Tài liệu Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu với năng suất 14 triệu lít nguyên liêu năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA TƯƠI GỒM 2 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: SỮA CÔ ĐẶC CÓ ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 10,2 TRIỆU LÍT NGUYÊN LIỆU/NĂM VÀ SỮA CHUA LÊN MEN TRUYỀN THỐNG HƯƠNG DÂU VỚI NĂNG SUẤT 14 TRIỆU LÍT NGUYÊN LIÊU/NĂM Sinh viên thực hiện: Phan Thị Phương Anh Số thẻ sinh viên: 107150134 Lớp: 15H2B Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên tiêu đề: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu với năng suất 14 triệu lít nguyên liêu/năm”. Sinh viên thực hiện: Phan Thị Phương Anh Số thẻ sinh viên: 107150134 Lớp: 15H2B Bản thuyết minh bao gồm có 9 chương: Chương 1: Lập luận kinh tế kĩ thuật: 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 nguyên liệu sản phẩm: Tìm hiểu về các đặc điểm, tính chất của nguyên liệu và sản phẩm. Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ: Trình bày sơ đồ và thuyết minh quy trình công nghệ. Chương 4: Tính cân bằng vật chất: Đưa ra kế hoạch sản xuất và tính cân bằng vật chất. Chương 5: Tính và chọn thiết bị: Tính toán và chọn thiết bị phù hợp, đảm bảo hiệu quả kinh tế, kỹ thuật. 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: Dựa vào chương 5 để tính các công trình xây dựng đảm bảo kỹ thuật và kiến trúc có tính kinh tế, dựa vào chương 1 để điều chỉnh tổng quan phù hợp với vị trí địa lý. Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm. Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy. 5 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: Phan Thị Phương Anh Lớp: 15H2B Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107150134 Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu năng suất 14 triệu lít nguyên liệu/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 có hàm lượng chất khô 12,8%, hàm lượng chất béo 3,5%. - Sản phẩm sữa cô đặc có đường có hàm lượng chất khô 73%, hàm lượng chất béo 43%. - Sản phẩm sữa chua lên men truyền thống hương dâu có hàm lượng chất khô 16%, hàm lượng chất béo 3%, hàm lượng đường sacharose 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 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 xây dựng nhà máy Chương 8: Kiểm tra sản xuất và đánh giá sản phẩm Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy 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 dây chuyền công nghệ Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0) (A0) (A0) Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi và nước Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy 6. Họ tên nguời huớng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 8. Ngày hoàn thành đồ án: / / (A0) (A0) /2019 /2019 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Người hướng dẫn PGS. TS. Đặng Minh Nhật TS. Mạc Thị Hà Thanh LỜI CẢM ƠN 5 năm là quãng thời gian khá dài đủ để cho bản thân tôi tự tìm hiểu về con đường sự nghiệp của mình. Cũng chính thời gian đó tôi học tập được nhiều kiến thức tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. Không những thế mà nơi đây còn lưu giữ lại rất nhiều khoảnh khắc và kí ức đẹp trong quảng đời sinh viên. Có lẽ đây là quảng thời gian đẹp nhất, tuyết vời nhất. Bởi tuổi trẻ ai mà chẳng muốn theo đuổi ước mơ, đam mê lựa chọn của mình. Ai cũng muốn trải nghiệm một lần để bản thân được trưởng thành và chính chắn hơn. Để có được như ngày hôm nay thì tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung và các thầy cô trong khoa Hóa nói riêng. Bởi quý thầy cô đã dạy dỗ và truyền đạt cho chúng tôi biết bao nhiêu là kiến thức hay, bổ ích bao nhiêu là điều tốt lẽ phải và tạo điều kiện cho mỗi chúng tôi được hoàn thành khóa học tại trường. Điều đặc biệt nhất là tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành cô Mạc Thị Hà Thanh, cô đã luôn tận tình chu đáo giúp đỡ tôi trong từng trang giáo án chuyên đề. Và phải nói răng một phần nhờ sự tận tình của cô thì tôi mới có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của tôi một cách khá tốt. Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô đã đồng hành cùng chúng tôi trong suốt quãng đường 5 năm học vừa qua, giúp cho chúng tôi có được nhiều kiến thức sâu rộng về ngành Công Nghệ Thực Phẩm để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp lần này. Cuối cùng, xin kính chúc thầy cô luôn luôn mạnh khỏe và thành công trên con đường sự nghiệp của mình. Đà Nẵng, ngày 6 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Phan Thị Phương Anh i CAM ĐOAN Em xin cam đoan các số liệu và kết quả tính toán trong đồ án tốt nghiệp trong đồ án này là trung thực, nguồn trích dẫn có chú thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. 