Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành

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 HẠT ĐẬU NÀNH GỒM HAI DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA ĐẬU NÀNH VỚI NĂNG SUẤT 6000 KG NGUYÊN LIỆU/NGÀY VÀ SỮA BỘT ĐẬU NÀNH VỚI NĂNG SUẤT 4500 KG NGUYÊN LIỆU/NGÀY Người hướng dẫn : TS. MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Số thẻ sinh viên: 107150104 Lớp: 15H2A Đà Nẵng, 12/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy chế biến sữa từ hạt đậu nành gồm 2 dây chuyền sản xuất: sữa đậu nành với năng suất 6000 kg nguyên liệu/ngày và sữa bột đậu nành với năng suất 4500 kg nguyên liệu/ngày”. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Nhung Số thẻ SV: 107150104 Lớp: 15H2A 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. i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KHOA: HÓA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Hồng Nhung Lớp: 15H2A Khoa: Hóa 1. Tên đề tài đồ án: Số thẻ sinh viên: 107150104 Ngành: Công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy chế biến sữa đậu nành từ hạt đậu nành gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa đậu nành có đường với năng suất 6000 kg nguyên liệu/ngày và sữa bột đậu nành với năng suất 4500 kg nguyên liệu/ngày. 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 hạt đậu nành có hàm lượng chất khô tại công đoạn phối trộn là 13,8%. - Sản phẩm sữa đậu nành có hàm lượng chất khô 13,8 % - Sản phẩm sữa bột đậu nành có hàm lượng chất khô 94,4% 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) ii Bản vẽ số 4: Sơ đồ bố trí đường ống hơi - nước (A0) Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0) 6. Họ tên nguời huớng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/08/2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: 2/12/2019 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 iii LỜI CÁM ƠN Tôi 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 tôi rất nhiều kiến thức bổ ích và những bài học kinh nghiệm quý báu.Tôi xin chân thành cảm ơn đến cô Mạc Thị Hà Thanh đã đưa ra nhiều ý kiến nhận xét, góp ý, chỉ dạy để tôi có thể hoàn thành tốt bài đồ án này. Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trong Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp đã giành thời gian để xem xét và đưa ra ý kiến nhận xét cho đồ án tốt nghiệp của tôi. Tôi kính chúc quý thầy cô luôn luôn khỏe mạnh, thành công trong sự nghiệp và cuộc sống. Đà Nẵng, ngày 2 tháng 12 năm 2019 Sinh viên Nguyễn Thị Hồng Nhung iv CAM ĐOAN Tôi 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 2 tháng 12 năm 2019. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hồng Nhung v MỤC LỤC Tóm Tắt .......................................................................................................................................I Nhiệm Vụ Ðồ Án Tốt Nghiệp ................................................................................................... II Lời Cám Ơn .............................................................................................................................. IV Cam Đoan .................................................................................................................................. V Mục Lục.................................................................................................................................... XI Danh Sách Các Bảng Biểu Và Hình Vẽ ................................................................................... IX Mở Đầu ....................................................................................................................................... 1 Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .................................................................... 2 1.1. Sự Cần Thiết Để Xây Dựng Nhà Máy ..................................................................2 1.2. Đặc Điểm Thiên Nhiên ...........................................................................................2 1.3. Vùng Nguyên Liệu ..................................................................................................3 1.4. Hợp Tác Hoá ...........................................................................................................3 1.5. Nguồn Cung Cấp Điện ...........................................................................................3 1.6. Nguồn Cung Cấp Hơi .............................................................................................3 1.7. Nhiên Liệu ...............................................................................................................3 1.8. Nguồn Cấp Nước Và Vấn Đề Xử Lí Nước ...........................................................3 1.9. Thoát Nước ..............................................................................................................4 1.10. Giao Thông Vận Tải .............................................................................................4 1.11. Nhân Lực ...............................................................................................................4 1.12. Kết Luận ................................................................................................................4 Chương 2: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM .............................................. 