Tài liệu Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất sữa cô đặc không đường năng suất 32500 lít nguyên liệu ngày và phô mai ủ chín 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 NĂNG SUẤT 32500 LÍT NGUYÊN LIỆU/ NGÀY VÀ PHÔ MAI Ủ CHÍN GOUDA NĂNG SUẤT 15800 TẤN SẢN PHẨM/NĂM Người hướng dẫn: TS. MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ TÚ OANH Số thẻ sinh viên: 107150168 Lớp: 15H2B Đà Nẵng, 12/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: Sữa cô đặc không đường năng suất 32500 lít nguyên liệu/ngày và phô mai ủ chín năng suất 15800 tấn sản phẩm/năm”. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Tú Oanh Số thẻ sinh viên: 107150168 Lớp: 15H2B Phần thuyết minh gồm có 9 chương. Nội dung thuyết minh nêu rõ các vấn đề sau: Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật. Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm. Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền 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 chất lượng sản phẩm. Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Tú Oanh Số thẻ sinh viên: 107150168 Lớp: 15H2B Ngành: Công nghệ thực phẩm Khoa: Hóa 1 . Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc không đường năng suất 32500 lít nguyên liệu/ ngày và phô mai ủ chín Gouda năng suất 15800 tấn sản phẩm/ năm. 2 . Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3 . Các số liệu và dữ liệu ban đầu: - Nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng chất khô 13%, hàm lượng chất béo 3,8%. - Sản phẩm sữa cô đặc không đường có hàm lượng chất khô 32%, hàm lượng chất béo 8%. - Sản phẩm phomai ủ chín Gouda có hàm lượng chất khô 55% trong đó có 1,8% muối. 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: 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 (A0) Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0) Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0) Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi và nước (A0) Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0) 6 . Họ tên nguời hướng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7 . Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 8 . Ngày hoàn thành đồ án: / / /2019 /2019 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn PGS. TS. Đặng Minh Nhật TS. Mạc Thị Hà Thanh LỜI CẢM ƠN Sau gần 4 tháng tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định. Để có kết quả như ngày hôm nay tôi đã được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ, động viên từ thầy cô, bạn bè và gia đình đã giúp em có thêm động lực hoàn thành đúng tiến độ. Tuy thời gian làm đồ án không dài nhưng tôi có rất nhiều trải nghiệm quý báu của quãng đời sinh viên. Được sự chỉ dẫn nhiệt tình của cô giáo Mạc Thị Hà Thanh, cùng sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn, đến nay tôi đã cơ bản hoàn thành được đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định. Tôi xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn Mạc Thị Hà Thanh đã trực tiếp giúp đỡ, chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian vừa qua. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo bộ môn khoa Hóa nói riêng và thầy, cô giáo Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng nói chung đã dạy bảo, dìu dắt, giúp đỡ tôi trong suốt những năm học vừa qua. Những kiến thức học được tại trường mà các thầy cô chỉ dạy cho tôi trong suốt quảng đường sinh viên 4,5 năm sẽ là hành trang quý báu giúp em vào đời vững vàng. Do kiến thức còn nhiều hạn chế, thiếu kinh nghiệm thực tế, thời gian thực hiện có hạn nên dù đã có nhiều cố gắng, đồ án của tôi vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét của quý thầy cô và các bạn đ ể đồ án của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn. Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Tú Oanh SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là của tôi dựa trên sự nghiên cứu, tìm hiểu từ các số liệu thực tế và được thực hiện theo đúng sự chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn. Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn từ các nguồn tài liệu nằm trong danh mục tài liệu tham khảo. 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. Tôi xin cam đoan những lời tôi nói ở trên hoàn toàn đúng sự thật Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Tú Oanh SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn...................................................................................................... i Cam đoan....................................................................................................... ii Mục lục......................................................................................................... iii Danh sách các bảng, hình vẽ và sơ đồ............................................................ vii LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT ..................................... 2 1 .1 . Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy ................................................................... 