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. Em xin cam đoan những lời em nói ở trên hoàn toàn đúng sự thật. Đà Nẵng, ngày 6 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Phan Thị Phương Anh ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn ........................................................................................................................ i Cam đoan .........................................................................................................................ii Mục lục .......................................................................................................................... iii Danh sách các hình vẽ, bảng ........................................................................................... 1 Mở đầu ............................................................................................................................. 5 Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THẬT ............................................................ 2 1.2. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy ............................................................. 2 1.2. Điều kiện tự nhiên................................................................................................... 6 1.2.1. Vị trí đặt nhà máy .................................................................................................. 6 1.2.2. Vị trí địa lí.............................................................................................................. 6 1.2.3. Địa hình ................................................................................................................. 7 1.2.4. Khí hậu .................................................................................................................. 7 1.3. Vùng nguyên liệu .................................................................................................... 8 1.4. Sự hợp tác hóa......................................................................................................... 8 1.5. Thị trường tiêu thụ ................................................................................................. 8 1.6. Nguồn cung cấp nước ............................................................................................. 8 1.7. Nguồn cung cấp điện và hơi ................................................................................... 8 1.8. Nguồn cấp nhiên liệu .............................................................................................. 9 1.9. Hệ thống xử lý nước thải ........................................................................................ 9 1.10. Hệ thống thoát nước ............................................................................................. 9 1.12. Khả năng cung cấp nguồn nhân lực ................................................................... 9 1.13. Kết luận ................................................................................................................. 9 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ........................... 6 2.1. Tổng quan về nguyên liệu .................................................................................... 10 2.1.1. Nguyên liệu chính................................................................................................ 10 2.1.2. Nguyên liệu phụ .................................................................................................. 18 2.2. Tổng quan sản phẩm ............................................................................................ 23 2.2.1. Giới thiệu chung .................................................................................................. 23 2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ........................................................... 25 2.3.1. Đối với Việt Nam ................................................................................................ 25 iii 2.3.2 Đối với thế giới ..................................................................................................... 26 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 28 3.1. Chọn phương án thiết kế ..................................................................................... 28 3.2. Sơ đồ dây chuyền sản xuất ................................................................................... 29 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ ................................................................... 31 3.2.1. Dây chuyền chung ............................................................................................... 31 3.2.2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường ..................................... 32 3.2.3. Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa chua lên men truyền thống hương dâu... 36 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................ 36 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy .......................................................................... 41 4.1.1. Năng suất nhà máy .............................................................................................. 41 4.1.2. Phân tích kế hoạch sản xuất của nhà máy ........................................................... 41 4.2. Tính cân bằng vật chất ......................................................................................... 