3.3.7. Chuẩn bị xirô:
3.3.7.1. Nấu xirô:
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp
Đường là một trong những thành phần chủ yếu nhất của nước giải khát, điều
chỉnh và hài hoà vị cho sản phẩm. Đường trước khi pha chế vào nước giải khát cần
nấu thành xirô có nồng độ 60%. Xirô nhất thiết phải được đun sôi, lọc và làm lạnh.
Xirô đường có thể chuẩn bị theo 2 phương pháp: Phương pháp nóng và phương
pháp lạnh. Phương pháp nóng bằng cách hoà đường với lượng nước xác định rồi đun
tới sôi, sau đó đem lọc và làm lạnh. Phương pháp lạnh là hoà tan đường ở nhiệt độ
phòng rồi đem đi lọc.
Trong công nghiệp thường sử dụng phương pháp nóng vì đun sôi sẽ tiêu diệt được
các vi sinh vật có trong đường và có trong nước, mặt khác tạo điều kiện để đường
sacaroza chuyển thành glucoza và fructoza.
Muốn nhận được xirô có chất lượng cao và bảo quản được lâu ta chuyển sacaroza
thành đường chuyển hoá gluco và fructoza. Sau khi nấu làm nguội xuống nhiệt độ 80
÷ 900C ta cho axit citric vào với số lượng 120 ÷ 130g axit citric /100kg đường để cho
phản ứng tạo glucoza và fructoza xảy ra hoàn toàn.
Quá trình nấu xirô gồm 2 giai đoạn: Hoà tan đường trong nước sôi và chuyển hoá
đường thành xirô.
Để hoà tan cho đường vào nồi nấu 2 vỏ, chứa nước 50 ÷ 60 0C đun tới sôi, khuấy
liên tục bằng cánh khuấy. Sau khi hòa tan hết đường, ngừng khuấy và tách bọt cùng
các tạp chất trên bề mặt dung dịch.Tiếp đó đun sôi khoảng 20 ÷ 30 phút để diệt hết
các tạp khuẩn. Không nên đun lâu vì làm cho đường bị caramen hoá.
Giai đoạn chuyển hoá đường được thực hiện bằng cách làm nguội đến 80 ÷ 90 0C
sau đó cho axit thực phẩm vào, khuấy điều và giữ ở nhiệt độ này 1,5 ÷ 2 giờ.
3.3.7.2. Lọc xirô đường:
Lọc xirô phải thực hiện ở trạng thái nóng. Lọc nhằm mục đích tách hết các tạp
chất cơ học như: Rác, đất, cát lẫn vào đường trong quá trình vận chuyển và bảo quản.
3.3.8. Pha chế dịch lên men:
Dịch lên men có nồng độ 9% được pha chế từ dịch đường hoá có nồng độ 6% và
xirô đường có nồng độ 60%.
Khi pha chế xong dịch đường được thanh trùng ở nhiệt độ 60 0C trong thời gian 10
phút và làm nguội ở nhiệt độ 28 ÷ 30 0C cho phù hợp với hoạt động của vi khuẩn nấm
men, sau đó đưa sang phân xưởng lên men.
3.3.9. Lên men:
3.3.9.1. Mục đích:
Lên men nhằm biến một phần đường thành rượu và CO 2, đồng thời tạo hương vị
cho nước giải khát.
Khi lên men đường glucoza và fructoza được lên men trước, sacaroza không lên
men trực tiếp mà dưới tác dụng của enzim fructofuranozidaza có trong nguyên sinh
chất của tế bào nấm men chuyển thành glucoza và fructoza mới được sử dụng, dưới
tác dụng của enzim glucozidaza chuyển maltoza thành glucoza để lên men.
3.3.9.2. Chủng nấm men và vi khuẩn trong nước giải khát:
Để lên men nước giải khát ta có thể dùng các chủng nấm men khác nhau. Yêu cầu
chung là nấm men phải tạo cho sản phẩm hương vị dễ chịu. Nhà máy chọn chủng M
thuộc sacharomyces minor để tiến hành lên men. Chủng M có khả năng sống cộng
sinh với vi khuẩn lactic tạo ra 0,04% axetat etyl và dietyl, nhờ đó làm tăng mui vị của
sản phẩm. Điều kiện tối ưu của chủng M là ở nhiệt độ 25 300C và pH bằng 5 5,5.
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp
Một trong những yêu cầu của nước giải khát lên men là phải có độ chua xác định
nên phải có vi khuẩn lactic, thường dùng là chủng vi khuẩn 11, 13. Hai chủng này
thuộc loại lên men không điển hình.