2 1 .2 . Điều kiện tự nhiên .......................................................................................................... 2 1 .2 .1 . Vị trí đặt nhà máy .......................................................................................................... 2 1 .2 .2 . Vị trí địa lí ...................................................................................................................... 2 1 .2 .3 . Địa hình .......................................................................................................................... 3 1 .2 .4 . Khí hậu............................................................................................................................ 3 1 .3 . Vùng nguyên liệu ............................................................................................................ 3 1 .4 . Hợp tác hóa ...................................................................................................................... 3 1 .5 . Nguồn cung cấp điện...................................................................................................... 4 1 .6 . Nguồn cung cấp hơi........................................................................................................ 4 1 .7 . Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước ............................................................. 4 1 .8 . Thoát nước ....................................................................................................................... 4 1 .9 . Giao thông vận tải .......................................................................................................... 4 1 .1 0 . Năng suất nhà máy ...................................................................................................... 4 1 .1 1 . Cung cấp nhân công..................................................................................................... 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM............. 6 2 .1 . Tổng quan về nguyên liệu ............................................................................................. 6 2 .1 .1 . Nguyên liệu chính ......................................................................................................... 6 2 .1 .2 . Nguyên liệu phụ ...........................................................................................................13 2 .2 . Tổng quan về sản phẩm...............................................................................................17 2 .2 .1 . Tổng quan về sữa cô đặc không đường ....................................................................17 2 .2 .2 . Tổng quan về phô mai ủ chín Gouda ........................................................................20 2 .3 . Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm ................................................................21 2 .3 .1 . Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm sữa cô đặc không đường.......................21 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh iii 2 .3 .2 . Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm phô mai Gouda ...................................... 22 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .. 24 3 .1 . Sơ đồ quy trình công nghệ ......................................................................................... 24 3 .2 . Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ ................................................................. 25 3 .2 .1 . Các giai đoạn chung của dây chuyền ....................................................................... 25 3 .2 .2 . Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa đặc không đường ...................................... 26 3 .2 .3 . Thuyết minh dây chuyền sản xuất phô mai Gouda ................................................ 29 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ...................................................... 35 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ................................................................................ 35 4 .1 .1 . Năng suất nhà máy...................................................................................................... 35 4 .1 .2 . Phân tích kế hoạch sản xuất ...................................................................................... 35 4.2. Tính cân bằng vật chất................................................................................................. 37 4 .2 .1 . Số liệu ban đầu ............................................................................................................ 37 4 .2 .2 . Phương pháp tính toán ............................................................................................... 38 4 .2 .3 . Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc không đường ........ 39 4 .2 .4 . Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất phô mai ủ chín......................... 43 4.3. Tổng kết cân bằng vật chất ........................................................................................ 49 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ................................................. 51 5 .1 . Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy ............................... 51 5 .2 . Chọn và tính toán thiết bị........................................................................................... 52 5 .2 .1 . Cách chọn và tính toán thiết bị.................................................................................. 52 5 .2 .2 . Thiết bị lọc sữa............................................................................................................ 55 5 .2 .3 Lưu lượng kế ................................................................................................................ 56 5 .2 .4 Thiết bị gia nhiệt .......................................................................................................... 57 5 .2 .5 . Tính và chọn thiết bị dây chuyền sản xuất sữa cô đặc không đường ................... 57 5 .2 .6 . Tính và chọn thiết bị dây chuyền sản xuất phô mai ủ chín Gouda....................... 63 CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT – HƠI - NƯỚC .............................................. 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 ........................................................................ 82 6 .1 .4 . Tính cân bằng nhiệt cho thiết bị cô đặc nhiều nồi .................................................. 84 6 .1 .5 . Cân bằng nhiệt cho thiết bị lên men ......................................................................... 84 6 .1 .6 . Cân bằng nhiệt của thùng chứa Cream..................................................................... 86 6 .1 .7 . Cân bằng nhiệt cho thiết bị thanh trùng – làm nguội trước khi lên men.............. 88 6.2. Tính hơi...........................................................................................................................90 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh iv 6 .2 .2 . Lượng hơi dùng cho sinh hoạt,MỤC nấu ănLỤC .....................................................................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 .......................................................................................................................91 6 .3 .1 . Cấp nước.......................................................................................................................91 6 .3 .2 . Thoát nước ...................................................................................................................93 6.4. Tính nhiên liệu ..............................................................................................................93 6 .4 .1 . Dầu FO (dầu diesel) dùng cho lò hơi........................................................................93 6 .4 .2 . Dầu DO (diesel) dùng cho máy phát điện ................................................................94 6 .4 .3 . Xăng cho vận tải, dầu nhờn bôi trơn thiết bị ...........................................................94 CHƯƠNG 7: TÍNH TỔ CHỨC - XÂY DỰNG .......................................... 95 7 .1 . Sơ đồ tổ chức hành chính ............................................................................................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 trong nhà máy ....................................................................................97 7 .2 .2 . Kho thành phẩm ....................................................................................................... 100 7 .2 .3 . Gara ô tô .................................................................................................................... 102 7 .2 .4 . Nhà để xe................................................................................................................... 102 7 .2 .5 . Phòng chứa dụng cụ cứu hỏa .................................................................................. 102 7 .2 .6 . Nhà ăn ........................................................................................................................ 102 7 .2 .7 . Khu hành chính......................................................................................................... 102 7 .2 .8 . Các công trình phục vụ sinh hoạt, vệ sinh............................................................. 103 7 .2 .9 . Khu xử lí nước thải .................................................................................................. 103 7.2.0. Trạm biến áp ............................................................................................................. 104 7 .2 .1 1 . Nhà đặt máy phát điện dự phòng.......................................................................... 104 7 .2 .1 2 . Khu cung cấp nước và xử lý nước ....................................................................... 