42 4.2.1. Tính cân bằng vật chất cho các công đoạn chung của 2 dây chuyền .................. 42 4.2.2. Tính cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường ..................... 44 4.2.3. Tính cân bằng vật chất dây chuyền sản xuất sữa lên men truyền thống hương dâu ....................................................................................................................................... 49 4.3. Lập bảng tổng kết ................................................................................................ 53 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ................................................................... 50 5.1. Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất nhà máy..................................... 55 5.2. Chọn và tính toán thiết bị .................................................................................... 56 5.2.1. Nguyên tắc ........................................................................................................... 56 5.2.2. Cách tính toán thiết bị.......................................................................................... 56 5.3. Tính thùng chứa cho cả 2 dây chuyền ................................................................ 56 5.3.1 Hệ thống tiếp nhận sữa nguyên liệu ..................................................................... 56 5.3.2. Thiết bị lọc ........................................................................................................... 59 5.3.3. Lưu lượng kế ....................................................................................................... 60 5.3.4. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ ........................................................................................ 61 5.3.5. Băng tải vận chuyển sữa hộp qua đóng thùng ..................................................... 61 5.4. Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc ............................... 62 5.4.1. Thiết bị thanh trùng ............................................................................................. 62 5.4.2. Thiết bị nấu syrup ................................................................................................ 63 5.4.3. Xilô chứa đường saccharose ................................................................................ 63 5.4.4. Gàu tải.................................................................................................................. 64 5.4.5. Vít tải ................................................................................................................... 64 5.4.6. Thùng chứa siro sau nấu ...................................................................................... 64 iv 5.4.7. Thiết bị cô đặc ..................................................................................................... 65 5.4.8. Hệ thống làm nguội và cấy mầm tinh thể ............................................................ 66 5.4.9. Thiết bị kết tinh ................................................................................................... 67 5.4.10. Bồn chờ rót ........................................................................................................ 68 5.4.11. Thiết bị chiết rót, đóng lon ................................................................................ 68 5.4.12. Máy đóng thùng carton ...................................................................................... 69 5.4.13. Bơm dùng trong quá trình sản xuất ................................................................... 69 5.5. Tính và chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống .......... 70 5.5.1. Xilo chứa đường saccharose ................................................................................ 70 5.5.2. Thiết bị hiệu chỉnh hàm lượng chất khô (thiết bị phối trộn) ............................... 71 5.5.3. Thiết bị bài khí ..................................................................................................... 72 5.5.4. Thiết bị đồng hóa ................................................................................................. 73 5.5.5. Thiết bị thanh trùng, làm nguội ........................................................................... 73 5.5.6. Thùng cân bằng ................................................................................................... 74 5.5.7. Thiết bị hoạt hóa giống ........................................................................................ 75 5.5.8. Thiết bị phối trộn ................................................................................................. 75 5.5.9. Thiết bị rót và ghép mí ........................................................................................ 75 5.5.10. Máy đóng thùng carton ...................................................................................... 76 5.5.11. Bơm ................................................................................................................... 