DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SỮA BỘT VÀ BỘT DINH DƯỠNG

2.1 Cấu trúc tổng thể của dây chuyền sản xuất sữa bột

Một dây chuyền sản xuất sữa bột tiêu chuẩn bao gồm các phân hệ chính: tiếp nhận và xử lý nguyên liệu, tiệt trùng và đồng hóa, cô đặc, công nghệ sấy phun, làm nguội – đóng gói và kho vận. Tất cả được kết nối bằng hệ thống CIP (Cleaning In Place) tự động, đảm bảo vệ sinh theo chuẩn 3A và EHEDG.

Kích thước dây chuyền thường dao động từ 800 – 1.200 m² sàn nhà máy, chiều cao tháp sấy 25–35 m. Công suất thiết kế từ 500 kg/h đến 5.000 kg/h thành phẩm, tùy nhu cầu doanh nghiệp. Vật liệu chính là thép không gỉ SUS 304 hoặc SUS 316L, độ nhám bề mặt ≤ 0,6 µm để hạn chế bám dính.

Hệ thống điều khiển tích hợp PLC Siemens S7-1500, giao diện HMI cảm ứng 15”, kết nối SCADA để giám sát từ xa. Nhờ đó, nhà máy có thể vận hành với số lượng nhân công tối ưu (10–15 người/ca cho dây chuyền 3.000 kg/h).

2.2 Tiếp nhận và xử lý nguyên liệu

Nguyên liệu chính gồm sữa tươi, sữa gầy, whey protein, chất béo sữa và các vi chất bổ sung. Sữa được làm lạnh ngay sau khi tiếp nhận xuống 4 °C, sau đó lọc thô qua lưới 200 micron để loại tạp chất cơ học.

Tỉ lệ chất khô ban đầu của sữa tươi thường ở mức 12–13%. Trước khi đưa vào quá trình tiếp theo, sữa được chuẩn hóa hàm lượng chất béo (0,5–28%), tùy loại bột dinh dưỡng cần sản xuất. Hệ thống chuẩn hóa tự động có sai số ≤ ±0,02%.

Để đảm bảo an toàn, quy trình thường kết hợp kiểm tra kháng sinh, aflatoxin M1 và vi sinh vật trước khi đưa vào sản xuất. Tất cả thông số này được lưu trữ theo chuẩn ISO 17025.

2.3 Quá trình tiệt trùng và đồng hóa

Tiệt trùng thường sử dụng hệ thống UHT dạng ống lồng ống (tubular heat exchanger) với nhiệt độ 135–145 °C trong 3–5 giây, diệt 99,999% vi sinh vật gây hại mà vẫn giữ nguyên protein và vitamin.

Sau đó, sữa được đưa qua máy đồng hóa áp lực cao 2 cấp, áp suất 150–200 bar. Quá trình này giảm kích thước cầu béo xuống ≤ 0,8 µm, giúp sản phẩm sữa bột tan nhanh, không vón cục. Hệ thống đồng hóa đạt chuẩn EHEDG, đảm bảo vệ sinh CIP trong 30 phút.

2.4 Quá trình cô đặc

Để tăng hiệu quả công nghệ sấy phun, sữa lỏng cần được cô đặc đến 45–55% chất khô. Thiết bị sử dụng là hệ thống bay hơi nhiều cấp (multi-effect evaporator), tiết kiệm năng lượng bằng phương pháp hồi lưu hơi thứ.

Mức tiêu thụ năng lượng chỉ khoảng 0,25–0,3 kg hơi nước/kg nước bốc hơi, thấp hơn 40% so với phương pháp truyền thống. Hệ thống thường được trang bị bộ ngưng tụ barometrical, áp suất chân không 60–70 kPa, nhiệt độ bay hơi 60–70 °C, giúp hạn chế biến tính protein.

2.5 Công nghệ sấy phun

Đây là trái tim của dây chuyền sản xuất sữa bột. Dung dịch sữa cô đặc được bơm cao áp (15–20 MPa) qua đầu phun dạng đĩa quay hoặc vòi áp lực, tạo ra hạt sương có kích thước 50–120 µm.

Không khí nóng được đưa vào tháp sấy với lưu lượng 150.000–250.000 m³/h, nhiệt độ đầu vào 160–200 °C, đầu ra 70–90 °C. Quá trình chỉ diễn ra trong 10–15 giây, đủ để loại bỏ 95–97% nước mà không phá hủy cấu trúc dinh dưỡng.