Khi sử dụng vi khuẩn lactic chủng 13 lên men dịch đường 8% trong thời gian 4
ngày sẽ tạo được 1% axit lactit, 0,1% axit dễ bay hơi và 0,28% rượu . Lên men phối
hợp giữa vi khuẩn và nấm men ta nhận được độ chua ổn định và hương thơm của
nước giải khát.
3.3.9.3. Nuôi cấy nấm men giống:
Men giống dùng cho sản phẩm chiếm 3 5% so với thể tích dịch lên men. Số tế
bào trong 1ml men giống phải đạt khoảng 100 120 tr.
Môi trường gây men giống cũng tương tự môi trường sản xuất, phải có nồng độ
chất khô từ 8 10%, nhiệt độ nuôi cấy khoảng 30 0C. Thời gian thay đổi tuỳ thuộc tỷ
lệ men đưa vào. Thường người ta nuôi men giống theo tỷ lệ 10% thì thời gian lên
men là khoảng 15 giờ. Sau khoảng thời gian này nồng độ dịch đường gây men giống
giảm 50% so với ban đầu.
Quá trình nuôi men được thực hiện: Chuẩn bị dịch đường 9% chất khô, hàm
lượng đạm hoà tan 30 40 % cho vào bình với số lượng như sau:
Bảng 3:
Các giai đoạn
Số ml dd
Nồng độ (%)
Thời gian (h)
Ông nghiệm 10ml
10
9
20 24
Nhiệt
(0C)
30
Bình cầu
90
9
12 15
30
Bình cầu 2000ml
900
9
12 15
30
Bình cầu
9000
9
12 15
30
200ml
12l
độ
Đậy nút bông kín lại rồi đem tiệt trùng ở áp suất 0,5 at trong thời gian 30 phút hay
có thể tiệt trùng theo phương pháp Pasteur .Đậy ống và bình chứa môi trường gây
men vào nồi cách thủy đun 1 giờ . Bình 12l phải đun 2 giờ sau đó đặt ống và bình vào
phòng có nhiệt độ 300C trong thời gian 24 30 giờ, có thể đun thêm 1 lần nữa để
được môi trường vô trùng.
Để chuẩn bị men giống cho sản xuất, ta cấy vào ống nghiệm 10ml một ít men
giống từ ống thạch nghiêng rồi đặt vào tủ ấm có nhiệt 30 0C, sau 24h chuyển sang
bình cầu 90ml và tiếp tục nhân giống cho đến khi đủ sản xuất.
3.3.9.4. Tiến hành lên men:
Dịch lên men sau khi chuẩn bị có nồng độ 9% được làm lạnh đến 30 0C rồi bơm
vào thùng lên men, sau đó cho cả nấm men và vi khuẩn vào, tỷ lệ vi sinh vật giống
3%. Trong đó tỷ lệ vi khuẩn chiếm 25% tổng lượng vi sinh vật. Tiến hành sục CO 2
vào và cho lên men ở 300C trong 11 giơ . Do lên men kín nên áp suất lên khoảng 1
1,2 at. Sau thời gian này nồng độ chất khô giảm 1,2 1,5%, lên men xong tiến hành
làm lạnh nhanh đến nhiệt độ 10 120C để nấm men lắng xuống, áp suất lúc đó còn
0,4 0,5 at.
Để tăng năng suất lên men và tiết kiệm thời gian gây men giống ta lấy 3/4 sản
phẩm ra và còn lại 1/4 sản phẩm trong thiết bị, tiếp tục cho dịch lên men vào và lên
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp
men cho mẽ sau. Phương pháp này không được lặp lại quá 3 lần vì tránh làm giảm
chất lượng sản phẩm.
3.3.10. Làm lạnh và lọc trong: Lên men xong sản phẩm được đưa qua thiết bị
lọc trong. Trong qúa trình bơm sản phẩm sang thiết bị lọc, CO 2 trong dịch bị tổn thất.
Để giữ CO2, trong quá trình lên men cần phải bão hoà và ổn định CO 2 trong dịch
trước khi chiết rót.
Theo định luật Henry thì khả năng hoà tan của các chất khí vào chất lỏng càng
tăng khi nhiệt độ càng giảm và áp suất càng tăng. Vậy trước khi lọc dịch được bơm
qua thiết bị làm lạnh nhanh xuống 10C sau đó tiến hành lọc bằng lọc khung bản có
chất trợ lọc diatomit.