77 5.5.12. Diện tích phòng ủ và phòng bảo quản lạnh ....................................................... 77 5.6. Bảng tổng kết thiết bị ........................................................................................... 78 Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT, HƠI, NƯỚC.............................................. 80 6.1.Tính nhiệt ............................................................................................................... 80 6.1.1. Cân bằng nhiệt cho thiết bị gia nhiệt sơ bộ chung cho cả 2 dây chuyền ............. 80 6.1.2. Tính cân bằng nhiệt cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường ................... 81 6.1.3. Tính cân bằng nhiệt cho dây chuyền sữa chua lên men truyền thống hương dâu ....................................................................................................................................... 87 6.2. Tính hơi ................................................................................................................. 88 6.2.1. Tính chi phí hơi ................................................................................................... 89 6.3. Tính nước .............................................................................................................. 90 6.3.1. Cấp nước .............................................................................................................. 90 6.3.2. Thoát nước ........................................................................................................... 91 6.4. Tính nhiên liệu ...................................................................................................... 91 CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC NHÂN SỰ - XÂY DỰNG NHÀ MÁY................. 93 7.1. Tính tổ chức nhân sự ............................................................................................ 93 7.1.1. Sơ đồ tổ chức ....................................................................................................... 93 v 7.1.2. Chế độ làm việc ................................................................................................... 93 7.1.3. Tính nhân lực ....................................................................................................... 94 7.2. Tính xây dựng ....................................................................................................... 95 7.2.1. Các công trình xây dựng...................................................................................... 95 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy ....................................................................... 107 7.3.1. Diện tích khu đất ............................................................................................... 107 7.3.2. Tính hệ số sử dụng Ksd ...................................................................................... 108 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 ................................................. 109 8.4. Kiểm tra thành phẩm ......................................................................................... 109 Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP .......................... 113 9.1. An toàn lao động ................................................................................................. 113 9.1.1. Các nguyên nhân chủ yếu gây ra tai nạn trong quá trình sản xuất .................... 113 9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ....................................................... 113 9.1.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ........................................................ 114 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 9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp ............................................................................................... 116 9.2.4. Xử lý nước thải .................................................................................................. 116 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 118 vi Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BẢNG 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò .............................................. 11 BẢNG 2.2 Thành phần hóa học sữa của một số động vật (% khối lượng) ...................11 BẢNG 2.3 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng ) .....................................11 BẢNG 2.4 Một số tính chất vật lý của lactose ..............................................................12 BẢNG 2.5 Thành phần chất béo trong sữa bò ..............................................................14 BẢNG 2.6 Thành phần một số nguyên tố vi lượng trong sữa (mg/l) .......................... 