Kích thước hạt bột thành phẩm được kiểm soát: độ ẩm ≤ 4%, mật độ khối (bulk density) 0,35–0,55 g/cm³, chỉ số tan ≥ 95%. Hệ thống cyclone kép và bộ lọc túi vải đảm bảo hiệu suất thu hồi bột ≥ 99,5%.

2.6 Quá trình làm nguội và đóng gói

Bột sau sấy có nhiệt độ 70–80 °C, cần được làm nguội nhanh xuống dưới 25 °C bằng dòng khí lạnh khử trùng. Quá trình này giữ được hương vị và hạn chế oxy hóa lipid.

Bao bì thường là túi nhôm 3–4 lớp, hàn kín trong môi trường khí trơ (N₂) để kéo dài hạn sử dụng đến 18–24 tháng. Định lượng đóng gói có sai số ≤ ±0,3%, dung tích phổ biến 400 g, 800 g, 1 kg hoặc bao công nghiệp 25 kg.

2.7 Hệ thống kiểm soát chất lượng và vệ sinh

Toàn bộ dây chuyền sản xuất sữa bột áp dụng HACCP với 7 điểm kiểm soát tới hạn (CCP), trong đó quan trọng nhất là tiệt trùng UHT, sấy phun và đóng gói.

Hệ thống CIP sử dụng dung dịch NaOH 1–2% ở 70–75 °C và HNO₃ 0,5–1% ở 65–70 °C, chu trình 45–60 phút. Sau mỗi 24 giờ, dây chuyền phải trải qua quá trình SIP (Sterilization In Place) bằng hơi nước 120 °C trong 30 phút.

2.8 Nguyên lý vận hành tổng thể

Quy trình bắt đầu từ tiếp nhận nguyên liệu, qua các công đoạn chuẩn hóa – tiệt trùng – đồng hóa – cô đặc – công nghệ sấy phun – làm nguội – đóng gói. Dữ liệu sản xuất được đồng bộ thời gian thực lên hệ thống MES/ERP, phục vụ phân tích hiệu suất (OEE ≥ 85%).

Với mô hình này, một nhà máy thực phẩm công suất 3.000 kg/h có thể sản xuất 20.000–22.000 tấn sữa bột mỗi năm, đáp ứng nhu cầu xuất khẩu sang hơn 30 quốc gia.

3.1 Thông số kỹ thuật điển hình của dây chuyền sản xuất sữa bột

Hạng mục chính – Giá trị tham chiếu:

• Công suất thiết kế: 500 – 5.000 kg/h thành phẩm
• Nồng độ chất khô sau cô đặc: 45 – 55%
• Nhiệt độ tiệt trùng UHT: 135 – 145 °C / 3–5 giây
• Áp suất đồng hóa: 150 – 200 bar (2 cấp)
• Nhiệt độ sấy phun đầu vào: 160 – 200 °C
• Nhiệt độ sấy phun đầu ra: 70 – 90 °C
• Độ ẩm sản phẩm cuối: ≤ 4%
• Kích thước hạt bột: 50 – 120 µm
• Hiệu suất thu hồi bột: ≥ 99,5%
• Thời gian làm nguội: ≤ 10 phút xuống < 25 °C
• Sai số định lượng đóng gói: ≤ ±0,3%

Các thông số này đảm bảo bột dinh dưỡng đạt chất lượng ổn định, dễ hòa tan, bảo quản dài hạn.

3.2 Hiệu suất vận hành

Một dây chuyền công suất 3.000 kg/h có thể hoạt động liên tục 20–22 giờ/ngày, tổng cộng > 7.000 giờ/năm. Hiệu suất tổng thể thiết bị (OEE) thường đạt 85–92%.

Tiêu thụ năng lượng:

• Hơi nước bão hòa: 3,5 – 4,0 kg/kg sữa bột
• Điện năng: 80 – 120 kWh/tấn thành phẩm
• Nước làm mát: 8 – 10 m³/tấn sản phẩm

Độ tin cậy: MTBF (Mean Time Between Failures) 15.000–18.000 giờ, tỷ lệ lỗi thiết bị < 0,7%/năm.

