DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Một số chỉ tiêu vật lí quan trọng của sữa bò tươi......................................................3
Bảng 2.2 Thành phần hóa học sữa của một số động vật và người.............................................3
Bảng 2.3 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò..............................................................4
Bảng 2.4. Thành phần một số nguyên tố khoáng trong sữa......................................................4
Bảng 2.5. Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò....................................................................4
Bảng 4.1. Tổn thất trong quá trình sản xuất..............................................................................8
Bảng 4.2 Khối lượng nguyên liệu cho từng quá trình................................................................11
Bảng 10.1 Chỉ tiêu cảm quan của sữa.........................................................................................23
Bảng 10.2 Chỉ tiêu hóa lý của sữa...............................................................................................24
Bảng 10.3 Chỉ tiêu vi sinh của sữa tươi thanh trùng.................................................................24
1
Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa thanh trừng năng suất 30. OOOkg/mẻ
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất sữa thanh trùng.Error! Bookmark not
defined.
2
l.
LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc sống hiện đại ngày càng phát triển thì nhu cầu về chất lượng dinh dưỡng của con người
cũng ngày càng cao. Ngoài các thực phẩm trong bữa ăn chính hằng ngày thì các thức uống cũng là
một trong những nguồn cung cấp dưỡng chất quan trọng mà con người sử dụng. Trong các thức
uống đó, sữa là loại thức uống có nguồn gốc tự nhiên, chứa đầy đủ các dưỡng chất thiết yếu cần
thiết cho con người. Tuy nhiên, chất lượng sữa dễ bị thay đổi vì các vi sinh vật dễ dàng tấn công
để sử dụng và biến đổi nguồn dinh dưỡng dồi dào trong sữa. Do đó, việc sử dụng công nghệ hiện
đại trong việc duy trì các giá trị cảm quan và dinh dưỡng, cũng như bảo quản sữa tốt hon là một
trong những vấn đề cấp thiết và quan trọng trong chế biến và sản xuất các sản phẩm từ sữa.
Có nhiều công nghệ đã và đang được sử dụng trong việc nâng cao chất lượng cũng như bảo
quản sữa. Tuy nhiên trong giới hạn của đồ án chuyên ngành này, chúng tôi xin trình bày việc tính
toán và thiết kế phân xưởng thanh trừng sữa bằng nhiệt. Đây là một trong những phưcmg pháp
thanh trừng phổ biến được sử dụng hiện nay trong các nhà máy sữa vì hiệu quả cao và có giá trị
kinh tế của nó.
Trong đồ án này, do được xử lí trong điều kiện nhiệt độ thấp và thời gian ngắn nên sản phẩm
sữa thanh trùng có giá trị dinh dưỡng và cảm quan gần như với sữa tưoi.
Sau khi tính toán và thiết kế, kết quả thu được các thông số chính như sau:
-
-
Chiều rộng phân xưởng: 36 m
Chiều dài phân xưởng: 44m
Chiều cao phân xưởng: lOm
Năng suất làm việc : 30.000 kg/mẻ
Nhiệt độ thanh trùng: 80°c
Trong quá trình tính toán thiết kế và tham khảo tài liệu không tránh khỏi những sai sót, mong
nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và hội đồng.
2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
2.1. Giói thiệu về sữa bò
Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để
nuôi sống động vật non.
2.1.1. Một sổ tính chất vật tí của sữa bò
Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do chất béo, protein và một số chất khoáng
trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng p -caroten có trong chất béo
của sữa. Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt. Sữa gầy (sữa đã được tách béo - skimmilk)
thường trong hom và ngả màu xanh nhạt. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ.
Bảng 2.1. Một số chỉ tiêu vật lí quan trọng của sữa bò tu'0'i
Đại lượng
pH
Độ chua
Tỉ trọng
Điểm đông đặc
Thế oxy hóa khử
Sức căng bề mặt ở 20°c
Độ dẫn điện
Nhiệt dung riêng
Đơn vị đo
—
°D
g/cni*
°c
V
dynes/cm
1/ohm.cm
cal/g.°C
Giá trị
6,5 - 6,7
15 —18
1,028-1,036
(-0,54)-(-0,59)
0,1 -0,2
50
0,004-0,005
0,933-0,954
2.1.2.