15 BẢNG 2.7 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò.....................................................15 BẢNG 2.8 Các chỉ tiêu cảm quan .................................................................................16 BẢNG 2.9 TCVN 6958:2001đối với đường RE ...........................................................19 BẢNG 2.10 TCVN 7968:2008 về đường Lactose ........................................................19 BẢNG 2.11 Các tiêu chuẩn nước sản xuất ....................................................................20 BẢNG 2.13 Chỉ tiêu hóa lý của sữa bột gầy TCVN 5538:2002 ...................................22 BẢNG 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy ...................................................... 41 BẢNG 4.2 Biểu đồ sản xuất theo ca của nhà máy (năm 2020) .....................................42 BẢNG 4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy ..................................................................42 BẢNG 4.4 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn chung của hai dây chuyền........43 BẢNG 4.5 Tiêu hao nguyên liệu qua các công đoạn sản xuất sữa cô đặc có đường ....44 BẢNG 4.6 Tiêu hao của nguyên liệu qua các công đoạn của dây chuyền sản xuất sữa chua truyền thống ..........................................................................................................49 BẢNG 4.7 Bảng tổng kết nguyên liệu và bán thành phẩm qua từng công đoạn ..........53 BẢNG 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu phụ qua từng công đoạn ...................................54 BẢNG 4.9 Bảng tổng kết bao bì sản phẩm cho cả 2 dây chuyền .................................54 BẢNG 5.1 Bảng dự kiến thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất .......................... 55 SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 1 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu BẢNG 5.2 Thông số kĩ thuật của thùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu ......................58 BẢNG 5.3 Các thông số của thiết bị lọc .......................................................................60 BẢNG 5.4 Các thông số của lưu lượng kế ....................................................................60 BẢNG 5.5 Thông số kĩ thuật của thiết bị gia nhiệt .......................................................61 BẢNG 5.6 Các thông số của thiết bị gia nhiệt bản mỏng .............................................62 BẢNG 5.7 Các thông số của nồi 2 vỏ JC-500-1 .......................................................... 63 BẢNG 5.8 Các thông số của hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn .................65 BẢNG 5.9 Áp suất bay hơi của nước ứng với nhiệt độ làm việc tại các nồi ................66 BẢNG 5.10 Các thông số của hệ thống làm lạnh nhanh Anhydro Flash Cooler ..........67 BẢNG 5.11 Thông số kĩ thuật của máy rót vô trùng ....................................................68 BẢNG 5.12 Các thông số của máy đóng thùng tự động APL CSS04 ..........................69 BẢNG 5.13 Các thông số của máy bơm ZB3A – 12 ....................................................70 BẢNG 5.14 Các thông số của thiết bị phối trộn ...........................................................72 BẢNG 5.15 Các thông số của thiết bị bài khí ...............................................................72 BẢNG 5.16 Các thông số của thiết bị đồng hóa ...........................................................73 BẢNG 5.17 Các thông số của thiết bị thanh trùng và làm nguội ..................................74 BẢNG 5.18 Các thông số kĩ thuật máy rót hộp ............................................................76 BẢNG 5.19 Thông số kĩ thuật máy đóng thùng cartoon...............................................77 BẢNG 5.20 Bảng tổng kết thiết bị ................................................................................78 BẢNG 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị ................................................... 89 BẢNG 6.2 Lượng nước cần dùng cho các thiết bị sản xuất ..........................................91 BẢNG 7.1 Bảng tổng kết nhân lực làm việc trực tiếp .................................................. 94 BẢNG 7.2 Bảng tổng kết các công trình xây dựng toàn nhà máy ..............................107 BẢNG 8.1 Bảng kiểm tra nguyên liệu ........................................................................ 109 BẢNG 8.2 Bảng kiểm tra thành phẩm ........................................................................112 HÌNH 1.1 Bản đồ huyện Hương Sơn .............................................................................. 7 HÌNH 2.1 Sữa tươi ........................................................................................................ 