Tài liệu Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất sữa cô đặc không đường với năng suất 12700 lít sản phẩm ca và sữa tươi tiệt trùng có đường với năng suất 15800 tấn 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 SỮA TƯƠI GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA CÔ ĐẶC KHÔNG ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 12700 LÍT SẢN PHẨM/CA VÀ SỮA TƯƠI TIỆT TRÙNG CÓ ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT 15800 TẤN SẢN PHẨM/NĂM. Người hướng dẫn: T.S MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: NGÔ ANH THƯ Số thẻ sinh viên: 107140155 Lớp: 14H2B Đà Nẵng, 5/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc không đường với năng suất 12700 lít sp/ca và sữa tươi tiệt trùng có đường với năng suất 15800 tấn sp/năm”. Sinh viên thực hiện: Ngô Anh Thư Số thẻ SV: 107140155 Lớp: 14H2B Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm có 9 chương: Chương 1: Lập luận về kinh tế: Tìm hiểu sự cần thiết xây dựng nhà máy và chọn địa điểm xây dựng nhà máy, tìm hiểu về đặc điểm thiên nhiên, đặc điểm về vùng nguyên liệu, mạng lưới đường giao thông, thị trường tiêu thụ, hợp tác hóa cũng như là nhân công lao động trong nhà máy. Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm: Tìm hiểu về các đặc điểm, tính chất của nguyên liệu và sản phẩm. Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ: Đưa ra cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ, lựa chọn quy trình và thuyết minh về quy trình. Chương 4: Cân bằng vật chất: Đưa ra kế hoạch sản xuất và tính cân bằng vật chất. Chương 5: Tính và chọn thiết bị. Chương 6: Tính nhiệt - hơi - nước: Tính lượng nhiệt, lượng hơi, lượng nước dùng trong sản xuất và sinh hoạt. Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng nhà máy. Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm. Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngô Anh Thư Số thẻ sinh viên: 107140155 Lớp: 14H2B Khoa: Hóa 1. Tên đề tài đồ án: Ngành: Công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc không đường với năng suất 12700 lít sp/ca và sữa tươi tiệt trùng có đường với năng suất 15800 tấn sp/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 tươi có hàm lượng chất khô 13%, hàm lượng chất béo 3,8%. - Sản phẩm sữa cô đặc không đường có hàm lượng chất khô 31%, hàm lượng chất béo 8%. - Sản phẩm sữa tươi tiệt trùng có đường có hàm lượng đường sacharose 5%, hàm lượng chất béo 3,2%. 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 (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: Sơ đồ bố trí đường ống hơi - nước Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0) (A0) 6. Họ tên nguời huớng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 14/02/2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: 28/05/2019 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 CÁM ƠN Quãng thời gian 5 năm học tập tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng là quãng thời gian tuyệt vời nhất trong cuộc đời của em. Nơi đây không chỉ là nơi giúp em trang bị những hành trang kiến thức để có thể vững vàng bước chân trên con đường sự nghiệp trong tương lai mà còn là nơi để lại rất nhiều khoảng khắc và kí ức tươi đẹp trong quãng đời sinh viên. Em xin chân thành cám ơn toàn thể các thầy cô trong Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và các thầy cô giáo trong Khoa Hóa nói riêng đã dạy dỗ và truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức bổ ích và những bài học kinh nghiệm quý báu; các thầy cô đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho em được hoàn thành khóa học tại trường. Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến cô Mạc Thị Hà Thanh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Chúc cô cùng các thầy cô giáo trong Khoa Hóa dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp. Đà Nẵng, ngày 28 tháng 5 năm 2019 Sinh viên Ngô Anh Thư i CAM ĐOAN Em xin cam đoan các số liệu và kết quả tính toán trong đồ án tốt nghiệp này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Các thông tin về thiết bị đều được trích dẫn chính xác từ các tài liệu đã được nêu trong mục tài liệu tham khảo với chú thích cụ thể. Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy định cũng được thực hiện theo đúng quy định của nhà trường. Đà nẵng, ngày 28 tháng 5 năm 2019. Sinh viên thực hiện Ngô Anh Thư ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................. i CAM ĐOAN ...............................................................................................................ii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ................................................... 2 1.1. Sự cần thiết xây dựng nhà máy ...................................................................... 2 1.2. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................... 2 1.2.1. Vị trí địa lý ................................................................................................. 2 1.2.2. Địa hình ..................................................................................................... 3 1.2.3. Khí hậu....................................................................................................... 3 1.3. Vùng nguyên liệu............................................................................................. 3 1.4. Thị trường tiêu thụ.......................................................................................... 4 1.5. Nguồn cung cấp nước...................................................................................... 4 1.6. Nguồn cung cấp điện ....................................................................................... 