Tài liệu Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp

Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I- Lập luận kinh tế Sữa bắp là một sản phẩm giàu dinh dưỡng, được chế biến chủ yếu từ bắp ngọt tươi, xuất hiện trong những năm gần đây ở nhiều nước Châu á như Trung quốc, Thái lan,... Sữa bắp có dạng dịch sữa đóng chai hoặc ở dạng bột. Quy trình sản xuất gồm những công đoạn chủ yếu như : nghiền bắp hạt tươi, lọc lấy dịch, gia nhiệt có bổ sung các chất nhũ hoá, đồng hoá áp lực cao, đóng hộp, thanh trùng và làm nguội sản phẩm. Ở Trung quốc, nhiều nghiên cứu đã sử dụng các nguyên liệu khác như lạc, đỗ tương, sữa bột,... dùng phối trộn để tạo sản phẩm có giá trị cảm quan và dinh dưỡng cao, phù hợp cho người bệnh, người già và trẻ nhỏ. Sản phẩm sữa ngô của công ty IWA (Thái lan)đã sử dụng thiết bị thanh trùng UHT (Ultra high temperature) tạo sản phẩm sữa bắp có hương vị tự nhiên và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm lên 180 ngày. Ở Việt nam, bắp ngọt mới được nhập nội từ khoảng 10 năm qua, ban đầu phát triển mạnh ở các tỉnh phía Nam, đến nay đã được trồng ở một số tỉnh phía Bắc, tập trung ở vùng ngoại thành Hà nội và một số tỉnh lân cận như Hưng yên, Hà tây,... Các giống bắp ngọt được trồng phổ biến hiện nay là các giống bắp Thái và bắp Mỹ; có thời gian sinh trưởng ngắn, khoảng 70 – 80 ngày. Trong những năm qua, Viện nghiên cứu bắp cũng đã vàđang nghiên cứu, lai tạo ra các giống bắp ngọt như giống TSB, đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu thụ bắp ngọt ngày càng tăng của nhân dân. Hiện nay, bên cạnh những sản phẩm ngô hộp nhập ngoại, sản phẩm bắp đóng chai đã được nghiên cứu, sản xuất trong nước và bán trên thị trường, dần dần trở thành món ăn bổ dưỡng, tươngđối phổ biến của người dân thành thị. Ngoài ra, bắp ngọt còn được chế biến thành sữa bắp tại một số cơ sở nhỏ như cơ sở sản xuất Hà Văn Vinh (Hà nội), cơ sở chế biến thực phẩm SVB (Thành phố Hồ Chí Minh). Các sản phẩm sữa bắp này đóng trong chai nhựa, được bán trên thị trường với số lượng hạn chế do chỉ giữ được 3 ngày ở điều kiện dưới 4oC. Do điều kiện b ảo quản như vậy nên sản phẩm sữa bắp sản xuất trong nước chưa đư ợc phổ biến rộng rãi, trong khi đó sản phẩm sữa bắp nhập từ Thái lan có giá thành quá cao (giá bán lẻ: 5000đ/hộp 200ml). Vì vậy nghiên cứu công nghệ sản xuất sữa bắp là việc làm cần thiết nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, quy trình ổn định và kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm. II- Nguyên liệu 2.1. Bắp 2.1.1. Tên khoa học Họ (family) Phân họ (subfamily) Tộc (tribe) Poacea (hòa thảo) Andropogonoideae Tripsaceace Trang 1 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Chi (genus) Loài (species)         Zea Zea mays L. 2.1.2. Phân loại: Ngô bọc (Zea mays Tunicata Sturt): nguồn gốc Mexico, là dạng nguyên thủy, mỗi hạt đều có vỏ bọc do mày nhỏ, trên đỉnh có râu dài. Loài này có nhiều lá, hoa cờ phát triển đôi khi có hạt trên bong cờ. Hạt cứng, tinh bột dạng sừng Ngô nổ (Zea mays Everta Sturt): Hạt có màu trắng, vàng, tương đối nhỏ, đầu hơi nhọn, nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 62-72%. Hạt ngô nổ khá cứng, khó nghiền ra bột. Ngô bột (Zea mays Amylacea Sturt):xuất xứ Peru, hạt đầu tròn hoặc hơi vuông, màu trắng, phôi tương đối lớn. Nội nhũ hạt ngô bột có màu trắng đục, cấu tạo bở xốp, dễ hút nước. Hàm lượng tinh bột khoảng 55-80%. Thành phần tinh bột gồm 20% amylase và 80% amylopectin. Hạt hầu như không có lớp sừng, nội nhũ cấu tạo hoàn toàn bằng tinh bột, hạt màu trắng sữa, bên trong mềm, dễ xay thành bột, là nguyên liệu tốt để sản xuất bột và làm rượu Ngô đường (Zea mays Saccharata Sturt): phôi tương đối lớn, nội nhũ sừng, trong hạt có nhiều gluxit dễ hòa tan (dextrin). Hàm