Tài liệu Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu bột sữa gầy với hai dây chuyền sữa chua uống hương dâu, năng suất 17000 lít sản phẩm ca và sữa tiệt trùng không đường, năng suất 12200 tấn sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu bột sữa gầy với hai dây chuyền: - Sữa chua uống hương dâu, năng suất 17000 lít sản phẩm/ca - Sữa tiệt trùng không đường, năng suất 12200 tấn sản phẩm/năm SVTH: NGUYỄN THỊ THANH THẢO Đà Nẵng – Năm 2019 iii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn ...................................................................................................... i Cam đoan .................................................................... .................................ii Mục lục .................................................................................................... iii Danh mục bảng biểu .................................................................................................... ix Danh mục hình ảnh LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... xii ..................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ-KỸ THUẬT ................................................... 2 1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy.............................................................. 2 1.2 Vị trí đặt nhà máy .................................................................................................. 2 1.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu ................................................................................. 3 1.4 Giao thông vận tải .................................................................................................. 3 1.5 Nguồn cung cấp nước, điện, hơi ........................................................................... 3 1.5.1 Nước ................................................................................................................. 3 1.5.2 Điện ................................................................................................................. 4 1.5.3 Hơi ................................................................................................................. 4 1.6 Nguồn nhân lực ...................................................................................................... 4 1.7 Thiết bị trong nhà máy .......................................................................................... 4 1.8 Sự hợp tác hóa ....................................................................................................... 4 1.9 Thị trường tiêu thụ sản phẩm ............................................................................... 4 1.10 Kết luận .................................................................................................................. 5 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ....................................................................................... 6 2.1 Tổng quan về nguyên liệu...................................................................................... 6 2.1.1 Bột sữa gầy ............................................................................................................ 6 2.1.2 Nguyên liệu phụ ................................................................................................... 12 2.2 Tổng quan về sản phẩm ....................................................................................... 17 2.2.1 Sữa chua uống hương dâu.................................................................................... 17 2.2.2 Sữa tiệt trùng không đường ................................................................................. 20 2.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm .......................................................... 22 2.3.1 Thị trường thế giới ............................................................................................... 22 2.3.2 Thị trường Việt Nam ........................................................................................... 23 CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ........... 26 iv 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ.................................................................................... 26 3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ ...................................................................... 27 3.2.1 Thuyết minh các công đoạn chung cho hai quy trình sản xuất ............................27 3.2.2 Thuyết minh các công đoạn của quy trình sản xuất sữa tiệt trùng.......................29 3.2.3 Thuyết minh các công đoạn của quy trình sản xuất sữa chua uống.....................30 CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................................................... 35 4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy.......................................................................... 35 4.1.1 Năng suất của nhà máy ........................................................................................35 4.1.2 Phân tích kế hoạch sản xuất .................................................................................35 4.2 Tính cân bằng vật chất ........................................................................................ 36 4.2.1 Công thức tính toán ..............................................................................................36 4.2.2 Các công đoạn của sản xuất sữa tiệt trùng không đường.....................................37 4.2.3 Các công đoạn của quy trình sản xuất sữa chua uống hương dâu .......................37 4.2.4 Các công đoạn chung của 2 quy trình ..................................................................41 4.3 Tính tỉ trọng của sữa qua các công đoạn ........................................................... 