4 1.7. Nguồn cung cấp hơi nước ............................................................................... 4 1.8. Nguồn cung cấp nhiên liệu .............................................................................. 4 1.9. Hệ thống thoát nước........................................................................................ 4 1.10. Xử lý nước thải .............................................................................................. 5 1.11. Giao thông vận tải ......................................................................................... 5 1.12. Khả năng cung cấp nguồn nhân lực ............................................................. 5 1.13. Sự hợp tác hóa ............................................................................................... 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM ............................. 7 2.1. Tổng quan về nguyên liệu ............................................................................... 7 2.1.1. Nguyên liệu chính ...................................................................................... 7 2.1.1.1. Tính chất vật lý của sữa tươi ................................................................ 7 2.1.1.2. Thành phần hóa học của sữa tươi......................................................... 8 2.1.1.3. Hệ vi sinh vật trong sữa ..................................................................... 10 2.1.1.4. Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi nguyên liệu ..................................... 11 2.1.1.5. Yêu cầu về điều kiện bảo quản, vận chuyển ....................................... 12 2.1.2. Nguyên liệu phụ ....................................................................................... 13 2.1.2.1. Đường RE ......................................................................................... 13 2.1.2.2. Các phụ gia........................................................................................ 13 2.1.2.3. Nước ................................................................................................. 14 iii 2.1.2.4. Sữa bột gầy (SMP – Skimmilk powder)............................................. 15 2.1.3. Những biến đổi của sữa nguyên liệu trong quá trình bảo quản và chế biến16 2.1.3.1 Biến đổi của sữa nguyên liệu trong quá trình bảo quản ....................... 16 2.1.3.1 Biến đổi của sữa nguyên liệu trong quá trình chế biến ........................ 17 2.2. Tổng quan về sản phẩm ................................................................................ 19 2.2.1. Sữa cô đặc không đường .......................................................................... 19 2.2.1.1. Giới thiệu về sản phẩm ...................................................................... 19 2.2.1.2. Lợi ích của sữa đặc không đường ...................................................... 20 2.2.1.3. Chỉ tiêu chất lượng của sữa đặc không đường .................................... 20 2.2.1.4. Bảo quản sữa đặc không đường ......................................................... 21 2.2.2. Sữa tươi tiệt trùng có đường ..................................................................... 22 2.2.2.1. Giới thiệu sản phẩm........................................................................... 22 2.2.2.2. Lợi ích của sữa tươi tiệt trùng ............................................................ 22 2.2.2.3. Chỉ tiêu chất lượng của sữa tươi tiệt trùng có đường .......................... 23 2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm từ sữa ở Việt Nam và thế giới . 24 2.3.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ các sản phẩm từ sữa ở Việt Nam ......... 24 2.3.3.2. Tình hình tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa trên thế giới ............... 25 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ........ 26 3.1. Chọn phương án thiết kế .............................................................................. 26 3.2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất............................................................................ 26 3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ ................................................................ 28 3.3.1. Các giai đoạn chung của hai dây chuyền .................................................. 28 3.3.1.1. Tiếp nhận sữa nguyên liệu ................................................................. 28 3.3.1.2. Lọc .................................................................................................... 28 3.3.1.3. Định lượng ........................................................................................ 28 3.3.1.4. Gia nhiệt sơ bộ .................................................................................. 29 3.3.2. Dây chuyền sản xuất sữa cô đặc không đường .......................................... 29 3.3.2.1. Chuẩn hóa, hiệu chỉnh hàm lượng chất khô ....................................... 29 3.3.2.2. Xử lý nhiệt ........................................................................................ 29 3.3.2.3. Cô đặc: .............................................................................................. 30 3.3.2.4. Đồng hóa ........................................................................................... 31 3.3.2.5. Làm nguội- Bổ sung phụ gia.............................................................. 31 3.3.2.6. Tiệt trùng, làm nguội ......................................................................... 