Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất sữa cô đặc có đường hiện đại đi từ nguyên liệu sữa tươi

hấy rằng sự xuất hiện màu vàng xảy ra ở những nhiệt độ không cao lắm (<1300C). Ngoài ra các sản phẩm sinh ra do sự caramen hoá đường lactoza, cũng còn phải kể đến phản ứng của đường với các chất chứa nitơ kéo theo sự xuất hiện các thành phần có màu nâu được gọi là melanoidin. 2. Các hợp chất có chứa nitơ Protein của sữa do các acid amin trùng ngưng với nhau tạo nên . Vì thế, khi protein chịu tác dụng của enzym proteaza tạo thành đầu tiên là các peptit và cuối cùng là các acid amin . Các Acid amin chủ yếu có mặt trong sữa : glyxin 2, 7% (tính theo sản phẩm khô)/lít sữa, alanin 3, 0%, valin 7, 2%, lơxin 9, 2%, izolơxin 6, 1%, prolin 11, 3%, phenylamin 5, 0%, cystein 0, 34%, methionin 2, 8%, triptophan 1, 7%, arginin4, 1%, histidin 3, 1%, lysin 8, 2%, acidaspartic 7, 1%, acid glutamic 22, 4%, serin 6, 3%, treonin 4, 9%, tyrosin 6, 3% . Các chất chứa nitơ trong một lít sữa bao gồm : protit 32-35g và các chất chứa nitơ phi protit 0, 8-1, 2g . Trong protit gồm có hai thành phần : proteit và acid amin . Trong proteit có : Cazein toàn phần 26-29g α -lactobumin 0, 8 - 1, 5g β -lactoglobulin 2, 5 - 4g Imunoglobulin 0, 5 - 0, 8g Proteoze-pepton 0, 8 - 1, 5g Một số các chất chỉ có vết. Thành phần quan trọng nhất của các chất chứa nitơ là cazein hay có thể nói cazein là thành tố quan trọng nhất của protit có trong sữa. Dưới kính hiển vi điện tử, cazein là các hạt hình cầu có đường kính thay đổi từ 40-200 μm. Cazein kết tủa dưới dạng các hạt mixen lớn nhờ quá trình acid hóa sữa đến pH=4, 6 (điểm đẳng điện của cazein) . Cazein được chia thành ba loại : α-cazein : 60 % cazein toàn phần . β -cazein : 30 % cazein toàn phần . γ -cazein : 4 – 10 % cazein toàn phần . 3. Chất béo: Chất béo của sữa có hai loại : Chất béo đơn giản (glyxerit và sterit) có hàm lượng 35 - 45 g/l gồm acid béo no và không no: acid oleic (C18 không no); acid palmitic (C16 không no); acid stearic (C18 không no). Chất béo phức tạp trong sữa thường có chứa một ít P, N, S trong phân tử. Tên gọi chung là phosphoaminolipit, đại diện là lexitin và xephalin . Đặc tính lí- hoá của chất béo : Mật độ quang ở 15oC 0, 91-0, 95 Nhiệt độ nóng chảy 31-36OC Nhiệt độ hoá rắn 25-30OC Chỉ số iot ( theo Hubl ) 25-45 Chỉ số xà phòng hóa ( theo Koettstorfer ) 218-235 Chỉ số Acid bay hơi không hòa tan ( Polenske ) 1,5-3 Chỉ số Acid bay hơi hòa tan được( Reichert) 26-30 Chỉ số khúc xạ 1,453-1,462 Cấu trúc của chất béo trong sữa: chất béo trong sữa tồn tại dưới dạng huyền phù của các hạt nhỏ hình cầu (tiểu cầu) hay hình ôvan với đường kính từ 2-10 mm tuỳ thuộc vào giống bò sản sinh ra sữa. Dưới kính hiển vi, các tiểu cầu được vây quanh bởi một màng (membrane) protit, gồm hai phần: phần có thể hòa tan được và phần không thể hòa tan được trong nước. Các phần này rất khác nhau trong các loại sữa. Bề mặt bên trong của màng có liên quan mật thiết với một lớp phụ có bản chất phospholipit có thành phần chủ yếu là lexitinxephalin ( là các chất