Thành phần hóa học của sữa bò
Sữa là một hỗn hợp với các thành phần chính bao gồm nước, lactose, protein và các chất
béo. Ngoài ra, sữa còn chứa một số họp chất khác với hàm lượng nhỏ như các họp chất chứa nito
phi protein, vitamin, hormone, các chất màu và khí.
Bảng 2.2 Thành phần hóa học sữa của một số động vật và nguửi (% khối lượng)
Động vật
Casein
Chất béo
Carbonhydrate
Khoáng
Protein
tổng
Bò
3,4
2,8
3,9
4,8
0,8
Dê
3,6
2,7
4,1
4,7
0,8
Cừu
5,8
4,9
7,9
4,5
0,8
Ngựa
2,2
1,3
1,7
6,2
0,5
Người
1,2
0,5
3,8
7,0
0,2
Hàm lượng các chất trong sữa có thể thay đổi ở một khoảng tưorng đối rộng và phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như chủng động vật nuôi, tình trạng sinh lí của từng con vật, điều kiện chăn nuôi
(thành phần thức ăn gia súc, chế độ cho ăn, thời tiết...).
o
C
00
1
00
Bảng 2.3 Sự thay đổi hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng)
Các thành phần chính
Khoảng biến thiên
Giá trị trung bình (% khối
lượng)
Nước
87
Tổng các chất khô
10,5 -14,5
12,9
- Lactose
3,6-5,5
4,8
- Protein
2,9-5,0
3,4
- Chất béo
2,5-6,0
3,9
- Khoáng
0,6-0,9
0,8
Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8 - 10g/L Các muối trong sữa ở dạng hòa
tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với casein). Trong các nguyên tố khoáng có trong sữa, chiếm hàm
lượng cao nhất là canci, phospho và magie. Các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo... cần thiết
cho quá trình dinh dưỡng của con người.
Bảng 2.4. Thành phần một số nguyên tổ khoáng trong sữa
Nguyên tố
Nguyên tố
Hàm lượng
Hàm lượng
(mg/1)
(mg/1)
Kali
1500
Kẽm
4
Canci
Nhôm
0.5
1200
Natri
500
Sắt
0.4
Magie
Đồng
120
0.12
Phospho
3000
Iot
0.06
Clo
Asen
0.04
1000
Vitamin trong sữa bao gồm cả hai nhóm tan trong nước (vitamin nhóm B, C) và tan trong
chất béo ( A, D, E). Neu xử lí nhiệt thời gian ngắn và không có không khí xâm nhập vào thì nhiệt
độ nhỏ hơn hay bằng 100°c không làm giảm đáng kể lượng các vitamin, trừ vitamin c - rất nhạy
cảm với nhiệt. Khi thanh trừng đứng chế độ thì lượng vitamin c giảm đi 17%. Nhiệt độ cao hơn
100°c làm phá hủy một phần hoặc hầu hết các loại vitamin. Khi để lọt không khí, có tác dựng của
ánh sáng, bao bì hoặc thiết bị bẩn đều làm giảm lượng vitamin các loại. Vitamin c bị phá hủy hoàn
toàn trong điều kiện trên.
Bảng 2.5. Hàm lượng một sổ vỉtamin trong sữa bò
Vitamin
Hàm lượng
Vitamin
Hàm lượng
(mg/1)
0,2
2,0
mg/l
A
Bl
0.44
0,375-0,500 // g/l
D
B2
1.75
0,75 -1,00 mg/l
E
B3
0.94
80 ¡J, g/l
K
B5
3.46
B6
0.5
Vitamin
B12
c
Biotine
Acid folic
Hàm lượng
Og/1)
4.3
20
30
2.8
2.2. Hệ vỉ sinh vật trong sữa bò
2.2.1. Nguồn gốc hệ vỉ sinh vật trong sữa
Hệ vi sinh vật trong sữa rất đa dạng, có nhiều nguồn gốc khác nhau nhu từ một số
nguồn sau đây:
—
—
—
—
Bầu vú động vật cho sữa.
Người và thiết bị vắt sữa.
Thiết bị chứa sữa.