43 4.3.1 Tỉ trọng sữa trong dây chuyền chung ..................................................................43 4.3.2 Tỉ trọng sữa ở các công đoạn của sữa tiệt trùng không đường ............................43 4.3.3 Tỉ trọng sữa ở các công đoạn của sữa chua uống hương dâu ..............................43 4.4 Tính toán bao bì.................................................................................................... 44 4.4.1 Sữa tiệt trùng không đường..................................................................................44 4.4.2 Sữa chua uống hương dâu ....................................................................................45 4.5 Bảng tổng kết ........................................................................................................ 45 CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................. 47 5.1 Nguyên tắc chọn thiết bị ...................................................................................... 47 5.2 Tính toán thiết bị .................................................................................................. 47 5.3 Chọn và tính toán các thiết bị trong dây chuyền sản xuất chung .................... 47 5.3.1 Hệ thống silo chứa nguyên liệu............................................................................47 5.3.2 Thiết bị gia nhiệt nước phối trộn .........................................................................52 5.3.3 Nồi hâm nóng cream ...........................................................................................53 5.3.4 Thiết bị phối trộn chân không .............................................................................53 5.3.5 Bể phối trộn tuần hoàn ........................................................................................54 5.3.6 Thiết bị lọc trên đường ống .................................................................................55 5.3.7 Thiết bị gia nhiệt sữa ...........................................................................................55 5.3.8 Thiết bị bài khí .....................................................................................................55 5.3.9 Thiết bị đồng hóa .................................................................................................56 5.4 Chọn và tính toán các thiết bị trong dây chuyền sản xuất sữa chua ............... 56 v 5.4.1 Thiết bị thanh trùng.............................................................................................. 56 5.4.2 Bể hoạt hóa giống ................................................................................................ 57 5.4.3 Bể lên men ........................................................................................................... 57 5.4.4 Bể phối trộn sữa chua .......................................................................................... 58 5.4.5 Nồi nấu siro .......................................................................................................... 59 5.4.6 Thiết bị đồng hóa sữa chua .................................................................................. 59 5.4.7 Thiết bị tiệt trùng UHT sữa chua uống ................................................................ 60 5.4.8 Bồn chờ rót sữa chua uống .................................................................................. 60 5.4.9 Thiết bị rót và ghép mí vô trùng sữa chua uống .................................................. 61 5.4.10 Máy đóng thùng carton sữa chua uống............................................................... 61 5.5 Chọn và tính toán các thiết bị trong dây chuyền sản xuất sữa tiệt trùng ....... 61 5.5.1 Thiết bị tiệt trùng UHT sữa tiệt trùng .................................................................. 61 5.5.2 Bồn chờ rót sữa tiệt trùng .................................................................................... 62 5.5.3 Thiết bị rót và ghép mí vô trùng sữa tiệt trùng .................................................... 62 5.5.4 Máy đóng thùng carton sữa tiệt trùng sữa tiệt trùng ............................................ 63 5.6 Các thùng chứa trong dây chuyền sản xuất ...................................................... 63 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5 Cách tính thùng chứa ........................................................................................... 63 Thùng chứa sữa sau lọc ....................................................................................... 64 Thùng chứa sữa sau đồng hóa.............................................................................. 64 Thùng chứa nước công nghệ................................................................................ 65 Thùng chứa cream sau hâm nóng ........................................................................ 65 5.6.6 Thùng chứa siro đường ........................................................................................ 65 5.7 Chọn băng tải ....................................................................................................... 66 5.7.1 Băng tải vận chuyển hộp sữa chua uống 180 ml ................................................. 66 5.7.2 Băng tải vận chuyển hộp sữa tiệt trùng 180 ml ................................................... 