HỆ THỐNG THIẾT BỊ LÀM LẠNH ĐÔNG NHANH CHO SẢN PHẨM ĐÔNG RỜI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
====@&?====
TIỂU LUẬN MÔN
KĨ THUẬT THỰC PHẨM NÂNG CAO
GVHD : TS. NGUYỄN ANH TUẤN
HVTH : TRẦN HẢI MINH
LỚP : CNSTH 2012
MSSV : 54CH101
1
Chủ đề:
HỆ THỐNG THIẾT BỊ LÀM LẠNH ĐÔNG NHANH CHO
SẢN PHẨM ĐÔNG RỜI
MỤC LỤC
2
Nha trang, tháng 7 năm 2013
1. HỆ THỐNG THIẾT BỊ LÀM LẠNH ĐÔNG NHANH CHO SẢN PHẨM
RỜI (IQF)
1.1. Giới thiệu về hệ thống thiết bị làm lạnh đông nhanh cho sản phẩm rời
(IQF)
Hệ thống lạnh I.Q.F được viết tắt từ chữ tiếng Anh Individual Quickly Freezer, nghĩa
là hệ thống cấp đông nhanh cho sản phẩm rời. Một trong những điểm đặc biệt của hệ
thống IQF là các sản phẩm được đặt trên các băng chuyền, chuyển động với tốc độ
chậm, trong quá trình đó sản phẩm tiếp xúc với không khí lạnh ở nhiệt độ thấp và nhiệt
độ hạ xuống rất nhanh. Tốc độ băng tải di chuyển có thể điều chỉnh được tuỳ thuộc vào
loại sản phẩm và yêu cầu công nghệ. Trong quá trình di chuyển trên băng chuyền sản
phẩm tiếp xúc với không khí đối lưu cưỡng bức với tốc độ lớn, nhiệt độ thấp -35÷-43
o
C
và hạ nhiệt độ rất nhanh. Với sản phẩm được cấp đông IQF thì thời gian bảo quản sản
phẩm được lâu hơn mà chất lượng sản phẩm gần như được giữ nguyên vẹn.

Trong buồng IQF, sản phẩm được di chuyển trên băng tải dạng tấm phẳng bằng
vật liệu thép không rỉ. Hàng ngàn tia và màn khí lạnh với tốc độ cực cao thổi trực tiếp và
liên tục lên mặt trên của sản phẩm và mặt dưới của băng tải, cùng với hệ số dẫn nhiệt cao
của loại băng tải sử dụng, đã làm lạnh nhanh sản phẩm bằng hai phương pháp là trao đổi
nhiệt đối lưu và tiếp xúc. Do sự trao đổi nhiệt diễn ra đồng thời trên tất cả bề mặt sản
phẩm, nên quá trình cấp đông diễn ra nhanh và hiệu quả hơn.
1.2. Hình ảnh về về hệ thống thiết bị làm lạnh đông nhanh cho sản phẩm rời
(IQF)
a) Thiết bị IQF lạnh đông tầng sôi
3
b) Thiết bị IQF lạnh đông tiếp xúc
4
c) Thiết bị IQF làm đông siêu tốc
2. CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CẦN KIỂM TRA, KIỂM SOÁT ĐỐI VỚI HỆ
THỐNG THIẾT BỊ LÀM LẠNH ĐÔNG NHANH CHO SẢN PHẨM RỜI (IQF)
2.1. Kiểm tra năng suất lạnh của náy nén
5
Để tủ hoạt động hiệu quả ta cần kiểm tra năng suát lạnh của máy nén xem có đảm
bảo cho hệ thống lạnh cấp đông được sản phẩm cấp đông theo yêu cầu hay không
Đối với hệ thống lạnh băng chuyền phằng IQF ta cần kiểm tra các thông số kỹ
thuật sau:
Q
mn
: Năng suất lạnh máy nén theo thiết kế
Q
sp
: Chi phí lạnh làm đông sản phẩm
Q
kk
: Nhiệt lượng lấy ra để hạ không khí trong tủ