104 7 .2 .1 3 . Đài nước .................................................................................................................. 104 7 .2 .1 4 . Phân xưởng nồi hơi ................................................................................................ 105 7 .2 .1 5 . Kho chứa nhiên liệu ............................................................................................... 105 7 .2 .1 6 . Kho chứa hóa chất.................................................................................................. 105 7 .2 .1 7 . Phân xưởng cơ khí.................................................................................................. 105 7 .2 .1 8 . Phân xưởng lạnh ..................................................................................................... 105 7 .2 .1 9 . Bãi xuất hàng .......................................................................................................... 106 7 .2 .2 0 . Phòng KCS .............................................................................................................. 106 7 .2 .2 1 . Đường giao thông trong nhà máy ......................................................................... 106 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh v 7 .2 .2 2 . Tính các phòng trong phân xưởng sản xuất chính.............................................. 106 7 .2 .2 3 . Bảng tổng kết .......................................................................................................... 107 7 .3 Tính khu đất xây dựng nhà máy ............................................................................. 108 7 .3 .1 . Diện tích khu đất....................................................................................................... 108 7 .3 .2 . Tính hệ số sử dụng Ksd ............................................................................................. 108 CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 109 8 .1 . Mục đích kiểm tra và sản xuất 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 . Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn trong sản xuất .......................................... 113 9 .1 .2 . Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ........................................................... 113 9 .1 .3 . Những yêu cầu về an toàn lao động ....................................................................... 114 9 .2 . Vệ sinh xí nghiệp ........................................................................................................ 115 9 .2 .1 . Vệ sinh cá 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 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh vi DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò ....................................................... 6 Bảng 2.2 Thành phần hóa học của một số động vật và con người (%) ............................. 7 Bảng 2.3 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) ............................................... 7 Bảng 2.4 Thành phần các protein hòa tan trong sữa bò ...................................................... 9 Bảng 2.5 Hàm lượng một số vitamin trong sữa bò ............................................................ 11 Bảng 2.6 Các chỉ tiêu cảm quan ........................................................................................... 11 Bảng 2.7 Các chỉ tiêu lý - hóa .............................................................................................. 11 Bảng 2.8 Chỉ tiêu hóa lý của AMF ....................................................................................... 13 Bảng 2.9 Các chỉ tiêu nước sản xuất ................................................................................... 14 Bảng 2.10 Chỉ tiêu chất lượng của CaCl2............................................................................ 15 Bảng 2.11 Độ tinh khiết của chất màu Annatto ................................................................. 16 Bảng 2.12 Độ tinh khiết của NaNO3 .................................................................................... 16 Bảng 2.13 Yêu cầu cảm quan ............................................................................................... 17 Bảng 2.14 Yêu cầu lý hóa ..................................................................................................... 17 Bảng 2.15 Bảng chỉ tiêu chất lượng của sữa cô đặc không đường................................... 18 Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu ..................................................................................... 35 Bảng 4.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy trong 1 năm........................................................ 35 Bảng 4.3 Biểu đồ sản xuất trong năm (tính theo năm 2019) ............................................ 36 Bảng 4.4 Biểu đồ sản xuất của nhà máy trong 1 năm........................................................ 36 Bảng 4.5 Biểu đồ sản xuất của nhà máy (tính theo năm 2019) ........................................ 