5 2.1. Tổng Quan Về Nguyên Liệu ..................................................................................5 2.1.1. Nguyên Liệu Chính ...............................................................................................5 2.1.2. Nguyên Liệu Phụ .................................................................................................10 2.2.Tổng Quan Về Sản Phẩm......................................................................................14 2.2.1.Sữa Dậu Nành .......................................................................................................14 2.2.2. Sữa Bột Dậu Nành ...............................................................................................16 2.3.Tình Hình Sản Xuất Và Tiêu Thụ Ở Việt Nam Và Trên Thế Giới ..................18 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ........................ 20 3.1. Chọn Phương Án Thiết Kế ..................................................................................20 3.1.1. Sữa Bột Dậu Nành ...............................................................................................20 3.1.2. Sữa Dậu Nành ......................................................................................................20 3.2. Sơ Đồ Dây Chuyền Công Nghệ............................................................................21 3.3. Thuyết Minh Quy Trình Công Nghệ ..................................................................23 vi 3.3.1. Thuyết Minh Các Công Đoạn Chung Của Hai Dây Chuyền ..............................23 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................ 32 4.1 Kế Hoạch Sản Xuất Của Nhà Máy ......................................................................32 4.1.1 Kế Hoạch Nhập Nguyên Liệu Của Nhà Máy .......................................................32 4.1.2 Kế Hoạch Sản Xuất Của Nhà Máy .......................................................................32 4.2 Tính Cân Bằng Vật Chất ......................................................................................33 4.2.1. Số Liệu Ban Dầu .................................................................................................33 4.2.2. Tính Cân Bằng Vật Chất Cho Dây Chuyền Sản Xuất Sữa Dậu Nành ................33 4.2.3. Tính Cân Bằng Vật Chất Cho Dây Chuyền Chế Biến Sữa Bột Đậu Nành .........40 4.3.1. Tính Toán Bao Bì ................................................................................................ 47 4.4. Bảng Tổng Kết ......................................................................................................48 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ .............................................................................. 50 5.1 Các Thiết Bị Dùng Trong Dây Chuyền Sản Xuất ..............................................50 5.2. Cách Chọn Thiết Bị Và Tính Toán .....................................................................51 5.2.1. Cách Chọn Thiết Bị .............................................................................................51 5.2.2. Tính Toán Thiết Bị ..............................................................................................51 5.2.3. Thiết Bị Dùng Cho Hai Dây Chuyền ..................................................................55 5.2.4. Thiết Bị Phụ .........................................................................................................72 5.3. Tổng Kết Các Thiết Bị Sử Dụng .........................................................................77 Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT - HƠI - NƯỚC ...................................................... 