66 5.7.3 Băng tải vận chuyển thùng carton sữa chua uống ............................................... 66 5.7.4 Băng tải vận chuyển thùng carton sữa chua uống ............................................... 67 5.8 Lưu lượng điện từ ................................................................................................ 67 5.9 Chọn bơm.............................................................................................................. 67 5.9.1 Bơm ly tâm vận chuyển sữa................................................................................. 67 5.9.2 Bơm thể tích vận chuyển các chất độ nhớt cao ................................................... 67 5.10 Tổng kết .............................................................................................................. 68 CHƯƠNG 6 TÍNH HƠI-NƯỚC-NHIÊN LIỆU .................................................... 70 6.1 Tính hơi ................................................................................................................. 70 6.1.1 Gia nhiệt nước phối trộn ...................................................................................... 70 6.1.2 Gia nhiệt sữa ........................................................................................................ 71 vi 6.1.3 Thanh trùng ..........................................................................................................72 6.1.4 Tiệt trùng UHT.....................................................................................................73 6.1.5 Nồi hâm cream ....................................................................................................75 6.1.6 Nồi nấu siro .........................................................................................................76 6.1.7 Bể hoạt hóa giống ................................................................................................ 78 6.1.8 Bể lên men ...........................................................................................................79 6.1.9 Bể phối trộn sữa chua ..........................................................................................81 6.2 Tính nước ............................................................................................................. 83 6.2.1 Cấp nước ..............................................................................................................83 6.2.2 Thoát nước ...........................................................................................................87 6.3 Tính nhiên liệu ..................................................................................................... 88 CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG .................................................. 89 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy ........................................................................................ 89 7.2 Chế đồ làm việc .................................................................................................... 89 7.3 Tính nhân sự ........................................................................................................ 89 7.3.1 Bộ phận lao động gián tiếp ..................................................................................89 7.3.2 Bộ phận lao động trực tiếp ..................................................................................90 7.4 Tính xây dựng ...................................................................................................... 91 7.4.1 Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy ..................................................................91 7.4.2 Các hạng mục công trình .....................................................................................93 7.4.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy ........................................................................106 CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM .............. 107 8.1 Mục đích ............................................................................................................. 107 8.2 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào........................................................................... 107 8.3 Kiểm tra các công đoạn trong quá trình sản xuất .......................................... 109 8.4 Kiểm tra thành phẩm ........................................................................................ 111 CHƯƠNG 9 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP .................... 112 9.1 An toàn lao động ................................................................................................ 112 9.1.1 Những nguyên gây tai nạn trong nhà máy.........................................................112 9.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động .......................................................112 9.1.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ........................................................113 9.2 Vệ sinh xí nghiệp ................................................................................................ 114 9.2.1 Vệ sinh cá nhân của công nhân .........................................................................114 9.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị ..................................................................................114 9.2.3 Vệ sinh xí nghiệp ...............................................................................................114 9.2.4 Xử lý nước thải ..................................................................................................115 vii KẾT LUẬN ................................................................................................. 