Đồ án Công nghệ thực phẩm: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống | HVNNVN

Tài liệu đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống đầy đủ. Gồm luận kinh tế, quy trình, chọn thiết bị, tính toán xây dựng, HACCP.

• Người hướng dẫn: Trần Thị Nhung
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ chế biến thực phẩm
• Đề tài: Thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Đặt vấn đề và lựa chọn địa điểm xây dựng phân xưởng

Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống là một bài toán kỹ thuật phức tạp đòi hỏi sự kết hợp giữa công nghệ chế biến thực phẩm và quản lý sản xuất. Sữa chua uống là sản phẩm có nhu cầu tiêu thụ cao, nhất là ở các thành phố lớn, do đó việc thiết kế một phân xưởng sản xuất hiệu quả là rất cần thiết. Để thành công, dự án cần xem xét kỹ lưỡng các yếu tố về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, nguồn nhân lực, cơ sở hạ tầng và thị trường tiêu thụ. Việc lựa chọn đúng địa điểm không chỉ ảnh hưởng đến chi phí vận chuyển nguyên liệu mà còn quyết định khả năng tiếp cận thị trường và nguồn lao động chất lượng cao.

1.1. Vị trí địa lý và cơ sở lựa chọn

Vị trí địa lý của phân xưởng phải nằm gần các khu vực sản xuất sữa và thị trường tiêu thụ chính. Cơ sở lựa chọn địa điểm bao gồm: khoảng cách từ nguồn nguyên liệu, sự phát triển của giao thông vận tải, mật độ dân cư và nhu cầu sản phẩm. Điều kiện tự nhiên như khí hậu, độ ẩm cũng rất quan trọng để bảo quản sản phẩm và kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất sữa chua uống.

1.2. Cơ sở hạ tầng và tiện ích

Cơ sở hạ tầng bao gồm hệ thống cấp nước sạch, cung cấp điện ổn định, đường giao thông thuận lợi và hệ thống xử lý nước thải. Một phân xưởng sản xuất sữa chua cần nguồn nước tinh khiết với lưu lượng đủ để cấp cho sản xuất và vệ sinh thiết bị. Ngoài ra, phải có điều kiện thu gom và xử lý chất thải theo quy định môi trường để đảm bảo phát triển bền vững.

II. Quy trình sản xuất và lựa chọn thiết bị chính

Quy trình sản xuất sữa chua uống bao gồm các công đoạn chính: tiếp nhận sữa, chuẩn hóa, phối trộn, bài khí, thanh trùng, đồng hóa, lên men, chiết rót và đóng gói. Mỗi công đoạn đòi hỏi những thiết bị sản xuất chuyên dụng để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc lựa chọn đúng loại thiết bị không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng mà còn quyết định năng suất, hiệu quả kinh tế và khả năng cạnh tranh trên thị trường. Các thiết bị này phải tuân thủ tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm GMP (Good Manufacturing Practice).

2.1. Các công đoạn chính trong quy trình

Công đoạn chuẩn hóa và phối trộn là bước đầu tiên giúp điều chỉnh hàm lượng chất béo và chất khô. Tiếp theo là bài khí để loại bỏ các bọt khí, sau đó là thanh trùng ở nhiệt độ cao để diệt khuẩn. Công đoạn đồng hóa giúp phân tán đều các hạt, còn lên men là bước quan trọng nhất với việc cấy vi khuẩn có lợi. Cuối cùng là chiết rót và đóng gói sản phẩm thành phẩm vào các bình hoặc hộp.

2.2. Thiết bị chính và tiêu chuẩn kỹ thuật

Thiết bị thanh trùng như Tetra Park A3 là tâm điểm của quy trình, với khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác. Thiết bị lên men phải duy trì điều kiện nhiệt độ từ 40-45°C để vi khuẩn phát triển tốt. Tank chứa sữa được làm từ thép không gỉ, có dung tích phù hợp với công suất sản xuất. Thiết bị đồng hóa Alfa-Laval giúp đạt được độ nhuyễn mịn cao. Tất cả thiết bị phải được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo cân bằng sản phẩm và không gây lãng phí nguyên liệu.

III. Tính toán cân bằng sản phẩm và năng suất sản xuất

Tính cân bằng sản phẩm là quá trình xác định lượng nguyên liệu đầu vào, hao hụt trong từng công đoạn và sản lượng đầu ra. Đây là yếu tố quyết định để tính toán chính xác chi phí sản xuất và lập kế hoạch cung ứng nguyên liệu. Trong phân xưởng sản xuất sữa chua uống, tỷ lệ hao hụt khác nhau ở mỗi công đoạn: từ 1-2% ở công đoạn chuẩn hóa, 0.5-1% ở thanh trùng, và 0.3-0.5% ở công đoạn chiết rót. Việc tính toán chính xác giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận ròng. Bố trí sản xuất hợp lý cũng giúp giảm thời gian vận chuyển nguyên liệu giữa các công đoạn.

3.1. Phương pháp tính cân bằng sản phẩm

Phương pháp tính cân bằng dựa trên nguyên lý bảo toàn khối lượng: tổng khối lượng đầu vào = tổng khối lượng đầu ra + tổng khối lượng hao hụt. Với sữa chua uống, nếu sản xuất 1000 kg sữa tươi, sau khi chuẩn hóa mất 10 kg (1%), thanh trùng mất 5 kg (0.5%), và chiết rót mất 4 kg (0.4%), tổng sản phẩm cuối cùng sẽ là 981 kg. Tỷ lệ hao hụt tổng cộng 1.9% được coi là hợp lý.

3.2. Bố trí sản xuất và tối ưu hóa

Bố trí sản xuất theo phương pháp quy trình tuyến tính giúp giảm thời gian sản xuất. Các thiết bị được xếp theo thứ tự công đoạn để tối thiểu hóa khoảng cách vận chuyển. Phân xưởng cần khu vực riêng cho tiếp nhận nguyên liệu, khu vực sản xuất chính, khu vực lưu trữ thành phẩm và khu vực vệ sinh. Việc tối ưu hóa bố trí giúp tăng năng suất lên 15-20% so với bố trí không hợp lý.

IV. Tính toán kinh tế và vệ sinh an toàn lao động

Tính toán kinh tế cho đồ án thiết kế phân xưởng bao gồm vốn đầu tư cố định, chi phí sản xuất và lợi nhuận dự kiến. Vốn đầu tư cố định gồm chi phí xây dựng (khoảng 40%), mua thiết bị (khoảng 45%), và các chi phí khác (15%). Chi phí sản xuất hàng năm bao gồm nguyên liệu (chiếm 50-60% tổng chi phí), nhân công (20-25%), năng lượng (5-10%) và các chi phí khác. Vệ sinh an toàn lao động là yếu tố không thể bỏ qua, tuân thủ tiêu chuẩn HACCP để đảm bảo an toàn thực phẩm. Phân xưởng cần có kế hoạch hòa vốn rõ ràng, thường từ 3-5 năm tùy theo năng suất và thị trường tiêu thụ.

4.1. Chi phí đầu tư và doanh thu

Với công suất 50 tấn sữa chua uống mỗi năm, vốn đầu tư cố định ước tính khoảng 8-10 tỷ đồng. Chi phí nguyên liệu chính (sữa tươi, vi khuẩn) chiếm khoảng 5 tỷ đồng/năm. Doanh thu hàng năm tính trên giá bán 25,000-30,000 đ/lít sẽ đạt 1.25-1.5 tỷ đồng. Thời gian hòa vốn khoảng 4 năm, với tỷ suất lợi nhuận 15-20%/năm sau khi hòa vốn.

4.2. Hệ thống quản lý chất lượng HACCP

Hệ thống HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) là bắt buộc trong phân xưởng sản xuất sữa chua. Cần xây dựng chương trình Tiên Quyết (Prerequisite Programs) bao gồm vệ sinh nhà xưởng, vệ sinh cá nhân, vệ sinh thiết bị và kiểm soát côn trùng. Điểm kiểm soát tới hạn (CCP) chính là công đoạn thanh trùng (72°C, 15 giây) để diệt các vi khuẩn gây bệnh. Phải có hồ sơ ghi chép chi tiết và kiểm tra định kỳ để đảm bảo an toàn sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Thực phẩm là thành phần không thể thiếu trong đời sống con người. Từ khi con người bắt đầu xuất hiện trên trái đất đã cần đến thực phẩm để duy trì sự sống. Ngày nay, khi xã hội càng ngày phát triển về kinh tế và sự gia tăng dân số thì nhu cầu thực phẩm ngày càng gia tăng. Con người dần hướng tới những thực phẩm chất lượng, bổ sung dinh dưỡng để có một cơ thể khỏe mạnh.