37 Bảng 4.6 Tiêu hao trong các công đoạn .............................................................................. 39 Bảng 4.7 Hao hụt của nguyên liệu qua các công đoạn ...................................................... 44 Bảng 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu chính qua các công đoạn ........................................ 49 Bảng 4.9 Bảng tổng kết nguyên liệu phụ qua các công đoạn ........................................... 50 Bảng 4.10 Bảng tổng kết bao bì ........................................................................................... 50 Bảng 5.1 Các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất ..................................................... 51 Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật của thùng bảo quản sữa tươi nguyên liệu............................ 54 Bảng 5.3 Các thông số của thiết bị lọc ................................................................................ 56 Bảng 5.4 Các thông số của lưu lượng kế............................................................................. 56 Bảng 5.5 Các thông số của thiết bị gia nhiệt bản mỏng .................................................... 57 Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật thiết bị phối trộn .................................................................... 57 Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị gia nhiệt..................................................................... 59 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh vii Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật thiết bị cô đặc ........................................................................ 59 Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thiết bị đồng hóa ................................................................... 60 Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật thiết bị tiệt trùng ................................................................. 61 Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật bồn chờ rót .......................................................................... 62 Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật máy chiết rót ....................................................................... 62 Bảng 5.13 Các thông số của máy đóng thùng tự động APL CSS04 ............................... 63 Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng bản mỏng .................................... 66 Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật của thiết bị ........................................................................... 70 Bảng 5.16 Thông số thiết bị lưu trữ một lớp ...................................................................... 71 Bảng 5.17 Thông số kỹ thuật của thiết bị Formloada20 ................................................... 74 Bảng 5.18 Các thông số của máy đóng thùng tự động APL CSS04 ............................... 75 Bảng 5.19 Thông số kỹ thuật của bơm bánh răng ............................................................. 76 Bảng 5.20 Thông số kỹ thuật của bơm chân không .......................................................... 77 Bảng 5.21 Bảng tổng kết thiết bị ......................................................................................... 77 Bảng 6.1 Bảng tổng kết chi phí hơi cho các thiết bị ......................................................... 90 Bảng 6.2 Thông số kĩ thuật của lò hơi ................................................................................ 91 Bảng 6.3 Lượng nước lạnh và nước nóng dùng cho các thiết bị sản xuất...................... 93 Bảng 7.1 Các ngày nghỉ trong năm ..................................................................................... 95 Bảng 7.2 Bảng tổng kết phân phối nhân lực tại vị trí trong nhà xưởng.......................... 96 Bảng 7.3 Nguyên liệu phụ cần dùng ................................................................................... 99 Bảng 7.4 Bảng tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy.................................. 107 Bảng 8.1 Bảng kiểm tra nguyên liệu ................................................................................. 109 Bảng 8.2 Bảng kiểm soát các công đoạn .......................................................................... 110 Bảng 8.3 Bảng tổng kết chỉ tiêu kiểm tra chất lượng sản phẩm .................................... 112 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh viii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 5.1 Hệ thống tiêp nhận sữa nguyên liệu .................................................................... 54 Hình 5.2 Thùng chứa sữa raw milk...................................................................................... 54 Hình 5.3 Thiết bị lọc túi tháo rời .......................................................................................... 56 Hình 5.4 Lưu lượng kế điện tử GMF200............................................................................. 