béo phức tạp có hàm lượng 0, 3-0, 5 g / l sữa) . Màng tiểu cầu béo còn chứa các chất khác với hàm lượng nhỏ, trong đó chủ yếu là đồng, sắt, các enzym nhất là enzym phosphataza mang tính kiềm tập trung trong phần protit và enzym reductaza trong phần không hòa tan được . Sự phân bố các glyxerit trong lòng các tiểu cầu mang đặc điểm sau: phần trung tâm của tiểu cầu chứa glyxerit có điểm nóng chảy thấp, giàu acid oleic luôn ở dạng lỏng trong điều kiện nhiệt độ môi trường. Trong khi phần ngoại vi nơi tiếp xúc với màng, chứa các glyxerit với chỉ số iot thấp 5-6 nhưng có điểm nóng chảy cao có thể đông đặc lại ở nhiệt độ môi trường . Sự toàn diện về cấu trúc của các tiểu cầu béo là điều kiện quyết định cho sự ổn định của chất béo có trong sữa. Đặc biệt sự biến chất của màng sẽ làm tăng cường sự hoạt động trực tiếp của một số loài vi sinh vật hay sự tăng lên của chỉ số acid hay còn làm thay đổi các tính chất vật lý một cách sâu sắc gây ra việc tiến lại gần rồi kết dính các tiểu cầu lại với nhau dẫn đến quá trình tách chất béo làm mất tính đồng nhất của sữa. 4. Khoáng: Hàm lượng chất khoáng trong sữa dao động từ 8-10 g/l. Các muối trong sữa ở dạng hoà tan hoặc dung dịch keo (kết hợp với cazein). Trong số các nguyên tố khoáng trong sữa, chiếm hàm lượng cao nhất là calci, phosphore và magie. Một phần chúng tham gia vào cấu trúc micelle, phần còn lại tồn tại dưới dạng muối hoà tan trong sữa. Các nguyên tố khoáng khác như kali, natri, clore… đóng vai trò chất điện ly. Cùng với lactose. Thông thường vào cuối chu kỳ tiết sữa, đặc biệt khi con vật bị viêm vú, hàm lượng NaCl tăng vọt làm cho sữa có vị mặn. Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mn… Chúng cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người. Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò. 5. Vitamin Các vitamin trong sữa được chia làm hai nhóm: - Vitamin hoà tan trong nước: B1, B2,B3, B4, B5, B6, C… - Vitamin hoà tan trong chất béo: A, D, E… Nhìn chung, hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định, là do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi các vi khuẩn trong ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh. Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết… 6. Hormone: Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật. Chúng được chia thành ba nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steoride, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả. Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là 50 µg/l, trong sữa non là 230 µg/l. 7.Các hợp chất khác: Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2. Tổng hàm lượng của chúng chiếm từ 5% đến 6% thể tích sữa. Các chất khí trong sữa tồn tại ở ba dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết hoá học với các chất khác và dạng phân tán. Khí ở dạng hoà tan hoặc phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các qui trình chế biến sữa. Do đó, sữa tươi thường được qua xử lý bài khí trước khi chế biến. Chương II. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Dây chuyền công nghệ: Nguyên liệu Kiểm tra, lọc Định lượng Gia nhiệt, làm nguội Sữa tiệt trùng hương cam Phối trộn Cô đặc Siro saccharose Đồng hoá Làm nguội và kết tinh cấy mầm tinh thể lactose Rót sản phẩm Bao bì vô trùng Ghép mí Hoàn thiện sản phẩm Sữa đặc có đường 2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ: 2.2.1 Thu mua nguyên liệu: Sữa tươi nguyên liệu được thu mua tại nhà máy và các trạm thu mua gần trang trại chăn nuôi. Do sữa chứa nhiều chất dinh dưỡng, hệ vi sinh vật sữa sẽ trưởng thành nhanh chóng tạo ra nhiều sản phẩm trao đổi chất ngoại bào làm thay đổi thành phần hoá học và giá trị cảm quan của sữa. Để đảm bảo chất lượng sữa, trong quá trình thu mua và vận chuyển, sữa phải được làm lạnh ở nhiệt độ không lớn hơn 4oC. 2.2.2 Kiểm tra, lọc: Sữa trước khi đưa vào chế biến phải tiến hành lọc để loại bỏ các tạp chất ở dạng lơ lửng trong dịch sữa. Dịch sữa được bơm qua thiết bị lọc thuỷ tĩnh có đường kính lưới lọc 100 m m. Trong quá trình lọc, các tạp chất sẽ bị giữ lại trên lưới lọc và cần được vệ sinh định kỳ. 2.2.3 Định lượng: Sữa từ bồn chứa được bơm định lượng bơm qua đưa vào thiết bị gia nhiệt. Quá trình định lượng nhằm để điều chỉnh năng suất nhà máy. 2.2.4 Xử lý nhiệt: Quá trình xử lý nhiệt nhằm tiêu diệt vi sinh vật, vô hoạt enzim và làm biến tính một số phân tử protein có trong sữa. Trong quá trình xử lý nhiệt, các phân tử protein kém bền nhiệt, đặc biệt là nhóm protein của huyết thanh sữa sẽ bị biến tính, các muối calci kết tủa . Sự biến tính này có lợi cho chất lượng thành phẩm do nó ổn định thành phần protein trong sữa. Sau quá trình xử lý nhiệt, sữa được làm nguội về 70oC rồi đưa đi phối trộn. 2.2.5 Phối trộn: Dịch sữa được phối trộn với sirô saccharose 70%. Saccharose được bổ sung trong sản phẩm sữa đặc có đường nhằm mục đích tăng độ ngọt, giá trị dinh dưỡng và giá trị áp lực thẩm thấu bên trong sản phẩm. Nhờ đó, sản phẩm sữa đặc có đường có thể bảo quản được trong thời gian dài. Đường saccharose sử dụng trong nhà máy là đường tinh luyện RE có hàm lượng chất khô không nhỏ hơn 99,8%. 2.2.6 Cô đặc: Mục đích của quá trình cô đặc là tách bớt nước ra khỏi sữa dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Thiết bị cô đặc trong điều kiện chân không để tránh sử dụng nhiệt quá cao, dễ làm tổn thất các chất dinh dưỡng kém bền nhiệt có trong sữa. Nhiệt độ cô đặc sữa không được vượt quá 65÷70oC. Thời điểm kết thúc quá trình cô đặc sữa được xác định thông qua việc đo tỷ trọng và độ nhớt của sữa. 2.2.7 Đồng hoá: Mục đích quá trình đồng hoá là làm giảm kích thước và phân bố đều các hạt cầu béo trong sữa đặc. Áp lực đồng hoá thường sử dụng từ 150 – 250 bar. Kích thước các hạt cầu béo sau đồng hoá không lớn hơn 1 mm . 