Tài liệu Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống với năng suất 14 triệu lít sản phẩm năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA BỘT GẦY GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA CHUA TRUYỀN THỐNG HƯƠNG CAM VỚI NĂNG SUẤT 14 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM VÀ SỮA CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 5,9 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM Người hướng dẫn: TS. MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH MAI Số thẻ sinh viên: 107150093 Lớp: 15H2A Đà Nẵng, 12/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống với năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Mai Số thẻ SV: 107150093 Lớp: 15H2A Đồ án “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống với năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm” bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ. Bản thuyết minh bao gồm 9 chương: − Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật − Chương 2: Tổng quan − Chương 3: Chọn và thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ − Chương 4: Tính cân bằng vật chất − Chương 5: Tính và chọn thiết bị − Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước − Chương 7: Tính tổ chức và tính xây dựng − Chương 8: Kiểm tra chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm − 5 Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp bản vẽ A0 bao gồm: − Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ − Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính − Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính − Bản vẽ số 4: Bản vẽ sơ đồ đường ống hơi nước − Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Mai Số thẻ sinh viên: 107150093 Lớp: 15H2A Khoa: Hóa 1. Tên đề tài đồ án: Ngành: Công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: Sữa chua truyền thống hương cam, năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường, năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm. 2. Ðề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban dầu: - Nguyên liệu sữa bột gầy + Sản phẩm sữa chua truyền thống hương cam có hàm lượng chất khô 16%, hàm lượng chất béo 2,7% và hàm lượng đường 5%. + Sản phẩm sữa cô đặc có đường có hàm lượng chất khô 74% trong đó hàm lượng đường chiếm 43,5%, khối lượng riêng d = 1,364 kg/l. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Mở đầu Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình Chương 4: Tính cân bằng vật chất Chương 5: Tính và chọn thiết bị Chương 6: Tính nhiệt - hơi - nước Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy Chương 8: Kiểm tra sản xuất - Đánh giá chất lượng thành phẩm Chương 9: An toàn lao động - Vệ sinh nhà máy Kết luận Tài liệu tham khảo 5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thuớc bản vẽ): Bản vẽ số 1: Sơ đồ kĩ thuật quy trình công nghệ Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0) (A0) (A0) Bản vẽ số 4: Sơ đồ bố trí đường ống hơi - nước Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy 6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh (A0) (A0) 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: / /2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: / /2019 Đà nẵng, ngày… tháng … năm 2019 Trưởng Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm Người hướng dẫn PGS. TS. Đặng Minh Nhật TS. Mạc Thị Hà Thanh LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Những năm tháng tại giảng đường đại học là khoảng thời gian đẹp đẽ nhất của đời sinh viên. Những kiến thức mà tôi được chỉ dạy và tìm tòi trong 4,5 năm tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng là nền tảng vững chắc không chỉ giúp tôi hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này mà còn là hành trang để tôi bước vào đời một cách vững chắc và tự tin. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô trong khoa Hóa nói chung và các thầy cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm nói riêng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường, tạo điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu trong môi trường học tập khoa học, giúp tôi có kiến thức vững vàng trước khi bước vào đời. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp với sự nổ lực của bản thân, sự giúp đỡ của thầy và các bạn đã chia sẻ kiến thức cũng như kinh nghiệm, tài liệu. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của cô Mạc Thị Hà Thanh là người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn chưa chuyên sâu, chưa trải nghiệm thực tế nên đồ án tốt nghiệp của tôi không tránh khỏi những thiếu sót mong quý thầy cô và bạn bè góp ý. Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Mai i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đồ án này là do tôi thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ án là trung thực. Tài liệu tham khảo trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định. Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đồ án của mình. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Mai ii MỤC LỤC TÓM TẮT ........................................................................................................................ NHIỆM VỤ…………………………………………………………………………….. LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ........................................................................................i CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ ..................................... viii MỞ ĐẦU .........................................................................................................................