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 117 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các acid amin chủ yếu có mặt trong sữa tính theo % chất khô ..............7 Bảng 2.2 Độ hòa tan trong nước của lactose (g/100g H2O) ...................................8 Bảng 2.3 Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa ..........................................9 Bảng 2.4 Chỉ tiêu cảm quan của bột sữa gầy ........................................................11 Bảng 2.5 Chỉ tiêu hóa lý của bột sữa gầy .............................................................11 Bảng 2.6 Các chỉ tiêu vi sinh của bột sữa gầy ......................................................11 Bảng 2.7 Hàm lượng các kim loại nặng cho phép của bột sữa gầy ......................12 Bảng 2.8 Chỉ tiêu chất lượng nước sản xuất .........................................................12 Bảng 2.9 Chỉ tiêu cảm quan của cream ................................................................ 13 Bảng 2.10 Các chỉ tiêu kỹ thuật của cream ..........................................................14 Bảng 2.11 Chỉ tiêu cảm quan của đường saccharose ...........................................14 Bảng 2.12 Chỉ tiêu hóa lý của đường saccharose .................................................15 Bảng 2.13 Hàm lượng kim loại nặng cho phép của saccharose ...........................15 Bảng 2.14 Tiêu chuẩn chất ổn định, phụ gia ........................................................17 Bảng 2.15 Hàm lượng chất dinh dưỡng trong sữa chua .......................................18 Bảng 2.16 Chỉ tiêu cảm quan của sữa chua ..........................................................18 Bảng 2.17 Chỉ tiêu hóa lý của sữa chua ................................................................ 19 Bảng 2.18 Chỉ tiêu vi sinh của sữa chua ...............................................................19 Bảng 2.19 Hàm lượng kim loại nặng cho phép của sữa chua ..............................19 Bảng 2.20 Giá trị dinh dưỡng trung bình 100g sữa tiệt trùng không đường ........21 Bảng 2.21 Chỉ tiêu cảm quan của sữa tiệt trùng ...................................................21 Bảng 2.22 Chỉ tiêu hóa lý của sữa tiệt trùng.........................................................21 Bảng 2.23 Chỉ tiêu vi sinh của sữa tiệt trùng ........................................................22 Bảng 2.24 Hàm lượng kim loại nặng cho phép của sữa tiệt trùng .......................22 Bảng 4.1 Bảng nhập nguyên liệu ..........................................................................35 Bảng 4.2 Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy trong năm 2019 .........................36 Bảng 4.3 Bảng hao hụt khối lượng qua các công đoạn sản xuất sữa tiệt trùng ....37 Bảng 4.4 Bảng hao hụt khối lượng quá các công đoạn sản xuất sữa chua uống ..38 Bảng 4.5 Bảng hao hụt khối lượng qua các công đoạn chung của 2 quy trình ....41 Bảng 4.6 Tổng kết nguyên liệu chính phụ ............................................................45 Bảng 4.7 Tổng kết cân bằng vật chất ....................................................................46 Bảng 5.1 Thông số kĩ thuật máy tách kim loại .....................................................50 Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật phễu định lượng.......................................................50 ix Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật cyclone .................................................................... 51 Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật quạt hút, quạt thổi.................................................... 52 Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật thiết bị gia nhiệt nước ............................................. 53 Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật nồi hâm cream ......................................................... 53 Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị phối trộn ...................................................... 54 Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật bể phối trộn ............................................................. 54 Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thiết bị lọc................................................................ 55 Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật thiết bị gia nhiệt sữa .............................................. 55 Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật thiết bị bài khí ....................................................... 56 Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật thiết bị đồng hóa .................................................... 56 Bảng 5.13 Thông số kỹ thuật thiết bị thanh trùng ................................................ 57 Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật bể hoạt hóa giống .................................................. 57 Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật bể lên men ............................................................. 58 Bảng 5.16 Thông số kỹ thuật bể phối trộn ........................................................... 58 Bảng 5.17 Thông số kỹ thuật nồi nấu siro ............................................................ 59 Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật thiết bị đồng hóa .................................................... 