lượng tinh bột của nội nhũ tương đối từ khoảng 2547%. Hàm lượng đường và dextrin khá cao, có thể đến 19-31%. Thành phần tinh bột của ngô đường gồm 60-90% amylose và 10-40% amylopectin Ngô răng ngựa (Zea mays Indentata Sturt): Hạt tương đối lớn, màu vàng, trắng, tím… lõi bắp tương đối nhỏ màu trắng, đỏ tía, đỏ nhạt. Hàm lượng tinh bột khoảng 60-65%, thành phần tinh bột gồm 21% amylase và 79% amylospectin Ngô tẻ-ngô đá rắn (Zea mays Indurata Sturt): hạt màu trắng ngà hoặc vàng, đôi khi có màu tím. Nội nhũ của ngô đá có cấu tạo trong và một phần nhỏ ở lõi hạt có cấu tạo đục. Lõi bắp to, tỉ lệ hạt thấp, năng suất thấp. Hàm lượng tinh bột khoảng 56-75%. Thành phần tinh bột gồm 21% amylose và 79% amylopectin Ngô nếp (Zea mays Ceratina Kalesh): còn gọi là ngô sáp, hạt ngô tròn màu trắng đục. Phần ngoài của nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 60%, thành phần gồm 100% amylopectin, tỉ lệ amylose không đáng kể Ngô đường bột (Zea mays Amylacea Saccharata): phần trên hạt là nội nhũ sừng, có nhiều tinh bột đường, phần dưới là nội nhũ bột, nguồn gốc Nam Mỹ 2.1.3. Cấu tạo bắp ngô Cấu tạo của một bắp ngô được mô tả trong hình: bao gồm lá bao, râu, bẹ, lõi, cuống, hạt. Nếu bóc hết lá bao và râu thì bắp ngô có hình trụ thuôn ở 2 đầu. Trong một bắp, hạt chiếm khoảng 78%, còn lại lõi và cuống khoảng 22% tính theo hàm ẩm tự nhiên. Trong lõi còn lại trung bình 0.22% hạt không tẻ ra được gọi là hạt kẹ. Tùy theo giống, điều kiện canh tác mà bắp ngô trong Trang 2 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp khoảng 200-400g, cá biệt có loài cho bắp đến 600g. Chiều dài bắp vào khoảng 10-25cm. Hạt ngô phát triển thành từng hàng thẳng, số hàng mọc trên mỗi bắp thường là số chẵn. Số hàng nhiều hay ít phụ thuộc vào kích cỡ bắp ngô trong khoảng từ 8-24 hàng hạt, trung bình 16-20. Hình 1.1 : Cấu tạo của bắp ngô 2.1.4. Cấu tạo hạt ngô Bắp và hạt ngô có hình dạng và kích thước khác biệt nhau rất nhiều giữa các giống. Dựa vào đặc tính này người ta có thể phân biệt được chúng. Ngay trong cùng một bắp, hạt cũng thay đổi về hình dạng và độ lớn. Hạt ở đầu cuống bắp dường như có cùng khối lượng với hạt giữa bắp, có dạng ngắn hơn và to hơn, phôi to hơn. Hạt của các giống ngô khác nhau nhưng đều cấu tạo gồm từ 3 phần chính : vỏ, phôi, và nội nhũ. Tỉ lệ giữa các thành phần của hạt ngô được trình bày trong bảng Bảng 1.1 : Thành phần các phần chính trong hạt ngô răng ngựa Thành phần Phần trăm trong hạt ( theo % chất khô) Vỏ 5.1 – 5.7 Phôi 10.2 – 11.9 Nội nhũ 81.8 – 83.5 Mày 0.8 – 1.1  Vỏ : ngô là loại hạt trần nên không có có vỏ trấu mà chỉ có lớp vỏ quả và vỏ hạt. Chiều dày lớp vỏ khoảng 35-60ìm Vỏ quả gồm có 3 lớp :  Lớp ngoài cùng : tế bào xếp theo chiều dọc của hạt nên gọi là lớp tế bào dọc  Lớp giữa : gồm những tế bào tương tự như lớp ở ngoài nhưng tế bào xếp thành chiều ngang. Khi hạt còn xanh những tế bào của lớp giữa chứa những hạt diệp lục. Khi hạt đã chín trong tế bào này trống rỗng.  Lớp trong : gồm những tế bào hình ống xếp theo chiều dọc của hạt. Chiều dày của lớp vỏ ngoài thay đổi theo tùy loại và giống hạt. Trong cùng một hạt thì chiều dày của vỏ ngoài tại các vị trí khác nhau cũng không giống nhau. Vỏ hạt gồm 2 lớp tế bào :  Lớp ngoài : gồm những tế bào xếp rất xít với nhau và chứa đầy chất màu ( sắc tố )  Lớp trong : gồm những tế bào không màu và không ngấm nước, dễ cho nước đi qua  Lớp aleurone : gồm những lớp tế bào lớn, thành dày, trong có chứa hợp chất của Nitơ và những giọt nhỏ chất béo. Lớp tế bào này có dạng nhỏ hình vuông hoặc chữ nhật. Lớp aleurone dày khoảng 10-70um, trong này hầu như không chứa tinh bột. Chiều dày của lớp aleurone phụ thuộc vào giống, loại hạt và nhất là phụ thuộc vào điều kiện canh tác.  