Tính toán, thiết kế hệ thống lạnh trung tâm để Bảo quản và Kết đông vải thiều năng suất 50kgngày
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.16 MB, 105 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH TRUNG TÂM
BẢO QUẢN VÀ KẾT ĐƠNG VẢI THIỀU NĂNG SUẤT 50KG/NGÀY
Đồn Thị Hằng
Ngành Kỹ thuật thực phẩm
Chuyên ngành Quá trình thiết bị CNSH - CNTP
Giảng viên hướng dẫn:
Th.S Lê Ngọc Cương
Chữ ký của GVHD
Bộ mơn:
Q trình và thiết bị CNSH - CNTP
Viện:
Cơng nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm
HÀ NỘI, 1/2020
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Đoàn Thị Hằng
Số hiệu sinh viên: 20151255
Khóa 60 Khoa/Viện: Cơng nghệ sinh học- Cơng nghệ thực phẩm
Ngành: Q trình thiết bị CNSH và CNTP
1. Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống lạnh bảo quản và kết đông vải thiều năng
suất 50 tấn/ngày.
2. Các số liệu ban đầu:
-
Năng suất vải thiều thu hoạch từ các vùng lân cận là 50 tấn/ ngày.
Năng suất chọn lọc vải đạt yêu cầu, sau bóc vỏ, bỏ hạt là 24 tấn/ngày.
Công nhân làm việc 3 ca/ngày 24 giờ nên năng suất máy kết đông là 1
tấn/giờ.
Hệ thống lạnh được lắp đặt tại Bắc Giang, có thơng số như sau:
Nhiệt độ trung bình cả năm: t=22,30C.
Độ ẩm tương đối khơng khí trung bình: φ=80%.
Kho đặt lắp đặt 3 phịng:
Phịng bảo quản lạnh nhiệt độ 20C.
Phịng kết đơng chứa tủ đông băng chuyền thẳng, 2 khoang nhiệt độ -180C
và -360C.
Phòng BQF nhiệt độ -180C.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
-
Chương 1: Tổng quan về ngun liệu và bảo quản.
Chương 2: Tổng quan về hệ thống lạnh.
Chương 3: Lựa chọn phương án sản xuất và thuyết minh dây chuyền cơng
nghệ.
Chương 4: Tính tốn, thiết kế kho lạnh.
Chương 5: Tính tốn chu trình lạnh.
Chương 6: Tính chọn thiết bị phụ và phương pháp lắp đặt.
4. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
Bản vẽ A0:
-
Chu trình lạnh máy nén.
Sơ đồ hệ thống lạnh.
Bản vẽ mặt bằng kho lạnh.
Bản vẽ lắp thiết bị ngưng tụ.
Bản vẽ lắp thiết bị kết đông băng chuyền dạng thẳng.
Bản vẽ chi tiết
5. Họ tên cán bộ hướng dẫn: Th.S Lê Ngọc Cương.
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 1/10/2019
7. Ngày hoàn thành đồ án:05/01/2019
Ngày ....... tháng ....... năm ..….
Trưởng bộ môn
Cán bộ hướng dẫn
( Ký, ghi rõ họ, tên)
( Ký, ghi rõ họ, tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày
tháng
năm
Người duyệt
Sinh viên
( Ký, ghi rõ họ, tên)
( Ký, ghi rõ họ, tên)
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ
của rất nhiều những người xung quanh. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến
các thầy cô trong Bộ môn Quá trinh thiết bị CNSH – CNTP, đặc biệt là Th.S Lê
Ngọc Cương, đã trực tiếp tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Em xin gửi
lời cảm ơn đến các cô chú kĩ thuật trong nhà máy chế biến rau quả xuất khẩu
VIFICO, dù rất bận rộn khi vào mùa vụ, nhưng vẫn quan tâm, giúp đỡ em trong
việc tìm kiếm tài liệu và nguyên lý. Bên cạnh đó, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến
các bạn lớp Máy Thực Phẩm K60 đã luôn bên cạnh, giúp đỡ em hồn thành đồ án
này.
TĨM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản và sơ chế vải xuất khẩu đặt tại Song Khê,
Bắc Giang, với vùng nguyên liệu từ các huyện lân cận, giải quyết vấn đề tiêu thụ
vải thiều trong khu vực và đem hoa quả nhiệt đới Việt Nam cạnh tranh với thế giới.
Kho lạnh được thiết kế gồm 3 phòng lạnh: (1) Phòng bảo quản sau thu hoạch
tại 20C nhằm chứa vải sau khi chở từ các vùng lân cận về, cấp cho công nhân làm
liên tục; (2) tủ kết đông băng chuyền dạng thẳng BQF nhằm kết đông 2 mức,
khoang 1 giảm xuống nhiệt độ 00C, khoang 2 nhằm kết đơng đến nhiệt độ -180C;
(3) phịng bảo quản BQF nhằm chứa sản phẩm sau kết đông trước khi xuất khẩu,
đảm bảo nhiệt độ -180C tâm quả.
Đồ án thiết kế hệ thống lạnh trung tâm cho kho, tính chọn các thiết bị chính và
phụ cho hệ thống, thiết kế mặt bằng thuận lợi cho việc vận hành công nghệ, tạo cơ
sở để xây dựng và lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh.
