Tài liệu Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 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 CHẾ BIẾN SỮA TỪ SỮA TƯƠI GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA CHUA UỐNG HƯƠNG CAM VỚI NĂNG SUẤT 15700 TẤN SẢN PHẨM/NĂM VÀ SỮA CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 16 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM Người hướng dẫn: TS. MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ BÊ Số thẻ sinh viên: 107140115 Lớp: 14H2B Đà Nẵng, 05/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Số thẻ SV: 107140115 Lớp: 14H2B Đồ án “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi với hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 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: Lớp: Nguyễn Thị Bê 14H2B Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107140115 Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm. 2. Đề 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 đầu: - Nguyên liệu: sữa tươi nguyên liệu có hàm lượng chất khô là 12,3%, trong đó hàm lượng chất béo là 3,8%. - Sản phẩm 1: sữa chua uống hương cam có hàm lượng chất khô 17%, trong đó hàm lượng đường saccharose là 5%. - Sản phẩm 2: sữa cô đặc có đường có hàm lượng chất khô 73%, trong đó hàm lượng đường saccharose là 43%, tỷ trọng sản phẩm là 1,363 kg/l. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: − Mục lục − Mở đầu − 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: Tổ chức và tính xây dựng − Chương 8: An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp − Chương 9: Kiểm tra chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm − Kết luận − Tài liệu tham khảo 5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): − Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ (A0) − Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0) − Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0) − Bản vẽ số 4: Bản vẽ sơ đồ đường ống hơi nước (A0) − Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0) 6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 14/02/2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: 27/05/2019 Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn PGS.TS Đặng Minh Nhật TS. Mạc Thị Hà Thanh LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN 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. Chính vì vậy mà tôi được giao đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm và sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm” để mong rằng sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu ấy. Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp sinh viên phải áp dụng tất cả những kiến thức đã được học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường. Những kiến thức đã được học trong 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 25 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Bê 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 Thị Bê ii MỤC LỤC TÓM TẮT ..................................................................................................................... ii NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................................................... iii LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ........................................................................................i CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii DANH MỤC BẢNG, HÌNH 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, kinh tế, xã hội của Quảng Nam ...................................2 1.2.2. Thông tin về khu công nghiệp .......................................................................3 1.3. Giao thông vận tải ...............................................................................................4 1.5. Nguồn cung cấp điện và hơi ...............................................................................4 1.6. Nguồn nhân lực ...................................................................................................4 1.7. Thiết bị trong nhà máy .......................................................................................4 1.8. Nguồn cung cấp nguyên liệu ..............................................................................4 1.9. Thị trường tiêu thụ..............................................................................................5 1.10. Sự hợp tác hóa giữa các nhà máy ....................................................................5 1.11. Kết luận ..............................................................................................................5 2.1. Giới thiệu về nguyên liệu sữa .............................................................................6 2.1.1. Nguyên liệu chính-sữa tươi ...........................................................................6 2.1.2. Nguyên liệu phụ ..........................................................................................13 2.2. Giới thiệu về sản phẩm .....................................................................................15 2.2.1. Sữa chua uống hương cam .........................................................................15 2.2.2. Sữa cô đặc có đường....................................................................................17 2.3. Tình hình phát triển và tiêu thụ ở Việt Nam và trên thế giới .......................19 2.3.1. Tình hình phát triển và tiêu thụ sữa chua uống trên thế giới và ở Việt Nam ........................................................................................................................19 iii 2.3.2. Tình hình phát triển và tiêu thụ sữa cô đặc có đường trên thế giới và ở Việt Nam .................................................................................................................20 CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ..........21 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ................................................................................21 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ ................................................................ 21 3.2.1. Dây chuyền chung .......................................................................................21 3.2.2. Thuyết mình quy trình sản xuất sữa chua uống hương cam ....................22 3.2.3. Thuyết minh quy trình sản xuất sữa cô đặc có đường...............................30 CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT......................................................................33 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ......................................................................33 4.1.1. Năng suất nhà máy ......................................................................................33 4.1.2 Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy ..................................................33 4.2. Cân bằng vật chất..............................................................................................34 4.2.1. Dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam ......................................34 4.2.2. Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường ................................................39 4.2.3. Tính cân bằng vật chất cho cả hai dây chuyền ..........................................42 4.3. Tính tỉ trọng của sữa qua các công đoạn ........................................................42 4.3.1. Tỉ trọng của sữa tươi ...................................................................................43 4.3.2. Tỉ trọng của sữa trong dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam 43 4.2.3. Tỉ trọng sữa trong dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường ..................44 4.4 Tính số hộp và số thùng cho hoàn thiện sản phẩm .........................................44 4.4.1 Đối với sữa chua uống hương cam ..............................................................44 4.4.2. Đối với sữa cô đặc có đường .......................................................................44 4.5. Bảng tổng kết .....................................................................................................45 CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ................................................................ 46 5.1. Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa của nhà máy ................46 5.2. Chọn và tính toán thiết bị .................................................................................48 5.2.1. Mô tả và cách tính kích thước thùng chứa ................................................48 5.2.2. Tính thùng chứa cho dây chuyền chung ....................................................49 5.2.3. Tính thùng chứa cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam...49 5.2.4. Tính thùng chứa cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường .............52 5.2.5. Tính và chọn thiết bị chung cho cả hai dây chuyền ..................................54 iv 5.2.6. Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam ................................................................................................................................ 56 5.2.7. Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường .......65 5.2.8. Bơm dùng trong sản xuất ............................................................................72 5.3. Bảng tống kết các thùng chứa và các thiết bị .................................................72 CHƯƠNG 6 TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC .............................................................75 6.1. Cân bằng nhiệt...................................................................................................75 6.1.1. Tính cho dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam .......................75 6.1.2. Tính cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường .................................84 6.2. Tính hơi ..............................................................................................................87 6.2.1. Tính chi phí hơi cho thiết bị sản xuất .........................................................87 6.2.2. Lượng hơi dùng cho sinh hoạt ....................................................................88 6.2.3. Chi phí hơi do mất mát ................................................................................88 6.2.4. Tính nhiên liệu.............................................................................................88 6.3. Tính cấp thoát nước ...........................................................................................89 6.3.1. Cấp nước .......................................................................................................89 6.3.2. Thoát nước ....................................................................................................91 CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG .....................................................93 7.1. Sơ đồ tổ chức......................................................................................................93 7.2. Chế độ làm việc..................................................................................................93 7.3. Tính nhân lực.....................................................................................................94 7.3.1. Nhân lực làm việc gián tiếp .........................................................................94 7.3.2. Nhân lực làm việc trực tiếp .........................................................................94 7.4. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy ..............................................................95 7.5. Các công trình xây dựng...................................................................................96 7.5.1. Phân xương sản xuất chính ........................................................................96 7.5.2 Kho nguyên vật liệu ......................................................................................97 7.5.3. Kho thành phẩm ..........................................................................................98 7.5.4. Gara ô tô .....................................................................................................100 7.5.5. Nhà để xe ....................................................................................................100 7.5.6. Nhà ăn ........................................................................................................100 7.5.7. Khu hành chính .........................................................................................101 v 7.5.8. Phòng KCS .................................................................................................101 7.5.10. Nhà sinh hoạt vệ sinh ..............................................................................101 7.5.11. Khu cung cấp nước và xử lí nước ...........................................................102 7.5.12. Khu xử lí nước thải..................................................................................103 7.5.13. Trạm biến áp ............................................................................................103 7.5.14. Nhà đặt máy phát điện dự phòng ............................................................103 7.5.15. Đài nước ...................................................................................................103 7.5.16. Phân xưởng lò hơi ...................................................................................103 7.5.17. Bãi nhập hàng và xuất hàng ...................................................................104 7.5.18. Khu đất mở rộng ......................................................................................104 7.5.19. Kho chứa nhiên liệu ................................................................................104 7.5.20. Kho chứa hóa chất ...................................................................................104 7.5.21. Phân xưởng cơ khí ..................................................................................104 7.5.22. Phòng chứa dụng cụ cứu hỏa .................................................................105 7.5.23 Phân xưởng động lực ...............................................................................105 7.5.24 Giao thông trong nhà máy........................................................................105 7.6. Tính khu đất xây dựng nhà máy....................................................................106 7.6.1. Diện tích khu đất........................................................................................106 7.6.2. Tính hệ số sử dụng Ksd ..............................................................................106 CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM ........................................108 8.1. Kiểm tra sản xuất ............................................................................................108 8.1.1. Mục đích .....................................................................................................108 8.1.2. Công tác kiểm tra .......................................................................................108 8.2 Kiểm tra nguyên liệu........................................................................................109 8.3. Kiểm tra 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. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra tai nạn trong quá trình sản xuất .......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 ..............................................112 vi 9.2. Vệ sinh công 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 KẾT LUẬN ................................................................................................................116 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ SƠ ĐỒ DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG 2.1 Một số chỉ tiêu quang trọng của sữa tươi ...................................................... 7 BẢNG 2.2 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của đường.................................................... 13 BẢNG 2.3 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của đường .......................................................... 14 BẢNG 2.4 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của sữa chua uống hương cam .................... 17 BẢNG 2.5 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của sữa chua uống hương cam .......................... 17 BẢNG 2.6 Hàm lượng kim loại nặng của sữa chua uống hương cam .......................... 17 BẢNG 2.7 Chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua uống hương cam ..................................... 17 BẢNG 2.8 Chỉ tiêu chất lượng cảm quan của sữa cô đặc có đường ............................. 18 BẢNG 2.9 Chỉ tiêu chất lượng hóa lí của sữa cô đặc có đường ................................... 19 BẢNG 2.10 Chỉ tiêu về kim loại nặng và độc tố của sữa cô đặc có đường .................. 19 BẢNG 2.11 Chỉ tiêu vi sinh của sữa cô đặc có đường .................................................. 19 BẢNG 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy ...................................................... 33 BẢNG 4.2 Biểu đồ làm việc của nhà máy tính theo ca................................................. 34 BẢNG 4.3 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy ..................................................... 34 BẢNG 4.4 Tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương cam ..................................................................................................................... 35 BẢNG 4.5 Tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường ............................................................................................................................. 39 BẢNG 4.6 Tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn chung cho hai dây chuyền ....................... 42 BẢNG 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất ................................................................. 45 BẢNG 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu chính-phụ ......................................................... 46 BẢNG 4.9 Bảng tổng kết bao bì cho cả hai dây chuyền ............................................... 46 BẢNG 5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa của nhà máy .................. 47 BẢNG 5.2 Thông số kỹ thuật của máy lọc GEA KA 70-76 ......................................... 55 BẢNG 5.3 Thông số kỹ thuật của lưu lượng kế điện tử ............................................... 55 BẢNG 5.4 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt TetraPak ...................................... 56 BẢNG 5.5 Thông số kỹ thuật của thiết bị bài khí ZDT-3 ............................................. 57 BẢNG 5.6 Thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hóa GJB ............................................. 57 BẢNG 5.7 Thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng và làm nguội............................ 58 BẢNG 5.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men ....................................................... 61 BẢNG 5.9 Thông số kỹ thuật của nồi nấu NCK-VD150L ........................................... 61 viii BẢNG 5.10 Thông số kỹ thuật của thiết bị phối trộn Tetra Pak ................................... 62 BẢNG 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị tiệt trùng UHT và làm nguội .................... 63 BẢNG 5.12 Thông số kỹ thuật của thiết bị rót hộp ...................................................... 64 BẢNG 5.13 Thông số kỹ thuật của máy đóng thùng tự động ....................................... 65 BẢNG 5.14 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt .................................................... 