10 SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 2 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu HÌNH 2.2 Cấu trúc micelle của casein ..........................................................................13 HÌNH 2.3 Sơ đồ quá trình vận chuyển sữa từ nơi thu hoặc đến nhà máy chế biến ......17 HÌNH 2.4 Vi khuẩn Streptococcus thermophiles ..........................................................21 HÌNH 2.5 Vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus ...............................................................21 HÌNH 2.6 Sữa cô đặc có đường.....................................................................................23 HÌNH 2.7 Sữa chua lên men truyền thống ....................................................................24 HÌNH 2.8 Thị phần sữa đặc Việt Nam ..........................................................................25 HÌNH 2.9 Cơ cấu các loại sản phẩm được người tiêu dùng sử dụng ............................25 HÌNH 3.1 Sơ đồ dây chuyển công nghệ sản xuất sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyển thống hương dâu .................................................................................30 HÌNH 4.1 Sơ đồ dây chuyền sữa cô đặc có đường ....................................................... 45 HÌNH 4.2 Sơ đồ công đoạn cô đặc ................................................................................45 HÌNH 5.1 Hệ thống tiêp nhận sữa nguyên liệu ............................................................. 56 SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 3 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu HÌNH 5.2 Mô tả hình dạng kích thước ..........................................................................57 HÌNH 5.3 Thùng chứa sữa raw milk ............................................................................58 HÌNH 5.4 Thiết bị lọc túi tháo rời .................................................................................60 HÌNH 5.5 Thiết bị lọc túi tháo rời .................................................................................60 HÌNH 5.6 Thiết bị gia nhiệt bản mỏng ..........................................................................61 HÌNH 5.7 Băng tải .........................................................................................................61 HÌNH 5.8 Thiết bị gia nhiệt bảng mỏng hãng Tetra Pak ..............................................62 HÌNH 5.9 Dòng chảy của lưu chất trong thiết bị trao đổi nhiệt ....................................62 HÌNH 5.10 Nồi nấu syrup JC-500-1..............................................................................63 HÌNH 5.11 Gàu tải.........................................................................................................64 HÌNH 5.12 Hệ thống cô đặc chân không 3 cấp tuần hoàn JMEI GL-6 ........................65 HÌNH 5.13 Hệ thống Anhydro Flash Cooler ................................................................ 66 HÌNH 5. 14 Tháp Flash Cooler .....................................................................................67 HÌNH 5.15 Thiết bị kết tinh loại Tetra Pak Aseptic VC ...............................................67 HÌNH 5.16 Máy rót vô trùng .........................................................................................68 HÌNH 5. 17 Máy đóng thùng tự độn ............................................................................69 HÌNH 5.18 Bơm ly tâm Pentax CH 160 ........................................................................69 HÌNH 5.19 Bơm lá ZB3A – 12 .....................................................................................70 HÌNH 5.20 Thiết bị phối trộn Tetra Pak® High Shear Mixer ......................................72 HÌNH 5.21 Thiết bị bài khí loại ZTD-2 ........................................................................72 HÌNH 5.22 Thiết bị đồng hóa GJB ................................................................................73 HÌNH 5.23 Thiết bị gia nhiệt Tetra Pak® Plate Heat Exchanger .................................74 HÌNH 5.24 Máy rót hộp Tetra Pak ................................................................................76 HÌNH 5.25 Máy đóng thùng carton ...............................................................................77 HÌNH 5.26 Bơm ly tâm .................................................................................................77 HÌNH 7.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy ................................................................................. 93 SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 4 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu MỞ ĐẦU Xã hội thì ngày càng phát triển, kéo theo sự phát triển đó thì nhu cầu phục vụ cho lợi ích của con người ngày càng cao, ngày càng có nhiều sản phẩm thực phẩm ra đời với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú. Sữa cũng là một trong những nguyên liệu được xem là nổi trội trong lúc bấy giờ bởi vì sữa có giá trị dinh dưỡng cao, đầy đủ các chất dinh dưỡng như protein, glucid, lipid, chất khoáng, vitamin… Công nghệ chế biến sữa luôn là một lĩnh vực tiên phong của ngành chế biến thực phẩm. Để đa dạng hóa sản phẩm cũng như thay đổi thời gian bảo quản của sữa tươi người ta đã nghiên cứu và tạo ra nhiều sản phẩm từ sữa tươi. Với dân số ngày càng tăng cũng như chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao thì dự báo trong những năm tới, thì ngành sữa có tiềm năng phát triển lớn về cả quy mô kinh tế cũng như về việc đa dạng sản phẩm về mặt thương hiệu và chất lượng sản phẩm do giờ đây nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm từ sữa ngày càng tăng cao kể cả trong nước lẫn ngoài nước. Ở nước ta hiện nay, ngành công nghệ chế biến sữa đang phát triển mạnh. Yêu cầu phải ra đời nhiều nhà máy chế biến sữa để đáp ứng đủ như cầu của người tiêu dùng, tạo việc làm cho người lao động, góp phần vào sự phát triển của nền kinh tế nước nhà, 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 là thật sự rất cần thiết. Trước nhu cầu thực tế đó, tôi chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc có đường năng suất 10,2 triệu lít nguyên liệu/năm và sữa chua lên men truyền thống hương dâu năng suất 14 triệu lít nguyên liệu/năm.” SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 5 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy Nước ta hiện nay có nhu cầu dùng sữa tươi và các sản phẩm từ sữa rất lớn, nhu cầu mỗi ngày càng 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. 1.2. Điều kiện tự nhiên 1.2.1. 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 và đảm bảo các nguyên tắc sau: + 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 công nghiệp Hương Sơn thuộc địa bàn xã Sơn Lễ, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. Một địa điểm có nhiều trang trại bò sữa quy mô 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. 1.2.2. Vị trí địa lí Hà Tĩnh trải dài từ 17°54’ đến 18°37’ vĩ Bắc và từ 106°30’ đến 105°07’ kinh Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Nghệ An, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Tây giáp hai tỉnh Borikhamxay và Khammuane của Lào, phía Đông giáp Biển Đông. Hà Tĩnh là một tỉnh ở dải đất miền Trung, nằm trong vùng du lịch Bắc Trung bộ, phía bắc giáp Nghệ An, phía nam giáp Quảng Bình, phía tây giáp Lào, phía đông giáp biển Đông với bờ biển dài 137km. Là tỉnh nằm trong khu vực nhiệt đới, gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều. Nhiệt độ trung bình năm là 23,7ºC. Huyện Hương Sơn: Phía nam của huyện giáp huyện Vũ Quang, phía bắc giáp các huyện Thanh Chương và Nam Đàn (tỉnh Nghệ An), phía tây giáp tỉnh Bô-li-khăm-xay của Lào, phía đông giáp huyện Đức Thọ. Cách thủ đô Hà Nội, thành phố Vinh, thị xã SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 6 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu Hồng Lĩnh và thị xã Hà Tĩnh lần lượt khoảng 365 km, 55 km, 35 km và 70 km. Địa hình đồi núi xen đồng bằng thung lũng sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu và các phụ lưu, dốc từ tây - bắc xuống đông - nam, cao nhất là núi Bà Mụ (1.357 m) trên biên giới Việt Lào [1]. Hình 1.1 Bản đồ huyện Hương Sơn [2] 1.2.3. Địa hình Ðịa hình cùa Hà tĩnh rất đa dạng, có đủ các vùng đồi núi, trung du, đồng bằng và biển. Đồng bằng có diện tích nhỏ bị chia cắt bởi các dãy núi và sông suối. Hà Tĩnh có tới 14 con sông lớn nhỏ và nhiều hồ nước. Về huyện Hương Sơn nói riêng thì Hương Sơn là 1 huyện có địa hình đồi núi xen đồng bằng thung lũng sông Ngàn Phố, sông Ngàn Sâu và các phụ lưu, dốc từ tây - bắc xuống đông - nam, cao nhất là núi Bà Mụ (1.357 m) trên biên giới Việt Lào. Hương Sơn 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 [1]. 1.2.4. Khí hậu Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, hướng gió thổi chính là Đông – Nam, Hà Tĩnh là tỉnh chịu ảnh hưởng lớn của khí hậu chuyển tiếp của miền Bắc và miền Nam, với đặc trưng khí hậu nhiệt đới điển hình của miền Nam và có một mùa đông giá lạnh của miền Bắc, nên thời tiết, khí hậu ở Hà Tĩnh rất khắc nghiệt. Hàng năm, Hà Tĩnh có hai mùa rõ rệt: - Mùa mưa: Mưa trung bình hằng năm từ 2500 mm đến 2650 mm. Mùa mưa từ tháng 3 đến tháng 10, lượng mưa chiếm 75% tổng lượng mưa cả năm. - Mùa hè: Từ tháng 4 đến tháng 10, đây là mùa nắng gắt, có gió Tây Nam (thổi từ Lào) khô, nóng, lượng bốc hơi lớn nhất là từ tháng 5 đến tháng 8. Nhiệt độ trung bình tháng từ 24,70C (tháng 4) đến 32,90C (tháng 6). Nhiệt độ cao nhất có thể lên đến 38,5 – 40 0C [1]. SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 7 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu 1.3. Vùng nguyên liệu 3 năm trở lại đây ở Hương Sơn, ngoài các trang trại chăn nuôi bò sữa quy mô lớn, hiện đại, được đầu tư bài bản của tập đoàn lớn Vinamilk với quy mô hàng ngàn con, thì còn có nhiều hộ dân chuyển qua nuôi bò sữa, tập trung chủ yếu ở xã Sơn Lễ. Dự kiến, sẽ đầu tư tổ hợp 1 đến 2 cụm trang trại bò sữa quy mô từ 4.000 – 8.000 con và 1 trang trại bò thịt với quy mô từ 2.000 – 4.000 con. Tổng diện tích sử dụng đất của dự án khoảng từ 300 – 350ha. 1.4. Sự hợp tác hóa Việc hợp tác hóa, liên hiệp hóa có vai trò vô cùng quan trọng. Một nhà máy muốn tồn tại và phát triển lâu dài thì cần phải hợp tác hóa với các nhà máy, các công ty và nhà cung cấp nguyên vật liệu trong và ngoài tỉnh để nâng cao hiệu quả kinh tế, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tiêu thụ sản phẩm nhanh chóng. Với ngành công nghệ chế biến sữa: Nhà máy cần có sự hợp tác lâu dài bền vững với các trang trại chăn nuôi bò sữa trên địa bàn trong và ngoài khu vực để có thể đáp ứng được nhu cầu nguồn nguyên liệu. Mặt khác, nhà máy cần liên kết với các doanh nghiệp như nhà máy cung cấp bao bì, nhà máy nước thành phố, sở điện lực thành phố Hà Tĩnh, công ty môi trường đô thị… Từ đó giảm được chi phí đầu tư, điện nước và dễ dàng kiểm soát ô nhiễm. 