MỤC LỤC
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ BẢO QUẢN ........ 1
Tổng quan về nguyên liệu ..................................................................... 1
Nguồn gốc xuất xứ ...................................................................... 1
Các giống vải .............................................................................. 1
Điều kiện sinh trưởng.................................................................. 2
Thành phần hóa học và dinh dưỡng quả vải ......................................... 2
Biến đổi sau khi thu hái ......................................................................... 3
Biến đổi vật lý ............................................................................. 3
Biến đổi hóa sinh, sinh lý ............................................................ 4
Các yếu tố ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả tươi ................... 4
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH ............................... 6
Mối quan hệ giữa kết đông và chất lượng sản phẩm vải thiều.............. 6
Môi chất lạnh và chất tải lạnh ............................................................... 6
Môi chất lạnh .............................................................................. 6
Chất tải lạnh ................................................................................ 8
So sánh các chu trình lạnh ..................................................................... 8
Chu trình máy nén một cấp ......................................................... 8
Chu trình máy nén hai cấp .......................................................... 9
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN XUẤT VÀ THUYẾT
MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ............................................................. 11
Lựa chọn phương án sản xuất ............................................................. 11
Dây chuyền sản xuất vải thiều lạnh đông............................................ 11
Sơ đồ công nghệ ........................................................................ 11
Thuyết minh quy trình cơng nghệ ............................................. 13
Tiêu chuẩn sản phẩm................................................................. 15
TÍNH TỐN, THIẾT KẾ KHO LẠNH ............................. 17
Thiết kế phịng lạnh bảo quản ............................................................. 17
Kích thước phịng lạnh sau thu hoạch ....................................... 17
Tính tốn cách nhiệt và cách ẩm cho kho lạnh ......................... 19
Tính nhiệt tải lạnh ..................................................................... 22
Thiết kế thiết bị lạnh đông IQF ........................................................... 27
Các phương pháp lạnh đông nhanh và lựa chọn phương pháp . 27
Tính tốn, lựa chọn kích thước tủ kết đơng băng chuyền ......... 28
Tính cách nhiệt, cách ẩm........................................................... 29
Tính nhiệt tải lạnh ..................................................................... 30
Tính tốn, thiết kế băng tải ....................................................... 33
Thiết kế phòng lạnh bảo quản BQF .................................................... 40
Tính kích thước phịng lạnh sau kết đơng ................................. 40
Tính cách nhiệt, cách ẩm cho kho ............................................. 40
Tính nhiệt tải lạnh ..................................................................... 42
TÍNH TỐN CHU TRÌNH LẠNH .................................... 47
Tính chu trình lạnh một cấp ................................................................ 47
Chọn phương pháp làm lạnh ..................................................... 47
Chọn thông số của chế độ làm lạnh .......................................... 47
Chu trình lạnh............................................................................ 48
Tính nhiệt cho máy nén và chọn máy nén ................................ 51
Tính chọn thiết bị ngưng tụ ....................................................... 53
Tính chu trình lạnh hai cấp.................................................................. 58
Chọn phương pháp làm lạnh ..................................................... 58
Chu trình lạnh............................................................................ 60
Tính chọn máy nén .................................................................... 64
Tính chọn thiết bị ngưng tụ ................................................................. 67
Lựa chọn phương án ................................................................. 67
Tính tốn thiết bị ngưng tụ ........................................................ 69
Tính chọn tháp giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. ....................... 74
Thiết bị bay hơi ................................................................................... 77
Lựa chọn phương án ................................................................. 77
Tính tốn thiết bị bay hơi .......................................................... 78
Tính chọn van tiết lưu ......................................................................... 80
Lựa chọn phương án ................................................................. 80
Tính tốn chọn van tiết lưu ....................................................... 80
THIẾT BỊ PHỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN...... 83
Tính chọn thiết bị phụ ......................................................................... 83
Bình tách dầu ............................................................................ 83
Bình chứa dầu ........................................................................... 84
Bình chứa cao áp ....................................................................... 84
Bình chứa tuần hồn ................................................................. 86
Bình trung gian.......................................................................... 86
Tính chọn đường ống ................................................................ 88
Tính chọn bơm cấp dịch cho dàn lạnh. ..................................... 89
Bình tách khí khơng ngưng ....................................................... 91
Phin lọc ..................................................................................... 92
Mắt ga ....................................................................................... 92
Các loại van ............................................................................... 93
Yêu cầu lắp đặt hệ thống lạnh ............................................................. 93
Yêu cầu chung với phòng máy ................................................. 93
Lắp đặt hệ thống amoniac ......................................................... 94
KẾT LUẬN .................................................................................................. 95
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................... 96
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 4.1 Cấu tạo panel cách nhiệt ................................................................. 19
Hình 4.2 Cấu tạo nền cách nhiệt .................................................................... 20
