Tài liệu Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sữa thanh trùng không đường năng suất 9,8 triệu lít sản phẩm năm và sữa chua uống hương sầu riêng năng suất 14,6 triệu lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SỮA TỪ NGUYÊN LIỆU SỮA TƯƠI GỒM HAI DÂY CHUYỀN: SỮA THANH TRÙNG KHÔNG ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 9,8 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM VÀ SỮA CHUA UỐNG HƯƠNG SẦU RIÊNG NĂNG SUẤT 14,6 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM Người hướng dẫn: TS. MẠC THỊ HÀ THANH Sinh viên thực hiện: PHẠM THỊ HƯỜNG Số thẻ sinh viên: 107150087 Lớp: 15H2A Đà Nẵng, tháng 12 năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: Sữa thanh trùng không đường năng suất 9,8 triệu lít sản phẩm/năm và sữa chua uống hương sầu riêng năng suất 14,6 triệu lít sản phẩm/năm”. Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Hường Số thẻ sinh viên: 107150087 Lớp: 15H2A Thuyết minh đề tài thiết kế nhà máy sữa bao gồm các chương sau: + Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ 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 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: Quy trình công nghệ sản xuất: Đưa ra cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ, lựa chọn quy trình và thuyết minh về quy trình. + 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 + 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 hành chính và xây dựng + Chương 8: Kiểm tra sản xuất và chất lượng sản phẩm + Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh xí nhà máy. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: HÓA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Thị Hường Lớp: 15H2A 1. Tên đề tài đồ án: Số thẻ sinh viên: 107150087 Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền sản xuất: Sữa thanh trùng không đường năng suất 9,8 triệu lít sản phẩm/năm và sữa chua uống hương sầu riêng năng suất 14,6 triệu lít sản phẩm/năm. 2. Ðề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban dầu: - Nguyên liệu sữa tươi có hàm lượng chất khô 13%, hàm lượng chất béo 3,1%. - Sản phẩm sữa thanh trùng không đường có hàm lượng chất khô 12,5%, hàm lượng chất béo 2,8%. - Sản phẩm sữa chua uống hương sầu riêng có hàm lượng chất khô 17%, hàm lượng đường saccharose 5%. 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 - 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 (A0) (A0) Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0) Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi - nước Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy (A0) (A0) 6. Họ tên nguời huớng dẫn: TS. Mạc Thị Hà Thanh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 8. Ngày hoàn thành đồ án: Đà nẵng, ngày… tháng … năm 2019 Trưởng Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm Người hướng dẫn PGS. TS. Đặng Minh Nhật TS. Mạc Thị Hà Thanh LỜI CẢM ƠN Trải qua 4 năm rưỡi học tập ở Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, là quãng thời gian không quá ngắn cũng không quá dài, nhưng đó là khoảng thời gian tốt đẹp nhất đối với em. Nơi đây, đã để lại cho em rất nhiều kỷ niệm đáng nhớ cũng như các kiến thức quan trọng để em có thể hoàn thành tốt các công việc trên con đường sự nghiệp sau này. Trong suốt thời gian qua, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong khoa Hóa, các thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm cũng như các thầy cô trong nhà trường đã truyền đạt lại cho chúng em các kiến thức trong chuyên ngành, những bài học kinh nghiệm quý báu, các thầy cô đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho em được hoàn thành khóa học tại trường. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Mạc Thị Hà Thanh đã hướng dẫn em rất nhiệt tình để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Bên cạnh đó, em cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn trong nhóm đồ án do cô TS. Mạc Thị Hà Thanh hướng dẫn đã giúp đỡ, chia sẻ kiến thức trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng, ngày 4 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Phạm Thị Hường i CAM ĐOAN Em xin cam đoan các số liệu và kết quả tính toán trong đồ án tốt nghiệp này là trung thực, 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 4 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Phạm Thị Hường ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn i Cam đoan Mục lục ii iii Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ vii Danh sách các cụm từ viết tắt x Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .........................................................2 1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy ..............................................................2 1.2. Vị trí xây dựng nhà máy ........................................................................................2 1.3. Điều kiện tự nhiên...................................................................................................2 1.3.1. Vị trí địa lý, địa hình..............................................................................................2 1.3.2. Khí hậu ..................................................................................................................3 1.4. Vùng nguyên liệu ....................................................................................................3 1.5. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu ................................................................3 1.6. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước ........................................................4 1.7. Giao thông vận tải ..................................................................................................4 1.8. Sự hợp tác hóa giữa các nhà máy..........................................................................4 1.9. Thị trường tiêu thụ .................................................................................................4 1.10. Nguồn nhân công ..................................................................................................5 1.11. Kết luận .................................................................................................................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 ..................................................................................................14 2.1.3. Giống vi sinh vật .................................................................................................17 2.2. Tổng quan về sản phẩm .......................................................................................18 2.2.1. Sản phẩm sữa thanh trùng không đường .............................................................18 2.2.2. Sản phẩm sữa chua uống hương sầu riêng ..........................................................20 2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm từ sữa trên thế giới và tại Việt Nam .......................................................................................................................................21 2.3.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm từ sữa trên thế giới ..............................21 2.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sản phẩm từ sữa tại Việt Nam..............................22 iii Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ................. 24 3.1. Chọn phương án thiết kế ..................................................................................... 24 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ ................................................................................... 24 3.3. Thuyết minh quy trình ......................................................................................... 26 3.3.1. Thuyết minh các giai đoạn chung của hai dây chuyền........................................ 26 3.3.2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng ............................................. 27 3.3.3. Thuyết minh dây chuyền sản xuất sữa chua uống hương sầu riêng .................... 29 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................. 34 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy.......................................................................... 34 4.1.1. Năng suất nhà máy .............................................................................................. 34 4.1.2. Phân tích kế hoạch sản xuất ................................................................................ 34 4.2. Tính cân bằng vật chất......................................................................................... 36 4.2.1. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sữa thanh trùng không đường .............. 36 4.2.2. Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sữa chua uống hương sầu riêng ........... 39 4.2.3. Tính chung cho cả 2 dây chuyền ......................................................................... 46 4.3. Tính tỷ trọng sữa qua các công đoạn.................................................................. 46 4.4. Tính số hộp và số thùng cho hoàn thiện sản phẩm ........................................... 47 4.5. Bảng tổng kết ........................................................................................................ 48 Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ ...................................................... 51 5.1. Các thiết bị cần sử dụng trong toàn bộ quy trình sản xuất .............................. 51 5.2. Chọn và tính toán thiết bị .................................................................................... 52 5.2.1. Cách chọn ............................................................................................................ 52 5.2.2. Cách tính.............................................................................................................. 52 5.3. Tính bồn chứa cho hai dây chuyền ..................................................................... 52 5.4. Tính thiết bị........................................................................................................... 56 5.4.1. Tính thiết bị chung cho cả hai dây chuyền .......................................................... 56 5.4.2. Tính thiết bị cho dây chuyền sữa thanh trùng không đường ............................... 57 5.4.3. Tính thiết bị cho dây chuyền sữa chua uống hương sầu riêng ............................ 61 5.4.3. Bơm dùng trong sản xuất .................................................................................... 