Thiết bị lọc bao gồm bơm định lượng, thùng phối liệu và máy lọc ép. Bộ lọc
khung bản bao gồm các khung và bản bằng thép không gỉ, kẹp giữa là vải lọc.
Dịch đường được bơm theo một đường ống phân bố vào các khung rồi xuyên qua
vải lọc vào các bản và được các bản này gom vào một đường ra chung. Để tránh sự
cố vải lọc nhanh bị tắc người ta thường tráng lên nó một lớp bột trợ lọc diatomit.
Bột trợ lọc thường dùng là diatomit là chất có tính xốp và trên đó có những lổnhỏ
có thể giữ các tạp chất và tránh sự tắc nhanh vải lọc. Bột trợ lọc được hoà với nước
rồi bơm luân chuyển hỗn hợp tạo thành vòng kín, do đó bột trợ lọc được giữ lại thành
một lớp trên vải lọc. tiếp theo dịch lên men được bơm vào khung và lọc qua lớp lọc
diatomit, sản phẩm ban đầu còn đục nên đưa trở lại thùng phối liệu khi nào sản phẩm
trong thì cho vào thùng chứa. Nếu định lượng đúng lượng diatomit thì áp suất trong
khi lọc tăng khoảng 1,2 1,3 at /giờ. Nếu độ chênh lệch áp suất trong thiết bị lọc quá
3 at thì phải ngừng lọc vì lúc đó lớp lọc có thể bị nứt.
Sản phẩm lọc bằng chất trợ lọc diatomit có độ trong cao. Năng suất của thiết bị
300 500 l/m2 bề mặt lọc trong một giờ.
.3.11. Ôn định nước giải khát sau khi lọc:
Nước giải khát sau khi lọc là một chất lỏng bão hoà CO 2, khi lọc xong nước giải
khát được chuyển vào thùng chứa thì khả năng giữ CO 2 của nước bị giảm. Để khôi
phục lại sự bão hoà CO2 ban đầu cho nước giải khát. phải giữ một thời gian nhất định
4 12h dưới áp suất của CO2.
Trong quá trình đưa nước giải khát vào hoặc giải phóng ra khỏi thùng chứa
thường dùng CO2 đẩy để tránh sự xâm nhập của không khí.
3.3.12. Chiết rót và hoàn thiện sản phẩm:
Chiết rót và hoàn thiện sản phẩm là giai đoạn cuối cùng của sản xuất nước giải
khát, giúp cho việc giữ gìn và bảo quản tốt các tính chất của nước giải khát.
Nhà máy chiết rót sản phẩm vào chai thuỷ tinh có màu xanh tối, dung tích 330ml
cho nước giải khát lên men và 330ml cho nước ngọt pha chế, đậy nút chai bằng nút
sắt tây lót cao su có khả năng chịu được áp suất thuỷ tỉnh 10 12 at và chịu được
chênh lệch nhiệt độ 330C.
Chai được rửa bằng thiết bị rửa bán tự động, chai được rửa bằng nước nóng chứa
NaOH 2% ở nhiệt độ 650C trong thời gian 10 phút rồi đưa qua vòi phun nước lạnh để
rửa sạch NaOH. Sau đó chai được kiểm tra độ sạch và độ nguyên vẹn rồi được băng
chuyền chuyển đến máy rót và máy đóng nắp .
Chiết vào chai được tiến hành bằng máy rót đẳng áp để giảm tổn thất CO 2 trong
nước giải khát. Thùng chứa nước giải khát phải đặt cao hơn so với máy chiết rót, phải
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp
kín và chiu được áp lực 1 at, có áo lạnh để đảm bảo cho nước giải khát trong thùng ở
10C để không tổn thất CO2 và không nhiễm khuẩn.
Máy đóng nắp được đặt gần máy chiết rót để thuận tiện cho công việc và giảm
thời gian tiếp xúc với không khí và tổn thất CO2.
Sau khi đóng nắp xong chai chạy trên băng chuyền vào bộ phận thanh trùng, tiếp
đó đưa vào maý dán nhãn và cho vào két để phân phối vào mạng lưới tiêu dùng.
3.4. Thuyết minh dây chuyền sản xuất nước ngọt pha chế:
3.4.1. Nước và xử lý nước:
Nước nhà máy sử dụng được lấy từ công ty cấp thoát nước Đà Nẵng và có thể
bơm từ giếng lên, sau đó được đưa qua khâu xử lý.