Hình 4.3 Bước xích của xích con lăn ............................................................ 33
Hình 4.4 Cấu tạo xích con lăn ....................................................................... 36
Hình 4.5 Cấu tạo bánh xích 100B.................................................................. 37
Hình 4.6 Cấu tạo trục bậc ghép bánh xích..................................................... 37
Hình 5.1 Chu trình hồi nhiệt một cấp ............................................................ 49
Hình 5.2 Chu trình lạnh tra bằng coolpack .................................................... 50
Hình 5.3 Máy nén pistong 2FES-2-40S ........................................................ 53
Hình 5.4 Quá trình truyền nhiệt ..................................................................... 54
Hình 5.5 Chu trình lạnh máy nén hai cấp bình trung gian ống xoắn............. 61
Hình 5.6 Đồ thị log P-h của chu trình lạnh.................................................... 61
Hình 5.7 Van tiết lưu nhiệt ............................................................................ 80
Hình 5.8 Thơng số kĩ thuật của van tiết lưu TEA.......................................... 81
Hình 6.1 Cấu tạo bình tách dầu ..................................................................... 83
Hình 6.2 Thơng số bình tách dầu Emerson AW-Z 55855 ............................. 84
Hình 6.3 Cấu tạo bình chứa cao áp ................................................................ 85
Hình 6.4 Cấu tạo bình trung gian .................................................................. 87
Hình 6.5 Cấu tạo phin lọc ẩm Danfoss DML ................................................ 92
Hình 6.6 Thơng số kĩ thuật phin lọc ẩm 023Z5045 Danfoss ........................ 92
Hình 6.7 Thơng số mắt ga 0140184 Danfoss ................................................ 93
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của vải thiều ........................... 2
Bảng 2.1 Một số môi chất lạnh thường dùng .................................................. 7
Bảng 2.2 Một số chất tải lạnh thường dùng..................................................... 8
Bảng 2.3 Một số chu trình máy nén một cấp ................................................... 8
Bảng 2.4 Một số chu trình máy nén hai cấp .................................................... 9
Bảng 4.1 Thơng số khí hậu Bắc Giang .......................................................... 17
Bảng 4.2 Thông số các lớp vật liệu của panel tiêu chuẩn ............................. 19
Bảng 4.3 Cấu trúc nền bê tông ...................................................................... 21
Bảng 4.4 Kích thước kho lạnh ....................................................................... 23
Bảng 4.5 Thơng số khơng khí kho lạnh bảo quản ......................................... 25
Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết quả tính tốn tải nhiệt kho lạnh bảo quản ........ 27
Bảng 4.7 Tải nhiệt qua kết cấu bao che tủ kết đông ...................................... 32
Bảng 4.8 Nhiệt tổn thất qua tủ kết đông ........................................................ 33
Bảng 4.9 Thơng số xích con lăn tiêu chuẩn................................................... 36
Bảng 4.10 Thơng số tiêu chuẩn xích con lăn 100B ....................................... 36
Bảng 4.11 Thơng số bánh xích 100B ............................................................ 37
Bảng 4.12 Thơng số động cơ ......................................................................... 39
Bảng 4.13 Kích thước kho lạnh BQF ............................................................ 42
Bảng 4.14 Trạng thái khơng khí kho lạnh BQF ............................................ 44
Bảng 4.15 Tổng hợp kết quả tính tốn tải nhiệt ............................................ 46
Bảng 5.1 Các thông số điểm nút của chu trinh lạnh ...................................... 50
Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật máy nén pitong 2FES-2-40S ............................. 53
Bảng 5.3 Kích thước vỉ ống ngưng tụ ........................................................... 56
Bảng 5.4 Kích thước chân đỡ ........................................................................ 57
Bảng 5.5 Thơng số điểm nút chu trình lạnh hai cấp bình trung gian ............ 62
Bảng 5.6 Năng suất lạnh và lưu lượng cho dàn bay hơi ................................ 63
Bảng 5.7 Ưu nhược điểm một số thiết bị ngưng tụ ....................................... 67
Bảng 5.8 Kích thước vỉ ống thiết bị ngưng tụ ............................................... 72
Bảng 5.9 Kích thước chân đỡ tiêu chuẩn....................................................... 73
Bảng 5.10 Kích thước tai treo tiêu chuẩn ...................................................... 73
Bảng 5.11 Kích thước ống nối thiết bị ngưng tụ ........................................... 74
Bảng 5.12 Ưu nhược điểm của một số thiết bị bay hơi ................................. 77
Bảng 5.13 Dàn quạt cho phòng lạnh bảo quản .............................................. 78
Bảng 5.14 Dàn lạnh cho tủ kết đơng ............................................................. 79
Bảng 5.15 Dàn lạnh cho phịng BQF ............................................................. 79
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ BẢO QUẢN
Tổng quan về nguyên liệu
Nguồn gốc xuất xứ
Cây vải có nguồn gốc từ miền nam Trung Quốc. Hiện nay trên thế giới có trên
20 nước trồng vải nhưng chỉ có một số nước như: Trung Quốc, Ấn Độ, Australia,
Mỹ thì vải mới được sản xuất với quy mô công nghiệp.
Ở nước ta trồng vải chủ yếu ở vùng đồng bằng sông Hồng, trung du, miền núi
Bắc Bộ và một phần khu 4 cũ. Những nơi trồng nhiều nhất là Bắc Giang, Hải
Dương, Phú Thọ, nông trường Đông Triều, vườn quốc gia Cát Bà,… Ngồi ra cịn
có vườn vải chín sớm dọc sơng Đáy.
Các giống vải
Trong sản xuất gặp 3 nhóm chính:
- Vải chua: cây mọc khỏe, quả to, khối lượng trung bình 20-50g, hạt to. Tỉ lệ
ăn được chiếm 50-60%, là loại chín sớm. Cách nhận biết vải chua là chum hoa vải
chua từ cuống đến các nụ hoa có phủ một lớp lông màu đen. Vải chua ra hoa và
đậu quả đều và năng suất ổn định hơn vải thiều. Ở vùng Thanh Oai giống vải này
nổi tiếng với ưu điểm quả to, màu đẹp, cùi dày.
- Vải thiều: còn gọi là vải Tàu. Quả nhỏ hơn vải chua, khối lượng trung bình
từ 25-30g, tỉ lệ ăn được cao hơn 70-80%. Vải thiều chín muộn hơn vải chua, quả
chín vào đầu tháng 6, cũng có khi đến tháng 7. Chùm hoa và nụ hoa màu trắng,
khơng có lơng đen như vải chua.
- Vải nhỡ: là giống lai giữa vải chua và vải thiều. Cây to hoặc trung bình, tán
cây dựng đứng, lá to. Chùm hoa có độ dài và lớn trung gian giữa vải chua và vải
thiều, có lơng màu đen nhưng thưa hơn vải chua, trong đó cũng có cây chùm hoa
có lơng màu trắng. Quả khi chín vỏ quả có màu xanh, ở đỉnh quả có màu tím đỏ,
ăn ngọt, ít chua.
Ngồi ra cũng có những giống vải đặc trưng cho các vùng như:
- Vải Hùng Long(Phú Thọ): Là giống vải đột biến tự nhiên. Cây sinh trưởng
tốt, tán hình bán cầu. Chùm hoa to kiểu hình tháp, cuống hoa có màu nâu đen. Quả
hình trịn hơi dài, khi chín có màu đỏ thẫm, gai thưa, nổi. Khối lượng trung bình
23,5g, tỉ lệ phần ăn được trung bình 72%, độ Brix 17-20%, vị ngọt, hơi chua nhẹ.
Năng suất 10-15 tấn/ha, thu hoạch sớm.
- Vải Bình Khê( Quảng Ninh): Cây sinh trưởng tốt, tán cây hình bán cầu dẹt.