31 3.3.2.7. Chờ rót sản phẩm............................................................................... 32 3.3.2.8. Rót sản phẩm, đóng thùng carto. ........................................................ 32 iv 3.3.2.9. Bảo quản sản phẩm sữa cô đặc không đường ..................................... 33 3.3.3. Dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường .................................... 33 3.3.3.1. Chuẩn hóa hiệu chỉnh hàm lượng chất khô ........................................ 33 3.3.3.2. Xử lý nhiệt sơ bộ ............................................................................... 33 3.3.3.3. Bài khí ............................................................................................... 33 3.3.3.4. Đồng hóa ........................................................................................... 34 3.3.3.5. Tiệt trùng- Làm nguội........................................................................ 34 3.3.3.6. Chờ rót sản phẩm............................................................................... 35 3.3.3.7. Rót hộp, đóng thùng .......................................................................... 35 3.3.3.8. Bảo quản ........................................................................................... 35 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ....................................................... 36 4.1. Kế hoạch sản xuất nhà máy .......................................................................... 36 4.1.1. Năng suất nhà máy ................................................................................... 36 4.1.2. Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy ................................................. 36 4.2. Tính cân bằng vật chất.................................................................................. 37 4.2.1. Các thông số tính toán .............................................................................. 37 4.2.2. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc không đường 37 4.2.2.1. Tính cân bằng vật chất từng công đoạn .............................................. 37 4.2.2.2. Tính tỉ trọng của sữa cô đặc không đường qua các công đoạn:........... 41 4.2.2.3. Tính số hộp và số thùng để sản xuất sữa tiệt trùng có đường.............. 42 4.2.3. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường................................................................................................................. 42 4.2.3.1. Tính cân bằng vật chất qua từng công đoạn sản xuất.......................... 42 4.2.3.2. Tính tỉ trọng của sữa tươi tiệt trùng có đường qua các công đoạn ...... 46 4.2.3.3. Tính số hộp, số thùng chứa sữa tươi tiệt trùng ................................... 46 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................ 49 5.1. Các thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy .................... 49 5.2. Chọn và tính toán thiết bị ............................................................................. 50 5.2.1. Chọn và tính toán thiết bị chung cho cả hai dây chuyền ............................ 50 5.2.1.1. Hệ thống tiếp nhận và xử lý sữa tươi nguyên liệu .............................. 50 5.2.1.2. Tính toán và chọn các thùng chứa sữa ............................................... 51 5.2.1.3. Thiết bị lọc sữa .................................................................................. 53 5.2.1.4. Lưu lượng kế ..................................................................................... 54 5.2.1.5. Bơm .................................................................................................. 54 5.2.1.6. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ ...................................................................... 55 v ........................................................................................................................... 56 5.2.1.7. Băng tải vận chuyển sữa hộp qua đóng thùng .................................... 56 5.2.2. Chọn và tính toán thiết bị dây chuyền sản xuất sữa đặc không đường ....... 57 5.2.2.1. Thiết bị phối trộn, chuẩn hóa sữa ....................................................... 57 5.2.2.2. Thùng chứa sữa sau phối trộn ............................................................ 57 5.2.2.3. Thiết bị xử lý nhiệt trước khi cô đặc .................................................. 58 5.2.2.4. Thiết bị cô đặc ................................................................................... 59 5.2.2.5. Thiết bị đồng hóa............................................................................... 60 ....................................................................................................................... 61 5.2.2.6. Thiết bị phối trộn phụ gia và làm nguội ............................................. 61 5.2.2.7. Thùng chứa sữa sau phối trộn phụ gia................................................ 62 5.2.2.8. Thiết bị tiệt trùng, làm nguội UHT .................................................... 62 5.2.2.9. Bồn chờ rót sản phẩm ........................................................................ 63 5.2.2.10. Máy chiết rót vô trùng ..................................................................... 64 5.2.2.11. Máy đóng thùng carton: ................................................................... 65 5.2.2.12. Thùng chứa sữa bột gầy ................................................................... 65 5.1.2.13 Vít định lượng sữa bột gầy ............................................................... 66 5.2.2.14. Bơm chân không.............................................................................. 