69 5.5. Bảng tống kết thiết bị ............................................................................................ 69 Chương 6: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT - HƠI - NƯỚC........................................... 71 6.1. Tính hơi ................................................................................................................. 71 6.1.1. Thiết bị gia nhiệt sơ bộ ........................................................................................ 71 6.1.2. Thiết bị thanh trùng của dây chuyền sữa thanh trùng ......................................... 72 6.1.3. Thiết bị thanh trùng lần 1 của dây chuyền sữa chua uống .................................. 74 6.1.4. Thiết bị thanh trùng lần 2 của dây chuyền sữa chua uống .................................. 75 iv 6.1.5. Thiết bị nấu siro ...................................................................................................76 6.1.6. Thiết bị lên men ...................................................................................................78 6.1.7. Thiết bị hoạt hóa giống ........................................................................................80 6.2. Tính nước ..............................................................................................................83 6.2.1. Cấp nước ..............................................................................................................83 6.3.2. Thoát nước ...........................................................................................................85 6.3. Tính nhiên liệu ......................................................................................................86 6.3.1. Dầu FO (dầu mazut) dùng cho lò hơi ..................................................................86 6.3.2. Dầu DO (diesel) dùng cho máy phát điện ...........................................................86 Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC – XÂY DỰNG ............................................................87 7.1. Sơ đồ tổ chức hành chính .....................................................................................87 7.2. Chế độ làm việc .....................................................................................................87 7.3. Tính nhân lực ........................................................................................................88 7.3.1. Nhân lực ở các vị trí quản lý và phục vụ hỗ trợ ..................................................88 7.3.2. Nhân lực tại phân xưởng sản xuất .......................................................................88 7.4. Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy .................................................................90 7.5. Các công trình trong nhà máy .............................................................................90 7.5.1. Phân xưởng sản xuất chính ..................................................................................90 7.5.2. Kho nguyên vật liệu.............................................................................................91 7.5.3. Kho thành phẩm ..................................................................................................93 7.5.4. Gara ô tô ..............................................................................................................94 7.5.5. Nhà để xe .............................................................................................................94 7.5.6. Nhà ăn ..................................................................................................................95 7.5.7. Khu hành chính ....................................................................................................95 7.5.8. Phòng KCS ..........................................................................................................95 7.5.9. Phòng bảo vệ .......................................................................................................95 7.5.10. Nhà sinh hoạt vệ sinh ........................................................................................95 7.5.11. Khu xử lí nước ...................................................................................................96 7.5.12. Khu xử lí nước thải ............................................................................................97 7.5.13. Trạm biến áp ......................................................................................................97 7.5.14. Nhà đặt máy phát điện dự phòng .......................................................................97 7.5.15. Đài nước ............................................................................................................97 7.5.16. Phân xưởng lò hơi .............................................................................................98 7.5.17. Bãi nhập hàng và xuất hàng...............................................................................98 7.5.18. Khu đất mở rộng ................................................................................................ 98 7.5.19. Kho chứa nhiên liệu...........................................................................................98 v 7.5.20. Kho chứa hóa chất ............................................................................................. 