Q
bc
: Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ băng chuyền
Q
dc
: Nhiệt lượng thải ra từ động cơ trong tủ đông
Q
do
: Nhiệt tổn thất đường ống
τ: Thời gian chạy máy
β: Hệ số dự phòng khi môi trường tăng hoặc quá tải ở dàn lạnh
2.1.1. Chi phí lạnh cho quá trình làm đông
Là lượng nhiệt lấy ra để hạ nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ cuối
của quá trình làm đông.
Chi phí lạnh cho quá trình làm đông bao gồm tất cả các chi phí:
Q
sp
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
Q
1
: Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ điểm băng

Q
2
: Nhiệt lượng lấy ra để làm nước tự do đóng băng
Q
3
: Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của sản phẩm tới nhiệt độ cuối của quá trình
cấp đông
Q
4
: Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của nước lien kết trong thực tới nhiệt độ cuối
của quá trình cấp đông
Q
5
: Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ chất khô trong sản phẩm tới nhiệt độ cuối
của quá trình cấp đông
 Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ điểm băng
Q
1
=C
1
*G*(t
1
-t
đb
) (kj/h)
C
1
=C’*φ+C’’ *(1-φ)
6
C’: nhiệt dung riêng của nước

C’’: nhiệt dung riêng của chất khô
φ: Tỷ lệ nước trong nguyên liệu
t
1
: Nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu
t
đb
: Nhiệt độ điểm băng của nguyên liệu
G: Khối lượng nguyên liệu cấp đông trong một giờ
 Nhiệt lượng lấy ra để làm nước tự do đóng băng
Q
2
=L*G*w*φ (kj/h)
L: Nhiệt đông đặc của nước
W: Tỷ lệ nước đóng băng so với nước ban đầu
 Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của sản phẩm tới nhiệt độ cuối của quá
trình cấp đông
Q
3
=C
3
*G*w*φ*(t
đb
-t
c
) (kj/h)
C
3
: Nhiệt dung riêng của nước đá
t

c
: Nhiệt độ cuối quá trình cấp đông
 Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của nước liên kết trong thực tới nhiệt độ
cuối của quá trình cấp đông
Q
4
=C
4
*G*(1-w)*φ*(t
đb
-t
c
) (kj/h)
C
4
: Nhiệt dung riêng của nước liên kết
 Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ chất khô trong sản phẩm tới nhiệt độ cuối
của quá trình cấp đông
Q
5
=C’’*G*(1-w)*(t
đb
-t
c
) (kj/h)
2.1.2. Nhiệt lượng lấy ra để hạ không khí trong tủ trong quá trình cấp đông
Nhiệt lượng cần cung cấp để làm lạnh lượng không khí trên là:
Q
kk
=C

kk
*V
lk
*ρ
kk
*(t
m
-t
kk
) (kj/h)
t
m
: Nhiệt độ ban đầu môi trường không khí trước khi cấp đông
t
kk
: Nhiệt độ không khí trong tủ ở cuối quá trình cấp đông
ρ
kk
: Khối lượng riêng trung bình của không khí
7
P (kg/cm2)
i (kj/kg)
1
1’
2
4
4’
7
5
6

8
C
kk
: Nhiệt dung riêng của không khí
V
lk
: Lượng không khí cần làm lạnh
2.1.3. Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ băng chuyền tới nhiệt độ cuối quá trình
cấp đông
Q
bc
=C
bc
*G
bc
*(t
bc1
-t
bc2
) (kj/h)
C
bc
: Nhiệt dung riêng của Inox
G
bc
: Khối lượng băng tải chạy qua tủ trong một giờ
t
bc1
: Nhiệt độ đầu vào của băng chuyền
t

