Năng suất sản xuất sữa bò tươi

Chương 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT Năng suất thiết kế tính theo sản phẩm: - Sữa tiệt trùng ít béo UHT: 90 tấn /ngày - Bơ không lên men : 9 tấn /ngày - Sữa bột gầy: 18 tấn /ngày. Chọn thành phần nguyên liệu và sản phẩm [5] 3.1.1 Chọn thành phần nguyên liệu: Sản xuất sữa bột gầy Sữa tươi: Hàm lượng chất khô TS = 12% Hàm lượng chất béo F= 3,5% Muối kali polyphosphate Độ ẩm W = 3% Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa bột thành phẩm Lecithine Độ ẩm W = 3% Tỷ lệ sử dụng 0,1% khối lượng sữa bột thành phẩm Calcium lactate Tỷ lệ sử dụng 0,8% khối lượng sữa bột thành phẩm Sản xuất sữa tiệt trùng UHT ít béo Sữa tươi: Hàm lượng chất khô TS = 12% Hàm lượng chất béo F= 3,5% Sữa bột gầy: Hàm lượng chất khô TS = 96% ( W = 4%) Hàm lượng chất béo F = 1% Đường RE: Hàm lượng chất khô TS = 99,8% Chất nhũ hóa và ổn định cho sữa tiệt trùng E471, E407, E401, E412: Độ ẩm W = 3% Hàm lượng trong sữa tiệt trùng thành phẩm là 0,1% khối lượng Sản xuất bơ Cream: Hàm lượng chất khô TS = 84% Hàm lượng chất béo F = 40% Muối Hàm lượng chất khô TS = 99,8% Tỷ lệ sử dụng 1% khối lượng bơ thành phẩm Màu Carotenoides ( E 160) Tỷ lệ sử dụng 0,3% khối lượng bơ thành phẩm. Chất chống oxi hóa: Sử dụng butyl hydroxyl anisol (BHA) Tỉ lệ sử dụng 0,01% khối lượng bơ thành phẩm Chất béo khan AMF: Hàm lượng chất béo F = 99,8% Chọn thành phần sản phẩm Sữa tiệt trùng: (% khối lượng) Bảng 3.1: Hàm lượng chất khô, béo, đường saccharose trong sữa tiệt trùng UHT Loại sữa Hàm lượng chất khô TS Hàm lượng béo F Hàm lượng saccharore Không đường 12% 1,5% - Có đường 15% 1,5% 3% Sữa bột gầy: (% khối lượng) Bảng 3.2: Hàm lượng chất khô, béo trong sữa bột gầy Hàm lượng chất khô TS Hàm lượng béo F 97% 1% Bơ: (% khối lượng) Bảng 3.3: Hàm lượng chất khô, béo trong bơ Hàm lượng chất khô TS Hàm lượng béo F Hàm lượng muối NaCl 84% 80% 1% Ước lượng tổn thất qua từng công đoạn (tính theo % khối lượng) Quy trình sản xuất sữa tiệt trùng ít béo - Tổn thất trong quá trình gia nhiệt sữa fgn = 0,1% - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị gia nhiệt đến thiết bị trộn fgn-tr = 0,05% - Tổn thất trong quá trình trộn ftr = 0,2% - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị trộn đến thiết bị bài khí ftr-bk = 0,05% - Tổn thất trong quá trình bài khí fbk = 0,15% - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị trộn đến thiết bị đồng hóa fbk-dh = 0,05% - Tổn thất trong quá trình đồng hóa fdh = 0,15% - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị đồng hóa đến thiết bị tiệt trùng fdh-tt = 0,05% - Tổn thất trong quá trình tiệt trùng ftt = 0,1% - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị tiệt trùng đến thiết bị đóng gói ftt-đg = 0,05% - Tổn thất trong quá trình đóng gói fđg = 0,5% Quy trình sản xuất sữa bột - Tổn thất trong quá trình gia nhiệt: flt = 0,1%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị gia nhiệt đến thiết bị li tâm : ftr = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình ly tâm: flt = 0,1%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị tâm đến thiết bị trộn : ftr = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình trộn: ftr = 0,15%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị trộn đến thiết bị thanh trùng: ftr-tt = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình thanh trùng: ftt = 0,1%. - Tổn thất trong đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị cô đặc: ftt-cđ = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình cô đặc: fcđ = 0,1%. - Tổn thất từ thiết bị cô đặc đến thiết bị sấy phun: fđh-s = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình sấy phun: fs = 4%. - Tổn thất trong quá trình rây: fr = 0,5%. - Tổn thất trong đường ống từ thiết bị rây đến thiết bị đóng gói: fr-đg = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình đóng gói: fđg = 0,05%. Quy trình sản xuất bơ - Tổn thất trong quá trình gia nhiệt: fgn = 0,1%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị gia nhiệt đến thiết bị trộn : fgn-tr = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình trộn: flt = 0,1%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị trộn đến thiết bị bài khí cream: flt-tr = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình bài khí: fbk = 0,1%. - Tổn thất trong quá trình thanh trùng: ftt = 0,15%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị thanh trùng đến thiết bị xử lí nhiệt: ftt-xl = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình xử lí nhiệt lạnh: fxl = 0,2%. - Tổn thất trên đường ống từ thiết bị xử lí nhiệt đến thiết bị tạo hạt bơ: fxl-th = 0,05%. - Tổn thất trong quá trình tạo hạt bơ- khối bơ: fth = 1% - Tổn thất trong quá trình bao gói: fxl = 0,1% Tính cân bằng vật chất Cân bằng vật chất cho sản phẩm sữa tiệt trùng UHT Sữa không đường Gtp = 1000kg: khối lượng sữa thành phẩm Gtnl: tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu (kg) Gtp = Gtnl1 (1- fgn ).(1- fgn-tr ).(1 – ftr).(1 – ftr-bk).(1 - fbk).(1 – fbk-dh).(1 - fdh).(1 – fđh-tt).(1 – ftt) (1 – ftt-dg).(1 – fdg) ð1000 = Gtnl1 (1 - 0.1%)(1 - 0.05%)(1 – 0,2%)(1 – 0,05%)(1 – 0,15%)(1 – 0,05%)(1 – 0,15%) (1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,5%) ð Gtnl1 = 1014,62kg Gọi x1: khối lượng sữa tươi cần dùng. y1: khối lượng sữa bột gầy cần dùng, TS = 96%; F = 1% z1: khối lượng nước cần dùng. t1: khối lượng chất ổn định và nhũ hóa cần dùng, W = 3%, hàm lượng trong sữa tiệt trùng là 0,1% khối lượng Tổng khối lượng nguyên liệu: x1 + y1 + z1 + t1 = Gtnl1 = 1014,62 kg (1) Tổng lượng chất khô trong nguyên liệu: 0,12 x1 + 0,96y1 + (1 – 0,03) t1 = 0,12 Gtnl1 = 121,75 g (2) Trong đó: Hàm lượng chất khô trong sữa bột gầy: 96% Hàm lượng ẩm trong chất ổn định và nhũ hóa: 3% Hàm lượng chất khô trong sản phẩm: 12% Tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu: Gtnl1 = 