Nội nhũ - Sau lớp aleurone là khối những tế bào lớn hơn, thành mỏng, có hình dạng khác nhau, xếp không có thứ tự rõ ràng, đó là tế bào nội nhũ. - Nội nhũ của ngô được chia làm 2 phần, nội nhũ sừng và nội nhũ bột:  Lớp nội nhũ bột nằm bên trong, gần phôi, mềm và đục, chứa nhiều hạt tinh bột. Các hạt tinh bột của lớp nội nhũ lớn và trơn nhẵn. Liên kết các tế bào trong lớp nội nhũ bột lỏng lẻo. Trong phần nội nhũ bột, màng lưới các hạt protein mỏng và không bao bọc được xung quanh hết các hạt tinh bột.  Lớp nội nhũ sừng cứng và trong mờ, nằm gần lớp vỏ, chứa nhiều hạt protein. Hạt Trang 3 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp tinh bột của lớp nội nhũ hình đa giác, kích thước nhỏ, kết dính nhau rất sít. - Tỉ lệ giữa nội nhũ sừng và nội nhũ bột thay đổi tùy thuộc vào giống ngô. Ví dụ với ngô răng ngựa tỉ lệ này là 2:1 phụ thuộc vào tỉ lệ giữa nội nhũ sừng và nội nhũ bột mà nhìn bên ngoài nội nhũ hạt ngô có thể trong hay đục. Ngô đá thì hầu như toàn bộ nội nhũ trong còn ngô bột thì nội nhũ đục hoàn toàn. Bảng 1.2 : Thành phần nội nhũ sừng và nội nhũ bột của ngô răng ngựa ( % chất khô) Thành phần Tinh bột Protein Chất béo Tro Các chất khác Tổng  Nơi nhũ sừng (%) 80.4 13.25 0.73 0.27 5.51 100 Nơi nhũ bột (%) 85.6 7.69 0.33 0.35 5.51 100 Ngô xay (%) 88.1 8.47 0.79 0.34 2.3 100 Phôi Phôi nằm gần cuống hạt và dính liền với nội nhũ. Trong những điều kiện thích hợp, cây non được phát triển ra từ phôi. Tỉ lệ khối lượng các phần vỏ, nội nhũ và phôi phụ thuộc vào điều kiện canh tác. Phôi của hạt ngô rất lớn, có thể chiếm 8-15% khối lượng hạt. Các giống ngô đá và răng ngựa có phôi nhỏ, trong khi các giống ngô bột lại có phôi lớn. Cấu trúc của phôi khá xốp và thành phần chứa nhiều chất béo nên rất dễ bị hư hỏng. 2.1.5. Thành phần hóa học Thành phần hóa học của hạt ngô thay đổi tùy theo điều kiện khí hậu, giống, loại ngô, kỹ thuật canh tác, đất đai...Thành phần hóa học của hạt ngô phân bố không đều trong hạt, nó có tỉ lệ khác nhau giữa 3 phần chính là vỏ, nội nhũ và phôi. Bảng 1.3 : Sự phân bố các chất trong các phần của ngô Thành phần hóa học Protein Lipid Chất tro Tinh bột Đường Chất xơ Vỏ 3.7 1 0.8 7.3 0.34 86.7 Nội nhũ 8 0.8 0.3 87.6 0.62 2.7 Phôi 18.4 33.2 10.5 8.3 10.8 8.8 Giữa các giống ngô khác nhau thành phần hóa học cũng khác nhau. Bảng 1.4 : Thành phần hóa học trung bình của hạt ngô ( % chất khô) Giống ngô Ngô đá Ngô bột Ngô răng ngựa Ngô nổ Protein 12.3 113 12.2 14.3 Tinh bột 60 64.2 615 59.9 Trang 4 Đường 1.74 1.97 1.83 2.66 Lipid 7.9 72 7.7 6.36 Tro 1.28 1.05 1.16 1.33 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Bắp sử dụng để sản xuất sữa bắp là loại bắp ngọt Bảng 1.5 : Thành phần hóa học trung bình của bắp ngọt: Thành phần (100g hạt) Tinh bột Đường Cellulose Lipid Protein Khoáng Nước Bắp ngọt 13,16 g 17,24 g 5g 2,79 g 4,44 g 0,87 g 56,5 g 2.2. Sữa tươi Sữa tươi được bổ sung vào sữa bắp để làm tăng giá trị cảm quan cho sữa bắp. Bảng 1.6 : Thành phần hóa học của sữa bò tươi : Chất khô Protein Chất béo Carbohydrate Khoáng 12,9 % 3,4 % 3,9 % 4,8 % 0,8 % Bảng 1.7 : Chỉ tiêu vi sinh của sữa tươi : Tên chỉ tiêu Tổng số vi sinh vật hiếu khí, số khuẩn laic trong 1ml sản phẩm Coliforms, số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm E. coli, số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm Salmonella, số vi khuẩn trong 25ml sản phẩm Staphylococcus aureus, số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm Clostridium perfringens, số vi khuẩn trong 1ml sản phẩm Trang 5 Mức cho phép 10 0 0 0 0 0 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp 2.3. Nước Nước là thành phần chủ yếu trong sữa bắp, thành phần và tính chất của nước sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Bảng chỉ tiêu của nước [TCVN 5501-91] Bảng 1.7 : Chỉ tiêu vi