bc2
: Nhiệt độ đầu ra của băng chuyền
2.1.4. Nhiệt lượng do dao động động cơ bên trong tủ đông thải ra
Nhiệt lượng do động cơ hoạt động trong tủ đông sinh nhiệt là:
Q
dc
=N*φ (kw)
N=N
q
+N
mr
N
q
: Công suất quạt gió
N
mr
: Công suất máy rung
φ=1: Hệ số hoạt động đồng thời của động cơ
2.1.5. Nhiệt lượng xâm nhập từ môi trường
Q
mt
=Q+Q
c
(w)
Q: Nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che
Q
c
: Nhiệt xâm nhập qua cửa
2.1.6. Nhiệt lượng tổn thất qua đường ống
Q

do
=m
1
*(i
1’
–i
1
)
8
2.2. Kiểm tra thiết bị ngưng tụ
 Nhiệt thải ra trong quá trình ngưng tụ
Q
k
=m × q
k
=m × (i
4
–i
7
)
Lưu lượng môi chất qua thiết bị ngưng tụ chính là lượng môi chất qua dàn bay hơi
nên m = m
1
 Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị
F
nt
= (m
2
)
K= 300÷1000 (W/ m

2
độ): mật độ dòng nhiệt. Chọn K= 900 (W/ m
2
độ)
Δt = (
0
C)
Δt
max
= t
k
– t
w1
Δt
min
= t
k
– t
w2
εΔt = 0,96÷0,98
 Kiểm tra diện tích trao đổi nhiệt thực tế của dàn ngưng
Diện tích trao đổi nhiệt theo thiết kế
F = Π × D × L × n
Trong đó:
D: Đường kính ống đồng
L: Chiều dài ống
n: Số ống
Chỉ tính toán cho dàn ngưng IQF nên chưa thể đánh gía được thiết bị nhưng tụ sử
dụng thực tế trong hệ thống bởi vì trong hệ thống thiết bị ngưng sử dụng cho nhiều
thiết bị bay hơi khác nữa như: tủ đông tiếp xúc, cối đá vảy…

2.3. Kiểm tra công suất của động cơ máy nén
2.3.1. Thể tích hút lý thuyết của máy nén ở phần hạ áp
Ta có: V
lt
= Π × × s × z × n × (m
3
/s).
Trong đó: V
lt
: Thể tích hút lý thuyết ở phần thấp áp (m
3
/s).
9
N1i =
Ns1
ηi1
λω =
To
Ttg
d : Đường kính trong của xilanh (m)
n: Số vòng quay của trục khuỷu (vòng/phút)
z : số xilanh.
2.3.2. Hệ số cấp ở phần hạ áp: λ
ha
Hệ số cấp λ
ha
được dùng để biểu thị tổn thất thể tích khi máy nén làm việc. Khi
biết P
tg
, P

0
, ta tra bảng sẽ tìm được λ
ha.
2.3.3. Thể tích hút thực tế của máy nén ở phần hạ áp
V
tt
= V
lt
× λ
ha

2.3.4. Lưu lượng hơi thực tế hút qua máy nén cấp hạ áp
m
1
=
v
1’ :
Thể tích riêng của môi chất ở trạng thái 1.
2.3.5. Tính toán môtơ cho phần hạ áp
 Công ép nén đoạn nhiệt của máy ở phần hạ áp
N
s
1
=m
1
*l
1
(kw)
L
1

=i
2
-i
1’
(kj/h) là công tiêu tốn để ép nén 1kg môi chất từ trạng thái 1’ sang trạng
thái 2
 Công chỉ thị
η
i
1
=λ
w
*ω’+b*t
o
hiệu suất chỉ thị ở phần thấp áp
b= 0,0001
t
o
nhiệt độ sôi của môi chất
 Công ma sát cả động cơ
10
m1(i8-i2)
i7-i3
m3 =
N1i2 =
Ns2
ηi2
N=β*
N2c
η