98 7.5.21. Phân xưởng cơ khí ............................................................................................. 98 7.5.22. Phòng chứa dụng cụ cứu hỏa ............................................................................ 99 7.5.23 Phân xưởng lạnh ................................................................................................. 99 7.5.24 Giao thông trong nhà máy .................................................................................. 99 7.6. Tính khu đất xây dựng nhà máy ....................................................................... 100 7.6.1. Diện tích khu đất ............................................................................................... 100 7.6.2. Tính hệ số sử dụng Ksd ...................................................................................... 100 Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM........................................... 102 8.1. Kiểm tra sản xuất ............................................................................................... 102 8.1.1. Mục đích ............................................................................................................ 102 8.1.2. Nội dung kiểm tra .............................................................................................. 102 8.2. Công tác kiểm tra ............................................................................................... 102 8.2.1. Kiểm tra nguyên liệu đầu vào ........................................................................... 102 8.2.2. Kiểm tra công đoạn trong quá trình sản xuất .................................................... 103 8.2.3. Kiểm tra thành phẩm ......................................................................................... 104 Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP .......................... 106 9.1. An toàn lao động ................................................................................................. 106 9.1.1. Các nguyên nhân chủ yếu gây tai nạn trong sản xuất ....................................... 106 9.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ....................................................... 106 9.1.3. Những yêu cầu về an toàn lao động .................................................................. 107 9.2. Vệ sinh xí nghiệp ................................................................................................ 108 9.2.1. Vệ sinh cá nhân ................................................................................................. 108 9.2.2. Vệ sinh máy móc, thiết bị.................................................................................. 108 9.2.3. Vệ sinh xí nghiệp............................................................................................... 108 9.2.4. Xử lý nước thải .................................................................................................. 109 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO vi DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý của sữa tươi ...................................................................6 Bảng 2.2 Hàm lượng các chất trong sữa bò (% khối lượng) ...........................................7 Bảng 2.3 Thành phần chất béo trong sữa ........................................................................8 Bảng 2.4 Thành phần các hợp chất chứa nitơ trong sữa .................................................9 Bảng 2.5 Các chỉ tiêu chất lượng sữa tươi nguyên liệu .................................................13 Bảng 2.6 Các chỉ tiêu chất lượng đường RE .................................................................14 Bảng 2.7 Chỉ tiêu hóa – lý của pectin ............................................................................15 Bảng 2.8 Chỉ tiêu chất lượng sữa bột gầy .....................................................................16 Bảng 2.9 Các chỉ tiêu chất lượng nước .........................................................................17 Bảng 2.10 Các chỉ tiêu chất lượng sữa tươi thanh trùng ...............................................19 Bảng 2.11 Các chỉ tiêu chất lượng sữa chua .................................................................21 Bảng 4.1 Kế hoạch nhập liệu của nhà máy ...................................................................34 Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất theo ca của nhà máy ........................................................35 Bảng 4.3 Kế hoạch sản xuất của nhà máy ....................................................................35 Bảng 4.4 Tỉ lệ hao hụt dây chuyền sản xuất sữa thanh trùng không đường ................37 Bảng 4.5 Tỉ lệ tiêu hao qua các công đoạn ....................................................................40 Bảng 4.6 Tỉ lệ tiêu hao của các công đoạn chung cho hai dây chuyền .........................46 Bảng 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất ....................................................................48 Bảng 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu phụ ......................................................................49 