Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất bánh mì tươi 1000kg/ngày - ĐH SPKT

Nghiên cứu thiết kế dây chuyền và nhà máy sản xuất bánh mì tươi năng suất 1000kg mỗi ngày, tối ưu hóa quy trình công nghệ và lựa chọn thiết bị hiện đại.

• Tác giả: Lê Hữu Khang
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Văn Chuyển
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế dây chuyền và nhà máy sản xuất bánh mì tươi năng suất 1000 kg sản phẩm/ngày
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế dây chuyền sản xuất bánh mì tươi

Thiết kế dây chuyền sản xuất bánh mì tươi với năng suất 1000 kg/ngày đòi hỏi sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại và nguyên liệu chất lượng. Bánh mì tươi là sản phẩm dễ hỏng, yêu cầu kiểm soát chuỗi lạnh và quy trình sản xuất nhanh chóng. Địa điểm sản xuất cần gần nguồn nguyên liệu như bột mì, sữa bột và đường để giảm chi phí vận chuyển. Thiết kế phải đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm và hiệu quả năng lượng. Quá trình sản xuất bao gồm phối trộn, tạo hình, nướng và bao gói với thời gian tối ưu hóa cho từng công đoạn.

1.1. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản

Yêu cầu kỹ thuật bắt đầu từ nguyên liệu: bột mì loại 00 với hàm lượng protein ≥11%, sữa bột nguyên kem (26-33% chất béo) và đường saccharose ≥99%. Nước sử dụng phải đạt tiêu chuẩn uống. Thiết bị cần có khả năng tự động hóa cao để giảm sai sót và tăng năng suất. Vệ sinh thiết bị phải dễ dàng thực hiện sau mỗi ca sản xuất. Hệ thống lạnh phải bảo quản nguyên liệu và sản phẩm ở nhiệt độ 4-8°C. Tốc độ sản xuất tối thiểu 42 kg/h để đạt năng suất 1000 kg/ngày.

1.2. Tầm quan trọng của quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất quyết định chất lượng và tuổi thọ của bánh mì tươi. Phối trộn bột cần đạt độ ẩm 30% để tạo độ đàn hồi. Nướng ở nhiệt độ 200-220°C trong 15-20 phút tạo vỏ vàng và lõi mềm. Bao gói chân không hoặc sử dụng túi nhựa có oxy hấp thụ giúp kéo dài thời gian bảo quản đến 5 ngày. Tối ưu hóa thời gian giữa các công đoạn giảm thiểu hao hụt nguyên liệu và năng lượng. Hệ thống kiểm soát chất lượng phải kiểm tra độ ẩm, màu sắc và cấu trúc bánh trước khi đóng gói.

II. Phân tích vấn đề và thách thức trong thiết kế

Thách thức chính trong thiết kế dây chuyền là đảm bảo chất lượng sản phẩm trong điều kiện sản xuất liên tục. Hao hụt nguyên liệu cao do độ ẩm và phản ứng hóa học trong quá trình nướng. Thiết bị cũ hoặc không phù hợp gây gián đoạn sản xuất và tăng chi phí bảo trì. Địa điểm sản xuất cần tránh vùng nóng hoặc ẩm để tránh hư hỏng nguyên liệu. Thiếu nguồn nhân lực được đào tạo về vệ sinh thực phẩm cũng là vấn đề. Tính toán cân bằng vật chất cho thấy hao hụt nước và nước đá lên đến 17% trong quá trình nướng. Tối ưu hóa bố trí không gian giúp giảm thời gian chuyển đổi giữa các công đoạn.

2.1. Hao hụt nguyên liệu và năng lượng

Hao hụt nước và nước đá trong quá trình nướng lên đến 17% do phản ứng hóa học và bay hơi. Để giảm thiểu, cần sử dụng lò nướng với hệ thống hút khói hiệu quả và kiểm soát nhiệt độ chính xác. Hao hụt bột mì và đường do sai sót trong cân nặng hoặc phản ứng hóa học trong quá trình nướng. Sử dụng thiết bị cân điện tử tự động hóa giúp giảm sai sót. Năng lượng tiêu thụ cao trong quá trình nướng và làm lạnh nguyên liệu. Tối ưu hóa hệ thống truyền nhiệt và sử dụng năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời để giảm chi phí.