79 6.1.Tính Hơi..................................................................................................................79 6.1.1. Gia Nhiệt Sơ Bộ Lần 1 ........................................................................................79 6.1.2.Khử Enzyme .........................................................................................................80 6.1.3.Gia Nhiệt Sơ Bộ Lần 2 .........................................................................................81 6.1.4.Tiệt Trùng Uht ......................................................................................................82 6.1.5. Thanh Trùng ........................................................................................................83 6.1.6. Cô Đặc .................................................................................................................84 6.1.7.Sấy ........................................................................................................................85 6.2.Tính Nước ...............................................................................................................90 6.2.1.Cấp Nước ..............................................................................................................90 6.2.2. Thoát Nước ..........................................................................................................93 6.3. Tính Nhiên Liệu ....................................................................................................94 Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG ................................................................... 95 7.1. Tính Tổ Chức ........................................................................................................95 7.1.1. Hệ Thống Tổ Chức Của Nhà Máy ......................................................................95 7.1.2. Tính Số Công Nhân Làm Việc Trong Nhà Máy .................................................95 vii 7.2. Tính Xây Dựng......................................................................................................97 7.2.1. Các Hạng Mục Công Trình .................................................................................97 7.3. Tính Khu Đất Xây Dựng Nhà Máy ...................................................................109 7.3.1.Diện Tích Khu Đất .............................................................................................109 7. 3.2.Tính Hệ Số Sử Dụng .........................................................................................110 Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM ................................. 111 8.1. Mục Đích .............................................................................................................111 8.2. Kiểm Tra Nguyên Liệu Đầu Vào ......................................................................111 8.3. Kiểm Tra Các Công Đoạn Trong Quá Trình Sản Xuất .................................112 8.4. Kiểm Tra Thành Phẩm ......................................................................................114 Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ..................................... 115 9.1 An Toàn Lao Động ..............................................................................................115 9.1.1 Những Nguyên Gây Tai Nạn Trong Nhà Máy ...................................................115 9.1.2. Những Biện Pháp Hạn Chế Tai Nạn Lao Dộng ................................................115 9.1.3. Những Yêu Cầu Cụ Thể Về An Toàn Lao Động ..............................................116 9.2. Vệ Sinh Xí Nghiệp ..............................................................................................117 9.2.1. Vệ Sinh Cá Nhân Của Công Nhân ....................................................................117 9.2.2. Vệ Sinh Máy Móc, Thiết Bị ..............................................................................117 9.2.3. Vệ Sinh Xí Nghiệp ............................................................................................118 9.2.4 Xử Lý Nước Thải ...............................................................................................118 KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 120 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g hạt đậu nành ăn được .................... 6 Bảng 2.2 So sánh các axit amin của casein đậu nành và casein của sữa bò .......... 7 Bảng 2.3 Yêu cầu kĩ thuật của hạt đậu nành .......................................................... 9 Bảng 2.4 Độ hòa tan của sachharoza tinh khiết ................................................... 10 Bảng 2.5 Chỉ tiêu chất lượng đường RE .............................................................. 11 Bảng 2.6 Chỉ tiêu chất lượng nước sản xuất ........................................................ 12 Bảng 2.7 Thành phần dinh dưỡng của sữa đậu nành trong 100ml ...................... 