Môi trường chuồng trại noi vắt sữa
2.2.2. Hệ vi sinh vật trong sữa
Hệ vi sinh vật và số lượng của chúng trong sữa luôn luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức
độ nhiễm vi sinh vật trong quá trình vắt sữa. Các vi sinh vật có thể được chia làm hai nhóm chính:
procaryote và eucaryote, a. Procaryote
• Yi khuẩn lactic: các vi khuẩn lactic có mặt trong sữa tươi sau khi vắt được xem là những vi
sinh vật tạp nhiễm Chúng sẽ tạo ra những chuyển hóa ngoài ý muốn của nhà sản xuất trong
quá trình bảo quản sữa trước khi chế biến (giảm pH, đông tụ casein, xuất hiện các hợp chất
mới trong sữa như ethanol, acid acetic... làm thay đổi thành phần và giá trị cảm quan của
sữa). Khi thanh trùng sữa ở 80°c, hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trong sữa sẽ bị tiêu
diệt.
• Vi khuẩn Conform: trong sữa, vi khuẩn Conform sẽ chuyển hóa đường lactose tạo acid
lactic và các acid hữu cơ khác, khí CƠ2, H2... Chúng cũng làm phân giải protein trong sữa
tươi tạo ra các sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu, ơ nhiệt độ 75°c trong khoảng
thời gian 20 giây, vi khuẩn Conform sẽ bị tiêu diệt.
• Vi khuẩn sinh acid butyric (giống Clostridium): vi khuẩn Clostridium chuyển hóa đường
trong sữa thảnh nhiều sản phẩm khác như acid butyric, butanol, ethanol, aceton, khí CO2,
H2... làm thay đổi thành phần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo
quản. Clostridium có khả năng sinh bào tử, trong quá trình thanh trùng không thể tiêu diệt
được hoàn toàn các bào tử Clostridium chịu nhiệt. Khi đó, ta phải dùng các giải pháp kĩ
thuật khác như vi lọc, ly tâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế
Clostridium.
• Vi khuẩn propionic (giống Propỉonỉbacterỉum): vi khuẩn propionic chuyển hóa đường
thành acid propionic, acid acetic, khí CO2... làm hư hỏng chất lượng sữa. Hầu hết các vi
khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75°c trong thời gian 20
giây• Vi khuẩn gây thối: đó là các vi khuẩn có khả năng sinh tổng họp protease ngoại bào trong
môi trường sữa. Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩm
polypeptide, peptide và acid amin. Một số acid amin tiếp tục bị thủy phân tạo NH3, H2S...
làm cho sữa có mùi khó chịu. Đáng chú ý hơn cả là loài Pseudomonas fluorescens. Các
enzyme protease và lipase được sinh tổng họp bởi loài vi khuẩn này rất bền nhiệt. Chúng là
nguyên nhân chính gây nên quá trình phân giải protein (proteolysis) và lipid Ợipoỉysis),
nhanh chóng làm hư hỏng chất lượng sữa.
b. Eucaryote
• Nấm men: một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất.
Chúng phát triển trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá
trình bảo quản sữa.
• Nấm sợi: một số loài nấm sợi thường nhiễm vào sữa: Pénicillium camembertỉỉ, p.
roquefortii, p. caseỉ, Geotrichum candỉdum, Rhizopus stolonifer...
Hầu hết các loài nấm men và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75°c
trong thời gian từ 10 - 15 giây.
3.
QUY TRÌNH CỒNG NGHỆ
3.1. Quy trình công nghệ sản xuất sữa thanh trùng
Hình 3.1: Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất sữa thanh trùng
Bài khí
Đồng hóa
Thanh trùng
C^^Elao bì vô
Rót sản phẩm
Bảo quản lạnh
3.2.
Thuyết minh quy trình công nghệ
3.2.1. Sữa nguyên liệu
Sữa nguyên liệu sau khi được thu mua và bảo quản lạnh tại nhà máy sẽ được đưa vào sản xuất.
3.2.2. Quả trình chuẩn hóa
— Mục đích: hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong sữa đến giá trị 3,5%.
— Phươngphảp thực hiện: sữa sẽ được gia nhiệt đến 65°c ở thiết bị trao đổi nhiệt
dạng bản mỏng, sau đó sẽ được bom vào máy li tâm hoạt động theo phưong pháp liên tục. Hai
dòng sản phẩm thoát ra khỏi thiết bị: một dòng là sữa gầy và một dòng là cream. Hàm lượng béo
trong hai dòng sản phẩm trên sẽ phụ thuộc vào chế độ hoạt động của máy li tâm. Sau đó, một phần
cream sẽ được phối trộn lại với dòng sữa gầy để đạt hàm lượng chất béo theo yêu cầu sản xuất, ơ
đây, ta chọn giá trị đó là 3,5%. Phàn cream dư sẽ đưa đi xử lí tiếp để hoàn thiện sản phẩm cream.