2.2. Vấn đề vệ sinh và an toàn thực phẩm

Vệ sinh thiết bị và khu vực sản xuất là yếu tố quyết định an toàn thực phẩm. Bàn trộn và máy cán bột phải được làm sạch sau mỗi ca sản xuất để tránh vi khuẩn phát triển. Sử dụng nước sạch và nguyên liệu có nguồn gốc rõ ràng giảm nguy cơ nhiễm khuẩn. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong kho bảo quản phải được giám sát liên tục. Thiếu nhân lực được đào tạo về vệ sinh thực phẩm gây nguy cơ vi phạm tiêu chuẩn. Đào tạo thường xuyên và kiểm tra định kỳ giúp đảm bảo tuân thủ quy trình vệ sinh.

III. Giải pháp thiết kế và phương pháp tối ưu

Giải pháp thiết kế tập trung vào tối ưu hóa quy trình và sử dụng thiết bị hiện đại. Dây chuyền sản xuất được bố trí theo hướng dòng chảy liên tục từ phối trộn đến bao gói. Thiết bị tự động hóa như máy trộn liên tục, máy cán bột và máy tạo hình giúp tăng năng suất và giảm sai sót. Lò nướng sử dụng năng lượng điện hoặc khí thiên nhiên với hệ thống kiểm soát nhiệt độ tự động. Hệ thống lạnh sử dụng máy lạnh công suất cao để bảo quản nguyên liệu và sản phẩm. Tính toán cân bằng vật chất cho thấy cần 177 kg nước và nước đá cho mỗi ca sản xuất 500 kg bánh mì, tương đương 22 kg/h. Tối ưu hóa bố trí không gian giúp giảm thời gian chuyển đổi giữa các công đoạn.

3.1. Lựa chọn thiết bị và công nghệ

Máy trộn liên tục loại Z-blade có khả năng trộn đồng đều và giảm thời gian trộn xuống 15 phút. Máy cán bột sử dụng hệ thống cán kép để tạo độ mỏng và đều cho bột. Máy tạo hình sử dụng công nghệ ép khí nén để tạo hình chính xác và nhanh chóng. Lò nướng sử dụng công nghệ truyền nhiệt hồng ngoại để giảm thời gian nướng xuống 15-20 phút. Hệ thống bao gói tự động sử dụng túi nhựa có oxy hấp thụ để kéo dài thời gian bảo quản. Sử dụng thiết bị từ các nhà sản xuất uy tín như Bühler hoặc Buhler để đảm bảo chất lượng và độ bền.

3.2. Bố trí không gian và quy trình sản xuất

Bố trí không gian theo hướng dòng chảy từ khu vực nhập nguyên liệu đến khu vực bao gói. Khu vực phối trộn và cán bột được bố trí gần nhau để giảm thời gian chuyển đổi. Lò nướng được đặt ở vị trí trung tâm để tối ưu hóa không gian và giảm chi phí truyền nhiệt. Khu vực bảo quản nguyên liệu và sản phẩm phải được cách ly để tránh ô nhiễm chéo. Quy trình sản xuất được chia thành các công đoạn riêng biệt: nhập nguyên liệu, phối trộn, cán bột, tạo hình, nướng và bao gói. Thời gian tối ưu cho mỗi công đoạn giúp tăng năng suất và giảm hao hụt nguyên liệu.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Thiết kế dây chuyền sản xuất bánh mì tươi với năng suất 1000 kg/ngày thành công đáp ứng nhu cầu thị trường và tối ưu hóa chi phí sản xuất. Giải pháp sử dụng thiết bị tự động hóa và công nghệ hiện đại giúp tăng năng suất và giảm sai sót. Bố trí không gian hợp lý và quy trình sản xuất tối ưu hóa giảm thời gian và chi phí. Ứng dụng thực tiễn bao gồm mở rộng quy mô sản xuất cho các doanh nghiệp nhỏ và trung bình. Thiết kế cũng có thể được áp dụng cho sản xuất các sản phẩm bánh khác như bánh quy hoặc bánh pizza. Đào tạo nhân lực về vệ sinh thực phẩm và sử dụng thiết bị hiện đại giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp

Dây chuyền sản xuất này có thể được áp dụng cho các nhà máy bánh mì quy mô trung bình với năng suất từ 500 kg đến 2000 kg/ngày. Sử dụng thiết bị tự động hóa giúp giảm chi phí lao động và tăng năng suất. Công nghệ nướng và bảo quản hiện đại kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm đến 5 ngày. Đối với các doanh nghiệp nhỏ, thiết kế có thể được điều chỉnh để phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ hơn. Đào tạo nhân lực về vệ sinh thực phẩm và sử dụng thiết bị hiện đại giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế.