sinh của nước dùng trong sản xuất sữa bắp Loại vi sinh vật Số lượng Vi sinh vật hiếu khí trong 1 ml nước < 100 (khuẩn lạc) Vi sinh vật kỵ khí trong 1 ml nước 0 Vi khuẩn E.Coli trong 1 lít nước < 20 (khuẩn lạc) Vi khuẩn gây bệnh lị hoặc thương hàn 0 Trứng giun sán 0 ( trứng) 2.4. Đường Đường được bổ sung vào sữa bắp ngoài mục đích cung cấp năng lượng còn có tác dụng điều vị và tăng mùi thơm cho sản phẩm. Loại đường thường được sử dụng là đường saccharose dạng kết tinh (đường tinh luyện) 2.5. Phụ gia  Kali sorbat: Là muối của kali với acid sorbic, có dạng bột hoặc dạng hạt màu trắng và tan nhiều trong nước, không độc đối với cơ thể con người, không gây mùi vị lạ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Kali sorbat ức chế mạnh nấm men và nấm mốc nhưng lại ít tác dụng đến vi khuẩn. Hàm lượng Kali sorbat cho phép sử dụng trong đồ uống là 1000ppm  CMC: Dạng màu trắng, có tính hút ẩm, dễ phân tán trong nước và rượu, chủ yếu được dùng để điều chỉnh độ nhớt của sản phẩm mà không tạo gel. Mức độ sử dụng của CMC là 0,05 đến 0,5% trên toàn bộ sản phẩm  Lecithin : trên thị trường là hỗn hợp photpholipid trong dầu, được sử dụng làm chất nhũ hóa cho các sản phẩm sữa, tránh làm sữa bị tách pha trong quá trình bảo quản sau này. Hàm lượng lecithin sử dụng trong sữa bắp là 0,1 – 0,4 %w/w III- Sữa bắp Các chỉ tiêu đánh giá sản phẩm sữa bắp 3.1. Chỉ tiêu hóa lý Tỉ lệ giữa bắp và nước trong quá trình sản xuất sữa bắp có thể thay đổi từ 1:4 đến 1:6, sự thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến thành phần và chất lượng của sữa Trang 6 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp 3.2. Chỉ tiêu visinh Trong sản phẩm sữa bắp phải:  Không được có sự có mặt của các vi khuẩn sau: Staphylococcus aureus, Salmonella enteropathogenic, Esherichia coli, Vibrio parahemolyticus, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni.  Không được có sự có mặt của Yersinia enterocolitica.  Số tế bào vi sinh vật không được lớn hơn 20.000 cfu/g.  Trong mẫu kiểm tra, không có sự xuất hiện của Coliform. 3.3. Chỉ tiêu hóa sinh Các phép thử hoạt tính của enzyme cho kết quả âm tính 3.4. Chỉ tiêu cảm quan  Trạng thái : Dung dịch đồng nhất, không tách lớp  Màu sắc : Sản phẩm sữa bắp có màu vàng nhạt  Mùi : Thơm, êm dịu đặc trưng của sữa bắp, có thể có thêm mùi bổ sung vào sản phẩm, nhưng mùi đậu không được quá nhiều  Vị : Ngọt, không có vị đắng 3.5. Bao bì  Bao bì phải được kiểm tra chất lượng và rửa sạch trước khi đưa và sử dụng  Bao bì phải thể hiện đầy đủ thông tin cần thiết thể hiện bản chất của sản phẩm, đơn vị sản xuất, hướng dẫn sử dụng, thời hạn sử dụng… Hình 1.2 : Một số sản phẩm sữa bắp trên thị trường IV- Địa điểm xây dựng phân xưởng  Nguyên tắc lựa chọn : Trang 7 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp 1. Gần mạng lưới giao thông 2. Phải nằm trong vùng qui hoạch của trung ương và địa phương, 3. Nơi khí hậu thời tiết thuận lợi. 4. Gần thị trường tiêu thụ 5. Gần nguồn điện nước 6. Có đủ diện tích để xây dựng các công trình hiện hữu phù hợp mặt bằng nhà máy và có khu dự trữ để xây dựng trong tương lai Phân xưởng sản xuất sữa bắp được chọn xây dựng tại khu công nghiệp Long Thành, tỉnh Đồng Nai. Vị trí: nằm trên quốc lộ 51, xã An Phước, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai Có điều kiện thuận lợi để xây dựng phân xưởng như:  Có vị trí thuận lợi: + Cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 44km, khi đường cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Giây hoàn thành thì khoảng cách này chỉ còn 23km + Cách trung tâm thành phố Biên Hòa 20km + Cách cảng Gò Dầu 23km + Cách cảng Sài Gòn 48km + Cách cảng Phú Mỹ 25km + Cách cảng Vũng Tàu 63km + Cách sân bay Tân Sơn Nhất 32km + Cách sân bay Long Thành 11k  Thổ nhưỡng: + Độ cao trung bình so với mặt biển: 28m + Cường độ chịu tải của đất: 1,5 – 2,5 kg/cm2  Khí hậu: + Nhiệt độ trung bình năm: 25 – 260C + Độ ẩm trung bình năm: 78 – 84% + Lượng mưa trung bình năm: 1800 – 1900mm  Nguồn điện: lưới điện quốc gia từ nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, thuỷ điện Đa Mi – Hàm Thuận và trạm biến áp Long Bình 220/110 kV đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các nhà máy trong khu công nghiệp Long Thành. Thông qua 2 trạm biến thế 63MVA, điện hạ thế 22kV được kéo đến tường rào từng nhà máy  Nguồn nước: lấy từ nhà máy nước Thiện Tân, năng suất 30000m3/ngày  Xử lý nước thải: có nhà máy xử lý nước thải năng suất 12000 m3/ngày Hệ thống đường ống thu gom nước thải được thiết kế riêng rẽ với hệ thống thoát nước mưa và được kéo đến sát tường rào các nhà máy, đảm bảo thu gom toàn bộ nước thải trong khu công nghiệp để dẫn về nhà máy xử lý nước thải Trang 8 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp  Đường giao thông nội khu: trải bê tông nhựa tải trọng H30, đường chính rộng 19m và 15m, có vỉa hè rộng rãi cho người đi bộ, có đèn chiếu sáng, cây xanh, thảm cỏ  Đường ống thoát nước mưa đường kính 800 – 1000mm, xây dựng 2 bên trục đường giao thông nội khu  Phương tiện thông tin liên lạc: đáp ứng đầy đủ nhu cầu liên lạc trong nước và quốc tế: tổng đài điện tử tự động, đường truyền internet tốc độ cao do VDC cung cấp, các dịch vụ bưu điện khác  Các dịch vụ hỗ trợ cho doanh nghiệp: tài chính, ngân hàng, thương mại; thủ tục hành chính thuận tiện, nhanh chóng, dịch vụ “một cửa”  Các tiện ích khác: xây dựng khu nhà ở cho 40000 công nhân, có chỗ ở cho chuyên gia, có chợ, siêu thị, công viên cây xanh, công viên nước  Lực lượng lao động : Dân số Đồng Nai là 2 triệu người, 70% dân số dưới 35 tuổi  Các loại chi phí: + Giá điện: 890 VND/KWh + Giá nước: 4.400 VND/m3 + Giá xử lý nước thải: 1.000 VND/m3 + Phí quản lý khu công nghiệp: 0,2 USD/m2/ năm + Giá thuê đất và sử dụng cơ sở hạ tầng: < 2,05 USD/m2/ năm (trả hằng năm) CHƯƠNG II : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I- Quy trình công nghệ Bắp hạt đông lạnh Rã đông Nước Nghiền Trang 9 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Lọc Ly tâm Sữa tươi Bã thô Tinh bột Gia nhiệt, phối trộn Syrup, phụ gia Đồng hóa Tiệt trùng Rót chai, bài khí Chai, nắp Tiệt trùng Bảo ôn Nhãn Dán nhãn Sữa bắp II- Thuyết minh quy trình công nghệ 2.1. Nghiền ướt Quá trình này nhằm giảm kích thước của hạt bắp, trích ly các chất trong hạt bắp vào nước. Quá trình nghiền ướt được thực hiện bởi thiết bị nghiền đĩa trục quay. Tỷ lệ nước : bắp là 5:1 2.2. Lọc Quá trình này có mục đích khai thác, loại bỏ các chất không tan ra khỏi dịch chiết sau khi nghiền. Lọc trong buồng lọc có trục vít xoắn. Dịch bắp sau lọc có nhiệt độ khoảng 60oC. 2.3. Ly tâm Tách tinh bột ra khỏi dịch sữa, tránh hiện tượng thoái hóa tinh bột trong quá trình bảo quản sữa sau này Sử dụng thiết bị lắng ly tâm đĩa % tinh bột còn sót trong dịch sữa bằng 0,5% khối lượng sữa sau khi ly tâm Trang 10 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp % khối lượng sữa thoát ra theo tinh bột bằng 40% lượng huyền phù tinh bột sau ly tâm 2.4. Gia nhiệt Mục đích chuẩn bị cho quá trình phối trộn Dịch sữa được gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng, gia nhiệt bằng hơi nước 2.5. Phối trộn Quá trình này có mục đích là hoàn thiện, làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm. Tiến hành phối trộn dịch bắp sau khi thủy phân với sữa tươi, syro đường, phụ gia Tỉ lệ phối trộn dịch sữa bắp : sữa tươi : syrup là 10:1:2 2.6. Đồng hoá Quá trình đồng hoá nhằm xé nhỏ các giọt cầu béo và phân tán chúng đều trong sữa, tăng tính ổn định của hệ nhũ tương, tăng giá trị cảm quan và hiệu quả của quá trình truyền nhiệt. Sử dụng thiết bị đồng hoá áp lực cao 2 cấp : 245bar và 35bar. 2.7. Rót chai, đóng nắp Sau khi đồng hoá, sữa được rót vào chai 200ml, đóng nắp và đem đi hấp tiệt trùng. 