66 BẢNG 5.15 Thông số kỹ thuật của nồi nấu WMO-6 .................................................... 66 BẢNG 5.16 Thông số kỹ thuật của thiết bị cô đặc JIMEI ........................................... 67 BẢNG 5.17 Thông số kỹ thuật của hệ hydro flash cooler 500 ..................................... 68 BẢNG 5.18 Thông số kỹ thuật của thiết bị rót lon tự động .......................................... 71 BẢNG 5.19 Thông số kỹ thuật của bơm ly tâm OUH-5 ............................................... 72 BẢNG 5.20 Thông số kỹ thuật của bơm áp lực ............................................................ 72 BẢNG 5.21 Thông số kỹ thuật của bơm siro A3P ........................................................ 72 BẢNG 5.22 Tổng kết các thùng chứa ........................................................................... 73 BẢNG 5.23 Tổng kết các thiết bị .................................................................................. 73 BẢNG 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị ................................................... 88 BẢNG 7.1 Tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp ......................................................... 95 BẢNG 7.2 Tổng kết diện tích các khu ........................................................................ 105 BẢNG 8.1 Kiểm tra nguyên liệu ................................................................................ 109 BẢNG 8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất .............................................................. 109 BẢNG 8.3 Kiểm tra thành phẩm ................................................................................. 111 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH 2.1 Sữa tươi ......................................................................................................... 6 HÌNH 2.2 Sản phẩm sữa chua uống hương cam ........................................................... 18 HÌNH 2.3 Sản phẩm sữa cô đặc có đường .................................................................... 19 HÌNH 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ............................................................................ 21 HÌNH 5.1 Mô tả hình dạng và kích thước thùng chứa .................................................. 49 HÌNH 5.2 Thùng chứa đường ........................................................................................ 50 HÌNH 5.3 Máy lọc GEA KA 70-76............................................................................... 55 HÌNH 5.4 Lưu lượng kế điện tử DN80 ......................................................................... 56 HÌNH 5.5 Thiết bị gia nhiệt Tetra Pak-plate heat exchanger ........................................ 56 HÌNH 5.6 Thiết bị bài khí loại ZDT-3 .......................................................................... 57 HÌNH 5.7 Thiết bị đồng hóa GJB của JIMEI model GJB-3-25 .................................... 58 HÌNH 5.8 Thiết bị gia nhiệt và làm nguội ..................................................................... 59 HÌNH 5.9 Thiết bị hoạt hóa giống ................................................................................. 59 HÌNH 5.10 Thiết bị lên men SSG-3 .............................................................................. 61 ix HÌNH 5.11 Nồi nấu siro NCK-VD150L ....................................................................... 62 HÌNH 5.12 Thiết bị phối trộn Tetra Pak-High shear mixer .......................................... 63 HÌNH 5.13 Thiết bị tiệt trùng UHT và làm nguội ......................................................... 64 HÌNH 5.14 Thiết bị rot hộp tự động Tetra Pak A35 ..................................................... 65 HÌNH 5.15 Máy đóng thùng tự động ............................................................................ 65 HÌNH 5.16 Thiết bị gia nhiệt ......................................................................................... 66 HÌNH 5.17 Nồi nấu siro WMO-60 ................................................................................ 67 HÌNH 5.18 Thiết bị cô đặc chân không ba hiệu ứng liên tục JIMEI-GL12 .................. 68 HÌNH 5.19 Hệ thống làm nguội Anhydro Flash cooler 5000 ...................................... 69 HÌNH 5.20 Thiết bị kết tinh .......................................................................................... 70 HÌNH 5.21 Thiết bị rót lon tự động YLG-20 ................................................................ 71 DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ SƠ ĐỒ 4.1 Sơ đồ phối trộn sữa chua uống hương cam ...................................... 36 SƠ ĐỒ 4.2 Sơ đồ gia đoạn lên men sữa chua uống hương cam ......................... 37 SƠ ĐỒ 4.3 Sơ đồ cô đặc sữa cô đặc có đường ................................................... 40 SƠ ĐỒ 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy ..................................................................... 