15 Bảng 2.8 Bảng chỉ tiêu cảm quan sữa đậu nành .................................................. 16 Bảng 2.9 Bảng chỉ tiêu vi sinh và hóa lí .............................................................. 16 Bảng 2.10 Thành phần dinh dưỡng của sữa bột đậu nành ................................... 17 Bảng 4.1 Bảng sơ đồ nhập nguyên liệu hạt đậu nành trong một năm .................. 32 Bảng 4.2 Bảng thể hiện kế hoạch sản xuất theo ca của nhà máy trong 1 năm .... 32 Bảng 4.3 Bảng thể hiện số ngày làm việc, số ca của các tháng trong năm .......... 33 Bảng 4.4 Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn sữa đậu nành ........................ 34 Bảng 4.5 Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn sữa bột đậu nành .................. 40 Bảng 4.6 Bảng tổng kết cân bằng vật chất............................................................ 48 Bảng 4.7 Bảng tổng kết nguyên liệu chính – phụ ................................................. 49 Bảng 4.8 Bảng tổng kết bao bì cho cả 2 dây chuyền ............................................ 49 Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong toàn bộ dây chuyền .......................................... 50 Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật xilo bảo quản RI4500-3.0 ........................................ 51 Bảng 5.3 Bảng tính toán, liệt kê kích thước, số lượng các thùng chứa sau mỗi thiết bị. .................................................................................................................. 55 Bảng 5.4 Thông số thiết bị sàng .......................................................................... 56 Bảng 5.5 Thông số thiết bị chần băng tải ............................................................ 56 Bảng 5.6 Thông số thiết bị nghiền ướt JMF-200 .................................................. 57 Bảng 5.7 Thông số thiết bị Decanter PNX-414 ................................................... 58 Bảng 5.8 Thông số thiết bị Decanter PNX-409 .................................................... 59 Bảng 5.9 Thông số thiết bị trao đổi nhiệt BR26-UHT-6T.................................... 60 ix Bảng 5.10 Thông số thiết bị trao đổi nhiệt TQJ-10000 ........................................ 61 Bảng 5.11 Thông số thiết bị phối trộn Tetrapak R200-200V ............................... 62 Bảng 5.12 Thông số thiết bị trao đổi nhiệt Taibong TX05................................... 63 Bảng 5.13 Thông số thiết bị trao đổi nhiệt đồng hóa GJB-4-25 ........................... 64 Bảng 5.14 Thông số thiết bị tiệt trùng GS-UHT-4A ........................................... 65 Bảng 5.15 Thông số của bồn chờ rót ................................................................... 66 Bảng 5.16 Thông số thiết bị rót Tetrapak A3/SPEED ILINE ............................. 67 Bảng 5.17 Thông số thiết bị đóng thùng carton.................................................... 68 Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật thiết bị thanh trùng ............................................... 69 Bảng 5.19 Thông số thiết bị cô đặc JIMEI GL-6 ................................................. 69 Bảng 5.20 Thông số thiết bị sấy phun 2 giai đoạn................................................ 70 Bảng 5.21 Thông số thiết bị bao gói sữa bột ........................................................ 71 Bảng 5.22 Thông số kỹ thuật máy đóng thùng ..................................................... 71 Bảng 5.23 Thông số kĩ thuật thiết bị nghiền đường Kanghe FL – 350 ................ 72 Bảng 5.24 Thông số kĩ thuật thiết bị gàu tải ........................................................ 73 Bảng 5.25 Các gàu tải cần dùng ........................................................................... 73 Bảng 5.26 Thông số kĩ thuật băng tải cao su BTCS – 01 ..................................... 73 Bảng 5.27 Thông số kĩ thuật vít tải LS160 ........................................................... 75 Bảng 5.28 Thông số kỹ thuật bơm ly tâm............................................................. 75 Bảng 5.29 Thông số kỹ thuật bơm thể tích ........................................................... 76 Bảng 5.30 Tổng kết các thiết bị dùng trong hai dây chuyền sản xuất .................. 77 Bảng 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi sử dụng của thiết bị ...................................... 89 Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật nồi hơi điện .............................................................. 90 Bảng 6.3 Tổng kết chi phí hơi, nước và nhiên liệu của nhà máy ......................... 