67 5.2.3. Chọn và tính toán thiết bị dây chuyền sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường ........................................................................................................................... 67 5.2.3.1. Thiết bị chuẩn hóa phối trộn .............................................................. 67 5.2.3.2. Thùng chứa sau phối trộn .................................................................. 68 5.2.3.3. Thiết bị xử lý nhiệt sơ bộ trước khi bài khí ........................................ 69 5.2.3.4. Nồi nấu siro ....................................................................................... 69 5.2.3.5. Thiết bị bài khí .................................................................................. 70 5.2.3.6. Thiết bị đồng hóa............................................................................... 71 5.2.3.7. Thiết bị tiệt trùng, làm nguội UHT .................................................... 71 5.2.3.8. Bồn chờ rót sản phẩm ........................................................................ 72 5.2.3.9. Thiết bị rót sản phẩm ......................................................................... 73 5.2.3.10. Thùng chứa đường RE. .................................................................... 73 5.2.3.11. Thùng chứa siro đường sau nấu ....................................................... 74 5.2.3.12. Thùng chứa sữa bột gầy ................................................................... 75 5.2.2.13. Vít định lượng đường RE ................................................................ 75 5.2.2.14. Vít định lượng sữa bột gầy............................................................... 76 5.2.3.15. Máy đóng thùng carton .................................................................... 76 vi 5.2. Tổng kết các kết thiết bị ............................................................................... 77 CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT, HƠI, LẠNH.............................................................. 79 6.1.Tính nhiệt ....................................................................................................... 79 6.1.1. Cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt sữa tươi nguyên liệu trước phối trộn 79 6.1.2. Cân bằng nhiệt cho thiết bị xử lý nhiệt sữa trước khi cô đặc ..................... 80 6.1.3. Cân bằng nhiệt cho thiết bị tiệt trùng và làm nguội sữa cô đặc.................. 82 6.1.4. Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị cô đặc nhiều nồi ..................................... 84 6.1.5 Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt sữa trước bài khí ....................... 86 6.1.6. Cân bằng nhiệt cho thiết bị tiệt trùng làm nguội sữa tươi tiệt trùng ........... 87 6.1.7. Cân bằng nhiệt cho thiết bị nấu siro .......................................................... 88 6.2. Tính hơi ......................................................................................................... 90 6.2.1.Tính chi phí hơi cho thiết bị sản xuất ......................................................... 91 6.2.2. Lượng hơi dùng cho sinh hoạt, nấu ăn ...................................................... 91 6.2.3. Chi phí hơi do mất mát ............................................................................. 91 6.2.4. Lượng hơi tiêu tốn cho lò hơi ................................................................... 91 6.3. Tính nước ...................................................................................................... 92 6.3.1. Cấp nước .................................................................................................. 92 6.3.1.1. Lượng nước dùng cho lò hơi.............................................................. 92 6.3.1.2. Lượng nước dùng cho sinh hoạt......................................................... 92 6.3.1.3. Nước dùng cho sản xuất .................................................................... 93 6.3.1.4. Tổng lượng nước cần sử dụng ........................................................... 93 6.3.2. Thoát nước ............................................................................................... 93 6.4. Tính nhiên liệu .............................................................................................. 94 CHƯƠNG 7. TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG NHÀ MÁY .............................. 95 7.1. Sơ đồ tổ chức ................................................................................................. 95 7.1.1. Chế độ làm việc........................................................................................ 95 7.1.2. Tính nhân lực ........................................................................................... 96 7.2. Tính xây dựng ............................................................................................... 97 7.2.1. Các công trình xây dựng........................................................................... 97 7.2.1.1. Phân xưởng sản xuất chính ................................................................ 97 7.2.1.2.Khu chứa sữa tươi .............................................................................. 98 7.2.1.3. Khu xử lý nguyên liệu ....................................................................... 98 7.2.1.4. Phòng KCS........................................................................................ 99 7.2.1.5. Kho nguyên vật liệu........................................................................... 99 7.2.1.6 Kho thành phẩm ............................................................................... 