N
ms
1
=V
tt
*P
ms
P
ms
: Áp suất ma sát, nó phụ thuộc vào loại máy nén và môi chất sử dụng
V
tt
: Thể tích thực tế của máy nén ở phần hạ áp
 Công suất hữu ích
N
e
1
=N
i
1
+N
ms
1
2.3.6. Tính toán công suất môtơ cho phần hạ áp
 Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cao áp
 Công ép nén đoạn nhiệt của máy nén ở phần cao áp
N
s
2
=m

3
*l
3
l
3
=i
4
-i
3
(kj/h) công tiêu rốn để ép 1kg môi chất từ trạng thái 3 sang trạng thái 4
 Công chỉ thị
η
i
2
hiệu suất chỉ thị ở phần cap áp
 Công ma sát của động cơ cho phần cap áp
N
ms
2
=V
tt
2
*P
ms
P
ms:
Áp suất ma sát, nó phụ thuộc vào loại máy nén và môi chất sử dụng
V
tt
2

: Thể tích hút thực tế của máy nén ở phần cao áp
2.3.7. Công suất tiêu thụ của động cơ điện ở cả hai cấp nén
 Công suất hữu ích
N
2 cấp
=N
e
1
+N
e
2
 Công suất tiêu thụ của động cơ điện ở cả hai cấp nén
11
η: Hiệu suất động cơ điện
β=1 Hiệu số dự trữ của động cơ
2.4. Xác định nhiệt độ sôi của môi chất (t
0
)
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ không khí trong tủ đông ở
cuối quá trình đông theo yêu cầu công nghệ, vì vậy nhiệt độ sôi cũng là một yếu tố quan
trọng mà ta cần quan tâm.
2.5. Xác định nhiệt độ và áp suất ngưng tụ.
Việc xác định nhiệt độ ngưng tụ là một bài toán tối ưu giữa kinh tế và kỹ thuật.
Việc tăng hay giảm nhiệt độ ngưng tụ, sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hệ thống. Để
hệ thống lạnh được hoạt động an toàn ta phải chọn nhiệt độ cao nhất của tháng trong
năm. Tuy nhiên ngoài việc hoạt động an toàn còn phải tính đến hiệu quả kinh tế trong quá
trình sản xuất. Do đó ta chọn nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất.
2.6. Xác định nhiệt độ ngưng tụ (t
k
)

Việc xác định nhiệt độ ngưng tụ là một bài toán tối ưu giữa kinh tế và kỹ thuật. Việc tăng
hay giảm nhiệt độ ngưng tụ, sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hệ thống. Do vậy để hệ
thống hoạt động tốt, ta chọn nhiệt độ ngưng tụ theo nhiệt độ tối cao trung bình của tháng
nóng nhất tại địa điểm mà hệ thống được lắp đặt và hoạt động.
2.7. Xác định môi chất lạnh
Việc lựa chọn môi chất lạnh phải đảm bảo các đặc điểm của chu trình lạnh của hệ thống
thiết bị, điều kiện vận hành, bảo dưỡng, sữa chữa, an toàn…vì vậy nên chọn NH3 làm
môi chất lạnh vì có hệ số truyền nhiệt cao.
2.8. Xác định nhiệt độ quá nhiệt
Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén, nhiệt độ quá
nhiệt bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi môi chất do tổn thất nhiệt trong quá trình hút từ
dàn bay hơi về máy nén.
2.9. Kiểm tra năng suất lạnh của máy nén
12
Để tủ hoạt động hiệu quả ta cần kiểm tra năng suất lạnh của máy nén xem có đảm
bảo cho hệ thống lạnh cấp đông được lượng sản phẩm cấp đông theo yêu cầu hay không.
Đối với hệ thống lạnh băng chuyền phẳng IQF ta cần kiểm tra các thông số kỹ
thuật sau:
Q
mn
≥ ((Q
sp
+ Q
kk
+ Q
bc
)/τ +Q
mt
+ Q
dc