Sữa và các sản phẩm từ sữa được coi là một trong những lựa chọn để cơ thể luôn khỏe mạnh. - Sữa luôn được xem là nguồn thực phẩm giàu các dưỡng chất tốt cho cơ thể con người. Trong sữa bò tươi có đến hơn 100 thành phần khác nhau không những có lợi cho xương mà còn mang đầy đủ các chất đạm, chất béo, đường, vitamin và khoáng chất giúp cơ thể khỏe mạnh, phát triển toàn diện và đẩy lùi nhiều loại bệnh tật. - Các chế phẩm từ sữa vô cùng đa dạng và được sử dụng rộng rãi như sữa (sữa nước, sữa bột), sữa chua, phô mai, bơ có thể dùng trực tiếp hoặc các loại kem như whipping cream, topping cream, sour cream, -Có thể thấy rằng các sản phẩm từ sữa rất đa dạng và chứa nhiều dưỡng chất cần thiết cho cơ thể con người.

Đặc biệt là sản phẩm sữa chua uống tiệt trùng Yogurt rất có lợi cho sức khỏe. - Theo hội thảo:” Quy hoạch ngành sữa Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn 2025”. Hiện nay, toàn ngành sữa có 72 doanh nghiệp sản xuất. Tổng năng lực sản xuất là 150,8 triệu lít sữa chua/năm.

Mục tiêu phát triển đến năm 2025 là đạt 200-220 triệu lít sữa chua/năm. - Trong những năm gần đây nhu cầu tiêu thụ sữa và các sản phẩm sữa của người dân rất cao. Đặc biệt là sản phẩm sữa chua uống lại càng được ưa chuộng. Nghiên cứu về dinh dưỡng và thành phần có trong sữa chua uống chỉ ra rằng sản phẩm này có thể sử dụng cho trẻ từ 1 tuổi trở lên.

Dân số nước ta hiện nay hơn 90 triệu người có thể thấy thị trường tiêu thụ lớn đến mức nào. Theo thống kê 6 tháng đầu năm 2019 Việt Nam đã nhập khẩu 879,37 triệu đô sữa và sản phẩm từ sữa. Đặc biệt cũng trong năm 2019 sản phẩm sữa của Việt Nam đã xuất khẩu sang thị trường Trung Quốc – thị trường lớn với hơn 1. - Nước ta có vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa.

Đây là điều kiện rất tốt cho việc chăn nuôi bò sữa. Năng suất đàn bò sữa Việt Nam hiện đang Tổ 2- Nhóm 08- HKII- 2019-2020 GVHD: TS. Trần Thị Nhung Page 1 Khoa Công Nghê Thực Phẩm Đồ Án Công Nghệ Chế Biến đứng thứ 4 các nước Châu Á. Mặt khác nhà nước ta đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến sữa Việt nam.

-Dựa trên những ưu thế về địa lý, khí hậu, nguồn nguyên liệu tại chỗ, các chính sách của nhà nước và đặc biệt là thị trường rộng lớn có tiềm năng mạnh, nhóm chúng tôi đã chọn sản phẩm sữa chua uống là sản phẩm để sản xuất. Trong giới hạn của đồ án chuyên ngành này, chúng tôi xin trình bày việc tính toán và thiết kế phân xưởng sản xuất sữa chua uống với năng suất 60000 lọ/ ngày. Tổ 2- Nhóm 08- HKII- 2019-2020 GVHD: TS. Trần Thị Nhung Page 2 Khoa Công Nghê Thực Phẩm Đồ Án Công Nghệ Chế Biến PHẦN MỘT: LẬP LUẬN KINH TẾ 1.

Địa lý - Địa điểm lựa chọn đặt nhà máy : Xã Vân Hòa, huyện Ba Vì, Hà Nội 1. Vị trí địa lý - Ba Vì là huyện tận cùng phía Tây Bắc của Hà Nội, trên địa bàn huyện có một phần lớn của dãy núi Ba Vì chạy qua phía Nam huyện. - Trong đó Vân Hòa là một xã miền núi cách trung tâm huyện Ba Vì khoảng 20km. + Phía Bắc giáp xã Tản Lĩnh + Phía Đông giáp xã Kim Sơn thị xã Sơn Tây + Phía Tây giáp Vườn Quốc Gia Ba Vì + Phía Nam giáp xã Yên Bài - Tổng số diện tích đất tự nhiên: 3.