100 vii 7.2.1.7. Gara ô tô .......................................................................................... 102 7.2.1.8. Nhà để xe ........................................................................................ 102 7.2.1.9. Phòng chứa dụng cụ cứu hỏa ........................................................... 102 7.2.1.10. Nhà ăn ........................................................................................... 102 7.2.1.11. Khu hành chính ............................................................................. 102 7.2.1.12. Phòng bảo vệ ................................................................................. 103 7.2.1.13. Nhà sinh hoạt vệ sinh..................................................................... 103 7.2.1.14. Khu xử lý nước thải ....................................................................... 104 7.2.1.15. Trạm biến áp ................................................................................. 104 7.2.1.16. Nhà đặt máy phát điện dự phòng ................................................... 104 7.2.1.17. Bãi xuất hàng................................................................................. 105 7.2.1.18. Khu cung cấp nước và xử lý nước.................................................. 105 7.2.1.19. Đài nước ........................................................................................ 105 7.2.1.20. Phân xưởng lò hơi ......................................................................... 105 7.2.1.21. Khu đất mở rộng............................................................................ 105 7.2.1.22. Kho chứa nhiên liệu....................................................................... 105 7.2.1.23. Kho chứa hóa chất ......................................................................... 105 7.2.1.24. Phân xưởng cơ khí ......................................................................... 106 7.2.1.25. Đường giao thông trong nhà máy................................................... 106 7.2.1.26. Tính các phòng trong phân xưởng sản xuất chính .......................... 106 7.2.2. Tính khu đất xây dựng nhà máy ............................................................. 107 CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM ..................................... 109 8.1. Mục đích kiểm tra sản xuất và sản phẩm .................................................. 109 8.2. Kiểm tra nguyên liệu ................................................................................... 109 8.3. Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất ........................................... 110 8.4. Kiểm tra thành phẩm.................................................................................. 112 CHƯƠNG 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ..................... 113 9.1. An toàn lao động ......................................................................................... 113 9.1.1. Nguyên nhân gây ra tai nạn lao động ...................................................... 113 9.1.2. Các biện pháp hạn chế tai nạn lao động .................................................. 113 9.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động .............................................. 113 9.2. Vệ sinh công nghiệp .................................................................................... 115 9.2.1.Vệ sinh cá nhân công nhân ...................................................................... 115 9.2.2.Vệ sinh máy móc, thiết bị ........................................................................ 115 9.2.2.1.Ưu điểm của hệ thống....................................................................... 115 viii 9.2.2.2.Các loại chất bẩn tồn tại trong thiết bị và trong đường ống ............... 115 9.2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch ................................... 116 9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp ................................................................................... 116 9.2.4. Xử lý nước thải ...................................................................................... 116 KẾT LUẬN ............................................................................................................ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 118 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [1] ................................................... 7 Bảng 2.2 Thành phần chất béo trong sữa bò [1] ................................................................... 8 Bảng 2.3 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò............................................................... 9 Bảng 2.4 Các chỉ tiêu cảm quan của sữa bò tươi ................................................................ 11 Bảng 2.5 Các chỉ tiêu hóa lý của sữa tươi .......................................................................... 11 Bảng 2.6 Giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong sữa tươi .............................................. 12 Bảng 2.7 Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi................................................................. 12 Bảng 2.8 TCVN 6958:2001 đối với đường RE .................................................................. 13 Bảng 2.9 Chỉ tiêu hóa lý của lecithin (TCVN 11175:2015) ............................................... 14 Bảng 2.10 Các chỉ tiêu chất lượng nước (TCVN 2653-78) ................................................ 15 Bảng 2.11 Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột gầy (TCVN 5538:2002) ........................................ 