2.2.8 Làm nguội và kết tinh Độ ẩm và tổng hàm lượng chất khô trung bình của sữa đặc có đường là 26% và 74% tương ứng. Nhờ tạo ra được giá trị áp lực thẩm thấu cao nên các VSV nhiễm vào sản phẩm bị ức chế, do đó ta hạn chế được sự hư hỏng sản phẩm trong quá trình bảo quản. Tuy nhiên, do độ ẩm thấp, chỉ có 50% lượng lactose trong sữa đặc có đường tồn tại ở trạng thái hoà tan. Phần lactose còn lại tồn tại dưới dạng tinh thể. Ta phải điều khiển quá trình sản xuất sao cho những tinh thể lactose thu được phải thật mịn và đồng nhất. Kích thước của chúng không được vượt quá 10 µm. Có như thế, người tiêu dùng sẽ không cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thể lactose khi sử dụng sữa đặc có đường. Để thực hiện quá trình kết tinh lactose, ta làm nguội sữa cô đặc về 28÷30oC rồi cấy mầm tinh thể lactose. Sử dụng các mầm tinh thể với kích thước vài µm. Trong quá trình kết tinh, các tinh thể lactose sẽ lớn lên với kích thước tối đa 10 µm. Khi đó, trong 1 mm3 sữa có đến 300.000 tinh thể. Ngược lại, nếu để kích thước tinh thể tăng lên đến 15 µm, tổng số tinh thể trong 1 mm3 sữa cô đặc sẽ không vượt quá 100.000. Trong trường hợp này, khi sử dụng ta sẽ cảm nhận được trạng thái hạt của các tinh thể lactose nơi đầu lưỡi. Do sản phẩm có độ nhớt cao nên thiết bị sử dụng nhất định phải có cánh khuấy. Sau cùng, sữa sẽ được làm nguội về 15÷18oC rồi được bơm qua thiết bị rót sản phẩm. 2.2.9 Rót sản phẩm: Sản phẩm được rót vào bao bì kim loại. Bao bì phải được vệ sinh và vô trùng cẩn thận trước khi rót sản phẩm để hạn chế sự tái nhiễm VSV. Sữa đặc có đường với tổng hàm lượng chất khô 74%, khi đó chỉ có nhóm VSV chịu áp lực thẩm thấu cao (halophile) như một số nấm men và nấm sợi là có thể phát triển được trong môi trường này. Do đó, để khống chế hiện tượng này, ta cần thực hiện quá trình rót sản phẩm trong điều kiện kín. Các thiết bị rót sản phẩm hiện nay đều thực hiện trong chu trình kín và ghép mí tự động. 2.2.10 Sản phẩm sữa cô đặc: Người ta đánh giá chất lượng sữa cô đặc thông qua những chỉ tiêu cơ bản sau: - Chỉ tiêu cảm quan: màu sắc, mùi, vị, trạng thái đồng nhất… - Chỉ tiêu hoá lý: độ ẩm, độ nhớt, hàm lượng chất béo và chất khô không béo. Trên bao bì sản phẩm thường được ghi thêm các giá trị về tổng hàm lượng glucid, protein và một số vitamin. - Chỉ tiêu vi sinh: tổng số vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm sợi và một số vi sinh vật gây bệnh. Sản phẩm sữa cô đặc phải được bảo quản nơi thoáng mát. Thời gian bảo quản sữa cô đặc kéo dài đến một năm. Sau mỗi mẻ sản xuất tại nhà máy, người ta lấy một số mẫu sản phẩm để kiểm tra đánh giá các chỉ tiêu chất lượng. Một số mẫu thành phẩm được thực hiện lưu mẫu trong một năm để có thể nhận xét khái quát về chất lượng sản phẩm. Chương III. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy: 3.1.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu: Trong năm sữa được thu hoạch theo sơ đồ : Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Sữa tươi nguyên liệu x x x x x x x x x x x x Biểu đồ nhập nguyên liệu: Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Sữa tươi nguyên liệu x x x x x x x x x x x Sữa tươi nguyên liệu có thể cung ứng vào mọi thời điểm trong năm. Tuy nhiên, các loại máy móc, thiết bị cần phải có thời gian tu sửa, đảm bảo duy trì sản xuất. Do đó, nhà máy chọn thời điểm ngừng hoạt động để bảo trì là tháng 11. Sở dĩ thời điểm này cũng là mùa mưa, lụt kéo dài có thể gây ảnh hưởng đến sản xuất. 3.1.