— Các biến đổi chính:
• Vật lí: khối lượng riêng tăng, độ nhớt giảm, nhiệt độ tăng, ...
— Thiết bị: máy li tâm và hệ thống hiệu chỉnh hàm lượng chất béo hoàn toàn tự động.
3.2.3. Quả trình bài khỉ
— Mục đích: cải thiện mùi của sữa, tăng hệ số truyền nhiệt.
— Phương pháp thực hiện: Một áp lực chân không thích hợp sẽ được tạo ra làm cho
các khí ở dạng phân tán, hòa tan và một phần hơi nước cùng các họp chất dễ bay hơi thoát ra
khỏi thiết bị. Toàn bộ hỗn họp này sẽ được đưa vào bộ phận ngưng tụ được đặt
trên đỉnh thiết bị bài khí. Nước và một số cấu tử sẽ chuyển sang dạng lỏng và chảy xuống đáy
thiết bị, còn khí và các cấu tử không ngưng tụ sẽ được bơm chân không hút ra ngoài.
— Thông sổ kĩ thuật: nhiệt độ sữa 65°c, áp lực chân không 580 mmHg.
— Các biến đổi chính:
• Vật lí: thể tích giảm.
• Hóa lí: nước bay hơi.
• Cảm quan: cải thiện mùi của sữa.
— Thiết bị: thiết bị hình trụ đứng, đáy nón với phàn đỉnh nón được quay lên phía trên. Dưới
nắp thiết bị là bộ phận ngưng tụ được nối với bơm chân không.
3.2.4. Quá trình đồng hóa
— Mục đích: ổn định hệ nhũ tương, chống lại sự tách pha dưới tác dụng của trọng
lực, tăng hệ số truyền nhiệt chuẩn bị cho quá trình tiệt trùng, tránh hiện tượng có cặn lợn cợn khi
bảo quản sản phẩm.
— Phương pháp thực hiện: đồng hóa toàn phàn, 2 cấp.
4.
CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1. Tính cho 100 kg sữa tươi nguyên liệu
Giả sử quy trình công nghệ có các giá trị tổn thất như sau:
Bảng 4.1. Tổn thất trong quá trình sản xuất
Tồn thất
Giá tri tổn thất
Trên đường ống từ thiết bị chứa sữa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hóa, % khối
lượng so lượng sữa trước khi vào đường ống
Quá trình chuẩn hóa, % khối lượng so với lượng sữa trước chuẩn hóa
Trên đường ống từ thiết bị phối trộn đến thiết bị bài khí, % khối lượng so lượng
sữa trước khi vào đường ống
Quá trình bài khí, % khối lượng so với lượng sữa trước bài khí, % khối lượng so
lượng sữa trước khi vào đường ống
Trên đường ống từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa, % khối lượng so lượng
sữa trước khi vào đường ống
Quá trình đồng hóa,, % khối lượng so với lượng sữa trước đồng hóa
Trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị thanh trùng, % khối lượng so
lượng sữa trước khi vào đường ống
Quá trình thanh trùng,, % khối lượng so với lượng sữa trước thanh trùng
Trên đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị đóng gói, % khối lượng so
lượng sữa trước khi vào đường ống
Quá trình đóng hộp, % khối lượng so với lượng sữa trước đóng hộp
>
•
•
•
>
•
•
Thành phần sữa nguyên liệu :
Hàm lượng chất khô: 13%
Protein tổng: 3.5%
Béo: 0.8%
Thành phần sản phẩm:
Béo: 3.5%
Carbon hydrate: 4.8%
•
Protein: 3.5%
4.1.1. Tổn thất trên đường ổng từ bồn chứa nguyên liệu đến thiết bị chuẩn hỗa\
di=0.1%*m=0.1%*100= 0.1 (kg)
0.1
0.2
0.1
0.9
0.1
0.2
0.1
0.2
0.1
0.5
Khối lượng sữa vào thiết bị chuẩn hóa: mi=m- dl=l000.1=99.9 (kg)
Tổn thất trong quá trình chuẩn hóa: qi= 0.5%
Ta có sơ đồ nguyên lý hiệu chỉnh chất béo như sau:
90.1 kg sữa gầy
Phối trộn
0.05% chất béo
98.8 kg sữa
3.5% chất béo
8.7 kg cream
100 kg sữa
Ly tâm
39% chất béo
3.9% chất béo
9.9 kg cream
1.2 kg cream
39% chất béo
39% chất béo
Khối lượng sữa sau chuẩn hóa có hàm lượng chất béo 3.5%:
99.9x98.8 100-0.5
.