15 Bảng 2.13 Chỉ tiêu hóa lý của sữa đặc không đường ......................................................... 21 Bảng 2.14 Phụ gia thực phẩm cho phép trong sữa đặc không đường ................................ 21 Bảng 2.15 Các chỉ tiêu cảm quan và hóa lý của sữa tươi tiệt trùng ................................... 23 Bảng 2.16 Hàm lượng kim loại nặng cho phép trong sữa tươi tiệt trùng ........................... 23 Bảng 2.17 Các chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi tiệt trùng ............................................... 24 Bảng 4.1 Biều đồ nhập nguyên liệu .................................................................................... 36 Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất trong năm (tính theo năm 2019) .............................................. 36 Bảng 4.3 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn sản xuất ............................................ 37 sữa cô đặc không đường ..................................................................................................... 37 Bảng 4.4 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn sản xuất ............................................ 43 sữa tươi tiệt trùng có đường ................................................................................................ 43 Bảng 4.5 Bảng tổng kết nguyên liệu chính qua các công đoạn .......................................... 47 Bảng 4.6. Bảng tổng kết nguyên liệu phụ qua các công đoạn ............................................ 48 Bảng 5.1 Bảng dự kiến thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất .................................. 49 Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật của thùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu ............................... 51 Bảng 5.3 Thông số kĩ thuật của thiết bị lọc ........................................................................ 54 x Bảng 5.4 Thông số kĩ thuật của lưu lượng kế ..................................................................... 54 Bảng 5.5 Thông số kĩ thuật của bơm li tâm ........................................................................ 55 Bảng 5.6 Thông số kĩ thuật của bơm áp lực ....................................................................... 55 Bảng 5.7 Thông số kĩ thuật của thiết bị gia nhiệt ............................................................... 56 Bảng 5.8 Thông số kĩ thuật của thiết bị phối trộn .............................................................. 57 Bảng 5.9 Thông số kĩ thuật của thiết bị xử lý nhiệt............................................................ 59 Bảng 5.10 Thông số kĩ thuật của thiết bị cô đặc................................................................. 60 Bảng 5.11 Thông số kĩ thuật của thiết bị đồng hóa ............................................................ 60 Bảng 5.12 Thông số kĩ thuật của thiết bị tiệt trùng ống lồng lồng ống .............................. 63 Bảng 5.13 Thông số kĩ thuật của bồn chờ rót vô trùng ...................................................... 64 Bảng 5.14 Thông số kĩ thuật của máy rót vô trùng ............................................................ 64 Bảng 5.15 Thông sỗ kĩ thuật của thiết bị đóng thùng carton .............................................. 65 Bảng 5.16 Thông số kĩ thuật bơm chân không ................................................................... 67 Bảng 5.17 Thông số kĩ thuật thiết bị phối trộn ................................................................... 68 Bảng 5.18 Thông số kĩ thuật thiết bị gia nhiệt.................................................................... 69 Bảng 5.20 Thông số kĩ thuật thiết bị bài khí ...................................................................... 70 Bảng 5.21Thông số kĩ thuật của thiết bị đồng hóa ............................................................. 71 Bảng 5.22 Thông số kĩ thuật của thiết bị tiệt trùng bản mỏng ........................................... 71 Bảng 5.23 Thông số kĩ thuật bồn chờ rót vô trùng ............................................................. 72 Bảng 5.24 Bảng tổng kết thiết bị ........................................................................................ 77 Bảng 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị. .......................................................... 91 Bảng 6.2 Thông số kĩ thuật của lò hơi ................................................................................ 92 Bảng 6.3 Lượng nước lạnh và nước nóng cần dùng cho các thiết bị sản xuất ................... 93 Bảng 7.1 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp .......................................................... 96 Bảng 7.2 Bảng tổng kết xây dựng các công trình toàn nhà máy ...................................... 106 Bảng 8.1 Kiểm tra nguyên liệu ......................................................................................... 109 Bảng 8.2 Bảng kiểm tra các công đoạn sản xuất .............................................................. 110 Bảng 8.3 Bảng kiểm tra thành phẩm ................................................................................ 112 xi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Bản đồ huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An ............................................................... 3 Hình 2.1 Sữa bò tươi ............................................................................................................. 7 Hình 2.2 Một số sản phẩm sữa cô đặc không đường.......................................................... 19 Hình 2.3. Một số sản phẩm sữa tươi tiệt trùng ................................................................... 