Chùm hoa to, thưa, cuống hoa có màu nâu đen. Quả to hình trứng, khi chín có màu
đỏ thẫm. Khối lượng trung bình 33,5g, tỉ lệ ăn được 71,5%, độ brix 17-20%, vị
ngọt thanh. Năng suất 12-15 tấn/ha, thu hoạch sớm.
1
- Vải Yên Hưng( Quảng Ninh): Cây sinh trưởng khỏe, tán lá hình bán cầu.
Chùm hoa to trung bình, phân nhánh dài, cuống hoa có màu đen. Quả hình tim,
chín có màu đỏ vàng rất đẹp. Khối lượng trung bình 30,1g, tỉ lệ ăn được trung bình
73,2%, độ brix 18-20%, vị ngọt, hơi chua nhẹ. Năng suất 12-16 tấn/ha, thu hoạch
sớm.
- Vải Thanh Hà( Hải Dương): Sinh trưởng tốt, tán hình cầu. Quả hình cầu,
khi chín đỏ tươi. Khối lượng trung bình 20,7g, tỉ lệ ăn được 75%, độ brix 18-21%,
thịt quả chắc, vị ngọt thơm. Năng suất 8-10 tấn, thu hoạch đúng vụ.
Điều kiện sinh trưởng
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến việc ra hoa của vải. Hoa vải nở trong điều kiện
nhiệt độ lớn hơn 100C, 18-240C hoa nở rộ. Trên 290C hoa nở giảm. Cây vải cần có
yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ. Trong năm phải có một thời kì nhiệt độ hạ thấp tạo
điều kiện ức chế mầm mùa đơng, làm cho cành sung sức, tích lũy nhiều dinh dưỡng
giúp q trình phân hóa mầm hoa.
Ánh sáng đầy đủ làm tăng khả năng đồng hóa của cây, xúc tiến q trình phân
hóa mầm hoa, làm tăng màu sắc vỏ quả và tăng phẩm chất quả.
Vải là loại cây không kén đất, đất nào cũng trồng được nhưng độ ngon của quả
sẽ khác nhau, và đặc trưng từng vùng đất riêng.
Thành phần hóa học và dinh dưỡng quả vải
Thành phần hóa học của quả vải được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 1.1 Thành phần hóa học và dinh dưỡng của vải thiều
Thành phần dinh dưỡng Đơn vị
Giá trị trên 100g ăn được
Nước
G
81,76
Cacbohydrat
G
16,53
Năng lượng
Kcal
Protein
G
0,83
Lipit tổng
G
0,44
Xơ tổng
G
1,3
Tro
G
0,44
Canxi
Mg
5
Sắt
Mg
0,31
Magie
Mg
10
Photpho
Mg
31
66
2
Kali
Mg
171
Natri
Mg
1
Kẽm
Mg
0,07
Đồng
Mg
0,148
Mangan
Mg
0,055
Selen
Mcg
0,6
Vitamin C
Mg
71,5
Niacin
Mg
0,603
Vitamin B6
Mg
0,100
Folate, total
Mcg
14
Folate, food
Mcg
14
Folate, DFE
mcg _DFE
14
Vitamin E
Mg
0,700
Acid béo no
G
0,099
Acid béo có một nối đơi G
0,120
Acid béo có nhiều nối G
đơi
0,132
Tryptophan
G
0,007
Lysine
G
0,041
Methynonin
G
0,009
Nhận xét: Thành phần hóa học của vải chủ yếu là nước và cabohydrat. Ngồi
ra trong thành phần cịn có các vitamin, lipid, protein, khống, các ngun tố vi
lượng,.. Vì vậy, các sản phẩm của vải được ưa chuộng ngoài vị ngon, ngọt thanh
mà còn tốt cho sức khỏe.
Biến đổi sau khi thu hái
Sau khi thu hoạch vải được vận chuyển ở 2-50C trong khoảng 1-3 ngày, thu
nhận và bảo quản tạm thời 24 giờ bằng sọt gỗ, cả chùm.
Khi bảo quản lạnh vải diễn ra các biến đổi sau:
Biến đổi vật lý
Các biến đổi vật lý chủ yếu là sự bay hơi nước, sự giảm khối lượng riêng và
sinh nhiệt.
3
❖ Sự bay hơi nước:
Thành phần hóa học của vải chiếm 81% là nước, phần lớn là nước tự do. Trong
điều kiện thích hợp, nước dễ bay hơi dẫn đến quả héo dần.
Sự bay hơi phụ thuộc:
- Mức độ háo nước của hệ keo trong tế bào, hệ keo càng đặc khả năng giữ
nước càng tốt. Thực tế chứng minh quả non dễ héo hơn quả già, cho nên phải thu
hoạch quả đúng thời vụ để bảo quản tốt nhất.
- Vải có lớp vỏ và 1 lớp màng bao bọc, hạn chế khả năng thốt nước
Về điều kiện mơi trường, độ ẩm khơng khí, nhiệt độ bảo quản, tốc độ chuyển
động của dịng khí đều ảnh hưởng đến khả năng bảo quản. Độ ẩm càng cao tốc độ
mất nước càng ít. Nhiệt độ bảo quản càng cao khả năng hô hấp càng mạnh, càng
thải nhiều nước ra môi trường. Tốc độ chuyển động của dịng khí cũng kích thích
khả năng thoát hơi nước của quả.
❖ Sự giảm khối lượng riêng
Sự giảm khối lượng riêng chủ yếu do mất nước và sự tổn hao chất khô. Tổn
hao chất khô là do q trình hơ hấp, phân giải chất hữu cơ thành khí cacbonic và
nước.
Ở độ ẩm càng cao, mất mát do bay hơi nước càng giảm nhưng càng là điều
kiện do vi sinh vật phát triển, mất mát do vi sinh vật càng cao. Vì thế, lựa chọn độ
ẩm tối ưu để tổn thất mất mát chung là ít nhất.
❖ Sinh nhiệt
Do trên nhiệt độ đóng băng nên rau quả vẫn hơ hấp, q trình hơ hấp sinh nhiệt
làm tăng nhiệt độ bảo quản. Cần chú ý để có biện pháp xử lý kịp thời.