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 1.2.1. Điều kiện tự nhiên của thành phố Đà Nẵng ..........................................................2 1.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ......................................................................................3 1.2.3. Thông tin về khu công nghiệp Hoà Khánh............................................................3 1.3. Đường giao thông....................................................................................................3 1.3.1. Đường bộ ...............................................................................................................3 1.3.2. Đường thủy ............................................................................................................4 1.3.3. Đường sắt...............................................................................................................4 1.4. Nguồn cung cấp điện, hơi .......................................................................................4 1.5. Cấp thoát nước........................................................................................................4 1.6. Vùng nguyên liệu ....................................................................................................4 1.7. Nguồn nhân lực .......................................................................................................5 1.8. Thị trường tiêu thụ .................................................................................................5 1.9. Thiết bị trong nhà máy...........................................................................................5 1.10. Kết luận .................................................................................................................5 Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm ...................................................6 2.1. Giới thiệu về nguyên liệu .......................................................................................6 2.1.1. Nguyên liệu chính – sữa bột gầy ...........................................................................6 2.1.2. Nguyên liệu phụ ....................................................................................................8 2.2. Tổng quan về sản phẩm .......................................................................................15 2.2.1. Sữa chua truyền thống hương cam ......................................................................15 2.2.2. Sữa cô đặc có đường............................................................................................17 2.3. Tính hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ...........................................................19 2.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa chua truyền thống .........................................19 iii 2.3.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sữa cô đặc có đường ...........................................21 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ .............24 3.1. Chọn phương án thiết kế .....................................................................................24 3.1.1. Phương án thiết kế đối với dây chuyền sữa chua truyền thống hương cam ........24 3.2.2. Phương án thiết kế đối với dây chuyền sữa cô đặc có đường .............................24 3.1.3 Dây chuyền công nghệ .........................................................................................25 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ ...................................................................26 3.2.1. Nhập liệu..............................................................................................................26 3.2.2. Thuyết minh dây chuyền chung ..........................................................................26 3.2.3. Thuyết minh các công đoạn của sản xuất sữa chua truyền thống hương cam ....29 3.2.4. Thuyết minh các công đoạn của sản xuất sữa cô đặc có đường ..........................33 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .............................................................37 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ..........................................................................37 4.1.1. Năng suất nhà máy ..............................................................................................37 4.1.2. Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy ...........................................................37 4.2. Số liệu ban đầu ......................................................................................................38 4.2.1. Nguyên liệu sữa bột gầy ......................................................................................38 4.2.2. Yêu cầu về sản phẩm ...........................................................................................39 4.3. Cân bằng vật chất .................................................................................................39 4.3.1. Tính cân bằng vật chất .........................................................................................39 4.3.2. Tỷ trọng của sữa tại mỗi công đoạn ....................................................................49 4.3.3. Tính toán bao bì ...................................................................................................49 4.4. Bảng tổng kết ........................................................................................................50 Chương 5: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ..........................................................................52 5.1. Các thiết bị dùng trong dây chuyền của nhà máy .............................................52 5.2. Cách chọn và tính toán thiết bị ...........................................................................53 5.2.1. Cách chọn thiết bị ................................................................................................ 53 5.2.2. Cách tính số lượng thiết bị ..................................................................................53 5.3. Chọn và tính toán thiết bị cho dây chuyền sản xuất chung ..............................54 5.3.1. Hệ thống silo chứa nguyên liệu ...........................................................................54 5.3.1.1 54 5.3.2. Thiết bị gia nhiệt nước phối trộn .........................................................................57 5.3.3. Thiết bị phối trộn tuần hoàn chân không .............................................................57 5.3.4. Thiết bị hâm AMF ...............................................................................................58 5.3.5. Thiết bị lọc ...........................................................................................................59 5.3.6. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ ........................................................................................59 iv 5.3.7. Thiết bị bài khí .....................................................................................................59 5.3.8. Thiết bị đồng hóa .................................................................................................60 5.4. Chọn và tính toán thiết bị trong dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống 60 5.4.1. Thiết bị thanh trùng làm nguội ............................................................................60 5.4.2. Silo chứa đường 1 ngày .......................................................................................61 5.4.3. Vít tải đường ........................................................................................................62 5.4.4. Thiết bị nấu siro đường .......................................................................................63 5.4.5. Thiết bị chiết rót và ghép mí................................................................................63 5.4.6. Thiết bị đóng thùng carton ..................................................................................64 5.5.7. Phòng ủ, phòng lạnh ............................................................................................64 5.5. Chọn và tính toán thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc.......................64 5.5.1. Thiết bị gia nhiệt làm nguội.................................................................................64 5.5.2. Thiết bị nấu siro đường .......................................................................................65 5.5.3. Silo chứa đường 1 ngày .......................................................................................65 5.5.4. Vít tải đường ........................................................................................................66 5.5.5. Thiết bị cô đặc .....................................................................................................66 5.5.6. Thiết bị làm nguội nhanh .....................................................................................66 5.5.7. Thiết bị chiết rót ..................................................................................................67 5.5.8. Thiết bị đóng thùng carton ..................................................................................67 5.7. Tính toán thùng chứa ...........................................................................................68 5.7.1. Cách tính thùng chứa ...........................................................................................68 5.7.2. Thùng chứa nước gia nhiệt phối trộn ..................................................................68 5.7.3. Thùng tuần hoàn ..................................................................................................69 5.7.4. Thùng chứa AMF sau hâm ..................................................................................70 5.7.5. Thùng cân bằng ...................................................................................................70 5.7.6. Thùng chứa dịch sữa sau đồng hóa đi vào dây chuyền sản xuất sữa chua ..........71 5.7.7. Thùng chứa sữa phối trộn ....................................................................................72 5.7.8. Thùng hoạt hóa giống ..........................................................................................72 5.7.9. Thùng chứa sữa sau đồng hóa đi vào dây chuyền sản xuất sữa cô đặc ...............73 5.7.10. Thùng chứa siro đường sau nấu cho dây chuyền sữa cô đặc ............................73 5.5.11. Thùng chứa sữa sau cô đặc ................................................................................74 5.5.12. Thiết bị kết tinh .................................................................................................74 5.5.13. Thùng chứa tinh thể lactose ...............................................................................75 5.5.14. Bồn chờ rót sữa cô đặc có đường ......................................................................75 5.6. Bơm ........................................................................................................................76 v 5.6.1. Bơm dùng cho các chất lỏng có độ nhớt thấp .....................................................76 5.6.2. Bơm dùng cho các chất lỏng có độ nhớt cao .......................................................76 5.7. Lưu lượng kế điện từ ............................................................................................77 5.8. Băng tải ..................................................................................................................77 5.8.1. Băng tải vận chuyển hộp sữa chua 100 g từ thiết bị rót và ghép mí vô trùng đến thiết bị đóng thùng carton ..............................................................................................77 5.8.2. Băng tải vận chuyển hộp sữa đặc có đường 380 g từ thiết bị rót và ghép mí vô trùng đến thiết bị đóng thùng carton..............................................................................78 5.7. Bảng tổng kết ........................................................................................................78 Chương 6: TÍNH NHIỆT, HƠI, NƯỚC ....................................................................80 6.1. Tính nhiệt ..............................................................................................................80 6.1.1. Dây chuyền chung ...............................................................................................80 6.1.2. Đối với dây chuyền sữa chua truyền thống .........................................................85 6.1.3. Đối với dây chuyền sữa cô đặc có đường............................................................89 6.2. Tính hơi .................................................................................................................94 6.2.1. Tính chi phí hơi cho thiết bị sản xuất ..................................................................95 6.2.2. Lượng hơi dùng cho sinh hoạt .............................................................................95 6.2.3. Chi phí hơi do mất mát ........................................................................................95 6.2.4. Tính nhiên liệu .....................................................................................................96 6.3. Tính cấp thoát nước ...............................................................................................97 6.3.1. Cấp nước...............................................................................................................97 6.3.2. Thoát nước ............................................................................................................99 Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG ......................................................100 7.1. Tính tổ chức ........................................................................................................100 7.1.1. Sơ đồ tổ chức nhà máy ......................................................................................100 7.1.2. Chế độ làm việc .................................................................................................100 7.1.3. Tính nhân sự ......................................................................................................100 7.2. Tính xây dựng .....................................................................................................102 7.2.1. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy ................................................................102 7.2.2. Các hạng mục công trình ...................................................................................103 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy .......................................................................115 7.3.1. Diện tích khu đất ...............................................................................................115 7.3.2. Tính hệ số sử dụng Ksd ......................................................................................115 Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM .....................117 8.1. Mục đích ..............................................................................................................117 8.2. Kiểm tra nguyên liệu đầu vào............................................................................117 vi 8.3. Kiểm tra các công đoạn trong quá trình sản xuất ...........................................120 8.4. Kiểm tra thành phẩm .........................................................................................122 Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ..........................123 9.1. An toàn lao động .................................................................................................123 9.1.1. Những nguyên gây tai nạn trong nhà máy.........................................................123 9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động .......................................................123 9.