Bảng 4.9 Bảng tổng kết bao bì cho cả hai dây chuyền ..................................................49 Bảng 4.10 Bảng tổng kết nguyên liệu trước khi vào thiết bị .........................................50 Bảng 5.1 Các thiết bị cần sử dụng trong toàn bộ quy trình sản xuất .............................51 Bảng 5.2 Các thông số kỹ thuật của bồn chứa sữa nguyên liệu ....................................53 Bảng 5.3 Bảng tổng kết bồn chứa .................................................................................56 Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật của thiết bị lọc ..................................................................56 Bảng 5.5 Thông số kĩ thuật của lưu lượng kế ...............................................................57 Bảng 5.6 Thông số thiết bị trao đổi nhiệt ......................................................................57 Bảng 5.7 Các thông số của thiết bị phối trộn chân không .............................................58 Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị bài khí ............................................................58 Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hoá ........................................................59 Bảng 5.10 Các thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng.............................................59 Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị chiết rót, đóng hộp.......................................60 Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật của thiết bị đóng thùng ...................................................60 vii Bảng 5.13 Các thông số của thiết bị phối trộn chân không........................................... 61 Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật của thiết bị bài khí .......................................................... 62 Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật của thiết bị đồng hoá ...................................................... 62 Bảng 5.16 Các thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng và làm nguội ..................... 63 Bảng 5.17 Thông số kỹ thuật của thiết bị lên men SSG – 3 ......................................... 63 Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật của nồi nấu G200 - I ...................................................... 65 Bảng 5.19 Thông số kỹ thuật của thiết bị phối trộn ...................................................... 66 Bảng 5.20 Các thông số kỹ thuật của thiết bị thanh trùng ............................................ 67 Bảng 5.21 Thông số kỹ thuật của thiết bị rót chai ........................................................ 67 Bảng 5.22 Thông số kỹ thuật của thiết bị đóng thùng YZ – T12 .................................. 68 Bảng 5.23 Thông số kỹ thuật của bơm ly tâm………………………………………...69 Bảng 5.24 Thông số kỹ thuật của bơm áp lực ............................................................... 69 Bảng 5.25 Tổng kết các thiết bị..................................................................................... 70 Bảng 6.1 Lượng hơi cần sử dụng cho các thiết bị ......................................................... 82 Bảng 7.1 Các ngày nghỉ trong năm ............................................................................... 87 Bảng 7.2 Bảng tổng kết phân phối nhân lực tại vị trí trong nhà xưởng ........................ 88 Bảng 7.2 Tổng kết diện tích .......................................................................................... 99 Bảng 8.1 Kiểm tra nguyên liệu.................................................................................... 102 Bảng 8.2 Bảng kiểm tra các công đoạn sản xuất......................................................... 103 Bảng 8.3 Bảng kiểm tra thành phẩm ........................................................................... 104 Hình 2.1 Sữa bò tươi……………………………………………………………….......6 Hình 2.2 Sự phân bố các cầu béo trong sữa và cấu tạo hạt cầu béo................................ 7 Hình 2.3 Cấu trúc micelle của casein .............................................................................. 9 Hình 2.4 Streptococcus thermophilus ........................................................................... 18 Hình 2.5 Lactobacillus bulgaricus ................................................................................ 18 Hình 2.6 Hình ảnh một số sản phẩm sữa thanh trùng không đường ............................. 18 Hình 2.7 Biểu đồ sản lượng sản xuất sữa giai đoạn 2010 – 2015 ................................. 22 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ............................................................................. 25 Hình 4.1 Sơ đồ giai đoạn chuẩn hóa, phối trộn ............................................................. 38 Hình 4.2 Sơ đồ phối trộn sữa chua uống ....................................................................... 42 Hình 4.3 Sơ đồ giai đoạn lên men ................................................................................. 43 Hình 4.4 Sơ đồ giai đoạn chuẩn hóa, phối trộn ............................................................. 45 Hình 5.1 Bồn tiếp nhận sữa nguyên liệu ....................................................................... 