2.8. Tiệt trùng Quá trình này nhằm tiêu diệt hoàn toàn vi sinh vật và enzym có trong sữa, kéo dài thời gian bảo quản của sữa. Thực hiện quá trình bằng thiết bị tiệt trùng hydrolock với chế độ xử lý nhiệt 135oC -10 phút – 3,5at. CHƯƠNG III : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I- Tính chất của nguyên liệu Bảng 3.1 : Thông số của nguyên liệu Nguyên liệu Bắp Thông số (% khối lượng) Tinh bột Carbohydrate Cellulose Lipid Protein Khoáng Nước Giá trị 13,16 17,24 5 2,79 4,44 0,87 56,5 Sữa tươi Protein Chất béo Carbohydrate Khoáng 3,4 3,9 4,8 0,8 Trang 11 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Nước 87,1 II- Tổn thất trong các quá trình Bảng 3.2 : Tổn thất trong từng quá trình Tổn thất Giá trị Quá trình nghiền ướt (% khối lượng dịch) 1 Quá trình lọc (% khối lượng dịch) 2,9 Quá trình ly tâm (% khối lượng dịch) 10,8 Quá trình phối trộn (% khối lượng dịch) - 30 Quá trình đồng hoá (% khối lượng sữa) 0,5 Quá trình rót chai (% khối lượng sữa) 1 Quá trình tiệt trùng (% số lượng chai) 0,5 Quá trình bảo ôn (% số lượng chai) 0,5 III- Tính cân bằng vật chất  Căn cứ vào bảng 3.1 ta suy ra trong 100 kg bắp có 25,34 kg chất khô hoà tan, 5 kg xơ, 13,16 kg tinh bột và 56,5 kg ẩm. 3.1. Quá trình nghiền Trang 12 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Tỉ lệ nước : bắp ban đầu trong quá trình nghiền ướt là 5:1 (w/w). Lượng nước cung cấp cho quá trình nghiền là 500 L Sau quá trình nghiền ướt, khối lượng nguyên liệu là: (100 + 500)×(1-0,01) = 594 (kg). 100  56,5 100 7,25 Phần trăm chất khô của dịch nghiền : 100  500 % 3.2. Quá trình lọc Độ ẩm của bã là 60%. Khối lượng xơ trong b l 5 kg Khối lượng chất tan trong bã : 25,34×0,05 = 1,27 (kg) Khối lượng tinh bột trong bã : 13,16×0,05 = 0,66 (kg) Khối lượng chất khô trong bã : 5 + 1,27 + 0,66 = 6,93 (kg) 6,93 17,33(kg ) 1  0 , 6 Khối lượng bã : Khối lượng dịch sữa thu được sau quá trình lọc là: 594 – 17,33 = 576,67 (kg). Lượng chất khô trong dịch sữa : 43,5 – 6,93 = 36,57 (kg) 36,57 100 6,34 Phần trăm chất khô của dịch sau khi lọc : 576,67 % 3.3. Quá trình ly tâm Q2, X2 Tách tnh bột Q1, X1 T1, t1 Lượng dịch đưa vào thiết bị ly tâm : Q2 = 576,67 kg X2  12,5 100 2,17 576,67 % Nồng độ tinh bột trong dịch sữa : Nồng độ tinh bột trong dịch tinh bột sau khi ly tâm : t1 = 20 % Nồng độ tinh bột trong dịch sữa đã ly tâm : X1 = 0 % Ta có các phương trình cn bằng vật chất Q 2 Q1  T1  576,67 = Q + T 1 1 Q 2 X 2 Q1 X1  T1 t 1  12,5 = 0,2×T 1  Q1 = 514,17 kg T1 = 62,5 kg Sau qu trình ly tm, khối lượng sữa đ tch tinh bột l 514,17 kg Khối lượng dịch tinh bột đã tách là 62,5 kg Lượng chất tan bị tổn thất : 24,07×0,05 = 1,2 kg Trang 13 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Lượng chất tan trong dịch sữa sau khi ly tâm : 24,07 – 1,2 = 22,87 (kg) 22,87 100  514 , 17 Nồng độ chất khô của dịch sữa : 4,45 % Bảng 3.3 : Thành phần các chất trong dịch bắp sau ly tâm Chất khô Đường Protein Lipid Khoáng 4,45 % 3,03 % 0,78 % 0,49 % 0,15 % 3.4. Quá trình phối trộn Chọn tỷ lệ phối trộn dịch bắp : sữa tươi : syrup = 10:1:2 Sử dụng syrup 69% 1 514,17  102,83 5 Lượng syrup phối trộn vào sữa là : (kg) Tổn thất sau khi syrup qua thiết bị lọc khung bản là 3% 102,83 0,69  Lượng đường sử dụng để nấu syrup : 1  0,03 73,14 (kg) 102,83 0,31  1  0,03 32,86 (kg)  32,86 (L) Lượng nước sử dụng để nấu syrup : Tổn thất sau khi thanh trùng sữa là 0,5 % 1 1 514,17   51,68 10 1  0,005 Lượng sữa tươi sử dụng : (kg) Bảng 3.4 : thành phần sữa tươi Chất khô Protein Chất béo Carbohydrate Khoáng 12,9 % 3,4 % 3,9 % 4,8 % 0,8 % Tổn thất khi phối trộn trong thiết bị là 0,5 % Tổng khối lượng sữa sau khi phối trộn : (514,17 + 106 + 51,68)×(1 – 0,005) = 668,5 (kg) Lượng chất khô trong sữa : 22,87 + 106×0,69 + 51,68×0,129 = 102,68 (kg) 102,68 100 15,36 668 , 5 Hàm lượng chất khô trong sữa sau phối trộn : % Trang 14 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Bảng 3.5 : Thành phần sữa bắp sau phối trộn Chất khô Đường Protein Lipid Khoáng 15,36 % 13,64 % 0,86 % 0,68 % 0,18 % 3.5. Quá trình đồng hóa Khối lượng sữa bắp thu được sau quá trình đồng hóa là: 668,5×(1 – 0,005) = 665,16 (kg). 