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy: Sản phẩm Tháng Ca 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Sữa tươi tiệt trùng hương cam I X X X X X X X X X X X II X X X X X X X X X X X III X X X X X X Sữa cô đặc có đường I X X X X X X X X X X X II X X X X X X X X X X X III X X X X X X ¾ Công nhân trong phân xưởng được nghỉ ngày chủ nhật và các dịp lễ Tết. Mỗi ngày có thể làm việc 2 hoặc 3 ca tùy thuộc vào nguyên liệu, thời tiết, đặc biệt là nhu cầu thị trường tiêu thụ. ¾ Khí hậu của Việt Nam có 2 mùa rõ rệt :mùa khô và mùa mưa. Vào mùa khô nhu cầu tiêu dùng sữa tăng vọt, sức mua lớn nên để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và tăng doanh thu thì nhà máy làm việc hết công suất, tức 3 ca/ngày, các tháng còn lại có thể làm việc 2 ca/ngày. ¾ Tháng 11 được chọn làm tháng để tu sữa, bảo trì, bảo dưỡng máy móc thiết bị. Biểu đồ bố trí sản xuất cho từng mặt hàng: Tháng Số ngày sản xuất Sữa tươi tiệt trùng hương cam Sữa cô đặc có đường Ca/ngày Ca/tháng Ca/ngày Ca/tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 19 27 26 25 26 27 27 25 26 27 2 2 3 3 3 3 3 3 2 2 2 50 38 81 78 75 78 81 81 50 52 54 2 2 3 3 3 3 3 3 2 2 2 50 38 81 78 75 78 81 81 50 52 54 1 năm 280 718 718 3.2 Tính cân bằng vật chất cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường: 3.2.1 Các số liệu ban đầu: Năng suất nhà máy: 12.000 lit sản phẩm/ca Nguyên liệu sữa tươi: hàm lượng chất béo: 3,5% tổng chất khô: 12% Sản phẩm sữa đặc có đường: đường: 40% tổng khô không đường: 34% nước 26% 3.2.2 Tính cân bằng vật chất: Tỉ trọng của sữa thành phẩm: d =  100 (g/cm3) F 0,93 + SNF + W 1,608 F: hàm lượng chất béo trong sữa (% khối lượng) SNF: hàm lượng các chất khô không béo trong sữa (% khối lượng) W: hàm lượng nước trong sữa (% khối lượng) d = 100 = 1,359  (g/cm3) 3,5 0,93 + 70,5 1,608  + 26 Năng suất tính theo khối lượng: 12.000 x 1,359 = 16.302,86 (kg/ca) Bảng tiêu hao qua các công đoạn: STT Công đoạn tiêu hao Hao hụt (%) 1 Nguyên liệu 0,5 2 Kiểm tra, lọc 1,5 3 Định lượng 0,5 4 Xử lý nhiệt, làm nguội 1 5 Phối trộn 1 6 Cô đặc 2 7 Đồng hoá 1 8 Làm nguội, kết tinh 1 9 Rót sản phẩm 1 10 Ghép mí 1,5 11 Hoàn thiện sản phẩm 1 Theo giả thuyết về hao hụt, lượng sữa khi vào giai đoạn hoàn thiện sản phẩm là: 16.302,860 ´  100 100 - 1  = 16.466,667 (kg/ca) Lượng sữa vào giai đoạn ghép mí: 16.466,667 ´  100 100 - 1,5  = 16.717,428 (kg/ca) Lượng sữa vào giai đoạn rót sản phẩm: 16.717,428 ´  100 = 100 - 1  16.886,291 (kg/ca) Lượng sữa vào giai đoạn làm nguội và kết tinh: 16.886,291´  100 = 100 - 1  17.056,860 (kg/ca) Lượng sữa đi vào thiết bị đồng hoá: 17.056,860 ´  100 100 - 1  = 17.229,151 (kg/ca) Tính toán cho quá trình cô đặc: Lượng đường saccharose khô cần bổ sung: 17.229,151´  40 100  = 6.891,660 (kg/ca) hụt là 2%:  Lượng đường saccharose khô cần bổ sung tại quá trình cô đặc khi hao 6.891,660 ´  100 100 - 1  = 6.961,273 (kg/ca) xirô là:  Hao hụt tại nấu xirô là 1% nên lượng đường saccharose khô cần nấu 6.961,273 ´  100 100 - 1  = 7.031,590 Lượng đường sac khô 99,8% ban đầu cần là: 7.031,590 ´ 100 = 99,8  7.045,681 (kg/ca) Sản phẩm sữa cô đặc có tổng khô không đường chiếm 34%. Do đó lượng khô không đường sau khi cô đặc phải đạt 34% so với sữa đi vào thiết bị đồng hoá. Suy ra lượng chất khô không đường khi ra khỏi thiết bị cô đặc: 17.229,151´  34 = 100  5.857,911 (kg/ca) Hao hụt tại công đoạn cô đặc là 2% nên lượng chất khô không đường khi vào thiết bị cô đặc: 5.857,911´  100 = 100 - 2  5.977,460 (kg/ca) Hàm lượng chất khô chiếm 12% trong sữa nguyên liệu, do đó ta tính được lượng sữa tươi đi vào thiết bị cô đặc: 5.977,460 ´ 100 = 12  49.812,171 (kg/ca) Theo giả thuyết hao hụt, ta tính được lượng sữa khi vào phối trộn: 49.812,171´  100 = 100 - 1  50.315,324 (kg/ca) Lượng sữa khi vào giai đoạn xử lý nhiệt, làm nguội: 50.315,324 ´  100 100 - 1  = 50.823,560 (kg/ca) Lượng sữa khi vào định lượng: 50.823,560 ´  100 = 100 - 0,5  51.078,955 (kg/ca) Lượng sữa khi kiểm tra, lọc: 51.078,955 ´  100 = 100 - 1,5  51.856,807 (kg/ca) Sữa nguyên liệu: 51.856,807 ´  100  = 52.117,394 (kg/ca) 100 - 0,5 Vậy lượng sữa tươi nguyên liệu đảm bảo năng suất cho nhà máy là 52.117,394 kg/ca Nồng độ hỗn hợp đường - sữa trước khi cô đặc: x = mct 100 % d m d mct: khối lượng chất tan trong dung dịch (kg/ca) md: khối lượng hỗn hợp dung dịch (kg/ca) Lượng dịch đường saccharose đi vào thiết bị cô đặc: 6.961,273 ´ 100 = 9.944,676 (kg/ca) 70 xd = 6.961,273 + 5.977,460 100 = 21,65% 9.944,676 + 49.812,171 Lượng nước bốc hơi trong quá trình cô đặc: ⎛ x ⎞ W= y⎜1 - d ⎟ ⎝ xc ⎠ xd, xc: nồng độ hỗn hợp sữa, đường trước và sau khi cô đặc (%) y: khối lượng dung dịch trước khi cô đặc (kg/ca) y= 9.944,676 + 49.812,171 = 59.756,847 (kg/ca) ⎛ w = 59.756,847⎜1 - 21,65 ⎞ ⎟ = 42.273,931 (kg/ca) ⎝ 100 - 26 ⎠ Lượng đường lactose bổ sung để gây mầm tinh thể: 0,02 ´ 17.229,151 = 3,446 100  (kg/ca) (chọn lượng đường lactose chiếm 2% khi ra khỏi thiết bị cô đặc) Bảng tổng kết cân bằng vật chất qua các công đoạn (bảng 1) Công đoạn Tiêu hao (%) Tiêu hao khối lượng (kg/ca) Khối lượng nguyên liệu (kg/ca) Nguyên liệu 0,5 260,587 52.117,394 Kiểm tra, lọc 1,5 777,852 51.856,807 Định lượng 0,5 255,395 51.078,955 Xử lý nhiệt, làm nguội 1 508,236 50.823,560 Phối trộn 1 503,153 50.315,324 Cô đặc 2 249,061 49.812,171 42.278,635 (nước bốc hơi) 9.944,676 (đường bổ sung) Đồng hoá 1 172,291 17.229,151 Làm nguội, kết tinh 1 170,569 17.056,860 Rót sản phẩm 1 168,863 16.886,291 Ghép mí 1,5 250,761 16.717,428 Hoàn thiện sản phẩm 1 162,807 16.466,667 Sản phẩm 16.302,860 Bảng tổng hợp nguyên liệu phụ (bảng 2) Nguyên liệu Kg/ca Kg/h Kg/năm Đường saccharose 7.045,681 880,710 5.058.798,958 Đường lactose 3,446 0,431 2.474,228 Bảng tổng hợp nguyên liệu sữa tính cho cả công đoạn chung với dây chuyền sữa triệt trùng hương cam (bảng 3) Công đoạn Kg/ca Kg/h Kg/năm Nguyên liệu 68.171,598 8.521,450 48.947.207,36 Kiểm tra, lọc 67.830,740 8.478,842 48.702.471,32 Định lượng 66.813,279 8.351,660 47.971.934,32 Gia nhiệt, làm nguội 66.479,213 8.309,901 47.732.074,93 Phối trộn 50.315,324 