Đầu tiên cho vào thiết bị lọc cơ học có nhiều tầng nhằm mục đích tách các tạp
chất cơ học lơ lửng trong nước. Quá trình tiệt trùng nước và oxy hoá các vết hữu cơ,
các Ion sắt có trong nước được thực hiện trên đường vào thiết bị và ngay trong thiết
bị. Tại đây các nấm mốc , các vết hữu cơ bị oxy hoá , Fe và các kim loại khác bị oxy
hoá và giữ lại.
Sau đó đưa qua thiết bị lọc hấp thụ bằng than hoạt tính để loại bỏ các tạp chất nhỏ
hơn và khử mùi, sau đó được đưa qua thiết bị lọc 1m để lọc tinh, rồi qua thiết bị tiệt
trùng lần 2 bằng tia cực tím trước khi cho vào thiết bị lọc 0,2m , rồi cho vào thùng
chứa.
3.4.2. Làm lạnh nước:
Nước sau khi xử lý được đưa qua thiết bị làm lạnh với môi chất NH 3, để làm lạnh
đến khoảng 1 20C thuận tiện cho việc bão hoà CO2 sau này.
3.4.3. Nấu xirô đường:
Nhà máy sử dựng xirô có nồng độ 60% để pha chế nước ngọt, ( phần nấu xirô
được giới thiệu trong phần thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất nước giải
khát lên men).
3.4.4. Lọc xirô đường:
Nhà máy tiến hành lọc xirô bằng lọc khung bản cùng với bột trợ lọc diatomit (bộ
lọc khung bản và quá trình lọc giống như lọc dịch đường trong sản xuất nước giải
khát lên men), ở đây xirô đường được bơm theo vòng kín:
Nồi nâu đường
bơm lọc xirô
bộ lọc khung bã
nồi nấu đường. Quá trình
lọc kết thúc khi xirô đường trở nên trong vắt, cuối cùng xirô đường được gom vào
thùng chứa, thùng chứa là nồi 2 vỏ để hạ nhiệt độ xirô xuống nhiệt độ môi trường.
3.4.5. Làm lạnh xirô đường: Để hạn chế việc tổn thất hương liệu cũng như việc bão
hoà CO2 đạt kết quả cao thì xirô đường cần phải được làm lạnh bằng hệ thống làm
lạnh với môi chất là NH3, nhằm hạ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ 15 200C.
3.4.6. Phối hương:Hương liệu được mua dưới dạng chế biến sẵn từ các nhà máy chế
biến hương liệu. Nhà máy sử dụng chất màu, chất bảo quản (natri benzoat), axit
citric.
Nhà máy pha chê xirô bán thành phẩm với axit citric có nồng độ 400g/l ; Hương
liệu ở dạng dung dịch nguyên. Sau khi pha hương xong xirô đường được đưa đi lọc
để chuẩn bị pha chế nước giải khát.
3.4.7. Phối trộn (pha chế nước giải khát):
Nước sau khi xử lý cho đi làm lạnh đến 1 20C rồi bão hoà CO2 . CO2 đóng vai
trò quan trọng trong nước ngọt pha chế, giúp cho nước uống có cảm giác giải khát.
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến bão hoà CO2:
Yếu tố quan trọng nhất đến sự bão hoà CO 2 vào nước là áp suất và nhiệt độ.
Ngoài ra độ hoà tan của khí CO 2 còn chiu ảnh hưởng của nồng độ và tính chất của
chất hoà tan trong dung dịch , mức độ khuếch tán và kích thước của chất keo , bề mặt
tiếp xúc của dung dịch với CO2 .
Theo định luật Henry nhiệt độ càng thấp thì hệ số hấp phụ của chất khí và chất
lỏng càng cao , nhưng khi sản xuất không nên hạ nhiệt độ xuống 0 0C vì nước bắt đầu
đong băng .
+ Ap suất CO2 trên bề mặt chất lỏng có ảnh hưởng lớn đến mức độ bão hoà CO 2.
Mặc dù ở áp suất cao, độ hoà tan của CO 2 lớn, nhưng thực tế nhà máy chỉ bão hoà
CO2 ở áp suất < 2 at. Vì áp suất cao có thể làm vở chai trong quá trình chiết rót.
+ Sự có mặt của không khí trong nước sẽ làm giảm rất nhiều lượng CO 2 hoà tan,
đồng thời làm yếu liên kết CO2 trong nước.