Cơ sở lựa chọn địa điểm - Hoạt động kinh tế: Chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, là địa phương có tiềm năng và ưu thế phát triển kinh tế là du lịch và chăn nuôi bò sữa. - Vân Hòa là xã phát triển đặc biệt nhất trong toàn huyện Ba Vì vì sở hữu những thế mạnh về du lịch. Với lợi thế nằm ven chân núi Tản, ven Vườn Quốc Gia Ba Vì nên địa hình tự nhiên đã giúp xã Vân Hòa phát triển mạnh về mảng du lịch và dịch vụ du lịch. Trên toàn xã bán kính 5km nhưng có rất nhiều khu du lich: + Khoang Xanh suối tiên + Thiên Sơn Thác Ngà + Thác Đa + Du lịch sinh thái Long Việt + Khu Nông trại vui vẻ - Bên cạnh việc phát triển kinh tế thì Vân Hòa cũng là địa phương có nhiều doanh trại bộ đội,công an đóng quân.

Cũng là một nguồn lực giúp kinh tế địa phương phát triển. - Vị trí của xã Vân Hòa cũng kế cận với các khu du lịch , dịch vụ lân cân: Làng văn hóa du lịch các dân tộc Việt Nam, hồ ĐồngMô, du lịch AoVua, Vuờn quốc gia Ba Vì. Tổ 2- Nhóm 08- HKII- 2019-2020 GVHD: TS. Trần Thị Nhung Page 3 Khoa Công Nghê Thực Phẩm Đồ Án Công Nghệ Chế Biến 1.

Điều kiện tự nhiên - Địa hình của huyện thấp dần từ phía Tây Nam sang phía Đông Bắc, chia thành 3 tiểu vùng khác nhau: Vùng núi, vùng đồi, vùng đồng bằng ven song Hồng. - Đất đai huyện Ba Vì được chia làm 2 nhóm, nhóm vùng đồng bằng và nhóm đất vùng đồi núi. Nhóm đất vùng đồng bằng có 12.892 ha bằng 41,1% diện tích đất đai toàn huyện. Nhóm đất vùng đồi núi: 18.478 ha bằng 58,9% đất đai của huyện.

- Động thực vật Ba Vì rất đa dạng, phong phú.Với lợi thế về khí hậu, đất trồng cỏ, nguồn nước, lại được sự hỗ trợ về kiến thức và vốn như hiện nay,đàn bò sữa trên địa bàn huyện Ba Vì đã tăng mạnh, hình thành nhiều vùng chăn nuôi tập trung, quy mô lớn. - Trong những năm qua, huyện Ba Vì đã hình thành vùng trọng điểm chăn nuôi bò sữa chủ yếu ở 7 xã miền núi và các xã vùng bãi như: TảnLĩnh, Vân Hòa, Minh Châu. Từ năm 2010 đến 2015, đàn bò sữa trên địa bàn huyện tăng mạnh. Năm 2010, đàn bò sữa của huyện là 2.950 con, đến năm 2015 đàn bò sữa Ba Vì đạt 9.300 con, chiếm khoảng 65% tổng đàn bò sữa toàn thành phố, sản lượng sữa đạt 24.

- Toàn huyện có 20 xã có hộ nông dân chăn nuôi bò sữa, tập trung chủ yếu ở cácxã: Vân Hòa, Yên Bái, Tản Lĩnh chiếm 85% tổng đàn của huyện. Ngoài ra, toàn huyện còn có khoảng 1.600 hộ chăn nuôi bò sữa nhỏ lẻ. Bên cạnh đó, chất lượng đàn bò sữa từng bước được cải tiến, giống bò chủ yếu là bò lai HF, bò trưởng thành chiếm 75% tổng đàn, trong đó bò đang vắt sữa chiếm 64%. Năng suất sữa bình quân/ tổng đàn bò khai thác năm 2010 đạt 10,5kg/con/ngày, đến nay đã đạt 14-15kg/con/ngày.Tính đến thời điểm hiện nay (2020) , tổng đàn bò sữa của huyện đạt 8,1 nghìn con.