52 Hình 5.2 Bồn chứa sữa sau phối trộn ............................................................................ 53 Hình 5.3 Thùng chứa đường ......................................................................................... 55 viii Hình 5.4 Thiết bị lọc ......................................................................................................56 Hình 5.5 Lưu lượng kế điện tử ......................................................................................57 Hình 5.6 Thiết bị gia nhiệt sơ bộ ...................................................................................57 Hình 5.7 Thiết bị phối trộn chân không ........................................................................58 Hình 5.8 Thiết bị bài khí chân không ............................................................................58 Hình 5.9 Thiết bị đồng hoá áp lực cao ..........................................................................59 Hình 5.10 Thiết bị thanh trùng bản mỏng .....................................................................59 Hình 5.11 Thiết bị chiết rót, đóng hộp ..........................................................................60 Hình 5.12 Thiết bị đóng thùng carton ..........................................................................61 Hình 5.13 Thiết bị phối trộn chân không .....................................................................61 Hình 5.14 Thiết bị bài khí chân không ..........................................................................62 Hình 5.15 Thiết bị đồng hoá áp lực cao ........................................................................62 Hình 5.16 Thiết bị thanh trùng bản mỏng và làm nguội ...............................................63 Hình 5.17 Thiết bị lên men SSG-3 ................................................................................63 Hình 5.18 Thiết bị hoạt hóa giống .................................................................................64 Hình 5.19 Nồi nấu siro G200 – I ...................................................................................66 Hình 5.20 Thiết bị phối trộn ..........................................................................................66 Hình 5.21 Thiết bị thanh trùng ......................................................................................67 Hình 5.22 Thiết bị rót và đóng nắp chai ........................................................................67 Hình 5.23 Thiết bị đóng thùng ......................................................................................68 Hình 5.24 Gàu tải...........................................................................................................68 Hình 5.25 Băng tải xích .................................................................................................68 Hình 5.26 Bơm ly tâm ...................................................................................................69 Hình 5.27 Bơm áp lực ...................................................................................................69 Hình 6.1 Nồi hơi điện ..................................................................................................83 Hình 7.1 Sơ đồ tổ chức hành chính của nhà máy ..........................................................87 ix DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT VSV : Vi sinh vật TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN : Quy chuẩn Việt Nam BYT : Bộ y tế RE QC : Refined Extra : Quality Control x Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng MỞ ĐẦU Ngày nay, bên cạnh sự phát triển vượt trội của nền kinh tế xã hội là sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng. Vì thế, để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho con người đã có nhiều sản phẩm thực phẩm ra đời, với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú. Trong đó có sự phát triển mạnh của nghành sữa Việt Nam nói chung và thế giới nói riêng. Sữa tươi và các sản phẩm chế biến từ sữa tươi là các sản phẩm cao cấp có giá trị dinh dưỡng cao, cung cấp chất dinh dưỡng bổ sung nhiều dưỡng chất thiết yếu cho con người bao gồm protein, gluxit, lipid, chất khoáng và nhiều loại vitamin khác nhau. Do đó, sữa có một ý nghĩa quan trọng hết sức to lớn đối với khẩu phần ăn hằng ngày của con người nhất là trẻ em, người già và người bệnh. Trong những năm qua, ngành sữa Việt Nam đã có những bước phát triển ấn tượng, một trong những thành quả mà ngành chế biến sữa trong nước phải tính đến đó là sự ra đời của của nhiều nhà máy chế biến sữa mới, hiện đại với nhiều loại sản phẩm đa dạng như sữa chua, bơ, phomai, sữa thanh trùng, sữa tiệt trùng, kem,… Đặc biệt, sữa tươi thanh trùng và sữa chua uống hương sầu riêng là hai dòng sản phẩm sữa giàu giá trị dinh dưỡng, phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng nên hiện nay đang được người tiêu dùng yêu thích lựa chọn. Bên cạnh đó, ngành sữa đã có nhiều đóng góp đáng kể vào ngân sách nhà nước, tạo nhiều việc làm cho người lao động, góp phần bảo đảm đời sống nhân dân và ổn định tình hình xã hội, trở thành một mắt xích quan trọng của nền công nghiệp Việt Nam. Để đáp ứng được những nhu cầu cần thiết đó, việc xây dựng nhà máy sữa thực sự rất cần thiết vừa đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, vừa hướng đến xuất khẩu ra các nước trong khu vực và quốc tế góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế đất nước. Vì vậy, dựa trên những nhu cầu thực tế đó tôi chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp đó là “Thiết kế nhà máy sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm 2 dây chuyền sản xuất: Sữa thanh trùng không đường năng suất 9,8 triệu lít sản phẩm/năm và sữa chua uống hương sầu riêng năng suất 14,6 triệu lít/năm”. SVTH: Phạm Thị Hường GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy Tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh, thị trường rộng lớn và môi trường đầu tư thông thoáng, hấp dẫn, là những điều kiện thuận lợi để phát triển thị trường sữa tại Việt Nam. Trong nhiều năm trở lại đây, nhu cầu sử dụng sữa tại Việt Nam tăng lên đáng kể. Theo thống kê từ Hiệp hội Thức ăn gia súc Việt Nam, nhu cầu sữa tươi nguyên liệu tăng khoảng 61%, từ 500 triệu lít (năm 2010) lên đến 805 triệu lít (năm 2015) [1]. Mặt khác, sữa là một loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, việc sử dụng sữa hoặc các sản phẩm từ sữa hằng ngày giúp cho cơ thể phát triển toàn diện, tăng sức đề kháng và hệ miễn dịch. Vì vậy, việc xây dựng nhà máy chế biến sữa rất cần thiết, không những giải quyết nhu cầu dinh dưỡng mà còn tạo công ăn việc làm cho người lao động trong nước, thúc đẩy sự phát triển kinh tế, xã hội. 1.2. Vị trí xây dựng nhà máy Lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy sữa ảnh hưởng đến sự tồn tại của nhà máy, vì thế khi xây dựng cần phải xem xét kỹ lưỡng, đảm bảo các nguyên tắc sau [2]: - Vị trí đặt nhà máy phải gần nguồn nguyên liệu và thị trường tiêu thụ. - Giao thông vận tải thuận lợi. - Việc cung cấp điện và nhiên liệu dễ dàng. - Cấp thoát nước thuận lợi. - Nguồn nhân lực dồi dào. Dựa theo các nguyên tắc trên, sau quá trình nghiên cứu và khảo sát, tôi chọn địa điểm xây dựng nhà máy ở khu công nghiệp Hòa Khánh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. 1.3. Điều kiện tự nhiên 1.3.1. Vị trí địa lý, địa hình Thành phố Đà Nẵng trải dài từ 15°15' đến 16°40' Bắc và từ 107°17' đến 108°20' Đông. Phía bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, phía tây và nam giáp tỉnh Quảng Nam, phía đông giáp biển Đông. Trung tâm thành phố cách thủ đô Hà Nội 764 km về phía Bắc, cách Thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía Nam [3]. Đà Nẵng là một thành phố nằm trong vùng Duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam, đóng vai trò quan trọng trong vùng kinh tế trọng điểm Miền Trung, đồng thời cũng là một trong năm thành phố trực thuộc Trung ương. Thành phố Đà Nẵng có một vị trí địa lý đặc biệt thuận lợi cho sự phát triển nhanh chóng và bền vững. Với dân số hơn 1064070 người (2017), đây được coi là thị trường tiêu thụ sữa lớn trên cả nước [4]. Đà Nẵng có diện tích đất tự nhiên là 1255,53 km². Trong đó, đất lâm nghiệp chiếm SVTH: Phạm Thị Hường GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng 512,21 km²; đất nông nghiệp là 117,22 km²; đất chuyên dùng là 385,69 km²; đất ở 30,79 km² và đất chưa sử dụng 207,62 km². Đất ở Đà nẵng có các loại: cồn cát và đất cát ven biển, đất mặn, đất phèn, đất phù sa, đất xám bạc màu và đất xám, đất đen, đất đỏ vàng, đất mùn đỏ vàng… Trong đó, quan trọng là nhóm đất phù sa ở vùng đồng bằng ven biển thích hợp để trồng lúa, trồng rau và hoa quả, đất đỏ vàng ở vùng đồi núi thích hợp với các loại cây công nghiệp dài ngày, cây đặc sản, dược liệu, chăn nuôi gia súc và có kết cấu vững chắc, thuận lợi cho việc bố trí các cơ sở công trình hạ tầng kỹ thuật. Tuy nhiên diện tích đất chưa sử dụng vẫn còn nhiều, đặc biệt có khu công nghiệp Hoà Khánh đang trên đà phát triển mạnh là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển nhà máy [3]. 1.3.2. Khí hậu Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít biến động. Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam. Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không kéo dài [3]. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9°C; cao nhất vào các tháng 6, 7, 8, trung bình 28 ÷ 30 °C; thấp nhất vào các tháng 12, 1, 2, trung bình 18 ÷ 23°C [3]. Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình 85,67 ÷ 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6, 7, trung bình 76,67 ÷ 77,33% [3]. Lượng mưa trung bình hàng năm là 2504,57 mm; lượng mưa cao nhất vào các tháng 10, 11, trung bình 550 ÷ 1000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1, 2, 3, 4, trung bình 23 ÷ 40 mm/tháng [3]. Hướng gió chính của thành phố Đà nẵng là hướng Đông Nam [5]. 1.4. Vùng nguyên liệu Là khu vực chưa phát triển mạnh về việc chăn nuôi bò sữa, vì vậy nguồn nguyên liệu của nhà máy sẽ được cung cấp từ các khu vực khác như Lâm Đồng – khu vực chăn nuôi bò sữa lớn nhất Miền Trung – Tây Nguyên, một số khu vực khác như Đà Lạt, Nghệ An, Gia Lai… Tuy nhiên, chăn nuôi bò sữa cũng như nguồn sữa tươi nguyên liệu ở Việt Nam hiện nay chủ yếu dựa vào các nông hộ với quy mô sản xuất nhỏ, không đáp như nhu cầu sữa trong nước. Do đó việc xây dựng trang trại chăn nuôi bò sữa là rất cần thiết cho nhà máy. Điều này không chỉ góp phần giảm chi phí mua nguyên liệu và vận chuyện, mà còn tạo được sự chủ động trong sản xuất, góp phần nâng cao năng suất nhà máy và tạo thêm nhiều việc làm cho người dân địa phương. 