BÀI GIẢNG KỸ THUẬT LẠNH ( ThS. Trần Thế Truyền ) - CHƯƠNG MỞ ĐẦU doc

- 0 -
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA







BÀI GIẢNG
KỸ THUẬT LẠNH


Biên soạn: GVC. ThS. Trần Thế Truyền
Khoa: Hóa

Đà Nẵng, 2007

- 1 -
Mục lục


MỞ ĐẦU 4 -
I. Lịch sử phát triển ngành lạnh: 4 -
II. Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh: 4 -
III. Kỹ thuật lạnh ở Vịêt Nam: 6 -
CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH 7 -
1.1. Các phương pháp làm lạnh nhân tạo: 7 -
1.1.1. Phương pháp bay hơi khuếch tán: 7 -
1.1.2. Phương pháp hòa tan: 8 -
1.1.3. Phương pháp hóa lỏng (nóng chảy): 8 -
1.1.4. Phương pháp thăng hoa: 8 -
1.1.5. Phương pháp bay hơi chất lỏng: 8 -
1.1.6. Phương pháp khử từ đoạn nhiệt: 9 -
1.1.7. Phương pháp giản nở khí có sinh ngoại công: 9 -
1.1.8. Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công: 9 -
1.1.9. Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy: 10 -
1.1.10. Hiệu ứng nhiệt điện (hiệu ứng Pentier): 11 -
1.2. Tác nhận lạnh: (Môi chất lạnh, gaz lạnh) 12 -
1.2.1. Định nghĩa: 12 -
1.2.2. Yêu cầu: 12 -
1.2.3. Một số tác nhân điển hình: 13 -
1.3. Chất tải lạnh: 16 -
1.3.1. Định nghĩa: 16 -

1.3.2. Yêu cầu: 16 -
1.3.3. Chất tải lanh điển hình 17 -
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM 22 -
2.1. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với vi sinh vật (ảnh hưởng) 22 -
2.1.1. Nguyên nhân làm hỏng thực phẩm: 3 nguyên nhân chính 22 -
2.1.2. Các loại VSV phá hoại thực phẩm: 22 -
2.1.3. Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với VSV 22 -
2.2. Tác dụng chủa nhiệt độ thấp đối với cơ thể sống và thực phẩm 23 -
2.2.1. Đối với động vật 23 -
2.2.2. Tác dụng của nhiệt độ thấp đến tế bào cơ thể thực vật và rau quả: 25 -
2.3. Lý thuyết về kỹ thuật làm lạnh thực phẩm: 26 -
2.3.1. Ý nghĩa về việc làm lạnh thực phẩm: 26 -
2.3.3. Điều kiện làm lạnh sản phẩm trong phòng bảo quản: 30 -
2.3.4. Tốc độ làm lạnh và thời gian làm lạnh thực phẩm: 30 -
2.4. Các chế độ làm lạnh thực phẩm: 31 -
2.4.1. Chế độ làm lạnh thích hợp: 31 -
2.4.2. Các phương pháp làm lạnh thực phẩm: 32 -
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT BẢO QUẢN LẠNH THỰC PHẨM 38 -
3.1. Các quá trình sinh lý hóa xảy ra khi bảo quản lạnh thực phẩm: 38 -
3.1.1. Biến đổi vật lý: 38 -
3.1.2. Biến đổi sinh hóa: 38 -
3.2. Các chế độ bảo quản 40 -

- 2 -
3.2.1. Bảo quản lạnh thịt (gia súc) 40 -

3.2.3. Bảo quản trứng: 40 -
3.2.4. Bảo quản cá và sản phẩm từ cá: 41 -
3.2.5. Bảo quản rau xanh 41 -
3.2.6. Bảo quản sữa và các sản phẩm sữa: 42 -

CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG
THỰC PHẨM 43 -

4.1. Sự khác nhau giữa làm lạnh và lạnh đông 43 -
4.2. Sự quá lạnh và tác dụng của nó trong quá trình làm lạnh đông 43 -
4.3. Lượng nước đóng băng 45 -
4.4. Nhiệt độ trung bình cuối cùng của sản phẩm khi làm lạnh đông 46 -
4.5. Nhiệt độ trung bình của sản phẩm trong quá trình làm lạnh đông 48 -
4.6. Tốc độ làm lạnh đông thực phẩm và sự phân bố tinh thể đá 48 -
4.7. Thời gian làm lạnh đông 49 -
4.8. Các phương pháp làm lạnh đông thực phẩm 51 -
4.8.1. Phương pháp lạnh đông chậm. 51 -
4.8.2. Phương pháp lạnh đông nhanh (Lạnh đông đột ngột hay cấp đông). 52 -
4.8.3. Phương pháp lạnh đông cực nhanh (lạnh đông siêu nhanh hay lạnh đông
tức thời). 53 -