m7 = ———-----X— ----------= 98.50(£g)
2
100 100
Khối lượng cream thu được:
99.9x1.2 100-0.5
. .... ,
m, = ———X— -----------------------------= \.\9(kg)
3
100 100
4.1.2 Tổn thất trên đường ổng từ thiết bị chuẩn hỏa đến thiết bị bài khỉ:
d2 =0.1%xm2 =0.1%x98.50 = 9.85(£g)
Khối lượng sữa vào thiết bị bài khí:
m4= ni2-d2= 98.50-9.850=88.65 (kg)
Tổn thất trong quá trình bài khí:
q2 = 0.9% X w4 = 0.9% X 88.65 = 0.80(£g)
Khối lượng sữa sau quá trình bài khí:
m5= ưi4- q2= 88.65-0.80= 87.86(kg)
4.1.3. Tổn thất trên đường ổng từ thiết bị bài khí đến thiết bị đồng hóa:
¿3 = 0.1
% xm5= 0.1 % X 87.86 = 0.09(kg)
Khối lượng sữa vào thiết bị đồng hóa:
m<5= m5- d 3 = 87.86 -0.09 = 87.77(kg)
Tổn thất trong quá trình đồng hóa:
q3 = 0.2% X m6 = 0.2% X 87.77 = 0.18(£g)
Khối lượng sữa sau quá trình đồng hóa (kg):
m7= 1U6- q3 = 87.77-0.18 = 87.59 (kg)
4.1.4. Tổn thất trên đường ổng từ thiết bị đồng hỏa đến thiết bị thanh
trùng: d4 = 0.1% xm7 = 0.1% X 87.59 = 0.09 (kg)
Khối lượng sữa vào thiết bị thanh trùng:
m8= ni7-d4= 87.60-0.09 = 87.51 (kg)
Tổn thất trong quá trình thanh trùng:
q4 = 0.2%xmg= 0.2%x87.51 = 0.18 (kg)
Khối lượng sữa sau quá trình thanh trùng:
m9 = rri8-q4= 87.51-0.18 = 87.33 (kg)
4.1.5. Tổn thất trên đường ổng từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị đỏng
hộp: d5 = 0.1%xm9 = 0.1%x87.33 =0.09 (kg)
Khối lượng sữa vào thiết bị đóng hộp:
mio = m9-d5= 87.33-0.09 = 87.24 (kg)
Tổn thất trong quá trình đóng hộp:
q5 = 0.5% xm10 0.5% X 87.24 = 0.44 (kg)
Khối lượng sữa sau quá trình đóng hộp:
mu = mio-q5= 87.24-0.44 = 86.80 (kg)
4.2. Tính theo năng suất của phân xưởng trong một mẻ sản xuất
Chọn năng suất theo nguyên liệu: N = 30000 kg/ mẻ
Khối lượng nguyên liệu cho từng quá từng được tính theo bảng 4.2
Bảng 4.2 Khối lượng nguyên liệu cho từng quá trình
Quá trình
Tính theo năng suất trong một mẻ sản xuất
Tính cho 100 kg sữa nguyên liệu (kg)
(kg)
Nhập liệu
100
30000
Chuấn hóa
99.9
29970
Bài khí
88.65
26596.03
Đồng hóa
87.77
26330.30
Thanh trùng
87.50
26251.37
Đóng hộp
87.24
26172.67
Sản phẩm
26041.80
86.81
5.