94 Bảng 7.1 Tổng kết cán bộ hành chính .................................................................. 96 Bảng 7.2 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp ............................................ 96 Bảng 7.3 Thông số kỹ thuật làm lạnh dạng tấm ................................................. 104 Bảng 7.4 Tổng kết các công trình xây dựng toàn nhà máy ................................ 109 Bảng 8.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào ............................................................. 111 Bảng 8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất ......................................................... 112 Bảng 8.3 Kiểm tra thành phẩm ........................................................................... 114 x DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Cây đậu nành ........................................................................................... 5 Hình 2.2 Đường RE .............................................................................................. 10 Hình 2.3 Kali sorbate ............................................................................................ 13 Hình 2.4 Carrageenan E407 .................................................................................. 14 Hình 2.5 Natri hiđrocacbonat (NaHCO3) ............................................................ 14 Hình 2.6 Sữa đậu nành Fami nguyên chất ............................................................ 15 Hình 2.7 Sữa bột đậu nành.................................................................................... 17 Hình 2.8 Mức độ tiêu thụ sữa đậu nành trên thế giới và Việt Nam ...................... 18 Hình 2.9 Các quốc gia tiêu thụ sữa đậu nành nhiều nhất ..................................... 19 Hình 5.1 Thùng chứa nguyên liệu ................................................................................... 52 Hình 5.2 Thùng chứa khi đi qua các công đoạn khác. .......................................... 52 Hình 5.3 Bồn chờ rót ............................................................................................ 55 Hình 5.4 Thiết bị sàng........................................................................................... 56 Hình 5.5 Thiết bị chần băng tải ............................................................................ 57 Hình 5.6 Thiết bị nghiền ướt................................................................................. 58 Hình 5.7 Thiết bị trích ly decanter ........................................................................ 59 Hình 5.8 Thiết bị trích ly decanter ........................................................................ 60 Hình 5.9 Thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng............................................................ 60 Hình 5.10 Thiết bị bài khí ..................................................................................... 61 Hình 5.11 Thiết bị phối trộn ................................................................................. 62 Hình 5.12 Thiết bị trao đổi nhiệt .......................................................................... 63 Hình 5.13 Thiết bị đồng hóa ................................................................................. 64 Hình 5.14 Thiết bị tiệt trùng UHT ........................................................................ 65 Hình 5.15 Bồn chờ rót .......................................................................................... 66 Hình 5.16 Thiết bị chiết rót................................................................................... 67 Hình 5.17 Máy đóng thùng carton ........................................................................ 68 Hình 5.18 Thiết bị thanh trùng ............................................................................. 68 Hình 5.19 Thiết bị cô đặc...................................................................................... 69 Hình 5.20 Thiết bị sấy phun 2 giai đoạn ............................................................... 70 xi Hình 5.21 Thiết bị đóng gói sữa bột ..................................................................... 71 Hình 5.22 Máy đóng thùng carton ........................................................................ 72 Hình 5.23 Thiết bị nghiền đường .......................................................................... 72 Hình 5.24 Gàu tải .................................................................................................. 73 Hình 5.25 Băng tải ................................................................................................ 