Biến đổi hóa sinh, sinh lý
Vì trong quá trình bảo quản ở nhiệt độ thường, quả vải ln xảy ra q trình
hơ hấp dẫn đến một số biến đổi hóa sinh, sinh lý:
Hàm lượng đường giảm do q trình hơ hấp phân giải đường thành nước và
cacbonic. Tuy nhiên hàm lượng đường cũng có thể tăng do q trình hơ hấp phân
giải glucid cao hơn thành đường. Xét về mặt tổng thể hàm lượng glucid giảm.
Các chuỗi propectin bị phân giải thành pectin
Axit hữu cơ giảm, vitamin dễ bị oxy hóa.
Vì thế, để tránh ảnh hưởng biến đổi sinh hóa thì phải tìm cách hạn chế q
trình hô hấp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản rau quả tươi
4
❖ Độ bền cơ học:
Ở đây muốn nói đến khả năng chống va đập, xâm nhập vi sinh vật. Vải có lớp
vỏ mềm nên khả năng nứt, xây sát khi vận chuyện dễ xảy ra, khiên cho vi sinh vật
dễ dàng xâm nhập vào bên trong.
❖ Nhiệt độ:
Thực tế chứng minh rằng, khi tăng 100C tốc độ phản ứng tăng 2 lần. Vì thế,
khi bảo quản ở nhiệt độ thấp khả năng hô hấp sẽ bị hạn chế, thời hạn bảo quản lâu
hơn.
Đối với vải, nước chiếm 81% nên thực tế bảo quản người ta sẽ không bảo quản
sơ bộ dưới nhiệt độ đóng băng, vì tránh đóng băng nước trong vải dẫn đến thay đổi
kết cấu.
❖ Độ ẩm không khí:
Độ ẩm khơng khí càng cao, tốc độ thốt hơi nước khỏi bề mặt càng giảm.
Nhưng khi độ ẩm càng cao (>80%), tốc độ phát triển vi sinh vật( nấm mốc) càng
cao. Vì thế người ta phải dựa vào đồ thị tỉ lệ mất mát của hô hấp và vi sinh vật để
tìm ra độ ẩm tối ưu.
❖ Thành phần khí quyển:
Q trình hơ hấp làm tăng nồng độ CO2, làm ức chế q trình hơ hấp. Nhưng
khi nồng độ CO2 tăng q 10% xúc tiến q trình hơ hấp yếm khí xảy ra. Vì thế
trong q trình bảo quản vải phải tiến hành thơng gió.
❖ Thơng gió:
Mục đích: Tiến hành xáo trộn khơng khí trong phịng hoặc trao đổi với khí
quyển bên ngồi. Q trình thơng gió nhằm mục đích tránh tăng nhiệt cục bộ, thải
ẩm và CO2 thừa ra môi trường, hạn chế hô hấp.
❖ Ánh sáng
Hạn chế tối đa ánh sáng vì nó ảnh hưởng đến q trình hơ hấp và phân hủy
vitamin.
❖ Chăm bón:
Q trình chăm bón tốt dẫn tới khả năng chống chọi tốt hơn
5
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH
Mối quan hệ giữa kết đông và chất lượng sản phẩm vải thiều
Trong ngành công nghệ thực phẩm, kĩ thuật lạnh đóng vai trị rất quan trọng.
Biến đổi của thực phẩm diễn ra nhanh hơn ở nhiệt độ 40-500C vì nhiệt độ này thích
hợp cho hoạt hóa enzym phân giải của bản thân thực phẩm và vi sinh vật.
Nhiệt độ thấp, các phản ứng hóa sinh trong thực phẩm bị ức chế. Nguyên nhân
là do ở nhiệt độ thấp, hoạt động sống của tế bào vi sinh vật bị giảm, cấu trúc tế bào
co rút, độ nhớt dịch tế bào tăng, khuếch tán nước và chất tan của tế bào giảm. Tuy
nhiên nhiệt độ thấp chỉ có vai rị ức chế, đình chỉ hoạt động sống vi sinh vật chứ
khơng có vai trị tiêu diệt.
Nước trong vải chiếm khoảng 82%, bao gồm nước tự do và nước liên kết:
-
Nước tự do là nước có trong cấu trúc mơ và có tính chất giống như nước
thường. Loại này linh động và có điểm đóng băng -1 đến -1,50C.
Nước liên kết là nước duy trì trong các mơ, các tế bào nhằm duy trì tổ chức
bền vững với các chất. Nước liên kết khá bền vững nên điểm đóng băng rất
thấp.
Mơi chất lạnh và chất tải lạnh
Mơi chất lạnh
Mơi chất lạnh( hay cịn gọi là tác nhân lạnh, ga lạnh) mà mơi chất sử dụng
trong chu trình nhiệt động ngược chiều để hấp thu nhiệt của môi trường cần làm
lạnh có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra mơi trường có nhiệt độ cao hơn.
u cầu đối với mơi chất lạnh:
Hóa học: phải bền vững trong phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc, không
bị phân hủy; phải trơ, khơng ăn mịn vật liệu.
- Phải an tồn, khơng gây cháy nổ.
- Tính chất vật lí:
+ Áp suất ngưng tụ khơng q cao tránh rị rỉ.
+ Nhiệt độ cuối tầm nén không quá cao tránh cháy dầu, tăng tuổi thọ máy
nén.
+ Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều.
+ Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn, đảm bảo máy càng gọn nhẹ.
+ Độ nhớt càng nhỏ, tổn áp trên đường ống càng nhỏ, van và đường ống
càng gọn.
+ Mơi chất hịa tan dầu càng dễ bơi trơn.
+ Mơi chất hịa tan nước càng dễ tách ẩm.
-
6
-
-
+ Khơng dẫn điện, ăn mịn đồng có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa
kín.
Phải có hiệu suất năng lượng cao.