Quá trình bão hoà CO2 được tiến hành trong thiết bị bão hoà CO 2 . Nước được
chuyển từ trên xuống bằng vòi phun thành những tia nhỏ chảy xuống dưới qua các lổ
đệm nhằm tăng bề mặt tiếp xúc của nước với CO 2 từ dưới lên, từ đó nước bão hoà
CO2 được bơm vào thùng pha chế nước giải khát với xirô bán thành phẩm.
Thùng pha chế nước giải khát thường là hình trụ kín bên trên có cửa vệ sinh.
Ngoài ra còn có ống dẫn dịch xirô bán thành phẩm và nước bão hoà CO 2. Thùng phải
làm bằng thép không gỉ.
Đầu tiên cho lượng xirô bán thành phẩm vào, sau đó cho nước bão hoà CO 2 từ
dưới lên nhằm đuổi bớt không khí, áp suất trong thùng được điều chỉnh bằng van xả.
Để yên một giờ để ổn định nước giải khát rồi mở van dùng CO 2 đẩy nước giải khát
vào bộ phận chiết rót.
3.4.8. Chiết rót, đóng nắp và dán nhãn: Nhà máy chiết rót nước ngọt pha chế vào
chai có dung tích 330ml, quá trình chiết rót, đóng nắp, dán nhãn, vệ sinh được thực
hiện trên một dây chuyền tự động, từ công đoạn rửa chai đến giai đoạn cuối cùng
giống như đã nêu trong nước giải khát lên men.
Chương IV:
TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM
A . Tính cân bằng sản phẩm cho nước giải khát lên men:
4.1. Tiêu hao qua các công đoạn:
- Nghiền 1% so với nồng độ chất khô
- Thơm hoá và đường hoá
3% so với nồng độ chất khô
- Lọc và rữa bã
2% so với nồng độ chất khô
- Nấu và lọc xirô đường ( cả tạp chất) 2% so với nồng độ chất khô
Thanh trùng và làm nguội dịch đường 1% so với thể tích
SVTH: Trần Tuấn Nam
-
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
Trường đại học kỹ thuật
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp
- Lên men
1% so với thể tích
- Làm sạch và lọc trong
1% so với thể tích
- Chiết rót và đóng nắp
3% so với thể tích
- Thanh trùng
2% so với thể tích
4.2. Chọn số liệu ban đầu:
Nguyên liệu
Độ ẩm,%
Độ chiết,%
Malt
4
80
Ngô
10
75
Độ ẩm đường
0,06
6
- Năng suất: 17 x 10 lít /năm.
- Nồng độ dịch lên men 9%
- Tỉ lệ nguyên liệu malt / ngô: 1:1.
- Thành phần dịch lên men:
+ Dịch thuỷ phân tinh bột:6%.
+ Nồng độ xirô đường: 60%.
4.3. Tính cân bằng cho 100 kg nguyên liệu malt và ngô:
4.3.1. Lượng chất khô có trong nguyên liệu: X1
50(100 4)
= 48,00 (kg)
100
50(100 10)
Ngô: X”1 =
= 45,00
100
Malt: X’1 =
4.3.2. Lượng chất khô còn lại sau khi nghiền: X2
Malt: X’2 =
48(100 1)
= 47,52
100
Ngô: X”2 =
45(100 1)
= 44,55
100
X2 = X’2 + X”2 = 47,52 + 44,55= 92,07
4.3.3. Công đoạn nấu:
4.3.3.1. Lượng chất khô chuyển vào dịch: X3
Malt: X’3 = 47,52 x 0,8 = 38,02 (kg)
Ngô: X’’3 = 44,55 x 0,75 = 33,41 (kg)
X3 = X’3 + X”3 = 38,02 + 33,41 = 71,43 (kg)
4.3.3.2. Lượng chất khô còn lại sau khi thơm hoá và đường hoá: X4
X4 =
71,43 (100 3)
= 69,29 (kg)
100
4.3.4. Qua công đoạn lọc:
Lượng chất khô còn lại sau khi qua thiết bị lọc: X5
X5 =
69,29 (100 2)
= 67,90 (kg)
100
4.3.5 . Khối lượng dung dịch đường sau khi lọc: X6
Dung dịch đường sau khi lọc có nồng độ 6%:
Trong 100 kg dung dịch có 6 kg chất khô
X6
67,90 (kg)
X6 =
67,90 100
= 1131,67 (kg)
6
+ Thể tích của dung dịch đường sau khi lọc:
SVTH: Trần Tuấn Nam
“Thiết kế nhà máy nước giải khát”
- Xem thêm -