4.2. Tiềm năng phát triển và cải tiến

Tiềm năng phát triển bao gồm ứng dụng công nghệ IoT để giám sát và kiểm soát quá trình sản xuất từ xa. Sử dụng nguyên liệu hữu cơ và giảm thiểu chất bảo quản giúp tăng giá trị sản phẩm. Cải tiến trong quá trình nướng như sử dụng năng lượng tái tạo hoặc công nghệ hồng ngoại giúp giảm chi phí năng lượng. Nghiên cứu về các loại bột mới như bột gạo hoặc bột yến mạch có thể mở rộng thị trường sản phẩm. Đào tạo nhân lực về quản lý chất lượng và an toàn thực phẩm giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1. Nhiệm vụ thiết kế: - Thiết kế nhà máy sản xuất bánh mì tươi năng suất 1000kg sản phẩm/ ngày. - Sơ đồ sản xuất tổng quát: Nhập nguyên liệu Kho bảo quản Phân xưởng chế biến Phòng bao gói, hoàn thiện sản phẩm Phòng bảo quản sản phẩm 1. Chọn địa điểm thiết kế: 4 1.

Đặc điểm tự nhiên và vị trí xây dựng : Nhà máy được xây dựng trong khu công nghiệp Hòa Bình thuộc địa giới hành chính xã Nhị Thành, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An. Có vị trí địa lý vô cùng thuận lợi do giáp với thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh đồng bằng sông cửu Long, Tây Nam Bộ. Khu công nghiệp Hòa Bình - Long An Hình 1. Bảng vẽ mặt bằng khu công nghiệp 5 Các chi phí tại địa điểm: Thông qua việc khảo sát của tập đoàn bất động sản KLAND ta có được số liệu chi phí của địa điểm ở năm 2022 như sau: - Phí sử dụng hạ tầng : 155 USD/m2 tương đương 3,506,875 VNĐ - Phí quản lý : 900 VNĐ/m2/tháng - Tiền sử dụng đất hằng năm : Theo quy định của UBND tỉnh Long An - Giá nước sạch : 11,750 VNĐ/m3.

Được thay đổi theo biểu giá của Công ty cổ phần cấp nước Long An. - Phí xử lý nước thải : 7,330 VNĐ/m3, thay đổi tùy vào điều kiện của nước thải tiếp nhận. - Giá cấp điện : Theo giá quy định của EVN + 10% phụ thu tiền quản lý của KCN (trong trường hợp thuê xưởng). - Lưu ý : Các đơn giá trên chưa bao gồm VAT và có thể được thay đổi mà không cần thông báo trước.

Mặc dù chi phí sử dụng hạ tầng có thể cao hơn những khu công nghiệp khác, tuy nhiên thuận lợi trong giao thông vận tải mà khu công nghiệp này mang lại thì rất tốt cho sự phát triển lâu dài. Hiện tại, khu công nghiệp Hòa Bình tỉnh Long An đang thu hút rất nhiều nhà đầu tư, chỉ với sau 10 năm đi vào hoạt động, khu công nghiệp hiện đang có độ lấp đầy là 89% với 32 dự án đầu tư có vốn trong và ngoài nước. Ngoài ra, khu công nghiệp Hòa Bình còn có chương trình ưu đãi miễn 100% thuế TNDN trong 2 năm đầu sản xuất và giảm đến 50% trong 4 năm tiếp theo. Đây cũng là một thuận lợi to lớn cho các nhà sản xuất và đầu tư.

Vùng nguyên liệu : Nguyên liệu dùng cho nhà máy là những nguyên liệu dễ tìm kiếm như bột mì, bơ lạt, trứng gà…Với vị trí địa lý giáp với nhiều tỉnh thành lớn như thành phố Hồ Chí Minh, tỉnh Tiền Giang…, nên việc tìm kiếm nguyên liệu sản xuất cũng thuận tiện hơn. Thị trường tiêu thụ: Cách thành phố Hồ Chí Minh chỉ 22km nên đây là điều kiện thuận lợi để đưa sản phẩm đến các điểm bán như siêu thị lớn, các cửa hàng tiện lợi, nhà hàng khách sạn ở tại địa 6 phương hoặc các tỉnh khác. Ngoài ra, khu công nghiệp với đông đảo công nhân, nên đây cũng là thị trường tốt để tiêu thụ sản phẩm. Nguồn cung cấp điện: Nguồn điện sản xuất tại khu công nghiệp Hòa Bình sẽ được đảm bảo cung cấp bởi lưới điện quốc gia thông qua trạm biến áp Thủ Thừa 110kV/220kV với công suất 2x25 MVA.