Không độc hại, ảnh hưởng đến sản phẩm. Phải có mùi dễ phát hiện khi bị
rị rỉ. Nếu khơng có mùi có thể pha thêm chất có mùi nếu khơng ảnh hưởng
chu trình lạnh.
Tính kinh tê, rẻ tiền, dễ kiếm.
Không phá hủy môi trường.
Bảng 2.1 Một số môi chất lạnh thường dùng
Môi chất Ưu điểm
lạnh
Nhược điểm
Phạm vi
ứng dụng
Amoniac Độ nhớt nhỏ, tính lưu Áp suất ngưng tụ cao, nhiệt độ Thích
NH3
động cao.
cuối tầm nén cao nên dễ cháy hợp máy
dầu, lọt khí bên ngồi vào.
nén
Hệ số tỏa nhiệt lớn.
pistong vì
Hịa tan nước hồn Khơng hịa tan dầu.
tỉ số nén
tồn nên khơng gây Phân hủy ở 2600C nhưng khi có lớn; dùng
tắc ẩm, nhưng phải mặt ẩm và bề mặt xi lanh bằng kiểu hở vì
khống chế dưới 0,1%. thép làm xúc tác thì dễ bị phân mơi chất
hủy ở 110-1200C, phải có bình dẫn điện.
Rẻ tiền, dễ kiếm.
tách khí khơng ngưng để thu hổi
nito và hidro.
Ăn mịn đồng và các hợp kim
đồng.
Dễ cháy nổ.
Độc hại với cơ thể người, gây
giảm chất lượng thực phẩm.
R22
Áp suất bay hơi Áp suất ngưng tụ cao, nhiệt độ Điều hòa
thường lớn hơn áp cuối tầm nén cao nhưng thấp khơng khí
suất khí quyển.
hơn Nh3.
Chỉ
sử
Bền vững ở khoảng Hòa tan hạn chế dầu nên dễ bị dụng đến
làm việc, phân hủy bám bẩn bề mặt.
năm
khi có xúc tác ở Khơng hịa tan nước.
2040.
5500C.
Hơi R22 không dẫn điện nhưng
Không cháy, nổ.
lỏng dẫn, dùng máy nén kín và
7
Khơng độc hại, ảnh nửa kín tuyệt đối khơng cho
hưởng đến thực phẩm. lỏng về máy nén.
Đắt nhưng dễ kiếm.
R134a
Môi chất lạnh mới Gây nóng địa cầu nên các nước Dùng
tương lai, có tính chất châu Âu chưa chấp nhận.
trong điều
giống như R22 và
hịa ơ tơ.
khơng gây phá hủy
tầng ozon.
Chất tải lạnh
Là chất trung gian nhận lạnh từ môi chất lạnh đến buồng lạnh.
Yêu cầu chất tải lạnh cũng giống như môi chất lạnh.
Bảng 2.2 Một số chất tải lạnh thường dùng
Chất tải lạnh
Đặc điểm
Nước
Là môi chất lạnh lý tưởng, đáp ứng yêu cầu.
Tuy nhiên nhiệt độ đông đặc cao 00C nên nhiệt độ sôi của
môt chất lạnh 50C.
Là môi chất lạnh lý tưởng.
NaCl
Nhiệt độ đơng đặc -210C nên có thể sử dụng với môi chất
lạnh sôi ở -160C.
Giống như NaCl nhưng không dễ kiếm như NaCl.
CaCl2
Nhiệt độ đông đặc -550C nên nhiệt độ sôi của môi chất đạt
-500C.
Hợp chất hữu cơ
Có thể đạt nhiệt độ đơng đặc rất thấp khi hịa trộn với nước.
So sánh các chu trình lạnh
Chu trình máy nén một cấp
Bảng 2.3 Một số chu trình máy nén một cấp
Chu trình lạnh
Đặc điểm
Chu trình khơ
Hơi hút về bão hòa ở trạng thái hơi bão hòa x=1 và lỏng tiết
lưu ở lỏng bão hịa x=0.
Chu trình q Nhiệt độ lỏng vào tiết lưu thấp hơn nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ
lạnh, quá nhiệt hơi vào máy nén cao hơn nhiệt độ bay hơi.
8
Đảm bao hơi hút về máy nén không cuốn lỏng, tăng năng suất
lạnh riêng.
Tuy nhiên nhiệt độ cuối tầm nén cao.
Chu trình hồi Có trao đổi nhiệt giữa lỏng nóng (trước vào van tiết lưu) và hơi
nhiệt
lạnh (trước khi vào máy nén).
Chỉ sử dụng cho môi chất lạnh freon, không sử dụng cho NH3
vì nhiệt độ đầu đẩy sẽ tăng quá cao.
Chu trình máy nén hai cấp
Bảng 2.4 Một số chu trình máy nén hai cấp
Đặc điểm
Chu trình lạnh
Hai cấp, một tiết lưu, Giống chu trình khơ, tuy nhiên hơi hạ áp được làm mát
làm mát trung gian đến nhiệt độ môi trường trước khi đưa vào nén cấp cao
một phần
áp.
Ứng dụng cho môi chất freon với nhiệt độ cuối tầm nén
khơng cao.
Hai cấp, một tiết lưu, Giống chu trình hai cấp, một tiết lưu, làm mát trung gian
làm mát trung gian một phần.
một phần có hồi Có hồi nhiệt giữa lỏng ngưng tụ và hơi sau giàn lạnh.
nhiệt
Hai cấp, một tiết lưu,
làm mát trung gian
một phần có hồi
nhiệt và lạnh quá
lỏng
Giống chu trình hai cấp, một tiết lưu, làm mát trung gian
một phần có hồi nhiệt.
Bổ sung thêm binh quá lạnh. Lỏng sau quá lạnh được
chia làm hai đường, một phần lỏng được tiết lưu nhiệt
xuống áp suất trung gian, một phần tiết lưu thẳng xuống
áp suất bay hơi.