CHỌN THIẾT BỊ
Tỉ trọng của sữa (ở 15.5°C) được tính theo công thức :
715.5”
c
+
100
SNF __
0.93 1.608
(gỉ cm 3 )
- +w
Trong đó:
F (fat): hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng)
SNF (solid non fat): hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng) w
(water): hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng)
Chọn: F = 3.5 %
SNF = 9.1%
w = 87.4%
Do đó:
715.5
“c
100
3.5
9.1 + 87.4
0.93 1.608
= 1.033(g/cm3)
5.1. Quá trình nhập liệu
Khối lượng sữa nhập liệu trong một mẻ: 30000 kg Thể tích sữa nhập liệu trong một
mẻ: m = 30000
d 1.033
v7
Chọn thiết bị có thể tích:
Vtb= V + 20%v =29041.62 +20%*29041.62=34849.94 (1) Chọn bồn chứa Tetra Allsafe
LA Thông số thiết bị:
• Thể tích sử dụng: 35000 lít
• Đường kính: 3000 mm
•
Chiều cao: 4300 mm
5.2. Quá trình chuẩn hóa
Khối lượng nguyên liệu cần chuẩn hóa: 29970 kg Thể tích sữa cần chuẩn hóa trong
một mẻ:
m 29970
K H h 1.033 2901.58(0
=
Chọn thời gian chuẩn hóa là 30 phút, năng suất của thiết bị là:
^29012^8x60^
20
Năng suất thiết bị thực tế cần chọn là:
Nch = 87037.75 +20% X 87037.75 = 69630.2 (1/h)
Chọn máy li tâm loại Tetra Centri H 918 GHV
Thông số thiết bị:
•
•
Năng suất dòng sữa gầy: 56000 ]/h
Năng suất tiêu chuẩn: 70000 1/h
•
Công suất: 42 kw
5.3. Quá trình bài khí
Khối lượng nguyên liệu vào thiết bị bào khí là: 26596.03 kg Thể tích sữa cần bài khí trong một
mẻ:
^=5 = ^ = 25746.40(0 d 1.033
Chọn thời gian bài khí là 30 phút
Năng suất của thiết bị là:
w=
25746.40*60 =51
30
Chọn năng suất thực tế cho thiết bị:
Nbk = 102985.60 + 20% X 102985.60 = 61791.3(1 / h) Đặt h àng hãng TetraPark
thiết bị bài khí có:
• Năng suất 65000 1/h
• Áp lực bài khí 580 mmHg
•
Nhiệt độ nguyên liệu khi vào thiết bị bài khí: 65°c
5.4. Quá trình đồng hóa
Khối lượng sữa vào quá trình đồng hóa: 26330.30 kg Thể tích nguyên liệu được đồng
hóa:
V = — = 2633Q'30 = 25489.16(0 d 1.033
Chọn thời gian đồng hóa là 30 phút Năng suất lý thuyết của thiết bị:
Jy = 25489.16x<0=305g7((/<,)
Chọn năng suất thực tế cho thiết bị:
Ndh = 30587 -I- 20% X 30587 = 36704.31/h Chọn thiết bị đồng hóa Tetra Alex
400 của hang Tetra Park Thông số thiết bị:
•
Áp suất: 250 bar
•
•
•
Năng suất thiết bị: 37000 1/h
Kích thước thiết bị: D X R X c = 2075 X 1950 X 2050 (min)
Diện tích chiếm chỗ của thiết bị: 4500 X 4000 X 3000 (mm)
•
Công suất động cơ :
A = năng suất (1/h) X áp lực (bar)/30600 = 255.72 (kW)
5.5. Quá trình thanh trùng
Khối lượng nguyên liệu cần thanh trùng trong một mẻ: 26251.37 kg Thể tích nguyên liệu:
V = — = 26251-37 = 25412.75(0 d 1.033
Chọn thòi gian thanh trùng là 20 phút Năng suất lý thuyết của
thiết bị:
N = 25412-75 x 60 = 76238.2 ợ/h)
20
Năng suất thực tế cần chọn cho thiết bị:
Ntt =7623 8.2 + 76238.2 X 20% = 91486( 1 / h)
Chọn thiết bị Tetra Plex MS15 của Tetra Park Thông số thiết bị:
•
•
•
Năng suất thiết bị: 91500 1/h
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt mỗi đĩa: 0.62 m2
Be dày mỗi đĩa: 0.5 mm
Kích thước mỗi đĩa: 1500x500 mm
5.6. Quá trình đóng gói
Khối lượng sữa cần đóng gói trong một mẻ: 26172.67 kg
Thể tích sữa cần đóng gói trong một mẻ:
V = -= 26172-67 = 25336.56(0 d 1.033
Chọn thòi gian đóng gói là 60 phút
Năng suất của thiết bị:
N = 25336ý6*60 =25336.56(11 h)
60
Năng suất thực tế của thiết bị:
N = 25336.56 + 20% X 25336.56 = 30403.9(1/h)
Đặt hàng hãng TeTra Park thiết bị đóng gói có năng suất 31000 ]/h
Thông số thiết bị:
• Thể tích mỗi hộp: 250 ml
•
Năng suất thiết bị: 124000 hộp/h
6.