56 Hình 5.5 Thiết bị gia nhiệt bản mỏng model JR15 –J ....................................................... 57 Hình 5.6 Thiết bị phối trộn ................................................................................................... 57 Hình 5.7 Thiết bị trao đổi nhiệt Alfa laval baseline 3 ....................................................... 59 Hình 5.8 Thiết bị cô đặc ........................................................................................................ 59 Hình 5.9 Thiết bị đồng hóa ................................................................................................... 60 Hình 5.10 Thiết bị phối trộn ................................................................................................. 60 Hình 5.11 Thiết bị tiệt trùng ................................................................................................. 61 Hình 5.12 Bồn chờ rót ........................................................................................................... 62 Hình 5.13 Máy chiết rót ........................................................................................................ 62 Hình 5.14 Máy đóng thùng tự động ..................................................................................... 62 Hình 5.17 Thiết bị thanh trùng bản mỏng ........................................................................... 67 Hình 5.18 Cấu tạo của thiết bị gia nhiệt .............................................................................. 67 Hình 5.19 Nguyên tắc hoạt động của thiết bị gia nhiệt ..................................................... 67 Hình 5.20 Thiết bị lên men ................................................................................................... 70 Hình 5.21 Thiết bị đông tụ và tách huyết thanh ................................................................. 71 Hình 5.22 Hệ thống Blockformer......................................................................................... 72 Hình 5.23 Bể ướp muối ......................................................................................................... 73 Hình 5.24 Cân băng tải .......................................................................................................... 73 Hình 5.25 Hầm ủ chín ........................................................................................................... 74 Hình 5.26 Thiết bị đóng gói Formloada20.......................................................................... 75 Hình 5.27 Máy đóng thùng tự động ..................................................................................... 75 Hình 5.28 Thiết bị bơm ly tâm ............................................................................................. 76 Hình 5.29 Bơm áp lực............................................................................................................ 76 Hình 5.30 Bơm chân không .................................................................................................. 77 Hình 5.31 Cân băng tải .......................................................................................................... 77 Hình 6.1 Nồi hơi Yuanda ...................................................................................................... 91 SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh ix Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chín Gouda LỜI MỞ ĐẦU Từ nhiều năm nay đổ lại đây, khi kinh tế ngày một ổn định, đời sống dần được nâng cao thì nhu cầu về ăn uống của con người cũng theo đó mà tăng lên. Giờ đây, chúng ta không chỉ cần là những bữa ăn đủ no mà còn là đủ chất, đủ dinh dưỡng, đủ ngon,...Chính vì vậy, nhờ vào trí óc thông minh cũng như sự sáng tạo mà con người đã khéo léo tạo ra những sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu tiêu thụ từ những nguyên liệu vốn bình thường trước đó. Trong đó không thể không kể đến các sản phẩm từ sữa. Sữa và các sản phẩm từ sữa đã trở thành nhu cầu thiết yếu với cuộc sống con người, có giá trị kinh tế cao và là một trong những sản phẩm công nghiệp đem về nguồn thu xuất khẩu lớn cho nhiều nước. Sữa và các sản phẩm từ sữa có giá trị dinh dưỡng cao, đầy đủ các dưỡng chất cần thiết cho cơ thể như protein, lipid, glucid, chất khoáng, vitamin,...việc uống sữa và tiêu thụ các sản phẩm từ sữa đã dần trở thành một thói quen hằng ngày của con người. Sữa không chỉ là thức uống mà nó còn là nguồn nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp như bánh kẹo,... Nhu cầu về các sản phẩm sữa trên thị trường càng ngày càng tăng cả về số lượng lẫn chất lượng. Chính vì vậy mà sữa và các sản phẩm từ sữa cần được nâng cấp và hoàn thiện hơn từng ngày. Thị trường sữa Việt Nam đang phát triển nhanh chóng trong n hững năm gần đây và vẫn còn tiềm năng tăng trưởng. Các nhà máy chế biến sữa lần lượt ra đời để nâng cao năng suất, phục vụ nhu cầu tiêu thụ của con người. Đồng thời tạo việc làm cho rất nhiều người dân, góp phần nâng cao đời