59 Bảng 5.19 Thông số kỹ thuật thiết bị tiệt trùng .................................................... 60 Bảng 5.20 Thông số kỹ thuật bồn chờ rót ............................................................ 60 Bảng 5.21 Thông số kỹ thuật thiết bị rót .............................................................. 61 Bảng 5.22 Thông số kỹ thuật máy đóng thùng ..................................................... 61 Bảng 5.23 Thông số kỹ thuật thiết bị tiệt trùng .................................................... 62 Bảng 5.24 Thông số kỹ thuật bồn chờ rót ............................................................ 62 Bảng 5.25 Thông số kỹ thuật thiết bị rót .............................................................. 63 Bảng 5.26 Thông số kỹ thuật máy đóng thùng ..................................................... 63 Bảng 5.27 Thông số lưu lượng kế ........................................................................ 67 Bảng 5.28 Thông số kỹ thuật bơm ly tâm ............................................................ 67 Bảng 5.29 Thông số kỹ thuật bơm thể tích........................................................... 68 Bảng 5.30 Tổng kết các thiết bị dùng trong hai dây chuyền sản xuất .................. 68 Bảng 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi sử dụng của thiết bị ..................................... 82 Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật nồi hơi điện ............................................................. 83 Bảng 6.3 Tổng kết chi phí hơi, nước và nhiên liệu của nhà máy ......................... 88 Bảng 7.1 Số nhân lực bộ phận lao động gián tiếp ................................................ 89 Bảng 7.2 Số nhân lực bộ phận lao động trực tiếp................................................. 90 Bảng 7.3 Thông số kỹ thuật làm lạnh dạng tấm ................................................. 100 Bảng 7.4 Tổng kết các công trình xây dựng toàn nhà máy ................................ 105 Bảng 8.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào ............................................................. 107 x Bảng 8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất .........................................................109 Bảng 8.3 Kiểm tra thành phẩm ...........................................................................111 xi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Bột sữa gầy New Zealand ........................................................................ 6 Hình 2.2 Vi khuẩn Streptococcus thermophilus ................................................... 15 Hình 2.3 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus ....................................................... 16 Hình 2.4 Sản phẩm sữa chua uống hương dâu ..................................................... 17 Hình 2.5 Sản phẩm sữa tiệt trùng không đường ................................................... 20 Hình 2.6 GDP và tiêu thụ sữa bình quân đầu người............................................. 24 Hình 2.7 Giá trị nhập khẩu sữa qua các năm ........................................................ 25 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ..................................................................... 26 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống phối trộn tuần hoàn ....................................................... 27 Hình 4.1 Sơ đồ phối trộn sữa chua ....................................................................... 39 Hình 4.2 Sơ đồ công đoạn lên men ...................................................................... 40 Hình 4.3 Sơ đồ công đoạn phối trộn tuần hoàn .................................................... 42 Hình 5.1 Silo chứa nguyên liệu ............................................................................ 48 Hình 5.2 Máy tách kim loại .................................................................................. 50 Hình 5.3 Phễu định lượng bột sữa gầy ................................................................. 50 Hình 5.4 Cyclone .................................................................................................. 51 Hình 5.5 Quạt hút, quạt thổi ................................................................................. 52 Hình 5.6 Thiết bị gia nhiệt nước ........................................................................... 53 Hình 5.7 Nồi hâm cream....................................................................................... 53 Hình 5.8 Thiết bị phối trộn ................................................................................... 54 Hình 5.9 Bể phối trộn ........................................................................................... 54 Hình 5.10 Bộ lọc maxi filters ............................................................................... 55 Hình 5.11 Thiết bị gia nhiệt sữa ........................................................................... 55 Hình 5.12 Thiết bị bài khí..................................................................................... 56 Hình 5.13 Thiết bị đồng hóa ................................................................................. 56 Hình 5.14 Thiết bị thanh trùng ............................................................................. 57 Hình 5.15 Bể hoạt hóa giống ................................................................................ 57 Hình 5.16 Bể lên men ........................................................................................... 