) *β +Q
qn
Q
mn
: năng suất lạnh máy nén theo thiết kế.
Q
sp
: chi phí lạnh làm đông sản phẩm.
Q
kk
: nhiệt lượng lấy ra để hạ không khí trong tủ.
Q
bc
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ băng chuyền.
Q
dc
: nhiệt thải ra từ động cơ trong tủ đông.
Q
qn
: nhiệt tổn thất đường ống.
τ: thời gian chạy máy.
β: hệ số dự phòng khi nhiệt độ môi truongf tăng hoặc quá tải ở dàn lạnh.
2.10. Chi phí lạnh cho quá trình làm đông.
Chi phí lạnh của quá trình cấp đông là lượng nhiệt lấy ra để hạ nhiệt độ sản phẩm
từ nhiệt độ ban đầu tới nhiệt độ cuối của quá trình làm đông, gồm tất cả các chi phí sau:
Q
sp
= Q
1
+Q

2
+Q
3
+Q
4
+Q
5
Trong đó:
Q
1
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ điểm băng
Q
2
: nhiệt lượng lấy ra để làm nước tự do đóng băng
Q
3
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của sản phẩm tới nhiệt độ cuối của quá trình cấp
đông
Q
4
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ nước tinh khiết trong thực phẩm tới nhiệt độ cuối
của quá trình cấp đông
Q
5
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ chất khô trong sản phẩm tới nhiệt độ cuối
2.11. Tính toán nhiệt hệ thống cấp đông I.Q.F
Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có:
• Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của buồng cấp đông.
• Tổn thất do làm lạnh sản phẩm
13

• Tổn thất do động cơ quạt và truyền động của băng chuyển.
• Tổn thất do lọt không khí qua cửa vào ra hàng.
Mặc dù có trang bị hệ thống xả băng, nhưng trong quá trình cấp đông người ta không xả
băng, mà chỉ xả băng sau mỗi mẻ cấp đông nên ở đây không tính tổn thất nhiệt do xả
băng.
Trong trường hợp hệ thống cấp đông I.Q.F có trang bị thêm buồng tái đông và hoạt động
cùng chung máy nén với buồng cấp đông I.Q.F thì phải tính thêm tổn thất nhiệt ở buồng
tái đông. Các thành phần tổn thất ở buồng tái đông giống như buồng cấp đông.
• Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che
Tổn thất qua kết cấu bao che của các buồng cấp đông có thể tính theo công thức truyền
nhiệt thông thường:
Q
1
= k.F.delta t (4-42)
F - tổng diện tích 6 mặt của buồng cấp đông, m
2
;
delta t = t
KK
N
– t
KK
T
;
t
KK
N
- Nhiệt độ không khí bên ngoài,
o
C;

Thường tủ cấp đông đặt trong khu chế biến, có nhiệt độ khá thấp do có điều hoà không
khí , lấy t
KK
N
= 20đến 22
o
C
t
KK
T
- Nhiệt độ không khí bên trong kho cấp đông, lấy t
KK
T
= -35
o
C.
Bảng 4-22: Nhiệt độ không khí trong các buồng I.Q.F
k - Hệ số truyền nhiệt, W/m
2
.K
(4-43)
α
1
- Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường α
1
= 23,3 W/m
2
.K;
α
2

- Hệ số toả nhiệt bên trong. Tốc độ đối lưu cưỡng bức không khí trong buồng rất mạnh
nên lấy α
2
= 10,5 W/m
2
.K
Các lớp vật liệu của panel tường, trần.
14
Bảng 4-23: Các lớp cách nhiệt buồng I.Q.F
Đối với buồng tái đông cũng tính tương tự, vì các thông số kết cấu, chế độ nhiệt tương tự
buồng cấp đông.
• Tổn thất do làm lạnh sản phẩm
Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm được tính theo công thức sau:
E - Năng suất kho cấp đông, kg/h
Q
2
= E.(i
1
-i
2
)/3600 , W (4-44)
i
1
, i
2
- Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, J/kg;
Nhiệt độ sản phẩm đầu vào lấy t
1
= 10
o