22 Hình 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghê sản xuất sữa cô đặc không đường và sữa tươi tiệt trùng có đường .................................................................................................................... 27 Hình 4.1. Sơ đồ chuẩn hóa.................................................................................................. 39 Hình 4.2. Sơ đồ quá trình cô đặc ........................................................................................ 40 Hình 5.1 Hệ thống tiếp nhận và xử lý sữa tươi nguyên liệu ............................................... 50 Hình 5.2 Thùng chứa sữa raw milk .................................................................................... 51 Hình 5.3 Thùng chứa dạng hình trụ tròn ............................................................................ 52 Hình 5.4 Thiết bị lọc túi ...................................................................................................... 54 Hình 5.5 Lưu lượng kế điện tử ........................................................................................... 54 Hình 5.7 Máy Bơm áp lực .................................................................................................. 55 Hình 5.8 Thiết bị gia nhiệt bản mỏng ................................................................................. 56 Hình 5.9 Băng tải ................................................................................................................ 56 Hình 5.10 Thiết bị phối trộn sữa ......................................................................................... 57 Hình 5.11 Thùng chứa sữa sau phối trộn ............................................................................ 58 Hình 5.12 Thiết bi xử lý nhiệt ............................................................................................ 59 Hình 5.13 Hệ thống cô đặc chân không 3 cấp .................................................................... 60 Hình 5.14 Thiết bị đồng hóa 2 cấp ..................................................................................... 60 Hình 5.14 Thiết bị đồng hóa 2 cấp ..................................................................................... 61 Hình 5.15 Thùng phối trộn ................................................................................................. 61 Hình 5.16 Thùng chứa sữa sau phối trộn phụ gia ............................................................... 62 Hình 5.17 Thiết bị tiệt trùng ống lồng ống GS-UHT-4A ................................................... 63 Hình 5.18 Bồn chờ rót vô trùng .......................................................................................... 64 Hình 5.19 Máy rót vô trùng ................................................................................................ 64 Hình 5.20 Thiết bị đóng thùng carton................................................................................. 65 xii Hình 5.21 Thùng chứa dạng hình trụ đáy hình nón cụt ...................................................... 65 Hình 5.22. Bơm chân không ............................................................................................... 67 Hình 5.23 Thiết bị phối trộn sữa ......................................................................................... 68 Hình 5.24 Thiết bị phối trộn ............................................................................................... 68 Hình 5.25 Thiết bị gia nhiệt bản mỏng ............................................................................... 69 Hình 5.26 Nồi nấu đường ................................................................................................... 70 Hình 5.27 Thiết bị bài khí chân không ............................................................................... 70 Hình 5.28 Thiết bị đồng hóa 2 cấp GJB 3-25 ..................................................................... 71 Hình 5.29 Thiết bị tiệt trùng UHT dạng bản mỏng BS - UHT - 5 ..................................... 72 Hình 5.30 Bồn chờ rót vô trùng Tetra Pak® Aseptic Tank VC ......................................... 72 Hình 5.31 Thiết bị rót vô trùng JMB - 8000 ....................................................................... 73 Hình 5.32 Thùng chứa siro đường ...................................................................................... 74 Hình 5.33 Máy đóng thùng carton ...................................................................................... 76 Hình 6.1 Nồi hơi Yuanda.................................................................................................... 92 xiii MỞ ĐẦU Sữa bò tươi là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao chứa đầy đủ các nhóm chất cần thiết cho cơ thể như protein, lipit, đường, vitamin và các khoáng chất. Tuy nhiên sữa tươi là thực phẩm rất dễ bị hư hỏng và có thời gian bảo quản rất ngắn, do đó việc áp dụng các phương pháp để bảo quản và chế biến sữa tươi nguyên liệu thành các sản phẩm từ sữa có thời gian bảo được lâu hơn đóng vai trò vô cùng quan trọng. Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật với rất nhiều phương pháp bảo quản và chế biến hiện đại góp phần thúc đẩy ngành công nghệ chế biến sữa ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ. Sự đi lên của ngành công nghiệp chế biến sữa là động lực để phát triển ngành chăn nuôi bò sữa. Trong những năm gần nay, rất nhiều trang trại bò sữa ở nước ta được xây dựng và phát triển mạnh mẽ đạt chuẩn về chất lượng quốc tế, đây là điều kiện đáp ứng nhu cầu về nguồn nguyên liệu sữa tươi sạch cho các nhà máy chế biến sữa đồng thời tạo ra thu nhập tương đối cao cho người nông dân Việt Nam. Chất lượng cuộc sống của người tiêu dùng ngày càng được nâng cao, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa ngày càng lớn, họ chỉ không tâm quan tâm đến các sản phẩm giàu dinh dưỡng mà còn đảm bảo sự tươi sạch. Do đó trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm chế biến từ nguyên liệu sữa bò tươi sạch với sự đa dạng về hương vị, cấu trúc trạng thái phù hợp cho mọi đối tượng từ trẻ em đến người cao tuổi. Rất nhiều sản phẩm sữa trên thị trường hiện nay được người tiêu dùng yêu thích như: sữa tươi thanh trùng, sữa tươi tiệt trùng, sữa cô đặc, sữa lên men, sữa bột,... Trong đó sữa tươi tiệt trùng và sữa cô đặc là hai dòng sản phẩm vừa tiện lợi, giàu dinh dưỡng, có thời gian bảo quản lâu lại phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng nên rất được người tiêu dùng yêu thích lựa chọn và chiếm tỉ trọng cao nhất trong cơ cấu doanh thu trong nước của các công ty sản xuất chế biến sữa. Trước nhu cầu thực tế đó, em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp: Thiết kế nhà máy chế biến sữa gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc không đường năng suất 12700 lít sp/ca và sản xuất sữa tươi tiệt trùng có đường năng suất 15800 tấn sp/năm. SVTH: Ngô Anh Thư GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc không đường và sữa tươi tiệt trùng có đường CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Sự cần thiết xây dựng nhà máy Trước đây, phần lớn các sản phẩm từ sữa ở nước ta được chế biến từ nguyên liệu sữa bột nhập khẩu từ nước ngoài do nhu cầu nguồn nguyên liệu sữa tươi sạch từ các trang trại bò sữa chưa đủ để cung cấp cho các nhà máy chế biến sữa. Ngày nay với các chính sách hỗ trợ từ nhà nước cùng chiến lược mở rộng đầu tư xây dựng nhiều trang trại bò sữa của các doanh nghiệp, rất nhiều trang trại bò sữa ở nước ta được xây dựng và phát triển mạnh mẽ đạt chuẩn về chất lượng quốc tế, đây là điều kiện đáp ứng nhu cầu về nguồn nguyên liệu sữa tươi sạch cho các nhà máy chế biến sữa đồng thời tạo ra thu nhập tương đối cao cho người nông dân Việt Nam. Bên cạnh đó, người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến các sản phẩm không chỉ giàu dinh dưỡng mà còn đảm bảo sự tươi sạch và an toàn; họ gia tăng nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm sữa từ nguyên liệu sữa bò tươi sạch; giảm lượng tiêu thụ các sản phẩm từ sữa hoàn nguyên truyền thống vốn có sản lượng cung ứng cao nhất trên thị trưởng sữa. Dựa trên những cơ sở đó việc xây dựng một nhà máy chế biến sữa từ nguồn nguyên liệu sữa tươi sạch rất cần thiết hiện nay. Để xây dựng được một nhà máy sữa đạt hiệu quả kinh tế cao nhất thì yếu tố lựa chọn điạ điểm đóng vai trò rất quan trọng. Qua nghiên cứu và khảo sát em chọn địa điểm xây dựng nhà máy ở xã Nghĩa Sơn, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An, một địa điểm có nhiều trang trại bò sữa quy mô lớn nhất ở khu vực Bắc Trung Bộ. Địa điểm này có điều kiện tự nhiên thuận lợi với nguồn lao động dồi dào rất thích hợp để xây dựng một nhà máy chế biến sữa. 1.2. Điều kiện tự nhiên 1.2.1. Vị trí địa lý Huyện Nghĩa Đàn, Tỉnh Nghệ An nằm ở khu vực Bắc Trung Bộ, trong khoảng từ 19°13' đến 19°33' vĩ độ Bắc và 105°18' đến 105°35' độ kinh Đông. Với diện tích 737,7 km2 [20]. - Đông giáp huyện Quỳnh Lưu và tỉnh Thanh Hoá. - Tây giáp huyện Quỳ Hợp. - Bắc giáp tỉnh Thanh Hoá. - Nam giáp huyện Tân Kỳ và huyện Quỳnh Lưu. Huyện Nghĩa Đàn nằm trong vùng kinh tế Phủ Quỳ, cửa ngõ Tây Bắc tỉnh Nghệ An có vị trí kinh tế, chính trị, an ninh - quốc phòng quan trọng, được coi là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của vùng Tây Bắc tỉnh Nghệ An; có quốc lộ 48 và đường Hồ SVTH: Ngô Anh Thư GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc không đường và sữa tươi tiệt trùng có đường Chí Minh đi qua, thuận lợi cho việc phát triển, giao thương và hội nhập kinh tế [20]. Hình 1.1 Bản đồ huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An 1.2.2. Địa hình Nghĩa Đàn là huyện có điều kiện địa hình khá thuận lợi so với các huyện trung du, miền núi trong tỉnh. Đồi núi không quá cao, chủ yếu là thấp và thoải dần; bao quanh huyện từ phía Tây sang phía Bắc, phía Đông và Đông Nam là những dãy núi tương đối cao. Một số đỉnh có độ cao từ 300 - 400m như: Dãy Chuột Bạch, dãy Bồ Bố, dãy Cột Cờ,... Khu vực phía Tây Nam và phần lớn các xã trong huyện là đồi thoải. Xen kẽ giữa các đồi núi thoải là những thung lũng có độ cao trung bình từ 50 - 70m so với mực nước biển. Ngoài ra, do đặc điểm kiến tạo của địa hình, Nghĩa Đàn có những vùng đất tương đối bằng phẳng, có quy mô diện tích lớn, đồi núi thấp là điều kiện thuận lợi để phát triển nông lâm nghiệp phong phú [20]. 1.2.3. Khí hậu Nghĩa Đàn là nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm. Nhiệt độ bình quân hàng năm là 23°C; nhiệt độ cao tuyệt đối là 41,6°C; nhiệt độ thấp tuyệt đối là 0,2°C. Lượng mưa trung bình năm là 1,694mm, phân bố không đồng đều trong năm. Mưa tập trung vào các tháng 8, 9 và 10 gây úng lụt ở các vùng thấp dọc sông Hiếu; mùa khô lượng mưa không đáng kể do đó hạn hán kéo dài, có năm tới 2 đến 3 tháng. Hướng gió chủ yếu là Tây Bắc, Đông Nam, ngoài ra còn chịu ảnh hưởng của gió Phơn Tây Nam (gió Lào) khoảng từ tháng 5 đến tháng 8 [20]. 1.3. Vùng nguyên liệu Hiện nay ở Nghệ An, ngoài các trang trại chăn nuôi bò sữa quy mô lớn, hiện đại, được đầu tư bài bản của các tập đoàn lớn TH, Vinamilk với quy mô hàng ngàn con, thì còn có hơn 100 hộ dân nuôi trên 1.000 con bò sữa, tập trung chủ yếu ở Tân Kỳ, TX. Thái Hòa, Nghĩa Đàn, Quỳnh Lưu… SVTH: Ngô Anh Thư GVHD: TS. Mạc Thị Hà Thanh 3