sống và kinh tế Việt Nam. Với mục tiêu và tầm quan trọng như thế thì việc thiết kế một nhà máy chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa là cần thiết. Nó giải quyết được nhu cầu tiêu dùng của con người, giải quyết được vùng nguyên liệu, tạo công ăn việc làm cho người nông dân, góp phần phát triển nền kinh tế nước nhà.Trên cơ sở đó tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy chế biến sữa gồm hai dây chuyền sản xuất: sữa cô đặc không đường năng suất 32500 lít nguyên liệu/ngày và phô mai ủ chín Gouda năng suất 15800 tấn sản phẩm/năm”. SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh x 1 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chín Gouda CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1 .1 . Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy Sữa đã được con người sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới từ bao đời nay. Sữa rất giàu dinh dưỡng, các vitamin, khoáng chất, canxi, sữa chứa nhiều amino axit khác nhau rất cần thiết cho cả người lớn và trẻ con, đảm bảo cân bằng dinh dưỡng trong cơ thể [1]. Góp phần thúc đẩy phát triển toàn diện về thể lực lẫn trí lực. 1 .2 . Điều kiện tự nhiên 1 .2 .1 . Vị trí đặt nhà máy Để xây dựng nhà máy sản xuất sữa ta cần phải xem xét và nghiên cứu nhiều vấn đề, địa điểm được chọn phải đảm bảo được các yêu cầu sau: + Vị trí nhà máy gần vùng nguyên liệu và tiêu thụ. + Cung cấp điện năng dễ dàng. + Giao thông vận chuyển thuận lợi. + Cấp thoát nước thuận lợi. + Nguồn nhân lực dồi dào, đảm bảo. + Thuận lợi cho việc liên hiệp hóa. Sau một thời gian nghiên cứu về những yêu cầu nêu trên em đã chọn được địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp Mai Sơn, xã Mường Bằng - Mường Bon, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La với hướng gió Đông Nam. Đảm bảo được sự phù hợp với các tiêu chí đề ra cũng như thuận lợi cho hoạt động của nhà máy về sau. 1 .2 .2 . Vị trí địa lí Sơn La có độ cao trung bình 600 – 700 m so với mực nước biển. Địa hình của Sơn La bị chia cắt và tạo thành ba vùng sinh thái: Vùng trục quốc lộ 6, vùng lòng hồ sông Đà và vùng cao biên giới. Riêng hai cao nguyên lớn Mộc Châu v à Nà Sản với độ cao hàng trăm mét đã tạo nên nét đặc trưng cho địa hình Sơn La. Tỉnh Sơn La có diện tích 14.125 km² chiếm 4,27% tổng diện tích Việt Nam, đứng thứ 3 trong số 63 tỉnh thành phố. Phía bắc giáp các tỉnh Yên Bái, Điện Biên, Lai Châu; phía đông giáp các tỉnh Phú Thọ, Hoà Bình; phía tây giáp với tỉnh Điện Biên; phía nam giáp với tỉnh Thanh Hóa và tỉnh Huaphanh (Lào); phía tây nam giáp tỉnh Luangprabang (Lào). Sơn La có đường biên giới quốc gia dài 250 km, chiều dài giáp ranh với các tỉnh khác là 628 km [2]. Sơn La nằm cách Hà Nội 320 km trên trục Quốc lộ 6 Hà Nội - Sơn La - Điện Biên, Sơn La là một tỉnh nằm sâu trong nội địa. Tỉnh này có 3 cửa khẩu với Lào là cửa khẩu quốc tế Chiềng Khương, Cửa khẩu Lóng Sập và Nà Cài. SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chin Gouda 1 .2 .3 . Địa hình Sơn La có địa hình chia cắt sâu và mạnh, 97% diện tích tự nhiên thuộc lưu vực sông Đà, sông Mã, có 2 cao nguyên là Cao nguyên Mộc Châu và Cao nguyên Sơn La, địa hình tương đối bằng phẳng. Cùng với các tỉnh Hòa Bình, Điện Biên, Lai Châu, Sơn La là mái nhà của đồng bằng Bắc Bộ. Địa hình phần lớn là đồi núi, trong đó các đồi núi cao tập trung ở các huyện Sốp Cộp, Thuận Châu, Bắc Yên,... Sơn La có dòng sông Mã, sông Đà đi qua, phù sa từ hai con sông này đã bồi nên những thung lũng. Phía Đông là các cao nguyên rộng lớn như cao nguyên Mộc Châu. Địa hình cao, sông suối nhiều, lắm thác ghềnh, nên đây là nơi có nguồn thủy điện dồi dài, nhà máy thủy điện Sơn La được xây dựng ở đây là nhà máy lớn nhất Đông Nam Á hiện tại [2]. 1 .2 .4 . Khí hậu Khí hậu Sơn La chia thành 2 mùa rõ rệt, mùa đông từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, mùa hè từ tháng 4 đến tháng 9. Nhiệt độ trung bình năm 21,4°C (nhiệt độ trung bình cao nhất là 27°C, thấp nhất trung bình là 16°C). Lượng mưa trung bình hàng năm 1.200 - 1.600mm. Độ ẩm không khí trung bình là 81% [3]. 1 .3 . Vùng nguyên liệu Cách khoảng 90km đường bộ với khu vực cao nguyên Sơn La mang đặc trưng của khí hậu cận ôn đới, trên cao nguyên có một số cánh đồng có đất tốt và đủ nước, đất đai màu mỡ phì nhiêu tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển chăn nuôi bò sữa. Tại đây có khá nhiều hộ gia đình chăn nuôi bò sữa nên nhà máy có thể thu mua nguyên liệu từ đây, tuy nhiên để phát triển lâu dài thì nhà máy phải tự chủ động nguồn nguyên liệu tại chỗ để vừa đảm bảo đc chất lượng sữa nguyên liệu vừa có đủ nguồn sữa tươi cần thiết cho việc sản xuất. Vậy nên nhà máy sẽ xây dựng kết hợp trang trại bò sữa với quy mô lớn để cung ứng nguyên liệu cho nhà máy. Chính nhờ nguồn nguyên liệu ngay tại địa phương mà giá nguyên liệu vào sẽ giảm đáng kể [3]. 