C;
Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông phải đạt yêu cầu là -18
o
C.
• Tổn thất do động cơ điện
Do động cơ quạt
Quạt dàn lạnh đặt ở trong buồng cấp đông nên, dòng nhiệt do các động cơ quạt dàn lạnh
có thể xác định theo biểu thức:
Q
31
= 1000.n.N ; W (4-45)
N - Công suất động cơ của quạt, kW;
n - Số quạt của buồng cấp đông.
Do động cơ băng tải gây ra
Động cơ băng tải nằm ở bên ngoài buồng cấp đông, biến điện năng thành cơ năng làm
chuyển động băng tải. Trong quá trình băng tải chuyển động sinh công và tỏa nhiệt ra
môi trường bên trong buồng. Có thể tính tổn thất nhiệt do động cơ băng tải gây ra như
sau:
Q
32
= 1000.n.N
2
; W (4-46)
n- Hiệu suất của động cơ băng tải;
15
N
2
- Công suất điện mô tơ băng tải, kW.
• Tổn thất nhiệt do lọt khí bên ngoài vào
Đối với các buồng cấp đông I.Q.F, trong quá trình làm việc do các băng tải chuyển động

vào ra nên ở các cửa ra vào phải có một khoảng hở nhất định. Mặt khác khi băng tải vào
ra buồng cấp đông nó sẽ cuốn vào và ra một lượng khí nhất định, gây ra tổn thất nhiệt.
Tổn thất nhiệt này có thể tính như sau:
Q
4
= G
kk
.C
pkk
(t
1
-t
2
) (4-47)
G
kk
- Lưu lượng không khí lọt, kg/s;
C
pkk
- Nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng -40đến 20
o
C
t
1
, t
2
- Nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng
Việc tính toán G
kk
thực tế rất khó nên có thể căn cứ vào tốc độ băng chuyền và diện tích

cửa vào ra để xác định G
kk
một cách gần đúng như sau:
G
kk
= p
kk
.w.F (4-48)
p
kk
- Khối lượng riêng của không khí kg/m
3
;
w - Tốc độ chuyển động của băng tải, m/s;
F - Tổng diện tích khoảng hở cửa vào và cửa ra của băng tải, m
2
.
Diện tích khoảng hở được xác định căn cứ vào khoảng hở giữa băng tải và chiều rộng của
nó. Khoảng hở khoảng 35 đến 50mm.
3. Giải pháp có thể làm giảm thời gian làm đông cho hệ thống thiết bị làm lạnh
đông nhanh sản phẩm rời (IQF)
3.1. Biện pháp làm giảm chi phí điện năng
Trong tất cả các chi phí, có thể nói chi phí điện năng là nhiều nhất. Bởi vì tất cả
mọi sự hoạt động của nhà máy đều sử dụng điện năng. Điện được sử dụng ở đây là nguồn
lưới điện quốc gia, ngoài ra còn có máy phát điện riêng đề phòng khi mạng bị sự cố.
Trong hệ thống lạnh, điện năng được sử dụng cho motor kwwo, máy nén, quạt,
bơm, băng tải, ngoài ra còn để thắp sáng… Chi phí điện năng cho mọi hoạt động của hệ
16
thống là không thể thiếu nhưng chúng ta vận hành và bảo dưỡng hợp lý để giảm bớt điện
năng tiêu hao. Để có biện pháp giảm điện năng tiêu hao mà công suất mãy vẫn đảm bảo,