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ........................................................124 9.1.4. Vệ sinh xí nghiệp ...............................................................................................125 KẾT LUẬN ................................................................................................................127 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................128 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ Danh sách bảng Bảng 2.1 Thành phần hóa học của sản phẩm bột sữa gầy .....................................6 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu chất lượng của bột sữa gầy ..................................................7 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của AMF ................................................................9 Bảng 2.4 Các chỉ tiêu khác của chất béo sữa dạng khan ........................................9 Bảng 2.5 Tiêu chuẩn nước sản xuất theo quyết định 1329/2002/QĐ-BYT ........10 Bảng 2.6 Các chỉ tiêu chất lượng của đường tinh luyện .......................................11 Bảng 2.7 Thành phần hóa học của đường lactose ................................................12 Bảng 2.8 Các chỉ tiêu chất lượng của đường lactose ............................................12 Bảng 2.9 Yêu cầu kĩ thuật về độ tinh khiết của chất nhũ hóa E471 .....................14 Bảng 2.10 Các chỉ tiêu chất lượng của pectin ......................................................14 Bảng 2.11 Các chỉ tiêu chất lượng của sữa chua ..................................................16 Bảng 2.12 Thành phần hóa học của sữa cô đặc có đường (Theo Waltra va cộng sự, 1999) ..............................................................................................................................18 Bảng 2.13 Chỉ tiêu cảm quan của sữa cô đặc có đường .......................................18 Bảng 4.1 Bảng nhập nguyên liệu của nhà máy .....................................................37 Bảng 4.3 Biểu đồ làm việc của nhà máy tính theo ca ...........................................38 Bảng 4.4 Bảng kế hoạch sản xuất của nhà máy trong năm 2020 .........................38 Bảng 4.5 Tiêu hao của các công đoạn trong dây chuyền sữa chua truyền thống .39 Bảng 4.6 Tiêu hao trong sản xuất sữa cô đặc có đường .......................................43 Bảng 4. 7 Hao hụt của các công đoạn sản xuất chung cả 2 dây chuyền ...............47 Bảng 4.8 Bảng tổng kết cân bằng vật chất............................................................50 Bảng 4.9 Bảng tổng kết nguyên liệu chính – phụ .................................................51 Bảng 4.10 Bảng tổng kết bao bì cho cả 2 dây chuyền ..........................................51 Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong sản xuất dự kiến ...............................................52 Bảng 5.2 Các thông số của phễu định lượng ........................................................55 Bảng 5.3 Thông số kĩ thuật máy tách kim loại .....................................................56 Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật cyclone ....................................................................56 Bảng 5.5 Các thông số của quạt thổi ....................................................................57 Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật thiết bị gia nhiệt nước ..............................................57 viii Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị phối trộn ......................................................58 Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật nồi hâm AMF ..........................................................58 Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thiết bị lọc ................................................................ 59 Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật thiết bị bài khí ........................................................59 Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật thiết bị đồng hóa ....................................................60 Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật thiết bị thanh trùng ................................................60 Bảng 5.13 Thông số kĩ thuật nồi nấu siro .............................................................63 Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật thiết bị rót ..............................................................63 Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật thiết bị đóng thùng carton .....................................64 Bảng 5.16 Thông số kỹ thuật thiết bị gia nhiệt sữa ..............................................64 Bảng 5. 