1 .4 . Hợp tác hóa Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước…thì vấn đề hợp tác hoá giữa nhà máy với các nhà máy tỉnh khác là thật sự cần thiết. Khu công nghiệp sẵn có nhiều nhà máy với nhiều ngành nghề nên việc hợp tác hóa giữa các nhà máy đem lại lợi nhuận lớn cho nhà máy, tạo sự phát triển bền vững. Sơn La là vùng có kinh tế khá phát triển nhiều ngành nghề nên việc hợp tác hóa với các cơ quan xí nghiệp khác về các mặt cung cấp thông tin, thiết bị , nguyên vật liệu, nhân lực, bán sản phẩm là thuận lợi. SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chin Gouda 1 .5 . Nguồn cung cấp điện Sử dụng nguồn điện Quốc gia đi qua khu công nghiệp (trạm biến áp 220kv được quy hoạch xây dựng cách khu công nghiệp 500m). Lưới điện 22kv sẽ được xây dựng tới hàng rào của các cơ sở công nghiệp thiết kế đi ngầm theo tiêu chuẩn quy phạm hiện hành. Các trạm biến áp lưới có công suất từ 400 đến 2.000kv và lưới điện hạ thế trong các nhà máy sẽ do các nhà đầu tư tự đầu tư xây dựng [4]. Ngoài ra, nhà máy có sử dụng thêm máy phát điện dự phòng, đề phòng trường hợp mất điện. 1 .6 . Nguồn cung cấp hơi Hơi sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: đun nóng, thanh trùng, tiệt trùng,... phục vụ cho nhiều máy móc và công đoạn. Hơi nước để phục vụ sản xuất sẽ là hơi bão hòa được cung cấp từ lò hơi hoặc mua từ các nhà máy khác trong khu công nghiệp. 1 .7 . Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước Để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nước khá lớn, nhà máy sử dụng bơm nước suối Nậm Pàn qua xử lý cung cấp nước cho sản xuất, công suất: 2.000 – 2.500m3/ngày đêm. Sử dụng từ hệ thống nước Bản Mòng – Nà Sản (công suất dự kiến 20.000m3/ngày đêm). Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoan, được xử lí đạt chuẩn yêu cầu của nước thủy cục và nước còn được cung cấp từ nhà máy nước trong khu công nghiệp. 1 .8 . Thoát nước Hệ thống nước thải được thiết kế riêng hoàn toàn với hệ thống thoát nước mưa, bố trí dọc theo hè của các tuyến đường giao thông. Nước thải của nhà máy trước khi đưa ra môi trường sẽ được xử lý và thải qua đường cống nước thải của khu công nghịêp và được đưa đến trạm xử lý nước thải của KCN Mai Sơn. 1 .9 . Giao thông vận tải Trong khu công nghiệp có mạng lưới giao thông thuận tiện cho việc đi lại, vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm. Từ khu công nghiệp đi đến cảng Hải Phòng, cảng Cái Lân có đường rộng đẹp dễ dàng vận chuyển, thuận lợi cho việc xuất nhập khẩu và phân phối. Hệ thống giao thông thuận lợi. 1 .1 0 . Năng suất nhà máy Nhu cầu dùng sữa và các sản phẩm từ sữa của người dân ngày càng tăng. Để đáp ứng lượng sữa tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, cần phải xây dựng nhà máy sản xuất sữa đảm bảo chất lượng đồng thời phù hợp với sản lượng sữa của địa phương. Hơn nữa, có nhiều thương gia ngoài nước xem thị trường Việt Nam là điểm đầu tư lí tưởng. Điều này dẫn đến con đường mua bán và trao đổi hàng hóa phát triển. SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chin Gouda 1 .1 1 . Cung cấp nhân công Sơn La là một tỉnh có đông dân cư tập trung. Các khu vực lân cận có rất nhiều trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp. Ngoài ra nhà máy còn thu hút thêm các công nhân, kỹ sư, cán bộ lành nghề với mức lương tốt. SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 5 Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền: sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chin Gouda CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 2 .1 . Tổng quan về nguyên liệu 2 .1 .1 . Nguyên liệu chính Nguyên liệu chính để sản xuất sữa cô đặc và phô mai ủ chín Gouda là sữa tươi. Sữa bò được xem là nguồn nguyên liệu được sử dụng chủ yếu trong ngành chế biến sữa cô đặc không đường và phô mai ủ chín. Sữa là một chất lỏng sinh lý màu trắng đục được tiết ra từ tuyến vú của động vật cái và là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non. Là loại thức uống đặc biệt, lỏng, dễ tiêu hóa và dễ hấp thu, cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, khoáng chất và có mùi vị thơm ngon. Theo Hiệp hội Sữa Việt Nam, trong mấy năm vừa qua, ngành sữa Việt Nam luôn đạt tốc độ tăng trưởng tốt cả về sản lượng sữa, sản phẩm sữa và tổng doanh thu chung. Năm 2018, sản lượng sữa tươi đạt 1.519,9 nghìn lít, tổng doanh thu đạt ước 109.000 tỷ đồng, mức tăng trưởng đạt 9% so với năm 2017. Dự báo trong những năm tới ngành sữa Việt Nam sẽ tiếp tục tăng trưởng khoảng 9-10% và đạt mức 27-28 lít sữa/ người / năm vào năm 2020 [5]. 2.1 .1 .1 . Tính chất vật lý của sữa tươi Sữa là một chất lỏng màu trắng 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 β-caroten 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. Chỉ tiêu của sữa được thể hiện qua bảng 2.1 như sau: Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò [6] Đại lượng Đơn vị đo Giá trị - 6,5-6,7 D 15-18 g/cm3 1,028-1,036 pH Độ chua Tỷ trọng Điểm đông đặc 0 0 C (-0,54) – (-0,59) V 0,10-0,20 Sức căng bề mặt (Ở 20 0C) dynes/cm 50 Độ dẫn điện 1/ohm.cm 0,004-0,005 Cal/g.0 C 0,933-0,954 Thế oxy hóa-khử Nhiệt dung riêng SVTH: Nguyễn Thị Tú Oanh GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 6