93 x Thiết kế nhà máy chế biến sữa chua uống hương cam và sữa cô đặc có đường từ nguyên liệu sữa tươi 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. Ở nước ta hiện nay, ngành chế biến sữa đang phát triển mạnh, sự ra đời của nhiều nhà máy sữa đã đáp ứng phần nào nhu cầu về sữa của người tiêu dùng, tạo việc làm cho người lao động, góp phần vào sự phát triển nền kinh tế của đất nước, tạo sự cạnh tranh mạnh mẽ và nhiều sự thu hút trên thị trường. Chính vì điều này nên việc xây dựng một nhà máy sữa thật sự rất cần thiết. Nên đề tài tốt nghiệp được giao là “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: 1. Sữa chua uống hương cam với năng suất 15700 tấn sản phẩm/năm. 2. Sữa cô đặc có đường với năng suất 16 triệu lít sản phẩm/năm.” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy chế biến sữa chua uống hương cam và sữa cô đặc có đường từ nguyên liệu sữa tươi CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy Nước ta hiện nay có nhu cầu tiêu dùng sữa tươi và các sản phẩm từ sữa là rất lớn, nhu cầu mỗi ngày một tăng. Bởi vì sữa là một thực phẩm giàu dinh dưỡng, việc sử dụng sữa hoặc các sản phẩm từ sữa mỗi ngày sẽ đóng góp tích cực vào sự phát triển toàn diện cả về thể lực, trí lực, tăng sức đề kháng và hệ miễn dịch cho trẻ em và người dân Việt Nam, đảm bảo sự cân bằng dinh dưỡng trong cơ thể. 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 lớn đến sự tồn tại của nhà máy, vì vậy khi xây dựng cần phải xem xét, đảm bảo các nguyên tắc sau [2]: + Vị trí đặt nhà máy phải gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ. + Giao thông vận tải thuận lợi. + Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng. + Cấp thoát nước thuận lợi. + Nguồn nhân lực dồi dào. Từ những nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu, em quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy sữa tại khu tế mở Chu Lai, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam. Với hướng gió Đông Nam. 1.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của Quảng Nam 1.2.1.1. Điều kiện tự nhiên Tổng diện tích đất tự nhiên của tỉnh là 10438 km2. Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô nhưng không rõ rệt. Mùa khô bắt đầu từ tháng 2 đến tháng 8, đây là thời gian có lượng mưa thấp nhất trong năm, khoảng 300-600 mm, chiếm 20-30% tổng lượng mưa cả năm. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau, lượng mưa trung bình khoảng 2000-2500 mm, chiếm 7080% lượng mưa cả năm. Nhiệt độ trung bình năm 25,4 0C. Độ ẩm không khí ở Quảng Nam tương đối cao và ở mức trung bình của cả nước. Độ ẩm trung bình đạt từ 84-87% [8], [9]. 1.2.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội Quảng Nam là tỉnh thuộc vùng đồng bằng duyên hải miền Trung, ở trung độ của cả nước, cách thủ đô Hà Nội khoảng 883 km về hướng Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 887 km về hướng Nam theo Quốc lộ 1A. Phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế và Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy chế biến sữa chua uống hương cam và sữa cô đặc có đường từ nguyên liệu sữa tươi thành phố Đà Nẵng. Phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi và Kon Tum. Phía Tây giáp với nước CHDCND Lào và tỉnh Kon Tum. Phía Đông giáp với biển đông. 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. Quảng Nam nằm trong vùng trọng điểm kinh tế Miền Trung, phía bắc giáp thành phố Đà Nẵng, phía nam giáp khu kinh tế Dung Quất, có sân bay, cảng biển, đường Xuyên Á nên rất thuận lợi cho việc giao lưu phát triển kinh tế- xã hội và có tầm quan trọng trong an ninh quốc phòng. Toàn tỉnh có 2 thành phố, 1 thị xã và 15 huyện với 244 đơn vị hành chính cấp xã gồm 207 xã, 25 phường và 12 thị trấn. Quảng Nam có mạng lưới sông ngoài dày đặc, có đường bờ biển dài 125 km. Ngoài ra còn có 15 hòn đảo lớn nhỏ ngoài khơi. Có 942 km sông ngoài tự nhiên và 2 hệ thống sông hoạt động chính. Tuyến đường sắt qua địa bàn tỉnh Quảng Nam có chiều dài 91,5 km. Đường hàng không thì có sân bay Chu Lai thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển nền kinh tế Quảng Nam [10], [11]. 1.2.2. Thông tin về khu công nghiệp Khu kinh tế mở Chu Lai là một khu kinh tế được thành lập theo quyết định số 108/2003/QĐ-TTg tháng 6/2003 của Thủ tướng chính phủ. Khu kinh tế mở Chu lai thuộc tỉnh Quảng Nam, là một đòn bẩy quan trọng của vùng kinh tế trọng điểm Trung Bộ. Khu kinh tế mở Chu Lai có tổng diện tích 27040 ha. Đây là khu kinh tế mở ven biển đầu tiên của Việt Nam được Chính phủ cho phép áp dụng các cơ chế, chính sách thông thoáng, tạo môi trường đầu tư kinh doanh thuận lợi, bình đẳng cho các nhà đầu tư trong và ngoài nước. Khu kinh tế mở Chu Lai có nhiều chức năng như khu thương mại tự do, các khu công nghiệp, các khu dân cư, hệ thống hạ tầng giao thông đầu mối. Đến nay, khu kinh tế mở Chu Lai có 158 dự án được cấp phép với tổng vốn đăng ký 94 nghìn tỷ đồng. Trong đó, có 111 dự án đi vào hoạt động, tổng vốn đã được thực hiện 68 nghìn tỷ đồng. Trong số các dự án đầu tư có quy mô lớn và hoạt động hiệu quả, THACO là doanh nghiệp tư nhân tiên phong đầu tư tại khu kinh tế mở Chu Lai. 