58 Hình 5.17 Bể phối trộn ......................................................................................... 58 Hình 5.18 Nồi nấu siro ......................................................................................... 59 Hình 5.19 Thiết bị đồng hóa ................................................................................. 59 Hình 5.20 Thiết bị tiệt trùng ................................................................................. 60 Hình 5.21 Bồn chờ rót vô trùng ............................................................................ 60 xii Hình 5.22 Thiết bị rót vô trùng .............................................................................61 Hình 5.23 Máy đóng thùng carton ........................................................................61 Hình 5.24 Thiết bị tiệt trùng .................................................................................62 Hình 5.25 Bồn chờ rót vô trùng ............................................................................62 Hình 5.26 Thiết bị rót vô trùng .............................................................................63 Hình 5.27 Máy đóng thùng carton ........................................................................63 Hình 5.28 Thùng chứa ..........................................................................................64 Hình 5.29 Lưu lượng điện từ ................................................................................67 Hình 5.30 Bơm ly tâm ..........................................................................................67 Hình 5.31 Bơm thể tích .........................................................................................68 Hình 6.1 Nồi hơi điện ...........................................................................................83 Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy...........................................................................89 Hình 7.2 Sơ đồ bố trí kho chứa nguyên liệu .........................................................94 Hình 7.3 Sơ đồ bố trí kho thành phẩm ..................................................................97 Hình 7.4 Thiết bị làm lạnh nước .........................................................................100 Hình 7.5 Các công đoạn trong hệ thống xử lý nước RO ....................................101 Hình 7.6 Sơ đồ bố trí khu hành chính .................................................................102 xiii Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy 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 nhiê, chứa đầy đủ các dưỡng chất thiết yếu cần thiết cho con người. Hơn nữa, nhằm tăng thêm sự lựa chọn cũng như phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng, sữa được chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau. Trong số những sản phẩm chế biến từ sữa đó thì sữa tiệt trùng không đường và sữa được lên men nhờ các giống vi khuẩn lactic tốt cho hệ tiêu hóa, tạo ra các sản phẩm giàu dinh dưỡng nhưng ở dạng uống tiện lợi như sữa chua uống là một trong những loại thực phẩm có tiềm năng đối với thị trường sữa Việt Nam. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu từ sữa bò tươi ở Việt Nam còn khan hiếm cũng như chất lượng sữa tươi dễ bị thay đổi vì các vi sinh vật dễ dàng xâm nhập chuyển hóa nguồn dinh dưỡng dồi dào trong sữa. Do đó, việc nhập khẩu sữa bột nguyên liệu thay thế cho sữa bò tươi cũng như sử dụng công nghệ hiện đại trong việc duy trì các giá trị cảm quan, dinh dưỡng và bảo quản sữa tốt hơn là một trong những vấn đề cấp thiết và quan trọng trong chế biến và sản xuất các sản phẩm từ sữa. Vì vậy, việc xây dựng nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa bột cùng công nghệ tiệt trùng UHT là giải pháp tích cực hiện nay. Là một sinh viên ngành công nghệ thực phẩm, tôi chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu bột sữa gầy với hai dây chuyền: - Sữa chua uống hương dâu, năng suất 17000 lít sản phẩm/ca - Sữa tiệt trùng không đường, năng suất 12200 tấn sản phẩm/năm.” SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ-KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy Sau hơn 30 năm đổi mới đất nước, Việt Nam ngày nay đã đạt được những thành tựu to lớn trong kinh tế, khoa học, đời sống…Tăng trưởng kinh tế bình quân của Việt Nam vẫn tăng đều hằng năm nhờ cơ cấu Kinh tế thị trường và các chính sách đổi mới. Thị trường tuy còn “non” nhưng là mảnh đất rất tiềm năng để các nhà đầu tư trong và ngoài nước khai thác, cùng với tư duy cởi mở trong tiêu dùng nhờ mức sống gia tăng, ngành thực phẩm nói chung và ngành sữa nói riêng đã và đang tận dụng tốt ưu thế của mình trong việc nắm bắt các cơ hội đó. Không những giải quyết nhu cầu dinh dưỡng quốc gia, nó còn tạo ra rất nhiều công ăn việc làm cho người lao động trong nước… Sữa và các sản phẩm từ sữa rất bổ dưỡng và là nguồn dinh dưỡng đa dạng cần thiết cho sự phát triển của xã hội cả về vi mô lẫn vĩ mô. Ngành công nghệ chế biến sữa gây ra ít vấn đề tiêu cực về môi trường, đây cũng là một lợi thế quan trọng trong thời đại biến đổi khí hậu toàn cầu. Sữa nước chủ yếu do Việt Nam sản xuất đang dẫn đầu ngành thực phẩm đồ uống, với mức tăng trưởng 12% ở thành thị và 20% ở nông thôn, sữa chua lên men tăng 15%... Tiêu thụ sữa và sản phẩm sữa quy đổi của Việt Nam năm 2013 là khoảng 18 lít/người, trong đó 5,1 lít một người là tự sản xuất, chỉ chiếm 28%. Dự báo đến năm 2045, Việt Nam sẽ tiêu thụ 50 kg sữa quy đổi một người mỗi năm – bằng 60% của Nhật Bản, trong đó sản xuất đặt mục tiêu 60% và nhập khẩu 