74 Hình 5.26 Vít tải ................................................................................................... 75 Hình 5.27 Máy đóng thùng carton ........................................................................ 75 Hình 5.28 Bơm thể tích ......................................................................................... 76 Hình 5.29 Băng tải vận chuyển thùng .................................................................. 76 Hình 6.1 Nồi hơi điện ........................................................................................... 90 Hình 7.1 Sơ đồ bố trí kho chứa nguyên liệu ......................................................... 99 Hình 7.2 Sơ đồ bố trí kho thành phẩm ................................................................ 100 Hình 7.3 Thiết bị làm lạnh nước ......................................................................... 103 xii Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành MỞ ĐẦU Ở Việt Nam, cây đậu nành là cây thực phẩm có truyền thống lâu đời, quan trọng, cung cấp protein chủ yếu cho con người, là thành phần không thể thiếu của bữa ăn truyền thống và hiện đại. Việt Nam đứng thứ 3 thế giới, sau Trung Quốc, Thái Lan về lượng tiêu thụ sữa đậu nành với khoảng 613 triệu lít/năm và thứ 7 thế giới tính theo bình quân đầu người với 6,8 lít/người/năm (nguồn AC Nielsen Việt Nam). Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đậu nành là một trong 4 loại cây trồng chủ lực [1]. Đậu nành sản xuất dùng để chế biến nhiều loại thực phẩm như tàu hũ, sữa đậu nành, sữa bột đậu nành, một ít dùng để sản xuất nước tương, tương, chao ... Những sản phẩm có chứa hoặc được chế biến từ đạm đậu nành sẽ được sử dụng phổ biến và trở thành như một phần không thể thiếu trong chế độ dinh dưỡng lành mạnh. Đậu nành không chỉ là nguồn cung cấp đạm thực vật chất lượng cao để cơ thể hình thành cơ bắp chắc khỏe, tạo ra các kháng thể chống lại bệnh tật, phòng ngừa bệnh tim mạch, mà còn bổ sung thêm nhiều chất dinh dưỡng, vitamin, khoáng chất thiết yếu cho nhiều hoạt động khác. Chúng ta đang sống trong một môi trường vô cùng sôi động vì vậy ai cũng hối hả bận rộn với cuộc sống, ai cũng muốn có nhiều thời gian để tăng thêm thu nhập và cải thiện đời sống, nhu cầu của con người không chỉ là ăn đủ no mà phải ăn ngon nữa, thức ăn của con người cần phải có đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết, khỏe đẹp và kháng bệnh tốt hơn. Vì vậy, các sản phẩm an toàn ngày càng được tin dùng và ưa chuộng hơn. Với nhiều lợi ích như vậy, thì việc xây dựng nhà máy chế biến các sản phẩm từ đậu nành là sữa đậu nành và sữa bột đậu nành là việc cần thiết. SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Sự cần thiết để xây dựng nhà máy Ngành nông nghiệp Việt Nam đóng một vai trò không nhỏ trong sự phát triển kinh tế của đất nước. Đi kèm với nó là sự đóng góp to lớn của ngành sữa. Chính vì vậy việc đầu tư cho việc xây dựng các nhà máy chế biến sữa là hết sức cần thiết. Qua tìm hiểu vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác, tôi quyết định xây dựng nhà máy chế biến sữa từ hạt đậu nành tại khu công nghiệp VSIP 2A - xã Vĩnh Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương. 1.2. Đặc điểm thiên nhiên Qua nghiên cứu và khảo sát địa hình, khí hậu, tôi chọn vị trí mặt bằng xây dựng nhà máy tại xã Vĩnh Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương, địa điểm xây dựng nhà máy gần khu vực nguyên liệu. Bình Dương là một tỉnh nằm ở vị trí chuyển tiếp giữa sườn phía nam của dãy Trường Sơn, nối nam Trường Sơn với các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, là tỉnh bình nguyên có địa hình lượn sóng từ cao xuống thấp dần từ 10m đến 15m so với mặt biển. Địa hình tương đối bằng phẳng, thấp dần từ bắc xuống nam. Nhìn tổng quát, Bình Dương có nhiều vùng địa hình khác nhau như vùng địa hình núi thấp có lượn sóng yếu, vùng có địa hình bằng phẳng, vùng thung lũng bãi bồi…[2]. Đất đai Bình Dương rất đa dạng và phong phú về chủng loại. Các loại đất như đất xám trên phù sa cổ, có diện tích 200.000 ha phân bố trên các huyện Dầu Tiếng, thị xã Bến Cát, Thuận An, Thủ Dầu Một. Đất nâu vàng trên phù sa cổ, có khoảng 35.206 ha nằm trên các vùng đồi thấp thoải xuống, thuộc các thị xã Tân Uyên, huyện Phú Giáo, khu vực Thủ Dầu Một, Thuận An và một ít chạy dọc quốc lộ 13. Đất phù sa Glây (đất dốc tụ), chủ yếu là đất dốc tụ trên phù sa cổ, nằm ở phía bắc huyện Tân Uyên, Phú Giáo, Bến Cát, Dầu Tiếng, Thuận An, thị xã Dĩ An, đất thấp mùn Glây có khoảng 7.900 ha nằm rải rác tại những vùng trũng ven sông rạch, suối [2]. Khí hậu ở Bình Dương cũng như chế độ khí hậu của khu vực miền Đông Nam Bộ, nắng nóng và mưa nhiều, độ ẩm