Nguồn cung cấp nước: Khu công nghiệp Hòa Bình có hệ thống cung cấp nước từ nhà máy nước Bình Ảnh có tổng công suất 60,000 m3/ ngày đêm, chịu sự quản lý của công ty cổ phần cấp nước Long An. Hệ thống xử lý nước thải: Khu công nghiệp Hòa Bình đã xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung, với công suất xử lý đạt 4,000 m3/ ngày đêm, và có thể xử lý nước thải ra chuẩn A theo quy định môi trường của Việt Nam. Giao thông vận tải: Hệ thống đường giao thông nội khu công nghiệp được đầu tư thông minh, quy chuẩn, nối trực tiếp với tỉnh lộ 818 và cách 500m đến nút giao quốc lộ 1A. Tạo sự thuận lợi trong việc giao thương mua bán với các tỉnh lân cận.

Ngoài ra, khu công nghiệp cách thành phố Hồ Chí Minh 22km, cách sân bay Tân Sơn Nhất 35km, cách cảng Cát Lái 47km, cách cảng Bourbon-Bến Lứt 5km. Hệ thống thông tin liên lạc: Hệ thống thông tin liên lạc tại khu công nghiệp được đầu tư hiện đại và xây dựng ngầm, sẵn sàng đấu nối với các vị trí được thuê trong khu công nghiệp. Phòng cháy chữa cháy: Được bố trí thông minh, có khắp trên các tuyến đường nội bộ và các nút giao nội bộ. 7 CHƯƠNG 2: THUYẾT MINH NGUYÊN LIỆU 2.

Bột mì: Bột mì để sản xuất bánh mì tươi cần phải đạt được các chỉ tiêu an toàn vệ sinh thực phẩm như vật lý, vi sinh, hóa lý…Ngoài ra, bột mì còn phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu công nghệ như khả năng nở và khả tạo mạng gluten tốt. Tùy vào loại bánh sản xuất mà ta cần hàm lượng gluten khác nhau, từ đó sẽ lựa chọn được những loại bột mì khác nhau. (Bùi Đức Hợi, 2009) Bột mì được thu nhận từ hạt lúa mì thuộc họ hòa thảo thông qua phương pháp nghiền bột. Lúa mì trên thị trường hiện nay có hai loại đó là lúa mì đen và lúa mì trắng, vì lý do này nên bột mì cũng được chia làm hai loại là bột mì trắng và bột mì đen.

Bánh mì trắng thông thường sẽ có độ xốp cao hơn, độ axit thấp hơn và độ ẩm thấp hơn so với bánh mì đen. Ruột bánh mì trắng sẽ có màu trắng ngà, vỏ bánh có màu vàng đẹp, còn ruột bánh mì đen thì lại có màu nâu tối. Ở nước ta nguyên liệu bột mì sẽ được nhập trực tiếp từ nước ngoài (nhập lúa mì và bột mì), và đa số các công ty sản xuất sẽ nhập về bột mì trắng, tuy nhiên ở thời điểm hiện tại, trên một số cửa hàng bánh mì ở TP Hồ Chí Minh cũng đã xuất hiện rất nhiều sản phẩm mà nguyên liệu đến từ lúa mì đen. Hạt lúa mì trắng có hai loại, cứng và loại mềm, trong đó loại lúa mì cứng thì có chất lượng cao hơn.

Cả hai loại lúa mì trắng và lúa mì đen đều được thu bột theo hai phương pháp là nghiền phân loại và nghiền lẫn. Khi sử dụng phương pháp nghiền phân loại sẽ cho phép thu bột mì trắng với chất lượng khác nhau (bột thượng hạng, bột hạng I, bột hạng II). Tỷ lệ thu hồi bột trong quá trình nghiền phân loại có thể từ 70 đến 80%, trong khi đó quá trình nghiền lẫn thì sẽ cho một loại bột duy nhất và tỷ lệ thu hồi bột đạt đến 96%. (Bùi Đức Hợi, 2009) Tùy vào hạt lúa mì và hạng bột ta sẽ thấy được sự khác nhau về thành phần hóa học của chúng.