40% [15]. Từ chỗ phải nhập khẩu sữa hoàn toàn, tới nay Việt Nam đã có sản phẩm sữa xuất khẩu sang 28 thị trường trên thế giới, trở thành một trong số ít các quốc gia tại châu Á có xuất khẩu sữa. Năm 2013, xuất khẩu mặt hàng này đạt 230 triệu USD, tăng 28% so với năm 2012. Ngành sữa đã đầu tư đáng kể cho việc phát triển nguồn nguyên liệu cũng như chế biến sữa [16]. Trước những thời cơ và thách thức như vậy, việc xây dựng nhà máy sữa là điều cần thiết để cung cấp đầy đủ nhu cầu dùng sữa cho nội địa trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu sản phẩm sữa sang khu vực thế giới. 1.2 Vị trí đặt nhà máy Việc lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy sữa có ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại của nhà máy vì vậy khi xây dựng nhà máy sữa cần phải đảm bảo những yêu cầu về [8]: - Vị trí đặt nhà máy: gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm. - Giao thông vận tải thuận lợi. - Cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy - Cấp thoát nước thuận lợi. - Nguồn nhân lực dồi dào. - Thuận lợi cho việc liên hiệp hóa. Từ những luận điểm trên, sau quá trình nghiên cứu, tôi chọn địa điểm để đặt nhà máy tại khu công nghiệp Hòa Khánh mở rộng, thành phố Đà Nẵng có các đặc điểm sau: - Tên khu công nghiệp: khu công nghiệp Hòa Khánh mở rộng-Đà Nẵng. - Chủ đầu tư: công ty Cổ phần Đầu tư Sài Gòn-Đà Nẵng. - Địa chỉ: quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. - Điều kiện khí hậu: nhiệt độ trung bình 25,9oC. Độ ẩm trung bình 83,4%. Lượng mưa trung bình hàng năm: 2504,57 mm; lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11. Hướng gió chủ yếu là Đông Nam [17]. - Tổng diện tích: 216,52 ha trong đó có 132,6 ha đất sử dụng để xây nhà máy, phần còn lại dành cho các công trình công cộng, trồng cây xanh và xây dựng các dịch vụ phục cho công trình. - Diện tích có thể cho thuê: 108,65 ha. 1.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu - Bột sữa gầy: chủ yếu nhập khẩu từ Newzeland qua cảng Tiên Sa-Đà Nẵng và được vận chuyển bằng ô tô về nhà máy. - Đường saccharose: mua từ các công ty đường trong nước: Biên Hòa, Quảng Ngãi… - Cream: nhập khẩu từ Newzeland, Bỉ. - Các nguyên liệu khác như hương, màu, chất ổn định, phụ gia… mua tại các nhà cung cấp trong nước và phải được cơ quan có thẩm quyền cho phép và đạt tiêu chuẩn chất lượng được dùng để sản xuất sữa. 1.4 Giao thông vận tải Khu công nghiệp Hòa Khánh được thành lập theo Quyết định số 2001/QĐ-UB ngày 25/03/2004 của Chủ tịch Ủy ban nhân dân thành phố Đà Nẵng, thuộc quận Liên Chiểu, với tổng diện tích là 316,52 ha. Nằm cạnh quốc lộ 1A là đầu mối giao thông quan trọng của đất nước, cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10 km, cách cảng biển Tiên Sa 20 km, cảng Sông Hàn 13 km, cảng biển Liên Chiểu 5 km. Đây là những điều kiện rất thuận lợi để nhập, chuyên chở nguyên liệu, sản phẩm… và liên kết được với các thị trường tiêu thụ lớn trong nước và nước ngoài. 1.5 Nguồn cung cấp nước, điện, hơi 1.5.1 Nước Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung cấp từ hệ thống cấp nước của khu công nghiệp có công suất 5000 m3/ngày đêm lấy từ nguồn SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy nước ở sông Bắc qua trạm xử lý đặt tại thôn Quan Nam, xã Hòa Liên. Ngoài ra, hệ thống thoát nước, bao gồm nước thải công nghiệp và nước mưa cũng được thiết kế thành hai hệ thống riêng biệt; trong đó nước thải công nghiệp và sinh hoạt được xử lý cục bộ tại nhà máy, xí nghiệp trước khi đấu nối vào hệ thống. Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí đạt tiêu chuẩn TCVN 5945:2005, sẽ được thải ra đường cống nước thải của khu công nghiệp và được đưa đến trạm xử lý nước thải khu công nghiệp Đà Nẵng. 1.5.2 Điện Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng điện của khu công nghiệp, điện áp 220/380V. Để đề phòng sự cố mất điện, nhà máy sử dụng máy phát điện dự phòng. 1.5.3 Hơi Trong nhà máy, hơi nước được dùng vào nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, tiệt trùng, phục vụ máy rót. Hơi nước phải là hơi bão hòa và được cung cấp bởi lò hơi. Dầu, nhiên liệu cho các thiết bị hoạt động trong nhà máy được vận chuyển bằng đường bộ và đường thủy. 1.6 Nguồn nhân lực Thành phố Đà Nẵng là thành phố lớn của cả nước, với nhiều cơ hội kiếm sống, nên thu hút được nhiều nguồn nhân lực từ các tỉnh địa phương lân cận như Quảng Nam, Quảng Ngãi, Huế, khu vực Tây Nguyên… Bên cạnh đó, đây cũng là khu vực tập trung nhiều trường đại học, cao đẳng, đây sẽ là đội ngũ cán bộ trẻ năng động giúp nhà máy phát triển. 1.7 Thiết bị trong nhà máy Thiết bị trong nhà máy được đặt hàng sản xuất từ các công ty cơ khí. Một số thiết bị công nghệ cao nhập từ nước ngoài về nhằm tối ưu hoá quy tình sản xuất. 1.8 Sự hợp tác hóa Khu công nghiệp Hòa Khánh vốn là khu tập trung đa dạng các ngành nghề, đây là cơ hội để nhà máy liên hợp hóa với các nhà máy khác trong cùng khu công nghiệp như: công ty nhựa, công ty bao bì, nhà máy khí nén, nhà máy xử lí nước thải… để cùng chung phát triển cơ sở hạ tầng, điện, nước… nhằm giảm thiểu chi phí vốn đầu tư. Ngoài ra nhà máy còn liên kết với các dự án nuôi bò của nông dân vùng lân cận để dần dần hình thành nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy, thay thế dần nguồn nguyên liệu sữa bột của nước ngoài [18]. 