1.5. Thị trường tiêu thụ Thị trường tiêu thụ chủ yếu ở tỉnh Hà Tĩnh và các tỉnh lân cận như Nghệ An, Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Trị, … 1.6. Nguồn cung cấp nước Lượng nước tiêu thụ trong một nhà máy sữa là rất lớn. Nước sử dụng với các mục đích: nước dùng cho sinh hoạt và nước dùng để sản xuất Do vậy chất lượng nước đưa vào sản xuất đóng vai trò vô cùng quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Nhà máy xây dựng hệ thống nước với nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước thủy cục. Nước sử dụng cần phải được xử lý đạt đạt tiêu chuẩn dùng cho việc sản xuất sữa. 1.7. Nguồn cung cấp điện và hơi Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy nằm trong mạng lưới điện cung cấp cho khu công nghiệp. Ngoài ra để đề phòng sự cố mất điện đột ngột, nhà máy dự trữ thêm một số máy phát điện để dùng khi mất điện. Trong nhà máy hơi được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, thanh trùng, tiệt trùng, phục vụ máy rót, vệ sinh khử trùng thiết bị… Hơi nước phải là hơi nước bão hòa và được cấp bởi lò hơi hoặc là hợp tác hóa nhà máy khác để mua hơi SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 8 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu phục vụ sản xuất. 1.8. Nguồn cấp nhiên liệu Để đảm bảo cho lò hơi hoạt động tốt, cho nhiệt lớn, sạch sẽ và ít độc hại đáp ứng được yêu cầu về sản xuất cũng như đảm bảo vệ sinh môi trường, nhà máy sẽ sử dụng dầu DO, FO và xăng được mua từ nhiều nguồn khác nhau có thể mua từ công ty dầu khí Petrolimex. 1.9. Hệ thống xử lý nước thải Đối nới nước thải nhà máy sữa, phương pháp xử lý tốt nhất là phương pháp xử lý kị khí kết hợp với xử lý hiếu khí. Nước thải sau khi xử lý phải đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường (TCVN 5945), đảm bảo vệ sinh môi trường cho khu vực nhà máy và khu công nghiệp. 1.10. Hệ thống thoát nước Đi đôi với các yêu cầu cấp nước, việc thoát nước thải cũng không kém phần quan trọng. Trong nhà máy sữa, nước thải chủ yếu là nước rửa các thiết bị trong đó chủ yếu là hóa chất cộng với các chất hữu cơ, đây là môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển. Do đó hệ thống thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước, không bị ứ đọng, không ảnh hưởng đến vệ sinh, môi trường trong khu vực sản xuất chính. 1.11. Giao thông vận tải Nhà máy đặt gần với trang trại nên việc vận chuyển sữa nguyên liệu tới nhà máy nhanh chóng và đảm bảo chất lượng nguyên liệu, chi phí vận chuyển ít. Với địa bàn giáp với quốc lộ 1A đường Hồ Chính Minh, đường 48 nên đường giao thông thuận tiện, rút ngắn được thời gian vận chuyển nguyên vật liệu đến nhà máy cũng như việc phân phối sản phẩm đến các nơi khác dễ dàng, thông suốt. 1.12. Khả năng cung cấp nguồn nhân lực Hương Sơn là một huyện tập trung đông dân cư có thể đáp ứng được nguồn nhân lực phục vụ cho quá trình sản xuất. Bên cạnh đó nhà máy sẽ tuyển cán bộ, kĩ sư,…cho nhà máy từ các trường đại học Hà Tĩnh, Nghệ An, Hà Nội,Đà Nẵng,..để giám sát mọi hoạt động của nhà máy cũng như vận hành máy móc trong trong nhà máy. 1.13. Kết luận Qua những phân tích ở trên đây nhận thấy rằng Hương Sơn là một địa hình lí tưởng cho việc thiết kế 1 nhà máy sản xuất sữa ở đây. Nhà máy gần ngay vùng nguyên liệu sữa tươi của trạng trại bò sữa huyện Hương Sơn nên chất lượng sữa tươi nguyên liệu được đảm bảo tốt nhất. Hệ thống giao thông thuận tiện và có nguồn lao động dồi dào nên đảm bảo được nguồn nhân lực tại chỗ giúp cho quá trình hoạt động của nhà máy được đảm bảo. SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 9 Đồ án thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc có đường và sữa chua lên men truyền thống hương dâu Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 2.1. Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1. Nguyên liệu chính Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung sản xuất từ ba nguồn nguyên liệu chính: sữa bò, sữa dê và sữa cừu nhưng ở nước ta và nhiều quốc gia khác nguồn nguyên liệu chính vẫn là sữa bò. Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của con cái thuộc động vật có vú, cung cấp nguồn dinh dưỡng đầy đủ, thiết yếu để nuôi con trong giai đoạn đầu đời, trước khi con non có thể tiêu hóa các loại thức ăn khác [3]. Trong sữa có một số thành phần như: lipit, gluxit, protein, chất khoáng, vitamin, và nhiều chất khác. Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Những chất này có khả năng đồng hóa cao, vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa như một loại thực phẩm bổ dưỡng cho cơ thể nhất là đối với trẻ em. Hình 2.1 dưới đây là 1 ly sữa bò đầy đủ dưỡng chất. Hình 2.1 Sữa tươi [4] 2.1.1.1. Tính chất vật lý của sữa tươi 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. Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ [3]. SVTH: Phan Thị Phương Anh GVHD:TS. Mạc Thị Hà Thanh 10