TÍNH NƯỚC
6.1. Quá trình CIP
Hệ thống CIP có hai chế độ khác nhau:
•
•
Chế độ 1: với thiết bị tiếp xúc trực tiếp với sữa có gia nhiệt như: thiết bị thanh trùng, thiết
bị gia nhiệt, thiết bị bài khí.. .Ta có chế độ chạy CIP như sau:
— Rửa với nước ấm 10 phút.
— Chạy dung dịch kiềm (0.5-1.5%) trong 30 phút ở 75°c.
— Rửa lại bằng nước ấm trong 5 phút.
— Chạy dung dịch acid nitric (0.5-1.0%) trong 20 phút ở 70°c.
— Rửa lại bằng nước lạnh.
— Làm mát từ từ bằng nước lạnh trong 8 phút.
Chế độ 2: với thiết bị tiếp xúc với sữa không có gia nhiệt như: bồn chứa, đường ống, thiết
bị phối trộn, thiết bị đóng gói.. .Chế độ chạy CIP như sau:
— Rửa bằng nước ấm trong 3 phút.
— Tuần hoàn dung dịch kiềm (0.5-1.5%) trong 10 phút ở 75°c.
—
—
—
Rửa bằng nước ấm trong 3 phút.
Tiệt trùng bằng nước nóng 90-95°C trong 5 phút.
Làm nguội từ từ bằng nước lạnh trong 10 phút.
6.2. Tính nước cho quá trình vệ sinh
Lượng nước ấm dùng để vệ sinh thiết bị trong chế độ 1 bằng 15% thể tích bồn chứa nguyên liệu
m
nuocaml
=
15% X 35000 = 5250%
Lượng nước ấm dùng để vệ sinh thiết bị ở chế độ 2 bằng 10% lượng nước ấm ở chế độ 1
™_2=10%x5250 = 525kg
Lượng nước lạnh vệ sinh thiết bị ở chế độ 1 bằng 15% thể tích bồn chứa nguyên liệu
m
nuoclanh\
=
15%x35000 = 5250kg
Lượng nước lạnh dừng để vệ sinh thiết bị ở chế độ 2 bằng 10% lượng nước lạnh ở chế độ 1
Mnuoclanhl = 10%x5250 = 525kg Tổng lượng nước để vệ sinh thiết bị trong một mẻ sản xuất là
m
nuoc = 5250 + 525 + 5250 + 525 = 11550£g
7.
TÍNH HƠI
Nhiệt dung riêng của sữa: Csữa=3.95kJ/kg. độ
Ẩn nhiệt hóa hơi của nước: r =2221kJ/kg (ở t=l 15°c, p=1.724 kg/cm3)
Khối lượng riêng của hơi: phơi= 0.9Ố35 kg/m3
Nhiệt dung riêng của nước: Cnưóc= 4.18 kj/kg.độ
Khối lượng riêng của nước: pnước= 1 kg/1
Hiệu suất truyền nhiệt trong thiết bị gia nhiệt bản mỏng là: 90%
Nhiệt dung riêng của dung dịch kiềm: Ckiềm= 3.82 kj/kg. độ
Khối lượng riêng của dung dịch kiềm: pkiềm =1.1 kg/1 Nhiệt
dung riêng của dung dịch acid: Cacid= 2.9 kj/kg. độ
Khối lượng riêng của dung dịch acid: Pacid = 1.287 kg/1
7.1. Quá trình chuẩn hóa
Khối lượng sữa cần gia nhiệt trong một mẻ: 29970 kg
Nhiệt độ ban đầu của sữa: 4°c Nhiệt độ của sữa sau khi
gia nhiệt: Ố5°c Lượng nhiệt cần để gia nhiệt lượng sữa
này:
Qch =
= 29970 X 3.95 X (65 - 4) = 7221271.5
7.2. Quá trình bài khí
Khối lượng sữa cần bài khí trong một mẻ: 26596.03 kg Giả
sử nhiệt độ sữa khi vào gia nhiệt cho bài khí là 55°c Nhiệt
độ sữa sau khi gia nhiệt là 65°c Lượng nhiệt cần để gia
nhiệt cho lượng sữa này:
Qbk = s« Aí = 26596.03 X 3.95 X (65 - 55) = 1050543. \kJ
m
xCx
a
7.3. Quá trình thanh trùng
Quá trình thanh trùng được chia làm 3 giai đoạn:
•
•
•
Giai đoạn 1: gia nhiệt sữa lên 85°c
Giai đoạn 2: trong ống giữ nhiệt khoảng 12 giây
Giai đoạn 3: làm lạnh về 4°c
Khối lượng sữa cần thanh trùng trong một mẻ: 26251.37 (kg)
Giả sử nhiệt độ sữa trước khi vào thiết bị thanh trùng là 55°c
Nhiệt độ sữa sau giai đoạn 1 là 85°c
Lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt cho lượng sữa này:
Qtt =
m
sua
*CxAt = 26251.37X3.95X(85-55) = 3110787.3kJ
Lượng nhiệt tỏa ra khi làm nguội sữa từ 85°c về 50°C:
Qtoa = msua xCxAt = 26251.37X3.95X(85 -50) = 3615426.9(kJ)
Lượng nhiệt này dùng để gia nhiệt cho sữa ở các quá trình bài khí.