17 Thông số kĩ thuật nồi nấu siro ............................................................65 Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc JIMEI-GL-12 ..........................66 Bảng 5.19 Thông số kỹ thuật của hệ thống Anhydro Flash Cooler 5000.............67 Bảng 5.20 Thông số kỹ thuật của thiết rót hộp tự động ......................................67 Bảng 5.21 Thông số của bơm li tâm .....................................................................76 Bảng 5.22 Thông số của bơm li tâm .....................................................................76 Bảng 5.23 Thông số kỹ thuật của bơm lá .............................................................77 Bảng 5.24 Thông số kỹ thuật của bơm lá .............................................................77 Bảng 5.25 Thông số lưu lượng kế ........................................................................77 Bảng 5.26 Bảng tổng kết các thiết bị và thùng chứa ............................................78 Bảng 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị. ............................................95 Bảng 6.2 Lượng nước cần dùng cho sản xuất.........................................................98 Bảng 7.1 Số nhân lực bộ phận lao động trực tiếp ...............................................101 Bảng 7.2 Bảng tổng kết diện tích........................................................................114 Bảng 8.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào .............................................................117 Bảng 8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất .........................................................120 Bảng 8.3 Kiểm tra thành phẩm ...........................................................................122 Danh sách hình Hình 2.1 Cấu tạo hóa học đường lactose ..............................................................11 Hình 2.2 Sản phẩm sữa chua truyền thống ...........................................................15 Hình 2.3 Sản phẩm sữa cô đặc có đường..............................................................18 Hình 2.4 Sản phẩm mới từ sữa trên thế giới được công bố năm 2014 .................20 ix Hình 2.5 Thị phần sữa đặc Việt Nam ...................................................................21 Hình 3.1 sơ đồ hệ thống phối trộn tuần hoàn……………………………………26 Hình 5.1 Silo chứa bột sữa....................................................................................54 Hình 5.2 Phễu định lượng .....................................................................................55 Hình 5.3 Máy tách kim loại ..................................................................................56 Hình 5.4 Cyclone ..................................................................................................56 Hình 5.5 Quạt thổi ................................................................................................ 57 Hình 5.6 Thiết bị gia nhiệt nước ...........................................................................57 Hình 5.7 Thiết bị phối trộn chân không ................................................................ 58 Hình 5.8 Nồi hâm AMF ........................................................................................58 Hình 5.9 Thiết bị lọc sữa trên đường ống .............................................................59 Hình 5.10 Thiết bị bài khí .....................................................................................59 Hình 5.11 Thiết bị đồng hóa .................................................................................60 Hình 5.12 Thiết bị thanh trùng làm nguội ............................................................60 Hình 5.13 Thùng chứa đường ...............................................................................61 Hình 5.14 Vít tải đứng ..........................................................................................62 Hình 5.15 Vít tải nghiêng .....................................................................................62 Hình 5.16 Nồi nấu siro ..........................................................................................63 Hình 5.17 Thiết bị rót vô trùng .............................................................................63 Hình 5.18 Thiết bị đóng thùng carton ...................................................................64 Hình 5.19 Thiết bị gia nhiệt sữa ...........................................................................64 Hình 5.20 Thiết bị nấu siro đường ........................................................................65 Hình 5.21 Thiết bị cô đặc chân không ..................................................................66 Hình 5.22 Hệ thống Anhydro Flash Cooler ..........................................................67 Hình 5.23 Thiết bị rót hộp tự động ......................................................................67 Hình 5.24 Thùng chứa sữa ....................................................................................68 Hình 5.25 Thùng tuần hoàn sữa ............................................................................69 Hình 5.26 Thùng chứa AMF.................................................................................70 Hình 5.27 Thùng hoạt hóa men giống ..................................................................73 Hình 5.28 Thiết bị kết tinh ....................................................................................74 Hình 5.29 Bơm ly tâm ..........................................................................................76 Hình 5.30 Bơm lá ..................................................................................................77 Hình 5.31 Lưu lượng điện từ ................................................................................77 Danh sách sơ đồ x Sơ đồ 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ ................................................................ 