Hai cấp, hai tiết lưu, Tiết lưu lần một về trạng thái áp suất khơng gian tại bình
làm mát trung gian trung gian, sau đó hơi trung gian đưa về máy nén và lỏng
một phần
trung gian tiết lưu lần 2 về áp suất bay hơi.
Năng suất lạnh riêng tăng đáng kể.
Nhiệt cuối tầm nén cao.
Hai cấp, hai tiết lưu, Khắc phục nhược điểm hơi hút về máy nén nhiệt độ cao.
làm mát trung gian Tuy nhiên dầu về máy nén dễ bị lẫn vào bình bay hơi.
tồn phần
Hai cấp, bình trung Dịng mơi chất lạnh sau lỏng được chia làm 2 nhánh,
nhánh 1 được quá lạnh rồi tiết lưu vào bình bay hơi,
gian ống xoắn
9
nhánh kia tiết lưu vào bình trung gian bay hơi về máy nén
hạ áp.
Chu trình có nhiều ưu điểm và được ứng dụng nhiều với
dàn bay hơi NH3.
10
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN SẢN XUẤT VÀ THUYẾT MINH
DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
Lựa chọn phương án sản xuất
Vải là loại trái cây nhiệt đới có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao. Sản lượng
xuất khẩu vải Việt Nam đứng thứ 3 thế giới, sau Trung Quốc và Ấn Độ, vùng Lục
Ngạn (Bắc Giang) có sản lượng lớn nhất cả nước( theo thống kê năm 2018). Các
sản phẩm vải xuất khẩu có thể là vải tươi, vải sấy, vải đơng lạnh, vải thiều đóng
lon.
- Vải tươi: Xuất khẩu cả quả, khả năng bảo quản khơng lâu. Hàng hóa cồng
kềnh, chi phí vận chuyển cao và hư hỏng nhiều, giá bán rẻ. Tuy nhiên phương án
này khơng tốn chi phí sơ chế.
- Vải sấy: Vải thu hoạch về được sấy cả quả hoặc chỉ phần thịt, trong điều
kiện 70-800C, độ ẩm 18%. Phương án này xuất khẩu được nhiều, không cồng kềnh
và dễ bảo quản.
- Vải thiều nước đường đóng lon: Sản phầm được bóc vỏ làm sạch và cho
vào lon đóng với nước đường và acid citric, thanh trùng và đem đi xuất khẩu. Sản
phẩm giữ được độ tươi của quả, tuy nhiên thành phần sẽ tăng thêm vị ngọt chua
thanh, dịu nhẹ khơng cịn vị ngun chất ban đầu.
- Vải thiều đơng lạnh: Vải được bóc vỏ làm sạch và kết đông rồi đem đi xuất
khẩu. Phương án này chi phí cao, tuy nhiên sẽ phù hợp với những tầng lớp thượng
lưu nước ngồi khơng trồng được cây vải, muốn thưởng thức quả vải nguyên chất.
Theo phân tích các phương án trên, em lựa chọn phương án xây dựng nhà máy
sản xuất vải thiều lạnh đông đặt tại khu công nghiệp Song Khê, Bắc Giang, vì:
- Nhà máy gần Quốc lộ 1A, gần cảng Quảng Ninh và sân bay Nội Bài, thuận
tiện cho xuất khẩu và thu hoạch.
- Nhu cầu tiêu thụ vải nguyên chất ở một số nước châu Âu, châu Mĩ, Nga
cao, tuy nhiên nguồn vải lạnh đông ở Việt Nam lại chưa đáp ứng đủ( nhà máy sản
xuất vải lạnh đơng cịn ít).
- Bảo quản lạnh bảo tồn được tối đa nhất mức có thể các thuộc tính tự nhiên
của vải, giữ gìn được hương vị, màu sắc và giá trị dinh dưỡng giản phẩm.
- Giá trị kinh tế thu đươc khi xuất khẩu cao.
Tuy nhiên, phương án này chi phí bảo quản rất cao. Vì thế phải tính tốn, chọn
lựa tối ưu nhất để thu được lợi nhuận cao nhất.
Dây chuyền sản xuất vải thiều lạnh đông
Sơ đồ công nghệ
11
Sơ đồ 3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất vải thiều lạnh đơng
Ngun liệu
Thu mua, vận
chuyển
Rửa sạch
Bóc tách
Rửa sạch
Ngâm CaCl2 5%
Phân loại quả to
Sửa quả xấu
Rửa sạch
Xếp khay
IQF
Dò kim loại
BQF
Đóng thùng
12
Vỏ, hạt phế thải
Bảo quản
Vải thiều lạnh đơng
Thuyết minh quy trình cơng nghệ
❖
Ngun liệu:
-
Vải được thu mua từ các vùng nông sản lân cận như Lục Ngạn, Thanh Hà,
cho chất lượng đồng đều, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho nhà máy.
-
Yêu cầu:
+ Vải quả cịn tươi tốt, có độ chín thích hợp.
+ Quả khơng bị sâu cuống.
+ Có vị ngọt đậm, Bx > 14%.
+ Hạt nhỏ, cùi dày, quả to.
+ Mùi thơm đặc trưng của vải chín.
+ Dễ tách hạt, cùi khơng bị đỏ đuôi hoặc thủng đuôi.
❖
Thu mua, vận chuyển:
-
Được thu mua từ các nguồn nguyên liệu địa phương, chủ yếu Lục Ngạn,
Thanh Hà.
-
Sau đó được vận chuyển bằng xe thống khí về nhà máy.
-
Vải được chứa trong các kho lạnh mát, bảo quản quả tươi ở 20C để sử dụng
trong ngày.
❖
Rửa sạch
-
Mục đích cơng nghệ: Rửa sạch bên ngồi vỏ, loại bỏ đất cát, bụi bẩn bám trên
bề mặt quả vải.
-
Tiến hành:
+ Vải được đưa vào bồn rửa, có sục khí mạnh.
+ Trong bồn rửa có sẵn Cloramin B 5%.
+ Ngâm rửa trong 5- 10 phút sau đó lại tiếp tục rửa lại bằng nước sạch.