6.289,415 36.126.402,63 Cô đặc 49.812,171 6.226,521 35.765.138,78 Đồng hoá 17.229,151 2.153,643 12.370.530,42 Làm nguội & kết tinh 17.056,860 2.132,107 12.246.825,48 Rót sản phẩm 16.886,291 2.110,786 12.124.356,94 Ghép mí 16.717,428 2.089,678 12.003.113,30 Thanh trùng 16.466,667 2.058,333 11.823.066,91 Hoàn thiện sản phẩm 16.302,860 2.037,857 11.705.453,48 Tính số hộp: Sữa được rót vào hộp sắt tây có khối lượng 410 g Năng suất trước khi vào máy rót: 16.886,291 kg/ca Số lượng sản phẩm rót hộp: 16.886,291´103 8 ´ 410  = 5.148 (sp/h) Chương IV. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 4.1 Bảng kê các thiết bị dùng trong dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường : STT Tên thiết bị 1 Bể thu và làm lạnh sơ bộ sữa 2 Thiết bị kiểm tra, lọc 3 Thùng chứa sữa sau khi lọc 4 Cân định lượng 5 Thiết bị gia nhiệt và làm nguội 6 Thùng chứa sữa sau gia nhiệt 7 Thiết bị phối trộn 8 Thùng chứa sau phối trộn 9 Thiết bị cô đặc 10 Thùng chứa sữa sau khi cô đặc 11 Thiết bị đồng hoá 12 Thùng chứa sữa sau khi đồng hoá 13 Thiết bị kết tinh và làm nguội 14 Bồn chứa sữa chờ rót 15 Máy rót, ghép mí 16 Nồi nấu xirô 17 Bơm sữa tươi 18 Bơm sữa đặc 4.2 Tính và chọn thiết bị: Số lượng thiết bị : n = năng suất dây chuyền/năng suất thiết bị 4.2.1 Thiết bị dùng chung cho cả hai dây chuyền: 1. Bể thu và làm lạnh sơ bộ sữa: Theo bảng 3 ta có lượng sữa nguyên liệu: 68.171,598 (kg/ca) Đổi sang thể tích: Chọn bể loại BO-1000 Thể tích : 6.400 lit  68.171,598 = 66.121,821 l/ca 1,032 Thể tích làm việc: 6.000 lit Công suất điện của cánh khuấy : 0,4 kW Số vòng quay của cánh khuấy :180 vòng/phút Nhiệt độ sữa vào :320C Nhiệt độ sữa ra: 40C Thời gian làm lạnh :2 giờ Năng suất máy lạnh loại Uf -56 : 3,48kW Kích thước thiết bị : 2.775 x 1.230 x 1.720 mm Khối lượng thiết bị : 1.180 kg Một ca làm 4 mẻ. Do đó số bể cần chọn: 66.121,821 = 2,75 6.000 ´ 4 Chọn 3 bể để đảm bảo năng suất nhà máy. 2.Thiết bị lọc: Theo số liệu bảng 3 lượng sữa cần lọc 67.830,74 kg / ca. Mỗi ca làm việc 8 giờ, tuy nhiên các thiết bị phải mất 0,5 giờ để nghỉ giữa ca, vệ sinh thiết bị. Do đó tính thời gian hoạt động cho các thiết bị là 7,5 giờ. Đổi sang thể tích:  67.830,74 = 8.763,661 l/h 7,5 ´1,032 Chọn thiết bị lọc thuỷ tĩnh GEA KA 70-76 (Ý) Năng suất thiết bị: 3.000 l/h Chiều dài thiết bị: 0,6m Đường kính ngoài: 25cm Đường kính ống lọc: 15cm Đường kính lưới lọc: f = 76m m Số thiết bị cần chọn: n = 8.763,661 = 2,92 3.000 Vậy chọn 3 thiết bị để đảm bảo năng suất nhà máy 3.Thùng chứa sữa sau khi lọc: Lượng sữa cần lọc: 67.830,74 kg / ca Đổi ra thể tích m3/h 67.830,74 7,5.1,032.103 Chọn 2 thùng.  =8,763 (m3/h) Thể tích mỗi thùng là: V =  8,763 = 4,382m 3 2 Chọn hệ số chứa đầy 0,8 Þ V = 4,382 = 5,478m 3 0,8 Thùng làm bằng thép không rỉ, thân hình trụ, đáy hình nón. Thể tích thùng được tính theo công thức: V=Vn+Vtr Vn: thể tích phần đáy nón Vtr: thể tích phần thân trụ pD2 H Thể tích phần thân trụ: Vtr = 4 D: đường kính thùng H: chiều cao thùng. Chọn H=1,3D Vtr = pD2 H 4 pD21,3D = 4  = 1,021D3 Thể tích phần đáy nón: Vn= pD2 h 12 h: chiều cao phần đáy nón. Chọn h=0,3D 2 2 Vn= pD h = pD 0,3D = 0,0785D3 12 12 V = 0,0785.D3 + 1,021.D3 = 1,0995. D3 D = 3 V 1,0995 = 3 5,478 1,0995  = 1,708m  (*) H = 1,3.D = 2,220 m h = 0,3.D = 0,512 m Chọn 2 thùng 4. Cân định lượng: Theo bảng (3) lượng sữa cần định lượng là 66.813,279 kg/ca Đổi sang thể tích:  66.813,279 = 8.632,206 l/h 7,5.1,032 Chọn cân loại GHJ – 15 (Nhật Bản) Năng suất 6.000 l/h Khối lượng: 70 kg Kích thước: 500 x 550 x 2100 Số lượng: 2 cân 5. Thiết bị gia nhiệt và làm nguội: Lượng sữa cần đưa vào gia nhiệt: 66.479,213 (kg/ca) Đổi ra thể tích lit/h: 66.479,213 = 8.589,045 lít/h 7,5.1,032 Chọn thiết bị gia nhiệt loại Tetra plex C6 · Năng suất 15000 l/h · Lượng nước sử dụng là 30 000 (l/h) · Số tấm truyền nhiệt là 85 tấm · Chiều dày mỗi tấm là 0,6 mm · Kích thước mỗi tấm: 1000 x 250 (mm) Tính số lượng thiết bị 8.589,045 = 0,573 < 1 15000 Chọn 1 thiết bị cũng đảm bảo năng suất. 6. Thùng chứa sữa sau gia nhiệt: Năng suất trước khi vào thiết bị: 66.479,213 (kg/ca) Đổi sang thể tích:  66.479,213 7,5 ´1,032 ´103  = 8,.589  (m3/h) Chọn 2 thùng chứa. Vậy thể tích trong 1 thùng là:  8,589 = 4,295 m3/h 2 Hệ số chứa đầy 0,8 Þ V =  4,295 = 5,368 m3 0,8 Chọn thùng trụ, đáy nón làm bằng thép không rỉ. Theo công thức (*) ta có: Đường kính thiết bị: D = 3 V 1,0995 = 3 5,368 1,0995  = 1,696m Chiều cao phần trụ: H = 1,3.D = 2,205 m Chiều cao phần nón: h = 0,3.D = 0,509 m Số lượng bể cần dùng là 2 bể. Tuy nhiên, chọn thêm 1 thùng nữa để dự trử khi vệ sinh để đảm bảo năng suất cho cả 2 dây chuyền. Vậy số thùng chứa là 3 thùng 4.2.2 Thiết bị dùng cho dây chuyền sản xuất sữa cô đặc có đường: 1. Thiết bị phối trộn: Theo bảng 3 ta có năng suất trước khi vào thiết bị là: 50.315,324 kg/ca Đổi sang thể tích:  50.315,324 7,5 ´1,032 ´ 103  = 6,501 Chọn thiết bị Tetra Almix10 in – line vacuum mixer Loại có năng suất: 5.000 l/h Công suất động cơ: 36 kw Tổng khối lượng thiết bị: 1.450 kg Thể tích: 14,6 m3 Chiều cao thiết bị:3.020 mm Kích thước thiết bị: 2.938 x 1.401 x 3.020 mm Chọn 1 thiết bị 2. Thùng chứa sữa sau khi phối trộn: Năng suất trước khi vào thiết bị: 50.315,324(kg/ca) Đổi sang thể tích: Chọn 2 thùng Thể tích mỗi thùng: V =  50.315,324 7,5 ´ 1,032 ´103 6,501 = 3,251m 3 2  = 6,501 (m3/h) Hệ số chứa đầy 0,8 Þ V =  3,251 = 4,063 m3 0,8 Chọn thùng trụ, đáy nón làm bằng thép không rỉ. Theo công thức (*) ta có: Đường kính thiết bị: D = V 3 1,0995 = 3 4,063 1,0995  = 1,546m Chiều cao phần trụ: H = 1,3.D = 2,010 m Chiều cao phần nón: h = 0,3.D = 0,464 m Số lượng thùng: 2 3. Thiết bị cô đặc: Theo bảng 3, năng suất trước khi vào thiết bị là 49.812,171 (kg/ca) 3 Đổi sang thể tích: 49.812,171´ 10 7,5 ´ 1,032.103  = 6.435,681 l/h Bản) Chọn thiết bị cô đặc chân không loại GHJ – 12 (Nhật Thể tích: 800 lít Kích thước thiết bị: 800 x 900 mm Khối lượng: 450 kg Số thiết bị: n = 6.435,681 = 8,04 800 Do đó chọn 9 thiết bị để đảm bảo năng suất nhà máy 4. Thùng chứa sữa sau khi cô đặc: Năng suất trước khi vào thiết bị:: 17.229,151 kg/ca Đổi sang thể tích:  17.229,151 7,5 ´ 1,359 ´103  = 1,690 (m3/h)