Nguồn nhân lực Để nhà máy hoạt động tốt thì nguồn nhân lực là một trong những yếu tố không thể thiếu  Ba Vì là huyện có nguồn nhân lực dồi dào, trẻ trung, năng động và sáng tạo. Dân số trung bình của huyện Ba Vì năm 2017 là 267,3 nghìn người, trong đó dân số đang trong độ tuổi lao động chiếm 51.1% dân số toàn huyện. Như vậy, Ba Vì đã có nguồn lao động dồi dào có thể đáp ứng được nhu cầu tuyển dụng của nhà máy. Ngoài nguồn nhân lực ở Ba Vì, còn có nguồn nhân lực từ khắp mọi nơi đổ về.

 Ba Vì là một huyện nằm ở phía Tây Bắc thành phố Hà Nội, có nền kinh tế phát triển, có nhiều ngành nghề và có đầy đủ phương tiện giao thông thuận tiện cho việc đi lại…Nhờ những thuận lợi ấy , nhà máy đặt tại Ba Vì sẽ thu hút được nhiều cán bộ chuyên môn từ quản lý hành chính đến kỹ thuật - đội ngũ tri thức Tổ 2- Nhóm 08- HKII- 2019-2020 GVHD: TS. Trần Thị Nhung Page 4 Khoa Công Nghê Thực Phẩm Đồ Án Công Nghệ Chế Biến trẻ được đào tạo bài bản, trình độ văn hóa cao, có tác phong chuyên nghiệp, chăm chỉ và ham học hỏi từ các trường đại học nổi tiếng như Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Bách khoa Hà Nội, Học viện Nông nghiệp Việt Nam,… 1. Cơ sở hạ tầng Việc xây dựng nhà máy sữa tại Vân Hòa, Ba Vì các công trình hạ tầng kỹ thuật như hệ thống cấp điện, cấp nước, bưu chính viễn thông, đều đã được xây dựng hoàn chình sẵn sang phục vụ các nhà đầu tư đến đầu tư xây dựng nhà xưởng sản xuất và kinh doanh. Các dịch vụ phục vụ sản sản xuất công nghiệp luôn sẵn có để đáp ứng ngay nhu cầu của các nhà đầu tư.

Bố trí mặt bằng dây chuyền sản xuất phù hợp, không bị ảnh hưởng xấu từ các nguồn ô nhiễm như: lò hơi, trạm xử lý nước thải, nơi tập kết chất thải rắn, khu vệ sinh. Giao thông vận tải Ba Vì có một hệ thống đường giao thông thuỷ bộ rất thuận lợi nối liền các tỉnh Tây Bắc, Việt Bắc với toàn bộ đồng bằng Bắc Bộ, trong đó có Thủ đô Hà Nội. Từ Trung tâm huyện lỵ theo quốc lộ 32 đi Sơn Tây về Hà Nội và các tỉnh đồng bằng Bắc bộ hoặc ngược Trung Hà đi Tây Bắc, Việt Bắc. Đồng thời cũng từ trung tâm huyện lỵ theo sông Hồng ngược Trung Hà theo sông Lô, sông Thao lên Tây Bắc, hoặc theo sông Đà đi Hoà Bình.

Hệ thống cấp nước  Nhà máy cần một lượng lớn nước được cung cấp từ nhà máy nước. Ngoài ra nguồn nước còn được lấy từ các giếng khoan và được xử lý thông qua hệ thống lọc nước của nhà máy để đạt yêu cầu cấp nước của thủy cục. Có bồn chứa, bể lắng, bể lọc cùng đường ống cấp nước riêng biệt có ký hiệu dễ nhận biết. Vệ sinh thường xuyên và đảm bảo an toàn nguồn nước sạch, tránh tính trạng lây nhiễm.

Hệ thống thông gió  Nhà máy có các cưa thông gió đảm bảo sự lưu thông của không khí, dễ thoát nhiệt và khí phát sinh trong quá trình sản xuất. Tổ 2- Nhóm 08- HKII- 2019-2020 GVHD: TS. Trần Thị Nhung Page 5 Khoa Công Nghê Thực Phẩm Đồ Án Công Nghệ Chế Biến 1. Hệ thống cung cấp năng lượng  Nhà máy sử dụng mạng lưới điện khu vực.