25 Sơ đồ 4.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống ..............................39 Sơ đồ 4.2 Sơ đồ giai đoạn phối trộn .....................................................................41 Sơ đồ 4.3 Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường...........................................43 Sơ đồ 4.4 Sơ đồ cô đặc sữa có đường ...................................................................45 Sơ đồ 4.5 Sơ đồ dây chuyền chung.......................................................................47 Sơ đồ 4.6 Sơ đồ phối trộn hoàn nguyên bột sữa gầy ............................................48 Sơ đồ 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy .......................................................................100 xi Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống hương cam (năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm) và dây chuyền sữa cô đặc có đường (năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm) MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, để phục vụ cho lợi ích của con người, ngày càng có nhiểu sản phẩm thực phẩm ra đời, với rất nhiều chủng loại đa dạng và phong phú. Trong đó, sữa tươi và các sản phẩm chế biến từ sữa tươi là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin… Công nghiệp chế biến sữa luôn là một lĩnh vực quan trọng của ngành chế biến thực phẩm. Để làm đa dạng và phong phú sản phẩm sữa, đồng thời để bảo quản người ta đã tạo ra nhiều sản phẩm từ sữa tươi. Với sự phát triển về quy mô dân số cũng như chất lượng cuộc sống con người ngày càng được nâng cao thì dự báo trong những năm tới, ngành sữa vẫn có tiềm năng phát triển lớn về cả quy mô kinh tế cũng như sự đa dạng về thương hiệu và chất lượng sản phẩm do nhu cầu tiêu thụ sữa và sản phẩm từ sữa ngày càng tăng cao ở cả trong và ngoài nước. 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 lên men và cô đặc là các phương án tối ưu. 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 truyền thống hương cam, năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm - Sữa cô đặc có đường, năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm.” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Mai Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống hương cam (năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm) và dây chuyền sữa cô đặc có đường (năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm) Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy Ngành công nghiệp sản xuất, chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa của Việt Nam những năm gần đây có sự phát triển năng động, cung cấp nhiều sản phẩm đa dạng cho đời sống kinh tế quốc dân, đáp ứng nhu cầu trong nước, từng bước thay thế các mặt hàng sữa nhập khẩu và tham gia xuất khẩu với sự đa dạng về mẫu mã và chủng loại. Bên cạnh đó, ngành đã có nhiều đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước, tạo nhiều việc làm cho người lao động, góp phần bảo đảm đời sống nhân dân và ổn định tình hình xã hội, trở thành một mắt xích quan trọng của nền nông nghiệp Việt Nam. Do thuộc nhóm sản phẩm thiết yếu, nên dù trong những năm kinh doanh ảm đạm của các doanh nghiệp trong toàn bộ nền kinh tế, các doanh nghiệp ngành sữa vẫn giữ tăng trưởng mạnh với mức 2 con số. Trong những năm tới, việc dân số tăng, thu nhập người dân tăng kéo theo chi tiêu nhiều hơn, và những quan tâm ngày một nhiều của người Việt Nam về các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, ngành sữa được kỳ vọng sẽ còn tiếp tục duy trì đà tăng trưởng này. Nắm bắt được lợi thế và tiềm năng này, việc đầu tư vào xây dựng một nhà máy chế biến sữa công nghiệp là một lựa chọn có khả năng mang lại lợi nhuận cao 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: - 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 - Cấp thoát nước thuận lợi - Nguồn nhân lực dồi dào - Thuận lợi cho việc liên hiệp hóa. Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu em chọn địa điểm xây dựng nhà máy chế biến sữa tại khu công nghiệp Hoà Khánh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng 1.2.1. Điều kiện tự nhiên của thành phố Đà Nẵng Tổng diện tích đất tự nhiên 1.283,4 km2. Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động. Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam. Mỗi năm có hai mùa rõ rệt: Mùa mưa kéo Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Mai Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống hương cam (năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm) và dây chuyền sữa cô đặc có đường (năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm) dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài. Nhiệt độ trung bình hằng năm khoảng 25,9℃, độ ẩm không khí trung bình là 83,4%, lượng mưa trung bình hằng năm là 2504,57 mm/năm. Hướng gió chủ đạo: Đông Nam 1.2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội Thành phố Đà Nẵng có một vị trí địa lý đặc biệt thuận lợi cho sự phát triển nhanh chóng và bền vững. Thành phố Đà Nẵng nằm ở vị trí trung độ của Việt Nam, nằm trên trục giao thông Bắc – Nam của quốc gia về đường bộ, đường sắt, đường hàng không; cách thành phố Hà Nội 764km về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964km về phía Nam. Đà Nẵng có vị trí thuận lợi về các tuyến đường biển, đường hàng không quốc tế. Ngày 13/8/2004, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định thành lập Vùng Kinh tế trọng điểm miền Trung gồm năm tỉnh và thành phố: Thừa Thiên - Huế, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi và Bình Định, nhằm phát huy tiềm năng, vị trí địa lý và các lợi thế so sánh của Vùng, từng bước phát triển Vùng Kinh tế trọng điểm miền Trung thành một trong những vùng phát triển năng động của cả nước. Trong đó, Đà Nẵng được xác định là thành phố đóng vai trò hạt nhân tăng trưởng, tạo động lực thúc đẩy phát triển cho cả khu vực miền Trung và Tây Nguyên. 