1014,62 kg Tổng lượng chất béo trong nguyên liệu: 0,035 x1 + 0,01y1 = 0,015Gtnl1 = 15,22 kg (3) Trong đó: Hàm lượng chất béo trong sữa: 3,5 % Hàm lượng chất béo trong sữa bột gầy: 1% Hàm lượng chất béo trong sản phẩm:1,5% Tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu: Gtnl1 = 1014,62 kg Lượng chất ổn định và nhũ hóa trong nguyên liệu: (1 – 0,03)t1 = 0,001 . Gtnl1 = 1,014kg (4) Trong đó: Hàm lượng ẩm trong chất ổn định và nhũ hóa: 3% Hàm lượng chất ổn định và nhũ hóa trong sản phẩm: 0,1% Tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu: Gtnl1 = 1014,62 kg (1), (2), (3), (4) ð x1 = 413,7 kg y1 = 74,04 Kg z1 = 525,8 kg t1 = 1,046kg Bảng 3.4: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 ngày để sản xuất sữa tiệt trùng không đường Nguyên liệu Khối lượng (kg) Sữa 37233 Sữa bột gầy 6663,6 Nước 47322 Chất ổn định và nhũ hóa 91,314 Sữa có đường Gtp = 1000kg: khối lượng sữa thành phẩm Gtnl2: tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu (kg) Gtp = Gtnl2 (1- fgn ).(1- fgn-tr ).(1 – ftr).(1 – ftr-bk).(1 - fbk).(1 – fbk-dh).(1 - fdh).(1 – fđh-tt).(1 – ftt).(1 – ftt-dg).(1 – fdg) ð1000 = Gtnl2 (1- 0.1%)(1- 0.05%)(1 – 0,2%)(1 – 0,05%)(1 – 0,15%)(1 – 0,05%)(1 – 0,15%)(1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,5%) ð Gtnl2 = 1014,62 kg Gọi x2: khối lượng nước cần dùng. y2: khối lượng sữa bột gầy cần dùng, TS = 96%; F = 1% z2: khối lượng nước cần dùng. t2: khối lượng đường RE cần dùng, TS = 99,8% u2: khối lượng chất ổn định và nhũ hóa cần dùng, W = 3%, hàm lượng trong sữa tiệt trùng là 0,1% khối lượng . Tổng khối lượng nguyên liệu: x2 + y2 + z2 + t2 + u2 = Gtnl2 = 1014,62 kg (5) Tổng lượng chất khô trong nguyên liệu: 0,12x2 + 0,96y2 + 0,998t2 + (1 – 0,03)u2 = 0,15.Gtnl2 =152,193 kg (6) Trong đó: Hàm lượng chất khô trong sữa bột gầy: 96% Hàm lượng chất khô trong đường RE: 99,8% Hàm lượng ẩm trong chất ổn định và nhũ hóa: 3% Hàm lượng chất khô trong sản phẩm: 15% Tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu: Gtnl2 = 1014,62 kg Tổng lượng chất béo trong nguyên liệu: 0,035x2 + 0,01y2 = 0,015 . Gtnl2 = 15,22kg (7) Trong đó : Hàm lượng chất béo trong sữa tươi: 3,5% Hàm lượng chất béo trong sữa bột gầy: 1% Hàm lượng chất béo trong sản phẩm:1,5% Lượng chất ổn định và nhũ hóa trong nguyên liệu: (1 – 0,03)u2 = 0,001 . Gtnl2 = 1,0146kg (8) Trong đó: Hàm lượng ẩm trong chất ổn định và nhũ hóa: 3% Hàm lượng chất ổn định và nhũ hóa trong sản phẩm: 0,1% Lượng đường saccharose trong nguyên liệu: 0,998t2 = 0,03 . Gtnl2 = 30,44 kg (9) Trong đó : Hàm lượng saccharose trong đường RE: 99,8% Hàm lượng đường trong sản phẩm: 3% Tổng khối lượng nguyên liệu cần trộn ban đầu: Gtnl2 = 1008,349kg Từ (5), (6), (7), (8), (9) ð x2 = 414,06 kg t2 = 30,5 kg y2 = 72,78 kg u2 = 1,046kg z2 = 496,22 kg Bảng 3.5: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 ngày Nguyên liệu Khối lượng (kg) Sữa tươi 37265,4 Sữa bột gầy 6550,2 Nước 44659,8 