Đặc điểm của thành phần bột mì về mặt số lượng và chất lượng sẽ được xác định theo giá trị dinh dưỡng và khả năng nướng bánh của bột, các chất dinh dưỡng trong các bột hạng cao thì được cơ thể thiêu hóa một cách dễ dàng hơn, nhưng ở bột mì hạng thấp thì hàm lượng vitamin và khoáng chất thì lại cao hơn. Thành phần hóa học của các loại bột mì (Bùi Đức Hợi, 2009) 8 Thành phần hóa học trung bình tính bằng % chất khô Loại và hạng Tinh Chất Đường bột Petozan Protit Xenloloza Tro Bột béo chung Bột mì Thượng hạng 1.25 Bột mì đen Hạng A 4.45 Glucid và protein chiếm phần lớn trong bột mì khoảng 90%. Các loại protein của bột mì: Hàm lượng protein trong các loại bột mì khác nhau thì sẽ khác nhau. Đối với hàm lượng protein thì sẽ giảm dần từ loại bột có hạng cao đến thấp, nhưng về mặt dinh dưỡng thì protein trong bột hạng cao giá trọ hơn.

Protein trong bột mì cũng gồm từ 4 loại: - Albumin tan được trong nước - Glubulin hòa tan trong dung dịch muối trung tính - Prolamin hòa tan trong dung dịch rượu 60-80%, còn có tên gọi khác là gliadin - Glutelin hòa tan trong dung dịch kiềm yếu 0.2%, còn có tên gọi khác là glutennin Trong 4 loại protein kể trên, thì hàm lượng albumiin và glubulin chiếm khoảng 20%, còn 80% là prolamin và glutelin. Tỷ lệ giữa 2 loại protein là gliadin và glutenin trong bột mì cũng gần bằng nhau. Khi đem bột mì khô nhào với nước và để yên một thời gian thì khối bột ấy sẽ hình thành mạng gluten. Nếu rửa sạch khối bột ấy cho trôi đi hết tinh bột, thì sẽ thu được 1 khối dẻo đàn hồi tốt, đó chính là gluten.

Gluten sau khi thu được khi rửa bột nhào gọi là gluten ướt. Hàm lượng nước chiếm khoảng 60-70% trong gluten ướt và lượng gluten ướt chứa trong bột mì dao động trong phạm vi từ 15-55%. Bột sữa: Ngày nay, sữa bột đã và đang trở thành một sản phẩm có độ phổ biến khá lớn đối với người tiêu dùng. Trên thị trường của Việt Nam hiện tại có hai nhóm sản phẩm sữa bột chính: sữa bột nguyên kem có hàm lượng chất béo khoảng 26-33% (whole milk powder) và sữa bột 9 gầy chứa khoảng 1% chất béo (skimmilk powder).

Độ ẩm của sữa bột khoảng 2. Về thời gian bảo quản của sữa bột thì sữa bột gầy có thời gian bảo quản cao hơn (thời gian bảo quản lên đến 3 năm) sữa bột nguyên kem (thời gian bảo quản chỉ khoảng 6 tháng). Một ưu điểm lớn của sữa bột so với sữa tươi là thời gian bảo quản khá lâu và giảm lượng lớn chi phí vận chuyển do hàm lượng nước lớn trong sữa đã được loại bỏ khá nhiều (khoảng 90%). Đồng thời bổ sung nhiều chất dinh dưỡng cần thiết khác mà bột mì thiếu hụt.

Đường: Thành phần đường chủ yếu là đường Saccharose ≥ 99. Saccharose là dạng đường đôi do hai loại đường đơn là Glucose và Fructose kết hợp thành. Có nhiều tác dụng như tạo vị ngọt cho bánh, tạo màu, cải thiện cấu trúc, độ mềm cho bánh. Ngoài ra, đường cũng là cơ chất cho nấm men phát triển, ức chế sinh trưởng vi sinh vật, giúp lôi cuốn không khí vào bên trong khối bột nhào nhằm tạo độ nở cho bánh.

Giúp cải thiện cấu trúc, tạo độ mềm cho bánh và tạo màu cho vỏ bánh nhờ phản ứng Maillard, Caramel hóa (L. Men khô : Nấm men sử dụng trong sản xuất bánh mì thuộc giống Saccharomyces, loài cerevisae, ngành Nấm. Loại nấm men này có khả năng sử dụng các loại đường cơ bản như glucose, galactose, saccharose hay maltose để làm nguyên liệu sống. Vai trò chính của nấm men trong việc bổ sung vào bột nhào là việc sinh khí CO2, từ đó làm tăng thể tích khối bột nhào.

Ngoài ra, một số hợp chất mùi đặc trưng từ nấm men sinh ra sẽ làm cho sản phẩm bánh mì trở nên thơm ngon hơn.