❖
Bóc bỏ, tách hạt:
-
Mục đích công nghệ: Tách riêng phần cùi vải với vỏ và hạt để đem đi sản
xuất.
-
Tiến hành:
13
+ Cơng nhân bóc vải và tách hạt bằng tang cùng với dụng cụ chuyên dụng.
+ Dụng cụ lấy hạt là ống kim loại nhọn, được mài nhọn thường xuyên, chiều
dài ống khoảng 15cm, đường kính ống 11-12mm.
+ Cần chú ý loại hồn tồn hạt, tránh sót cùi ở vỏ và nát vải.
❖
Ngâm CaCl2:
-
Mục đích: Đóng vai trị như phụ gia bảo quản để duy trì độ chắc trong rau
quả.
-
Tiến hành:
+ Cùi vải sau khi tách vỏ, lấy hạt được ngâm ngay trong dung dịch CaCl2
0,5%.
+ Yêu cầu: Ngâm ngập trong nước.
❖
Rửa sạch: Cùi vải sẽ được rửa bằng nước sạch luân lưu nhiều lần cho sạch
mùi Clo và loại bỏ hết tạp chất dính vào vải.
❖
Phân loại:
-
Mục đích cơng nghệ: Tạo sản phẩm có độ đồng đều cao, loại bỏ quả nát gây
giảm chất lượng sản phẩm.
-
Cách tiến hành:
+ Vải được đưa lên khay để ráo nước.
+ Công nhân phân loại quả to, nhỏ riêng, loại bỏ quả nát, vỏ, hạt cịn sót
trong cùi vải
❖
u cầu: Phân loại tương đối được vải to, nhỏ để đem đi 2 dây chuyền khác
nhau.
Sửa quả xấu:
-
Mục đích cơng nghệ: Tạo sản phẩm đầu ra có chất lượng tốt hơn, khơng bị
thâm.
-
Tiến hành: Những quả vải bị đỏ dùng kéo cắt bỏ đi phần đỏ, phần nát.
-
Yêu cầu: Sản phẩm có màu trắng của vải, không nát.
❖
Rửa sạch: Vải sau phân loại được rửa sạch bụi bẩn bám vào một lần nữa
trước khi xếp khay.
❖
Xếp khay:
-
Mục đích cơng nghệ: xếp khay để đưa lên xe goong, có tác dụng làm ráo
nước chuẩn bị cho q trình cấp đơng.
-
Cách tiến hành: Quả to được vớt lên, đổ vào khay để ráo nước rồi đưa lên xe.
14
❖
Làm lạnh sơ bộ (chỉ tiến hành khi lượng vải nhiều khơng kịp kết đơng băng
chuyền).
-
Mục đích cơng nghệ: Cấp đơng trước khi chạy IQF, xúc tiến cho q trình
lạnh đông tiếp xúc diễn ra nhanh hơn.
-
Tiến hành: Vải đước đẩy bằng xe goong vào kho, nhằm tăng quá trình ráo
nước bằng cưỡng bức. Để khoảng 10 phút, khi nhiệt độ khoảng 50C lần lượt
lấy các xe ra chạy IQF.
❖
Cấp đông IQF
-
Vải được trải mỏng đều từ các khay lên băng tải vào IQF.
-
Ở vị trí vào IQF, nhân viên luôn đảm bảo vải được trải đều.
-
Cấp đông ở nhiệt độ -220C, để đảm bảo nhiệt độ tâm vải là -180C.
❖
Dò kim loại
-
Sau IQF đặt thiết bị dò kim loại.
-
Từng quả vải sau cấp đơng trước khi ra đóng gói đều phải được qua thiết bị
dị kim loại.
❖
Đóng thùng
-
Sau cấp đơng và rị kim loại cẩn thận, vải được trải đều ra khay.
-
Người cơng nhân sẽ lấy từng khay đóng vào các túi Polyetylen màu xanh với
trọng lượng 10kg.
-
Sau đó đưa vào các thùng catong.
-
Yêu cầu:
+ Túi Polyetylen phải được rửa sạch và sát trùng bằng clo với nồng độ cho
phép.
+ Thùng catong phải ghi rõ tên sản phẩm, khối lượng, ngày sản xuất, sử
dụng, nhiệt độ bảo quản… và sạch sẽ trước khi đóng hàng.
❖
Bảo quản:
-
Sản phẩm được bảo quản trong kho lạnh với nhiệt độ -180C.
-
Hàng xếp trong kho đảm bảo khơng khí lạnh lễ lưu thơng.
-
Xếp theo lô, không quá cao để xuất xưởng.
Tiêu chuẩn sản phẩm
❖
Chỉ tiêu cảm quan:
15
-
Trạng thái: nhiệt độ trung tâm thùng sản phẩm ≤ -15℃, các cùi vải khơng
được dính vào nhau, khơng bị bẹp, khơng có hiện tượng tái đơng.
-
Kích thước: các quả vải trong mỗi thùng phải tương đối đồng đều.
-
Màu sắc: trắng ngà tự nhiên, trong long cùi vải có màu nâu nhạt.
-
Mùi vị: thơm ngọt tự nhiên của vải, không có mùi vị lạ.
-
Tạp chất: khơng lẫn tạp chất lạ, khơng sót vỏ, hạt.
❖
Chỉ tiêu vệ sinh:
-
Đảm bảo khơng sót hat, tạp chất bẩn.
-
Thùng bảo quản kê đáy, không để trực tiếp xuồn sàn
❖
Chỉ tiêu vi sinh vật:
-
Tùy theo hợp đồng với khách hàng hoặc áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam.
-
Tiêu chuẩn vi sinh vật theo quyết định số 867/1998/QĐ-BYT của Bộ Y tế
ngày 04 tháng 4 năm 1998 về việc ban hành “danh mục tiêu chuẩn vệ sinh đối
với lương thực, thực phẩm”.
❖
Chỉ tiêu hóa học: Hàm lượng chất khô (đo bằng khúc xạ kế ở 20℃): 10%
min.
16