Lượng nhiệt cần phải cung cấp:
Q = Qch+Qtt = 8271814.6 +3110787.3 = 10332058.8
™h«i =- =
Q 10332058.8
2221
= 4652(6g)
7.4. Quá trình CIP cho các thiết bị tiếp xúc VÓI sữa có gia nhiệt
Quá trình rửa bằng nước ẩm:
Khối lượng nước ấm cần gia nhiệt: 5250 kg
Nhiệt độ ban đầu của nước: 25°c Nhiệt độ sau
khi gia nhiệt: 50°c Lượng nhiệt cần cung cấp
cho quá trình này:
Q = 5250 X 4.18 X (50 - 25) = 5486256/
Quá trình rửa bằng dung dịch kiềm:
Thề tích dung dịch kiềm sử dụng lấy bằng 5% thể tích bồn chứa nguyên liệu
Vkieml = 5% X 35000 = 1750/
Khối lượng dung dịch kiềm sử dụng:
=1.1x1750 = 19256?
Nhiệt độ ban đầu của dung dịch kiềm: 25°c
Nhiệt độ dung dịch kiềm sau khi gia nhiệt: 75°c
Lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt lượng dung dịch kiềm trên:
Ỡttemi =
1925 X 3.82 X (75 - 25) = 367675(6/)
Quả trình rửa bằng acid:
Thể tích dung dịch acid lấy bằng thể tích dung dịch kiềm: Yacidi=1750 1
Khối lượng acid sử dựng:
(kg) Lượng hoi cần phải cung cấp:
™acun=Pacid*Vacid=\2%lx\15ữ = 225225kg
Nhiệt độ ban đầu của acid: 25°c
Nhiệt độ acid sau khi gia nhiệt: 70°c
Lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt lượng acid trên:
Qaádi = 2252.25 X 2.9 X (70 - 25) = 293918.6(kJ)
7.5. Quá trình CIP cho các thiết bị tiếp xúc với sữa ở nhiệt độ thấp
Quá trình rửa bằng nước ấm:
Khối lượng nước ấm cần sử dụng lấy bằng 10% lượng nước ấm sử dụng ở chế độ 1:
m_2=l0%x5250 = 525kg
Nhiệt độ ban đầu của nước: 25°c
Nhiệt độ sau khi gia nhiệt: 50°c
Lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình này:
Ổ = 525 X 4.18 X (50 - 25) = 54862.5kĩ
Quá trình rửa bằng dung dịch kiềm:
Thề tích dung dịch kiềm sử dụng lấy bằng 10% thể tích dung dịch kiềm sử dụng ở chế độ 1
Jfaan2 =10%xl750 = 175(/)
Khối lượng dung dịch kiềm sử dụng:
= Puem X Vana = 1.1X175 = 192.5(kg)
Nhiệt độ ban đầu của dung dịch kiềm: 25°c
Nhiệt độ dung dịch kiềm sau khi gia nhiệt: 75°c
Lượng nhiệt cần cung cấp để gia nhiệt lượng dung dịch kiềm trên:
Ổfeem2 = 192.5 X 3.82 X (75 - 25) = 36767.5(kĩ)
Quá trình rửa kiềm dư bằng nước ấm:
Khối lượng nước cần sử dụng lấy bằng 50% khối lượng nước sử dụng ở fren:
- Xem thêm -