khá cao. Vào những tháng đầu mùa mưa, thường xuất hiện những cơn mưa rào lớn, rồi sau đó dứt hẳn. Những tháng 7,8,9, thường là những tháng mưa dầm. Có những trận mưa dầm kéo dài 1–2 ngày đêm liên tục. Đặc biệt ở Bình Dương hầu như không có bão, mà chỉ bị ảnh hương những cơn bão gần. Nhiệt độ trung bình hàng năm ở Bình Dương từ 26 °C–27 °C. Nhiệt độ cao nhất có lúc lên tới 39,3 °C và thấp nhất từ 16 °C–17 °C (ban đêm) và 18 °C vào sáng sớm. Vào mùa khô, độ ẩm trung bình hàng năm từ 76%–80%, cao nhất là 86% (vào tháng 9) và SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành thấp nhất là 66% (vào tháng 2). Lượng mùa mưa trung bình hàng năm từ 1.800– 2.000 mm [2]. Chế độ thủy văn của các con sông chảy qua tỉnh và trong tỉnh Bình Dương thay đổi theo mùa: mùa mưa nước lớn từ tháng 5 đến tháng 11 (dương lịch) và mùa khô (mùa kiệt) từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau, tương ứng với 2 mùa mưa nắng. Bình Dương có ba con sông lớn, nhiều rạch ở các địa bàn ven sông và nhiều suối nhỏ khác. Về hệ thống giao thông đường thủy, Bình Dương nằm giữa ba con sông lớn, nhất là sông Sài Gòn. Bình Dương có thể nối với các cảng lớn ở phía nam và giao lưu hàng hóa với các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long [2]. 1.3. Vùng nguyên liệu Các tỉnh lân cận Bình Dương ở Đồng Bằng Sông Cửu Long cung cấp một phần nguyên liệu, 1 phần khác sẽ được nhập khẩu từ nước ngoài. Cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước, Bình Dương được đánh giá là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh và cao. Nền kinh tế Bình Dương đang đổi thay từng ngày, mạng lưới giao thông trong tỉnh đã phát triển rộng khắp và liên kết các vùng lại với nhau nên quá trình thu nhận nguyên liệu thuận lợi. 1.4. Hợp tác hoá Việc hợp tác với nhà máy bao bì Tetra Pak cùng khu vực giúp việc cung cấp, vận chuyển bao bì một cách thuận lợi, tiếp cận trực tiếp với nguồn bao bì, giảm chi phí vận chuyển, tăng hiệu quả kinh tế. 1.5. Nguồn cung cấp điện Nguồn cung cấp điện chính từ mạng lưới điện quốc gia, và một phần từ máy phát điện chạy bằng không khí nén. Ngoài ra, để nhà máy được sản xuất liên tục nhà máy còn lắp thêm máy phát điện dự phòng. 1.6. Nguồn cung cấp hơi Nhà máy sử dụng lò hơi riêng 1.7. Nhiên liệu Nhà máy sản xuất sử dụng nhiên liệu như xăng cho xe tải, dầu DO dùng cho máy phát điện, dầu nhờn để bôi trơn các thiết bị. 1.8. Nguồn cấp nước và vấn đề xử lí nước Nước sử dụng trong nhà máy được sử dụng vào các mục đích vệ sinh, rửa nguyên liệu, chế biến, vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy,… do đó trong quá trình sản xuất, nhà máy cần một lượng nước khá lớn. Nguồn cung cấp nước của nhà máy chủ yếu từ nước đã xử lý của khu công nghiệp VSIP 2A, ngoài ra trong nhà máy còn có hệ thống xử lí nước riêng. Nước dùng SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành trong các khâu của dây chuyền sản xuất phải qua bộ phận xử lý kỹ lưỡng, còn nước vệ sinh nhà máy, thiết bị thì chỉ cần xử lý sơ bộ. 1.9. Thoát nước Nước thải trong nhà máy sản xuất cần phải qua hệ thống xử lý riêng của nhà máy, nước thải đạt chuẩn sau đó mới thải ra hệ thống thoát nước của nhà máy. 1.10. Giao thông vận tải Hệ thống giao thông được quy hoạch theo đúng chuẩn, đảm bảo cho giao thông thuận lợi tới từng lô đất. Về hệ thống cây xanh vườn hoa và cây xanh sinh thái được bố trí xen kẽ sẽ góp phần tạo mỹ quan và bảo vệ môi trường. 1.11. Nhân lực Theo báo cáo của Chi cục DS-KHHGĐ thì dân số toàn tỉnh Bình Dương năm 2014 là 1.873.558 người. Cơ cấu dân số theo độ tuổi vẫn đang trong giai đoạn cơ cấu trẻ, dân số trong độ tuổi lao động chiếm 75,6%, từ 60 tuổi trở lên chiếm 5%. Lực lượng lao động dồi dào, dân số ở độ tuổi lao động chiếm đa số trong cơ cấu tổng dân số của tỉnh, điều đó đã và đang là động lực để thúc đẩy nhanh quá trình phát triển kinh tế xã hội của tỉnh. Đáp ứng cho các doanh nghiệp có nhu cầu về nguồn lao động. Đặc biệt, nhà máy được xây dựng gần TP.Hồ Chí Minh, tại đây có nhiều trường Đại học, Cao đẳng và các trung tâm đào tạo tay nghề, có khả năng đào tạo nên đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật, cán bộ quản lý có chất lượng và công nhân có tay nghề cao, đáp ứng đủ nhu cầu lao động cho nhà máy[3]. 1.12. Kết luận Qua những phân tích trên thì việc xây dựng nhà máy sản xuất sữa đậu nành tại xã Vĩnh Tân, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương là vô cùng hợp lí. SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành Chương 2: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 2.1. Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1. Nguyên liệu chính 2.1.1.1. Hạt đậu nành ❖ Giới thiệu chung về đậu nành Đậu nành có tên khoa học là Glycine max L, thuộc họ đậu (Fabaceae), còn được gọi là đậu tương [4]. Đậu nành là một trong những loại cây trồng mà loài người đã biết sử dụng và trồng trọt từ lâu đời, vì vậy nguồn gốc của cây đậu tương cũng sớm được xác minh. Những bằng chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều công nhận rằng đậu tương có nguyên sản ở châu Á và có nguồn gốc từ Trung Quốc. Cây đậu tương được thuần hoá ở Trung Quốc qua nhiều triều đại tiền phong kiến và được đưa vào trồng trọt và khảo sát có thể trong triều đại Shang (năm 1700-1100 B.C) trước công nguyên [5]. Trong suốt những thiên niên kỷ sau đó, đậu nành đã vượt biên sang các nước lân bang như Nhật Bản, Ðại Hàn, Việt Nam, Nam Dương và Mã lai. Ðến Nhật Bản vào thế kỷ thứ 8 sau Tây lịch và khoảng một ngàn năm sau đó mới qua đến Âu Châu [5]. Hình ảnh cây đậu nành được thể hiện ở hình 2.1. Hình 2.1 Cây đậu nành [6] ❖ Đặc điểm cây đậu nành Cây đậu nành (cây đậu tương) có tên khoa học là Glyxine max, là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt, chịu hạn [7]. - Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt [7]: + pH của đất trồng: 6,0 - 6,5 + Nhiệt độ: 21 - 34 °C + Lượng mưa: từ 300 mm trở lên + Độ ẩm không khí: Điều kiện độ ẩm không khí thích hợp cho cây đậu nành sinh trưởng tốt từ 80 - 85 % + Độ ẩm đất: 75 – 90 % (so với sức chứa ẩm của đất ruộng) + Thời kì trồng: cuối mùa xuân, đầu mùa hè. SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 5 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành - Đặc điểm thực vật học [8]: + Rễ: gồm rễ chính và rễ phụ, rễ chính ăn sâu 30 – 50 cm, rễ phụ gồm các nhánh nhỏ tập trung nhiều ở tầng đất 7 – 8 cm, trên rễ có nhiều nốt sần( có vai trò cố định đạm cho cây) + Thân: thân cây đậu tương thuộc loại thân thảo, có hình tròn, trên thân có nhiều lông nhỏ + Lá: có 3 loại là gồm lá đơn, lá nguyên và lá kép + Hoa: hoa đậu tương nhỏ, không hương vị, thuộc loại cánh bướm, màu sắc của hoa thay đổi tùy theo giống và thường có màu tím, tím nhạt hoặc trắng + Quả: số quả biến động từ 2 – 20 quả ở mỗi chùm hoa và có thể đạt tới 400 quả trên một cây. + Hạt: từ tròn tới thon dài và dẹt, có màu vàng, xanh, nâu hoặc đen với kích thước 18 20 gram/100 hạt Cấu trúc của hạt gồm: lớp vỏ áo và hai lá mầm với trụ dưới lá mầm và chồi mầm. Lá mầm chiếm 90% trọng lượng của hạt và chứa toàn bọ dầu và protein. Lớp vỏ chiếm 8% trọng lượng của hạt, bao bọc hai lá mầm, đóng vai trò là lớp bảo vệ [8]. ❖ Thành phần hóa học của hạt đậu nành Hạt đậu nành chứa trung bình 8% nước, 4 – 5% chất vô cơ, trong đó có rất nhiều kali (2%), natri (0,38%), Ca (0,23%), photpho (0,65%), magie (0,24%), S (0,45%) [9]. Bảng 2.1 thể hiện thành phần dinh dưỡng có trong 100 g đậu nành ăn được: Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g hạt đậu nành ăn được [10] Thành phần dinh dưỡng Đơn vị Hàm lượng Nước g 14,0 Năng lượng KCal 400 Protein g 34,0 Lipit g 18,4 Glucid g 24,6 Celluloza g 4,5 Tro g 4,5 SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 6 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ hạt đậu nành gồm hai dây chuyền sữa đậu nành và sữa bột đậu nành Glucid từ 15 – 25% bao gồm các holozit (sacaroza, rafinoza, stachyoza), các pentozan và glactozan. Tinh bột chỉ chiếm khoảng 55% trong hạt chín nhưng lại bị men amylaza chuyển thành dextrin và đường [9]. Protein chiếm 35 – 40%, có khi đạt đến 50%, bao gồm anbumin, globulin, glyxin và casein (gần giống với casein của sữa bò) [9]. Chất béo chiếm 15 – 20% có khi đạt 23% [9]. Chất béo trong đậu nành chứa khoảng 6 – 20% chất béo no và 80 – 90% chất béo không no [11]. So sánh các axit amin của casein đậu nành và casein của sữa bò ta thấy casein đậu nành ít lysine và histidine hơn nhưng lại chứa nhiều arginine hơn và có cysteine và glysine mà trong casein sữa bò không có (bảng 2.2) [9]. Bảng 2.2 So sánh các axit amin của casein đậu nành và casein của sữa bò [9] Axit amin Đậu nành Sữa bò Glysine 0,97 - Valine 0,63 7,2 Alanine - 1,5 Leuxine 8,45 9,4 Proline 3,78 6,7 Phenylalanine 3,86 3,2 Axit aspactic 3,89 1,4 Axit glutamic 19,46 15,55 Serine - 0,5 Tyrosine 1,86 4,5 Arginine 7–8 4,84 Histidine 1,39 2,5 Lysine 2,96 5,95 Trytophan 1,25 1,5 Cysteine 1,18 - Một số enzyme trong đậu nành [12]: - Urease: chống lại sự hấp thụ các chất đạm qua hàng ruột do đó không nên ăn đậu nành sống. - Lipase: thủy phân glyceric tạo thành glycerin và acid béo. - Phospholipase: thủy phân ester của acid acetic. - Amylase: thủy phân tinh bột, b-amylase có trong đậu nành với số lượng khá lớn. - Lipoxygenase: xúc tác phản ứng chuyển H2 trong acid béo. SVTH: Nguyễn Thị Hồng Nhung GVHD: TS.Mạc Thị Hà Thanh 7