4.9. Những biến đổi của thực phẩm làm lạnh đông 54 -
4.9.1. Những biến đổi nhiệt - Lý học . 54 -
4.9.2. Những biến đổi sinh hóa 57 -
4.10. Các biện pháp hạn chế hao hụt khối lượng trong lạnh đông và trữ đông 57 -
4.11.Kỹ thuật làm lạnh đông một số thực phẩm 58 -
4.11.1 Lạnh đông thịt và sản phẩm thịt gia súc 58 -
4.11.2. Lạnh đông thịt gia cầm 60 -
4.11.3. Lạnh đông thuỷ sản. 60 -
4.11.4. Làm lạnh đông rau quả 62 -
CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT BẢO QUẢN THỰC PHẨM ĐÃ LẠNH ĐÔNG 63 -
5.1. Các biến đổi sinh lý hóa của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông- 63
-

5.1.2. Những biến đổi sinh hóa của sản phẩm động vật trong khi bảo quản lạnh

đông. 64 -

5.1.3. Biến đổi cấu trúc bắp thịt và hệ thống keo tế bào động vật. 64 -
5.1.4. Những biến đổi trong thực phẩm từ thực vật (rau, qủa) khi bảo quản lạnh
đông: 65 -

5.2. Kỹ thuật bảo quản một số thực phẩm đã làm lạnh đông. 65 -
5.2.1. Bảo quản lạnh đông thịt và sản phẩm từ thịt gia súc 65 -
5.2.2. Bảo quản thịt gia cầm lạnh đông 66 -
5.2.3. Bảo quản cá lạnh đông và sản phẩm từ cá: 66 -
5.2.4. Bảo quản rau quả lạnh đông. 66 -
CHƯƠNG 6: TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM 68 -
6.1. Làm tan giá 68 -
6.1.1. Yêu cầu chung. 68 -
6.1.2. Các phương pháp làm tan giá 70 -

- 3 -
6.2. Làm ấm 71 -

6.3. Sự biến đổi của sản phẩm trong thời gian làm tan giá và làm ẩm 72 -
6.3.1. Biến đổi vật lý. 72 -
6.3.2. Biến đổi mô học 72 -
6.3.3. Sự biến đổi vi sinh vật 72 -
6.3.4. Biến đổi hóa học và sinh hóa 72 -
6.4. Thời gian tan giá 72 -
Tài liệu tham khảo 74 -

- 4 -
MỞ ĐẦU
I. Lịch sử phát triển ngành lạnh:

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu:
* Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500
năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi để làm mát không
khí.
* Cách đây khoảng 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết trộn muối
vào nước hoặc tuyết để tạo nhiệt
độ thấp hơn.
* Nhưng kỹ thuật lanh hiện đại bắt đầu phải kể từ khi giáo sư Black tìm ra ẩn
nhiệt hóa hơi và ẩn nhiệt nóng chảy vào năm 1761 - 1764.
* Ở cuối thế kỷ XVIII từ phát hiện đầu tiên là trong điều kiện chân không nước
bay hơi ở nhiệt độ thấp. Vào năm 1834 bác sĩ Perkins (Anh) xây dựng được máy lạnh
đầu tiên với tác nhân lạnh là ete etylen làm việc ở áp suất thấ
p hơn áp suất khí quyển.
* Cuối thế kỷ XIX có hàng loạt các phát minh ra máy lạnh với những tác nhân
có áp suất trong chu trình kín cao hơn áp suất khí quyển:
+ Năm 1871 Tellier xây dựng máy lạnh với tác nhân ete metylen.
+ Năm 1872 Boil phát minh nguyên lý máy lạnh NH
3
.
+ Năm 1874 kỹ sư Linde (Đức) đã thiết kế được máy lạnh NH
3
, lúc này việc
chế tạo máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh
tế.
* Mốc quan trọng trong kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các freon ở
Mỹ vào năm 1930.
Ngày nay kỹ thuật hiện đại đang đi vào những đỉnh cao của khoa học kỹ thuật
hiện đại. Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày nay
được mở rộng rất nhiều và kỹ
thuật đang tiến dần đến nhiệt độ không tuyệt đối.