Đường RE 2745 Chất ổn định và nhũ hóa 91,314 Bảng 3.6: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho hai loại sữa không đường và có đường Loại nguyên liệu Lượng nguyên liệu tiêu hao cho sản phẩm (kg) Sữa không đường Sữa có đường Sữa tươi 37233 37265,4 Sữa bột gầy 6663,6 6550,2 Nước 47322 44659,8 Đường RE - 2745 Chất ổn định và nhũ hóa 91,314 91,314 Cân bằng vật chất cho sản phẩm sữa bột Tính cân bằng vật chất cho 1000kg sữa thành phẩm Gtp = 1000kg Lượng chất khô Gk = 1000 x 97% =970(kg) Gktp = Gknl (1- fgn ).(1- fgn-lt )(1 – flt)(1 – flt-tr)(1 - ftr)(1 – ftr-tt)(1 – ftt)(1 – ftt-cd)(1 – fcd)(1 – fcd-s)(1 – fs) (1 – fr) (1 – fr-dg) (1 – fdg) ð970 = Gknl (1 – 0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,15%)(1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 - 0,05%)(1 - 4%)(1 - 0,5%)(1- 0,05%)(1 - 0,05%) Lượng chất khô trong sữa thành phẩm là ð Gknl = 1024,68kg Trong đó, lượng chất béo : Mb = 1024,68/ (97%) x 1% = 10,56 (kg) Muối phosphate : MP = 1024,68/ (97%) x 0,1% = 1,056 (kg) Lecithin : Ml = 1024,68/ (97%) x 0,1% = 1,056 (kg) Lượng sữa nguyên liệu cần dùng là: Gnl = (1024,68 – 10,56)/ (8,5%) = 11930,8(kg) Lượng chất béo dư là: Mbéodư = (11930,8(1 - 0,1%)(1 - 0,05%)(1 - 0,1%)(1 - 0,05%) x 3,5%) – 10,56 = 405,76 (kg) Lượng cream dư là(cream chứa 40% béo). Mcreamdư = 405,76/(40%) = 1014,4 (kg) Lượng nguyên liệu vào phối trộn: [11930,8(1–0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 – 0,05%)] – 1014,4 + 1,056 + 1,056 = 10882,75(kg) Bảng 3.7: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 ngày để sản xuất sữa bột gầy Sữa bột gầy 18000kg Sữa tươi 214754,4 kg Kali phosphate 19,01 kg Lecithine 19,01 kg Calcium lactate 152 kg Cân bằng vật chất cho sản phẩm bơ Tính cân bằng vật chất cho 1000kg bơ thành phẩm Gtp = 1000kg Lượng chất khô Gk = 1000 x 84% =840(kg) Gktp = Gknl(1 – fgn)(1 – fgn-tr)(1 - ftr)(1 – ftr-bk) (1 – fbk) (1 – ftt) (1 – ftt-xl) (1 – fxl) (1 – fxl-th)(1 – fth) (1 – fbg) ð840 = Gknl(1 – 0,1%)(1 – 0,05%) (1 – 0,1%)(1 – 0,05%)(1 – 0,1%)(1 – 0,15%)(1 – 0,05%)(1 – 0,2%)(1 – 0,05%)(1 - 1%)(1 – 0,1%) Lượng chất khô trong bơ nguyên liệu ð Gknl = 856,59kg Trong đó, hàm lượng chất béo là M = 856,59/ (84%) x 80% = 815,8(kg) Lượng muối nguyên liệu cần dùng: M = 856,59/ (84%) x 1% = 10,2 (kg) Lượng chất màu cần dùng: M = 856,59/ (84%) x 0,3% = 3,059(kg) Lượng chất chống oxi hóa cần dùng: M = 856,59/ (84%) x 0,01% = 0,10197(kg) Tính lượng AMF cần dùng: Lượng chất béo thu được sau quá trình li tâm tách béo sữa tươi (trong 1 ngày sản xuất): M= 405,76 x 18 = 7303.68 (kg) Lượng chất béo cần bổ sung (trong một ngày sản xuất): M béo bổ sung= (815,8 x 9) – 7303.68 = 38,508 (kg) Lượng AMF cần dùng: MAMF = M béo bổ sung / 99,8% = 38,508/ 99,8% = 39,294 Kg Bảng 3.8: Tổng lượng nguyên liệu tiêu hao cho 1 ngày để sản xuất bơ Bơ 9000 kg Cream 18259,2 kg AMF 39,29 kg Muối 91,77kg Màu 27,53 kg Chất chống oxi hóa 0.9177 kg