1.2.3. Thông tin về khu công nghiệp Hoà Khánh Khu công nghiệp Hoà Khánh được thành lập ngày 12/12/1996 theo quyết định số 3698/QĐ-UB của chủ tịch uỷ ban nhân dân tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng (cũ), thuộc phường Hoà Khánh, quận Liên Chiểu với tổng diện tích ban đầu là 423,5 ha, nằm cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 10 km, cảng biển Tiên Sa 20 km, cảng sông Hàn 13 km, cảng biển Liên Chiểu 5 km. Dự án do công ty phát triển và khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đà Nẵng Daizico trực thuộc ban quản lý các khu công nghiệp và chế xuất Đà Nẵng thực hiện. Các công trình hạ tầng kỹ thuật như hệ thống cấp điện, cấp nước, bưu chính viễn thông,...đều đã được đầu tư xây dựng hoàn chỉnh, sẵn sàng phục vụ các nhà đầu tư đến đầu tư xây dựng nhà xưởng sản xuất và kinh doanh. 1.3. Đường giao thông Nhà máy đặt tại khu công nghiệp Hòa Khánh là vị trí với giao thông vận tải hết sức thuận tiện cho việc thu mua nguyên liệu cũng như vận chuyển sản phẩm. 1.3.1. Đường bộ Nhà máy nằm dọc theo quốc lộ 1A cho nên thuận lợi cho việc nhập nguyên liệu và phân phối sản phẩm. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Mai Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống hương cam (năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm) và dây chuyền sữa cô đặc có đường (năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm) 1.3.2. Đường thủy Đặc biệt Đà Nẵng là thành phố của biển. Nhà máy cách cảng biển quốc tế Tiên Sa chỉ 20 km thuận lợi cho việc nhập và phân phối sản phẩm trong và ngoài nước. 1.3.3. Đường sắt Nhà máy có thể dùng ô tô vận chuyển sản phẩm về ga Đà Nẵng, ở đó có thể đóng container để phân phối sản phẩm tới các nơi tiêu thụ. Sự hợp tác hóa của các nhà máy Là khu công nghiệp với nhiều loại hình nhà máy khác nhau nên việc hợp tác hoá giữa các nhà máy đem lại thuận lợi lớn về mặt kinh tế như liên kết với nhà máy bao bì, nhựa,... tạo sự phát triển bền vững. 1.4. Nguồn cung cấp điện, hơi Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380 V. Để đề phòng các sự cố: mất điện, hư hỏng máy móc dẫn đến chập điện..., nhà máy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng. Trong nhà máy, hơi nước được dùng vào nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, thanh trùng, tiệt trùng, phục vụ máy rót,...Hơi nước phải là hơi bão hoà và được cung cấp bởi lò hơi. Nguyên liệu dùng cho lò hơi có thể là dầu DO, hoặc FO tùy vào mục đích sử dụng. 1.5. Cấp thoát nước Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn. Nhà máy sử dụng nguồn nước chính của địa phương đã qua xử lý, nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoan, được xử lí để đạt yêu cầu của nước thuỷ cục. Nước thải của nhà máy sau khi được xử lý sẽ được thoát ra ngoài theo hệ thống thoát nước chung của khu công nghiệp, còn nước ngưng có thể được tái sử dụng lại tùy theo mục đích sử dụng. Tuyệt đối không để nước thải ứ đọng gây ô nhiễm mỗi trường làm ảnh hưởng đến sản xuất của nhà máy. 1.6. Vùng nguyên liệu Sữa bột gầy: nhập khẩu từ Hà Lan, Úc qua cảng Tiên Sa – Đà Nẵng và được vận chuyển bằng xe tải về nhà máy. Đường RE: mua từ các công ty đường trong nước như Biên Hòa, Quãng Ngải,… 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 trong ngành công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ sữa. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Mai Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa bột gầy gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua truyền thống hương cam (năng suất 14 triệu lít sản phẩm/năm) và dây chuyền sữa cô đặc có đường (năng suất 5,9 triệu lít sản phẩm/năm) 1.7. Nguồn nhân lực Đà Nẵng là thành phố lớn của khu vực miền Trung, đang trên đà phát triển mạnh với 6 khu công nghiệp lớn thu hút nhiều lao động từ các tỉnh khác đổ về. Cộng thêm việc có nhiều trường Đại học, Cao đẳng trên địa bàn đào tạo hàng nghìn kỹ sư mỗi năm. Vì vậy, nguồn nhân lực cho nhà máy sẽ rất dồi dào, từ công nhân cho đến kỹ sư, đảm bảo cho nhà máy vận hành tốt. 1.8. Thị trường tiêu thụ Thị trường tiêu thụ chủ yếu của nhà máy là thành phố Đà Nẵng (tính đến 2012 là hơn 1 triệu dân) và khu vực miền Trung. Bên cạnh đó cũng hướng tới thị trường miền Nam, miền Bắc. 1.9. 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. 1.10. Kết luận Từ tính chất nguyên liệu sử dụng nên khu công nghiệp Hòa Khánh là nơi hoàn toàn lí tưởng để đặt nhà máy chế biến sữa. Điều kiện giao thông thuận lợi và nguồn nhân lực dồi dào luôn đảm bảo cho quá trình hoạt động của nhà máy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Mai Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 5