3.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn

Một dây chuyền sản xuất sữa bột đạt chuẩn phải tuân thủ:

• ISO 22000:2018 – Hệ thống quản lý an toàn thực phẩm
• HACCP – Phân tích mối nguy và điểm kiểm soát tới hạn
• Codex Alimentarius STAN 207-1999 – Tiêu chuẩn quốc tế về sữa bột
• TCVN 7028:2009 – Tiêu chuẩn Việt Nam về sữa bột nguyên kem
• 3A Sanitary Standard – Thiết kế thiết bị vệ sinh cho ngành sữa
• EHEDG – Thiết kế vệ sinh và an toàn thực phẩm Châu Âu

3.4 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm

Sản phẩm cuối được đánh giá qua các chỉ số:

• Hàm lượng protein: ≥ 24% (sữa bột gầy), 20–26% (sữa bột nguyên kem)
• Chất béo: 0,5% (gầy) – 28% (nguyên kem)
• Độ ẩm: ≤ 4%
• Độ hòa tan: ≥ 95%
• Tổng vi sinh vật hiếu khí: < 10³ CFU/g
• Coliform: âm tính/0,1 g
• Salmonella: âm tính/25 g

Đây là yêu cầu cơ bản để bột dinh dưỡng đủ điều kiện xuất khẩu.

3.5 Tiêu chuẩn đóng gói và bảo quản

Bao bì phải đạt:

• Vật liệu: màng nhôm ghép PE/PET ≥ 3 lớp
• Khả năng chống ẩm: WVTR ≤ 1 g/m²/24h
• Khả năng chống oxy: OTR ≤ 10 cm³/m²/24h
• Hàn kín: kiểm tra rò rỉ chân không ≤ 5%

Bảo quản ở nhiệt độ 10–25 °C, độ ẩm ≤ 65%. Hạn dùng 18–24 tháng tùy dòng sản phẩm.

3.6 Kiểm soát chất lượng và truy xuất nguồn gốc

Các nhà máy thực phẩm hiện đại ứng dụng hệ thống LIMS (Laboratory Information Management System) để quản lý kết quả kiểm nghiệm. Mỗi lô hàng được gắn QR code, cho phép truy xuất từ nguyên liệu đến thành phẩm.

Chứng chỉ đi kèm sản phẩm: COA (Certificate of Analysis), CFS (Certificate of Free Sale), và chứng nhận Halal/Kosher tùy thị trường xuất khẩu.

4.1 Lợi ích vận hành của dây chuyền sản xuất sữa bột

Một dây chuyền sản xuất sữa bột hiện đại giúp doanh nghiệp đạt hiệu quả vận hành cao nhờ tự động hóa và khả năng tích hợp dữ liệu. Với OEE trung bình ≥ 85%, dây chuyền đảm bảo sản xuất liên tục, giảm tối đa thời gian dừng máy ngoài kế hoạch.

Nhờ công nghệ sấy phun, lượng thất thoát sản phẩm chỉ còn < 0,5%/mẻ, trong khi phương pháp sấy trục có thể mất 3–5%. Điều này đồng nghĩa mỗi nhà máy công suất 20.000 tấn/năm tiết kiệm đến 500–800 tấn sản phẩm/năm, tương đương hàng chục tỷ đồng.

Hệ thống CIP và SIP giảm nhu cầu nhân sự vệ sinh, chỉ 4–6 người/ca cho toàn bộ dây chuyền. Thời gian làm sạch nhanh, đảm bảo hiệu suất sản xuất đạt > 20 giờ/ngày.

4.2 Lợi ích tài chính và chi phí năng lượng

Đầu tư dây chuyền sản xuất sữa bột có tỷ suất hoàn vốn (ROI) từ 2,5–4 năm tùy quy mô. So với dây chuyền bán tự động, hệ thống tự động hóa toàn phần tiết kiệm 15–20% chi phí vận hành hằng năm.

Ví dụ: một nhà máy thực phẩm công suất 3.000 kg/h, nếu không có hệ thống thu hồi nhiệt sẽ tiêu thụ ~6,5 kg hơi/kg sản phẩm. Khi triển khai hệ thống tái sử dụng hơi thứ, mức tiêu thụ giảm xuống còn 3,8–4,0 kg hơi/kg sản phẩm, tiết kiệm khoảng 40%.

Chi phí nhân công cũng được giảm 25–30% nhờ cơ giới hóa từ tiếp nhận nguyên liệu đến đóng gói. Ngoài ra, chỉ số hiệu quả năng lượng (kWh/tấn thành phẩm) giảm 15–18% nhờ tối ưu bơm ly tâm, máy đồng hóa và hệ thống quạt tháp sấy.