1.5. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp. SVTH: Phạm Thị Hường GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 3 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng Ngoài ra, nhà máy sử dụng thêm các máy phát điện dự phòng nhờ đó hệ thống điện của nhà máy luôn được duy trì và ổn định [6]. Trong nhà máy, hơi được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như đun nóng, thanh trùng, vệ sinh khử trùng máy móc thiết bị... Hơi nước phải là hơi bão hòa và được cung cấp bởi lò hơi hoặc hợp tác hóa với các nhà máy khác để mua hơi phục vụ cho sản xuất. Nhà máy sử dụng nguồn nhiên liệu chính là dầu DO (diesel oil), FO (Fuel oil) và xăng được cung cấp từ các công ty xăng dầu lớn tại địa phương. 1.6. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước Nguồn cấp nước: với nhà máy thực phẩm thì nước là vấn đề quan trọng, được dùng vào các mục đích khác nhau, dùng gián tiếp hoặc trực tiếp… Sử dụng nước cấp trực tiếp từ nhà máy nước của khu công nghiệp hoặc từ nhà máy nước thành phố với công suất 24000 m³/ngày đêm đảm bảo nguồn nước đầu vào cho toàn bộ doanh nghiệp đang hoạt động tại khu công nghiệp Hòa Khánh [6]. Ngoài ra, có thể sử dụng nước từ nước giếng. Nước được sử dụng phải đảm bảo đạt theo tiêu chuẩn việt Nam (QCVN 01:2009/BYT). Về vấn đề xử lý nước: Nhà máy sẽ có hệ thống xử lý nước thải riêng đạt yêu cầu rồi mới thải ra khu nước thải tập trung của khu công nghiệp, còn nước ngưng có thể được tái sử dụng lại tùy theo mục đích sử dụng. 1.7. Giao thông vận tải Hàng ngày nhà máy cần vận chuyển khối lượng lớn: nguyên liệu, vật liệu, bao bì, nhiên liệu… kịp thời đảm bảo các hoạt động sản xuất của nhà máy, ngoài ra còn vận chuyển thành phẩm đến nơi tiêu thụ, vì thế cơ sở hạ tầng giao thông vận tải rất quan trọng cho việc xây dựng nhà máy. Đà Nẵng nằm ở trung độ của Việt Nam, trên trục giao thông Bắc - Nam về cả đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không. Khu công nghiệp Hòa Khánh nằm ngay trên quốc lộ 1A, hệ thống giao thông trong và ngoài khu công nghiệp được đầu tư đồng bộ đảm bảo việc lưu thông và vận chuyển hàng hóa cho các phương tiện có tải trọng lớn [6]. 1.8. Sự hợp tác hóa giữa các nhà máy Nằm trong khu công nghiệp Hòa khánh với nhiều loại hình nhà máy khác nhau nên việc hợp tác hoá giữa các nhà máy như nhà máy bao bì, nhà máy xử lý nước… đem lại thuận lợi lớn về mặt kinh tế, tạo sự phát triển bền vững. Ngoài ra, việc hợp tác hoá giữa nhà máy với các hộ dân trong việc thúc đẩy phát triển quy mô trang trại chăn nuôi bò sữa để đảm bảo được nguồn nguyên liệu sản xuất. 1.9. Thị trường tiêu thụ Thị trường tiêu thụ chủ yếu là khu vực miền Trung – Tây Nguyên: Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi và một số tỉnh như Huế, Quảng Trị, Quảng Bình,…. SVTH: Phạm Thị Hường GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 4 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng 1.10. Nguồn nhân công Đà Nẵng được mệnh danh là “Thành phố đáng sống” do đó thu hút được nhiều lao động ở các tỉnh Bình Định, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Huế, Quảng Bình, Hà Tĩnh… Ngoài ra, có nhiều trường Đại học, Cao đẳng trên địa bàn đào tạo hàng nghìn kỹ sư mỗi năm, và các nguồn lao động công nhân tại địa phương. Vì vậy, nguồn nhân lực cho nhà máy sẽ rất dồi dào, từ công nhân cho đến kỹ sư, đảm bảo cho nhà máy vận hành tốt. 1.11. Kết luận Với những điều kiện thuận lợi về vị trí, đặc điểm tự nhiên, vùng nguyên liệu, hợp tác hóa, nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu, nguồn cung cấp nước, thoát nước, giao thông vận tải, nguồn nhân công,... đã được phân tích như trên, việc xây dựng nhà máy sữa tại khu công nghiệp Hòa Khánh, thành phố Đà Nẵng là hoàn toàn phù hợp và có tính thuyết phục. SVTH: Phạm Thị Hường GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 5 Thiết kế nhà máy sản xuất sữa từ nguyên liệu sữa tươi gồm hai dây chuyền: sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 2.1. Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1. Nguyên liệu chính 2.1.1.1. Giới thiệu về sữa Sữa là một chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú của động vật và là nguồn thức ăn để nuôi sống vật non. Từ xưa, con người đã biết sử dụng sữa của các loại động vật để chế biến thành nhiều loại thực phẩm khác nhau. Hiện nay, nghành công nghiệp chế biến sữa trên thế giới tập trung chủ yếu vào ba nguồn nguyên liệu chính đó là sữa bò, sữa dê, sữa cừu. Ở Việt Nam, công nghiệp chế biến về sữa bò là chủ yếu [7]. Hình 2.1 Sữa bò tươi Sữa bò tươi thường có màu trắng đến vàng nhạt, là nguyên liệu chính để sản xuất sữa thanh trùng không đường và sữa chua uống hương sầu riêng. 2.1.1.2. 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. Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β – caroten có trong chất béo của sữa. Sữa có mùi đặc trưng và vị ngọt nhẹ [7] . Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu vật lý của sữa tươi [7] Đại lượng Đơn vị đo Giá trị g/cm³ 1,028 ÷ 1,036 °C -0,54 ÷ -0,59 1/ohm.cm 0,004 ÷ 0,005 Nhiệt dung riêng cal/g.°C 0,933 ÷ 0,954 Thế oxi hóa khử V 0,10 ÷ 0,20 dynes/cm 50 Tỷ trọng Điểm đông đặc Độ dẫn điện Sức căng bề mặt ở 20°C SVTH: Phạm Thị Hường GVHD: Mạc Thị Hà Thanh 6