3.6. Quá trình rót chai Khối lượng sữa bắp thu được sau quá trình rót chai là:665,16×(1 – 0,01) = 661,82 (kg). Giả sử dịch sữa thu được có d  1 (kg/L)  Thể tích dịch sữa thu được sau quá trình rót chai là 661,82 L Thể tích sữa mỗi chai là 240 ml 661,82 2757,58 0 , 24 Số lượng chai rót được : (chai) 3.7. Quá trình tiệt trùng Số lượng chai sữa bắp thu được sau quá trình tiệt trùng : 2032,15×(1 – 0,005) = 2743,8 (chai). 3.8. Quá trình bảo ôn Số lượng chai sữa bắp thu được sau quá trình bảo ôn : 2743,8×(1 – 0,005) = 2730,1 (chai) IV- Tính cân bằng vật chất theo năng suất phân xưởng Phân xưỡng làm việc 1 ca/ngày, mỗi ca 8h Năng suất phân xưởng được chọn theo năng suất của thiết bị rót chai đóng nắp Lựa chọn thiết bị rót chai đóng nắp KM24 của hãng JM-Angel năng suất 2500 L/h  10417 chai/h  83333 chai/ngày Số lượng chai thu được sau quá trình tiệt trùng : 83333×(1 – 0,005) = 82917 chai/ngày Số lượng chai thu được sau quá trình bảo ôn : 82917×(1 – 0,005) = 82502 chai/ngày Lựa chọn năng suất phân xưởng là 19000 L/ngày (79167 chai/ngày) Bảng 3.6 : Cân bằng vật chất theo năng suất phân xưởng Quá trình Nghiền Lọc Ly tâm Phối trộn 100 kg bắp 594 kg 576,67 kg 514,17 kg 668,5 kg Trang 15 19000 L/ngày 17225 kg 16722 kg 14910 kg 19385 kg Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Đồng hóa Rót chai, đóng nắp Tiệt trùng Bảo ôn 665,16 kg 2757,6 chai 2743,8 chai 2730,1 chai 19288 kg 79964 chai 79564 chai 79167 chai 79167 2900 2730,1 Khối lượng bắp sử dụng : (kg/ngày) Khối lượng nước sử dụng cho quá trình nghiền và nấu syrup :  500  32,86 79167 15452 2730,1 (L/ngày) 100  73,14  79167 2121 2730,1 (kg/ngày) Khối lượng đường saccharose sử dụng : 79167 51,68  1499 2730 , 1 Khối lượng sữa tươi sử dụng : (kg/ngày) 1499 1450 Thể tích sữa tươi : 1,034 (L/ngày) Trang 16 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp CHƯƠNG IV : TÍNH CHỌN THIẾT BỊ I- Chọn thiết bị chính Bảng 4.1 : Cơ sở lựa chọn thiết bị chính STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thiết bị Nghiền ướt Lọc Ly tâm Thanh trùng Nấu syrup Lọc khung bản Phối trộn Đồng hoá Rót chai, đóng nắp Tiệt trùng Hoạt động Liên tục Liên tục Liên tục Liên tục Gián đoạn Gián đoạn Gián đoạn Liên tục Liên tục Liên tục Năng suất yêu cầu 362,5 kg bắp/h 2153 kg dịch/h 2090 kg dịch/h 181 L/h 3074 kg syrup/ngày 3074 kg syrup/ngày 19385 kg/ngày 2423 L/h 9996 chai/h 9946 chai/h 1.1. Thiết bị nghiền Chọn thiết bị nghiền đĩa trục quay FFC 37 của hãng Rizhao Peakrising Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 450 kg/h - Tốc độ trục quay : 3600-3800 vòng/phút - Công suất : 7,5 kW - Khối lượng : 158 kg - Kích thước : 800 × 400 × 1500 mm 2. Thiết bị lọc ly tâm Chọn thiết bị ly tâm lọc LW450×1000-N của hãng Shanghai Sunking Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 2500 kg/h - Đường kính roto : 450 mm - Tốc độ trục quay : 1800 vòng/phút - Công suất : 30 kW - Khối lượng : 3300 kg - Kích thước : 2580 × 1700 × 1840 mm 3. Thiết bị ly tâm lắng Chọn thiết bị lắng ly tâm SCXXX-LD Tripod loại SC600 Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 2200 L/h - Độ dày đĩa : 8 mm Trang 17 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp - Đường kính đĩa : 600 mm - Diện tích lắng : 0,75 m2 - Tốc độ vòng quay : 2200 vòng/phút - Công suất : 3 kW - Khối lượng : 700 kg - Kích thước : 1490 × 1150 × 1000 mm 4. Thiết bị thanh trùng Chọn thiết bị thanh trùng bản mỏng GJ-50 của hãng Kingpak Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 200 L/h - Công suất : 1 kW - Kích thước : 800 × 1600 × 1800 mm 5. Thiết bị nấu syrup Syrup được nấu trung bình 1 mẻ sử dụng trong 1 ngày Chọn thiết bị nấu syrup là nồi nấu syrup WJF – TP của hãng Shar System Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 3500 L/mẻ - Công suất : 1 kW - Kích thước : 1600 × 2000 mm 6. Thiết bị lọc khung bản Chọn thiết bị lọc khung bản YLX-80 của hãng Anyang Số lượng : 1 Thơng số thiết bị : - Năng suất : 3500 L/mẻ - Cơng suất : 10 kW - Kích thước : 1800 × 1000 × 1800 mm 7. Phối trộn Thời gian phối trộn là 45 phút, mỗi mẻ có 2 lần phối trộn. Thời gian phối trộn mỗi mẻ là : 45×2 = 90 (phút) 1 ngày làm việc 8h : chia thành 5 mẻ phối trộn Chọn thiết bị phối trộn Mixing tank của Kingpak Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 4000 L/mẻ - Kích thước : 1770 × 3350 mm - Diện tích trao đổi nhiệt : 10 m2 - Áp suất làm việc : 0,6 MPa - Nhiệt độ làm việc : 160 oC - Công suất : 1,5 kW 8. Đồng hóa Chọn thiết bị đồng hóa áp lực cao GJJ-250 của Kingpak Trang 18 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất 2500 L/h - Áp suất : 25 – 100 MPa - Nhiệt độ : 90 oC - Độ nhớt : 0,2 Pa.s - Kích thước hạt : 0,1 – 0,2 µm - Công suất : 7,5 kW - Kích thước : 1000 × 700 × 1100 mm 9. Tiệt trùng chai Chọn thiết bị tiệt trùng tunnel SS-1828 của Shengsen Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 200 – 300 chai/phút - Nhiệt độ : 300 – 500 oC - Chiều rộng băng tải : 600 mm - Khối lượng : 3500 kg - Công suất 40 kW - Kích thước : 4400 × 1650 × 2400 mm 10. Rót chai, đóng nắp Chọn thiết bị rót chai, đóng nắp KM24 của hãng JM-Angel Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 2500 L/h - Công suất : 7,5 kW - Kích thước : 5400 × 2800 × 2400 mm 11. Thiết bị tiệt trùng Chọn thiết bị tiệt trùng hydrolock HK15 của hãng Henckert Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 12000 chai/h - Công suất : 8 kW - Kích thước : 6000 × 2800 × 2400 m 12. Đóng két Chọn thiết bị đóng két EC-21 của American Newlong Số lượng : 1 Thông số thiết bị : - Năng suất : 11000 chai/h - Công suất : 1,9 kW - Kích thước : 1500 × 600 × 2300 mm II- Chọn thiết bị phụ 2.1. Bồn chứa trung gian Trang 19 Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa bắp 2.1.1. Chọn bồn chứa dịch bắp sau khi ly tâm có dạng hình trụ, đáy côn, vật liệu chế tạo là thép không rỉ Thể tích dịch sau khi ly tâm là 14910 L 14910 2982 Thể tích dịch mỗi mẻ : 5 (L) Hệ số chứa đầy là 0,85 2982  0 , 85 Thể tích bồn chứa : 3508 (L) Chọn bồn chứa có kích thước :  1,6 × 2 m 2.1.2. Chọn bồn chứa syrup sau lọc có dạng hình tru, đáy côn, vật liệu chế tạo là thép không rỉ Thể tích syrup sau khi lọc là 2982 L, hệ số chứa đầy là 0,85 2982  Thể tích bồn chứa : 0,85 3508 (L) Chọn bồn chứa có kích thước :  1,6 × 2 m 2.1.3. Chọn bồn chứa sữa bắp sau khi phối trộn có dạng hình trụ, đáy côn, vật liệu chế tạo là thép không rỉ Thể tích sữa sau khi phối trộn là 19385 L 19385 3877 Thể tích dịch mỗi mẻ : 5 (L) Hệ số chứa đầy là 0,85 3877 4561 Thể tích bồn chứa : 0,85 (L) Chọn bồn chứa có kích thước :  1,8 × 2 m 2.2. Bơm Công suất của bơm được tính theo công thức sau: N GHg (kW )  Trong đó:  G: lưu lượng dòng dịch (kg/s):  H: cột áp của bơm (m): chọn H = 1.1 m  g: gia tốc trọng trường (m/s2): g = 9.81 m/s2  : hiệu suất của bơm: chọn  = 0.75 2.2.1. Bơm nguyên liệu từ thiết bị nghiền sang thiết bị lọc : G = 2153 kg/h = 0,598 kg/s N  GHg 0,598 * 1,1 * 9,81  8,6  0,75 (kW) Ta chọn bơm có công suất 10 kW. Trang 20