4.3 Lợi ích chất lượng sản phẩm

Bột dinh dưỡng từ dây chuyền hiện đại có độ tan ≥ 95%, màu sắc sáng tự nhiên và hương vị đồng nhất. Đây là yếu tố quan trọng giúp thương hiệu giữ chân người tiêu dùng.

Hàm lượng protein, vitamin và khoáng chất giữ ổn định hơn 90% so với nguyên liệu ban đầu. Với công nghệ đồng hóa 2 cấp ở áp suất 200 bar, cấu trúc hạt cầu béo được phân tán mịn, giúp bột tan nhanh trong 10–15 giây ở 40 °C mà không vón cục.

Hàm lượng vi sinh tuân thủ chuẩn Codex: tổng vi sinh vật hiếu khí < 10³ CFU/g, Salmonella âm tính/25 g, Coliform âm tính/0,1 g. Nhờ vậy, sản phẩm đủ điều kiện xuất khẩu sang EU, Mỹ, Nhật Bản – những thị trường khó tính nhất.

4.4 Giá trị trải nghiệm và thị trường tiêu thụ

Người tiêu dùng ngày nay không chỉ quan tâm đến an toàn thực phẩm mà còn chú trọng tính tiện dụng. Sữa bột từ dây chuyền sấy phun tan nhanh trong nước, hương vị tự nhiên, dễ bảo quản và có thể bổ sung vi chất như DHA, kẽm, sắt.

Đối với trẻ em, bột dinh dưỡng cần cân bằng tỷ lệ protein/đường/béo, được sản xuất trên dây chuyền chính xác tới ±0,02% thành phần, đáp ứng khuyến nghị dinh dưỡng quốc tế.

Trong lĩnh vực y tế, sữa bột y khoa dành cho bệnh nhân đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ hàm lượng lactose, sodium, hoặc bổ sung chất xơ hòa tan. Dây chuyền hiện đại cho phép tùy chỉnh công thức sản xuất theo lô nhỏ (batch ≤ 500 kg) mà không ảnh hưởng năng suất tổng thể.

4.5 Ứng dụng trong các nhà máy thực phẩm

Các nhà máy áp dụng dây chuyền sản xuất sữa bột không chỉ để sản xuất sữa công thức trẻ em mà còn mở rộng sang nhiều dòng sản phẩm:

• Sữa bột nguyên kem và gầy: phục vụ ngành thực phẩm chế biến, bánh kẹo, đồ uống.
• Bột dinh dưỡng pha sẵn: dành cho trẻ em, người cao tuổi, thể thao.
• Nguyên liệu công nghiệp: cung cấp cho sản xuất bánh quy, kem, socola.
• Sữa bột y khoa: dinh dưỡng đặc thù cho bệnh viện, phòng khám.

Nhờ hệ thống sấy phun modul hóa, nhà máy có thể linh hoạt chuyển đổi sản xuất trong thời gian ≤ 2 giờ giữa các công thức khác nhau. Điều này giúp doanh nghiệp nhanh chóng đáp ứng nhu cầu thị trường.

4.6 Lợi ích bền vững và môi trường

Các dây chuyền hiện đại tích hợp giải pháp tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Hệ thống thu hồi bụi sấy giúp giảm thất thoát xuống < 0,3%, đồng thời tái sử dụng bột mịn trong phối trộn.

Nhà máy có thể giảm phát thải CO₂ đến 1.500–2.000 tấn/năm (cho dây chuyền công suất 3.000 kg/h), nhờ sử dụng thiết bị bay hơi nhiều cấp và tái sử dụng nước ngưng. Đây là yếu tố quan trọng khi doanh nghiệp hướng đến chứng nhận Carbon Neutral hoặc ESG.

5.1 Giải pháp trọn gói – đồng bộ hóa dây chuyền

ETEK cung cấp dây chuyền sản xuất sữa bột và bột dinh dưỡng theo mô hình EPC (Engineering – Procurement – Construction), bao gồm khảo sát – thiết kế – chế tạo – lắp đặt – vận hành thử – chuyển giao công nghệ – bảo trì. Toàn bộ các khâu được thực hiện đồng bộ, giúp doanh nghiệp tiết kiệm 15–20% chi phí so với việc sử dụng nhiều nhà thầu riêng biệt.