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. Các dịch vụ phục vụ sản xuất công nghiệp luôn sẵn có để đáp ứng ngay nhu cầu của các nhà đầu tư [12], [13]. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy chế biến sữa chua uống hương cam và sữa cô đặc có đường từ nguyên liệu sữa tươi 1.3. Giao thông vận tải Hàng ngày nhà máy cần vận chuyển với khối lượng lớn: nguyên vật liệu, bao bì, nhiên liệu,… kịp thời để đảm bảo hoạt động của nhà máy, ngoài ra còn vận chuyển thành phẩm đến nơi tiêu thụ, vận chuyển phế liệu trong quá trình sản xuất. Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, nằm ngay trên quốc lộ 1A, gần sân ga, sân bay, và cảng biển Kỳ Hà. Tất cả đều tạo điều kiện vô cùng thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm và máy móc thiết bị. 1.4. Cấp thoát nước Nhà máy chế biến sữa cần một lượng nước lớn do vậy nước sẽ được cung cấp từ nhà máy nước của khu công nghiệp. Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoan và được xử lí đạt yêu cầu của nước thủy cục. Nước thải của nhà máy sau khi được xử lí sẽ được thải ra đường cống nước thải của khu công nghiệp và được đưa đến trạm xử lý nước thải KCN Chu Lai. 1.5. Nguồn cung cấp điện và hơi Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380V. Để đề phòng mất điện, nhà máy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng. Trong nhà máy, hơi được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, thanh trùng, tiệt trùng, phục vụ máy rót, vệ sinh khử trùng máy móc thiết bị... Hơi nước phải là hơi bão hòa và được cung cấp bởi lò hơi hoặc hợp tác hóa với các nhà máy khác để mua hơi phục vụ cho sản xuất. 1.6. Nguồn nhân lực Quảng Nam là tỉnh có dân số cao, có nhiều trường Đại học, Cao đẳng trên địa bàn đào tạo hàng nghìn kỹ sư mỗi năm. Và các nguồn lao động công nhân tại địa phương. 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. 1.7. 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. Nguồn cung cấp nguyên liệu Là khu vực chưa phát triển mạnh về việc chăn nuôi bò sữa, vì vậy nguồn nguyên liệu của nhà máy sẽ được cung cấp từ các tỉnh Nghệ An, Lâm Đồng, Gia Lai, Đồng Nai,.. Tuy nhiên để giảm chi phí vận chuyển thì trong tương lai nên đầu tư một trang trại chăn nuôi sữa bò gần nơi nhà máy. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy chế biến sữa chua uống hương cam và sữa cô đặc có đường từ nguyên liệu sữa tươi 1.9. Thị trường tiêu thụ Với sự thu hút ngày càng nhiều lao động ngoại tỉnh đến, Quảng Nam đang trở thành một thị trường tiêu thụ sản phẩm khá hấp dẫn với nhiều nhà sản xuất. Ngoài ra còn hướng đến các tỉnh lân cận như Quảng Ngãi, Đà Nẵng, Thừa Thiên Huế,... hoặc hướng đến xuất khẩu như Lào, Camphuchia. Trong tương lai, khi nhà máy được xây dựng sẽ liên kết với các dự án nuôi sữa của nông dân để dần hình thành nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy sau này, thay thế nguồn nguyên liệu nhập khẩu từ bên ngoài. Vấn đề này giúp ổn định nguồn nguyên liệu, đảm bảo sự phát triển liên tục cho nhà máy, giảm vốn đầu tư. 1.10. Sự hợp tác hóa giữa 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. Ngoài ra, việc hợp tác hoá còn bao gồm việc thúc đẩy phát triển quy mô trang trại chăn nuôi bò sữa với các hộ dân trong thành phố để đảm bảo nguồn nguyên liệu thuận tiện nhất. 1.11. Kết luận Từ những tìm hiểu và phân tích trên, ta thấy việc xây dựng nhà máy sữa tại khu kinh tế mở Chu Lai- Quảng Nam là hoàn toàn hợp lí. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 5 Thiết kế nhà máy chế biến sữa chua uống hương cam và sữa cô đặc có đường từ nguyên liệu sữa tươi CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu về nguyên liệu sữa Sữa là một trong các loại thực phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, phù hợp cho mọi lứa tuổi. Thành phần chính của sữa tươi gồm: chất béo, protein, đường lactose, vitamin, khoáng chất và nước. Đây là những chất cần thiết cho cơ thể con người. Vì vậy sữa luôn là thực phẩm được ưa chuộng trên thế giới. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất trên ba nguồn nguyên liệu chính là sữa bò, sữa dê, và sữa cừu. Ở nước ta, sữa bò là nguyên liệu chủ yếu cho ngành công nghệ thực phẩm. Hình 2.1 Sữa tươi 2.1.1. Nguyên liệu chính-sữa tươi 2.1.1.1. Giới thiệu chung Sữa tươi 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. Sữa tươi có nhiệt độ khoảng 40 độ C, nghĩa là gần với nhiệt độ cơ thể của con vật [14]. 2.1.1.2. Một số tính chất hóa lý của sữa bò Sữa là một chất lỏng đục. Độ đục của sữa là do các chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng βcaroten có trong chất béo của sữa. Sữa bò thường có màu từ trắng đến vàng nhạt và có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [1]. Chỉ tiêu của sữa được thể hiện qua bảng 2.1 như sau: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Bê Hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 6