1.9 Thị trường tiêu thụ sản phẩm Đây là trung tâm khu vực miền Trung-Tây Nguyên nên là nơi tập trung dân cư đông đúc, cũng chính là nguồn tiêu thụ sản phẩm dồi dào. Nhu cầu về sữa và các sản phẩm từ sữa sẽ tăng trong thời gian tới trong khi khu vực này có rất ít nhà máy sữa đang SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy hoạt động. Vì vậy việc sớm xây dựng nhà máy ở đây sẽ giúp chiếm lĩnh được thị trường đầy tiềm năng này. Ngoài ra, nhà máy cũng nằm trong hành lang kinh tế Đông Tây, kết nối với các nước Đông Dương là điều kiện thuận lợi để đẩy mạnh xuất khẩu sang các nước Lào, Campuchia, Thái Lan… 1.10 Kết luận Từ những tìm hiểu và phân tích trên, việc xây dựng nhà máy sữa tại khu công nghiệp Hòa Khánh-Đà Nẵng là hoàn toàn hợp lí. SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 5 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1 Bột sữa gầy 2.1.1.1 Khái quát a) Khái niệm Hình 2.1 Bột sữa gầy New Zealand [19] Bột sữa gầy (skimmed milk-sữa tách bơ): là sản phẩm được sản xuất từ sữa tươi bằng phương pháp sấy để tách gần như hoàn toàn nước (độ ẩm 1,5%), có hàm lượng chất béo không quá 1,5% khối lượng. b) Mục đích sử dụng bột sữa gầy - Nguyên liệu chính của sản phẩm. - Chủ động trong sản xuất. - Giảm giá thành sản phẩm. - Có thời gian bảo quản rất lâu có thể lên đến 3 năm (so với sữa bột nguyên kem có thời gian bảo quản trung bình chỉ 6 tháng). Ngoài ra, sử dụng phối hợp bột sữa gầy và cream từ sữa sẽ dễ điều chỉnh hàm lượng chất khô, chất béo trong sữa. c) Nơi nhập khẩu, nhà cung cấp, giá cả - Nơi nhập khẩu: New Zealand. - Nhà cung cấp: công ty cổ phần Đại Tân Việt. - Giá: $1900/tấn. 2.1.1.2 Tính chất vật lý của bột sữa gầy Từ sữa bột có thể pha hoàn nguyên ở dạng lỏng: 150g sữa bột trong 1 lít nước ở SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 6 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy nhiệt độ 55- 65oC. Sữa bột có khả năng hút ẩm cao. Vì vậy cần đóng trong các bao giấy thiết, PE thật kín. Sữa bột cần được bảo quản ở kho khô ráo, kín và mát. Ở nhiệt độ 10oC độ ẩm không khí trong kho 70-75% có thể giữ được 6 tháng. Muốn giữ sữa bột được dài hơn ta hạ nhiệt độ kho xuống -4 đến -50oC. 2.1.1.3 Thành phần hóa học của bột sữa gầy a) Nước Theo các bộ tiêu chuẩn Codex Alimentarius lượng nước tối đa chiếm 5 % khối lượng. b) Chất khô Chất khô của bột sữa gầy bao gồm toàn bộ các thành phần còn lại của sữa trừ nước, chất khô của sữa bao gồm: protein, đường, muối khoáng, các loại vitamin, acid, enzyme... c) Protein 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 % hàm lượng chất khô ở bảng 2.1 dưới đây. Bảng 2.1 Các acid amin chủ yếu có mặt trong sữa tính theo % chất khô [20] Acid amin % chất khô Acid amin % chất khô Alanine Valine Leucine 3 7,2 9,2 Tryptophan Phenylamine Lysine 1,7 5 8,2 Isoleucine Histidine Acid glutamic Proline Cystine và cysteine Serine 6,1 3,1 22,4 11,3 0,34 6,3 Methionine Treonine Arginine Acidaspartic Tyrosine 2,8 4,9 4,1 7,1 6,3 Trong thành phần cấu trúc protein sữa rất đa dạng bao gồm: - Casein toàn phần chứa: 26-29 g/l. - Lactoglobulin: 26-29 g/l. - Lactalbumin: 2,4-4 g/l. - Imunoglobulin: 0,8-1,5 g/l. - Và một số thành phần khác. Trong các thành phần trên, casein được coi là thành phần quan trọng nhất của sữa. Về mặt cấu trúc, casein là các hạt cầu có đường kính thay đổi từ 40-200 µm và bằng phương pháp ly tâm người ta có thể tập hợp tất cả các hạt này ở thể lắng như keo có màu SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7 Thiết kế nhà máy chế biến sữa tiêt trùng không đường và sữa chua uống hương dâu từ nguyên liệu sữa bột gầy trắng hoặc kết tủa casein dưới dạng hạt micelle lớn nhờ quá trình acid hoá sữa đến pH đẳng điện (pH = 4,6). Ðiều quan tâm trong công nghệ chế biến sữa về thành phần casein là sự không đồng nhất của các thành phần casein, vì trong casein có α, β, λ-casein. α-casein chiếm 60% casein toàn phần, β-casein chiếm 30% casein toàn phần, λ-casein chiếm 4-10% casein toàn phần. Khi nhiệt độ vượt quá 75-80oC có sự biến tính của canxi phosphocaseinat bởi vì một phần muối canxi hoà tan chuyển thành canxi triphosphat không hoà tan ảnh hưởng đến cân bằng giữa các micelle phosphocasein và các muối khoáng hoà tan. d) Đường Ðường trong sữa chủ yếu là đường lactose hàm lượng đường có khoảng 50 g/l sữa tồn tại ở hai dạng α-lactose và β-lactose. Khi có sự thay đổi về nhiệt độ thì sự chuyển hoá từ dạng này sang dạng kia và ngược lại. Độ ngọt của lactose kém hơn saccharose 30 lần, độ hoà tan trong nước cũng kém hơn. Độ tan trong nước của lactose được thể hiện ở bảng 2.2 dưới đây. Bảng 2.2 Độ hòa tan trong nước của lactose (g/100g H2O) [20] Nhiệt độ α-lactose β-lactose 0 25 39 5 8,6 12,6 45,1 45,1 45,1 100 70 94,7 Ở nhiệt độ nhỏ hơn 100oC thì không làm thay đổi đường lactose. Nhưng khi lớn hơn 100oC thì đường lactose rất nhạy với nhiệt độ sẽ xảy ra sự biến đổi do sự xuất hiện các melanoit tạo thành khi các acid amin tác dụng với lactose. Trên 150oC người ta nhận thấy được màu vàng và ở 170oC thì có màu nâu đậm hình thành bởi quá trình caramen hoá. Đường lactose có thể lên men được dưới tác dụng của vi sinh vật và có thể tạo thành các sản phẩm khác nhau có lợi. Một trong những biến đổi thường gặp và quan trọng nhất là sự tạo thành acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic, đây chính là cơ sở của quá trình sản xuất các sản phẩm sữa lên men: C12H22O11.H2O → 4CH3-CHOH-COOH e) Các chất khoáng - Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10 g/l, chiếm hàm lượng cao nhất là canxi, phospho và magie. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hòa tan trong sữa. - Các nguyên tố khoáng khác như kali, natri, clore…đóng vai trò chất điện ly (electrolyte). Cùng với lactose, chúng góp phần cân bằng áp lực thẩm thấu của sữa trong SVTH: Nguyễn Thị Thanh Thảo GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 8