Riêng kỹ thuật lạnh là nhu cầu thiết yếu để phát triển công nghiệp thực phẩm:
“Lạnh cần cho công nghiệp thực phẩm như điện và hơi nước cần cho công
nghiệp nặng vậy. Điện và hơi nước đã đẩy công nghiệp nặng tiế
n tới, thì lạnh sẽ làm
cho công nghiệp thực phẩm phát triển vượt bậc (Micoiang - 1935).
II. Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh:
1. Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm:
Theo một số thống kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công
nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, rau quả, công nghiệp thủy hải sản các kho
lạnh bảo quản, các kho lạnh ch
ế biến phân phối, các máy lạnh thương nghiệp, đến các
tủ lạnh gia đình, các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặt trên tàu thủy và các

- 5 -
phương tiện vận chuyển, kể cả các ngành công nghiệp rượu bia, nước giải khát, nước
hoa quả, công nghiệp sữa, sản xuất aga - aga
2. Sấy thăng hoa:
Sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại hầu như không làm giảm lượng
của vật sấy, lúc này vật được làm lạnh đông nhanh dưới -20
0
C và được sấy bằng cách
hút chân không. Vì giá thành cao do đó chỉ ứng dụng cho các sản phẩm quý hiếm như
những dược liệu từ hoa, cây, quả những sản phẩm y dược dễ biến đổi chất lượng do
tác động của nhiệt độ như máu, thuốc tiêm, hoóc môn
3. Công nghiệp hóa chất:
* Ứng dụng quan trọng nhất là sự hóa lỏng khí như: Clo, NH
3
, CO
2
, HCl, khí

đốt, khí sinh học
* Nhờ kỹ thuật lạnh nên chủ động điều khiển tốc độ các phản ứng hóa học.
* Ứng dụng trong kỹ nghệ sản xuất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh
4. Điều tiết không khí:
* Ngày nay không thể tách rời kỹ thuật điều tiết không khí với các ngành cơ khí
chính xác, kỹ thuật điện tử, vi điện tử, máy vi tính, kỹ
thuật quang học
* Điều tiết không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong các ngành công
nghiệp nhẹ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm như công nghiệp dệt, vải, sợi, thuốc lá

* Trong công nghiệp chăn nuôi điều tiết để đạt tốc độ tăng trọng cao nhất.
* Điều tiết không khí công nghiệp và dân dụng nhằm tạo điều kiện cho con
người để s
ống và làm việc.
5. Siêu dẫn:
Năm 1911 nhà Vật lý Kamerlingh (Hà Lan) phát hiện ra rằng khi giảm đến một
nhiệt độ rất thấp nào đó (nhiệt độ nhẩy), điện trở sẽ biến mất và kim loại trở thành siêu
dẫn. Ứng dụng hiện tượng này để tạo ra các nam châm cực mạnh trong các máy gia
tốc ở các nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, hoặc các đệm từ cho tàu hỏa cao tốc
6. Sinh họ
c Cryô:
Kỹ thuật lạnh thâm độ (còn gọi kỹ thuật cryô) với nhiệt độ -80 - 196
0
C được
ứng dụng trong việc lai tạo giống, bảo quản tinh đông
7. Thể dục thể thao:
Tạo ra các sân trượt băng, đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các
đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí cao.

- 6 -

8. Các ứng dụng khác:
* Trong hàng không và du hành vũ trụ: tạo ra nhiệt độ thấp để kiểm tra máy
móc làm việc trong điều kiện tương tự.
* Trong khai thác mỏ, trong cơ khí, trong y dược
III. Kỹ thuật lạnh ở Vịêt Nam:
Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế ở
nước ta, thực vật kỹ thuật đã xâm nhập vào hơn 60 ngành kinh tế, đặc biệt vào các
ngành chế bi
ến thực phẩm, hải sản xuất khẩu, công nghiệp nhẹ, điều hòa không khí
Nhưng nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh nước ta hiện nay là quá nhỏ bé non
yếu và lạc hậu. Nước ta chỉ chế tạo được các loại máy NH3 loại nhỏ, chưa chế tạo
được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh freon, các thiết bị tự động
Và đặc
điểm quan trọng khác là ngành lạnh ở ta bị tản mạn và phân tán, không có cơ
quan trung ương chủ trì nên không được đầu tư và phát triển đúng mức. Các đơn vị sử
dụng lạnh thường trang bị tự phát nên nhiều khi gây ra lãng phí.