Không chỉ dừng ở việc lắp đặt thiết bị, ETEK còn thiết kế layout nhà máy, hệ thống xử lý nước, hơi, điện và kho vận, đảm bảo quy trình khép kín. Mọi công đoạn đều tuân thủ tiêu chuẩn 3A Sanitary và EHEDG, hạn chế tối đa điểm chết trong đường ống, giảm nguy cơ nhiễm chéo vi sinh.

5.2 Công nghệ quốc tế – vận hành ổn định

Dây chuyền của ETEK tích hợp công nghệ sấy phun từ các hãng châu Âu, có khả năng kiểm soát nhiệt độ ±1 °C và phân bố hạt bột đồng đều (50–120 µm). Bộ điều khiển PLC Siemens và SCADA kết nối dữ liệu real-time, cho phép giám sát 24/7 từ xa.

Tất cả thiết bị chính như đồng hóa áp suất cao, hệ thống cô đặc nhiều cấp, tháp sấy phun đều đạt chứng nhận CE, ISO 22000 và HACCP. Tuổi thọ thiết bị trước đại tu lên tới 25.000 giờ vận hành, MTBF > 18.000 giờ.

Điều này đảm bảo dây chuyền không chỉ đáp ứng nhu cầu nội địa mà còn đạt chuẩn xuất khẩu sang EU, Mỹ, Nhật, Trung Đông.

5.3 Dịch vụ kỹ thuật và hậu mãi

ETEK cung cấp gói hỗ trợ kỹ thuật toàn diện: đào tạo vận hành, huấn luyện HACCP, và bảo trì định kỳ. Khi có sự cố, đội ngũ kỹ sư trực tuyến phản hồi trong 6 giờ, kỹ sư hiện trường có mặt trong 24–48 giờ.

Hệ thống kho linh kiện dự phòng (đầu phun sấy, bơm ly tâm, gioăng, van) được duy trì thường trực, đảm bảo thay thế nhanh. Ngoài ra, ETEK hỗ trợ cập nhật phần mềm điều khiển từ xa, bổ sung tính năng mới mà không cần thay đổi phần cứng.

5.4 Tùy chỉnh linh hoạt theo yêu cầu sản phẩm

Mỗi nhà máy có nhu cầu khác nhau: từ sữa bột nguyên kem, sữa bột gầy, bột dinh dưỡng cho trẻ em, đến sữa bột y khoa. ETEK thiết kế dây chuyền modul hóa, cho phép tùy chỉnh công suất (500 – 5.000 kg/h), công thức phối trộn và mức độ tự động hóa.

Nhờ đó, doanh nghiệp có thể bắt đầu từ quy mô nhỏ, sau đó mở rộng lên công suất lớn mà không cần thay mới toàn bộ. Đây là lợi thế quan trọng giúp tối ưu vốn đầu tư ban đầu và linh hoạt mở rộng thị trường.

5.5 Giá trị khác biệt khi chọn ETEK

Chọn ETEK, doanh nghiệp không chỉ sở hữu một dây chuyền sản xuất sữa bột đạt chuẩn quốc tế, mà còn có một đối tác chiến lược đồng hành từ thiết kế, lắp đặt, đến quản trị sản xuất.

ETEK giúp doanh nghiệp:

• Tối ưu chi phí năng lượng 15–20% nhờ giải pháp hồi lưu nhiệt.
• Rút ngắn thời gian chuyển đổi công thức sản xuất xuống ≤ 2 giờ.
• Đảm bảo sản phẩm đáp ứng chuẩn Codex, ISO, HACCP để xuất khẩu.
• Giữ ổn định chất lượng bột dinh dưỡng với sai số thành phần ≤ ±0,02%.
• Tăng hiệu quả vận hành (OEE ≥ 90%), giảm thiểu dừng máy ngoài kế hoạch.

Trong bối cảnh ngành thực phẩm cạnh tranh toàn cầu, ETEK mang đến giải pháp toàn diện: công nghệ tiên tiến, hệ thống vận hành ổn định, dịch vụ kỹ thuật nhanh chóng, và khả năng tùy biến linh hoạt. Đây là lý do nhiều doanh nghiệp chọn ETEK làm đối tác triển khai dây chuyền sản xuất sữa bột – để tối ưu chi phí, nâng cao chất lượng, và mở rộng thị trường quốc tế một cách bền vững.

Các dây chuyền chế biến sữa & sản phẩm từ sữa khác

Các dịch vụ công nghệ khác của ETEK