trước hết ta phải tìm ra nguyên nhân tiêu hao điện năng vô ích và có biện pháp khắc
phục.
− Giảm chi phí điện năng cho máy nén:
Công suất motor máy nén phải phù hợp với năng suất lạnh máy nén. Nếu như
công suất dư thừa sẽ làm cho công tiêu hao lớn do tải điện cơ lớn nhưng năng suất lạnh
vẫn không thay đổi, thường xuyên chú ý đến cơ cấu truyền động. Ở đây máy nén truyền
động chủ yếu từ hệ thống đai chỉ có máy trục vít là truyền động qua khớp nối. Vì nếu như
cơ cấu truyền động không tốt, tức là tỷ số truyền động không đảm bảo dẫn đến công vô
ích nhiều. Hệ thống truyền động đai thường bị giãn ra và làm tăng hệ số trượt đo đó ta
phải chú ý thay đai mới.
Cơ cấu bôi trơn và làm mát máy nén không tốt, một phần là để bảo vệ máy, một
phàn để giảm chi phí điện năng. Vì máy chyaj ở điều kiện khắc nghiệt thì dòng điện tăng
sẽ làm tiêu hao điện năng.
Ngoài ra khi máy khởi động máy cần điều chỉnh hệ thống giảm tải phù hợp để cho
máy nhẹ tải, giảm được dòng khởi động, giảm chi phí điện năng.
− Biện pháp giảm chi phí điện năng cho quạt:
− Biện pháp giảm chi phí điện năng cho bơm:
− Biện pháp giảm chi phí điện năng cho băng tải
3.2. Biện pháp giảm chi phí lạnh của quá trình cấp đông
- Chi phí lạnh của quá trình cấp đông chính là lượng nhiệt cần lấy ra khỏi sản phẩm trong
quá trình cấp đông. Nó được tính bằng tổng các lượng nhiệt và các thành phần khác nhau
của thực phẩm mà không phụ thuộc vào sự liên hệ trong chúng.
- Chi phí lạnh của quá trình cấp đông gồm tất cả các chi phí sau:
Q
sp
= Q
1
+Q
2
+Q

3
+Q
4
+Q
5
Trong đó:
Q
1
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ điểm băng
Q
2
: nhiệt lượng lấy ra để làm nước tự do đóng băng
17
Q
3
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của sản phẩm tới nhiệt độ cuối của quá trình cấp
đông
Q
4
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ nước tinh khiết trong thực phẩm tới nhiệt độ cuối
của quá trình cấp đông
Q
5
: nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ chất khô trong sản phẩm tới nhiệt độ cuối
Trong tất cả các chi phí lạnh trên thì Q
2,3,4,5
phụ thuộc vào sản phẩm cấp đông và
yêu cầu công nghệ đặt ra, do đó rất khó thay đổi được, nếu thay đổi sẽ làm ảnh hưởng
đến chất lượng sản phẩm và ảnh hưởng đến các yếu tố khác như giảm khối lượng sản
phẩm sau khi cấp đông từ đó làm giảm giá trị kinh tế. Vì vậy chỉ có thể thay đổi một cách

chủ quan mà vẫn đảm bảo được yêu cầu công nghệ.
Ta có: Q
1
= C
1
*G * (t
1
– t
đb
) (kj/h)
Trong đó:
C
1
: nhiệt dung riêng của thực phẩm
t
1:
nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu
t
đb
: nhiệt độ điểm băng của nguyên liệu
G: khối lượng nguyên liệu cấp đông trong 1h
Theo công thức trên, nếu ta tìm cách hạ nhiệt độ của t
1
xuống thì sẽ làm giảm được
chi phí lạnh Q
1
từ đó làm giảm chi phí lạnh cho cả quá trình làm đông. Qua tính toán ta
thấy nếu t
1
giảm 1

0
C thì sẽ giảm chi phí lạnh Q
1
là 4843kj/h.
Qua đó thấy việc giảm nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu sẽ rất có hiệu quả trong
việc giảm chi phí lạnh mà vẫn đảm bảo được yêu cầu công nghệ. Bên cạnh việc giảm
nhiệt độ ban đầu của sản phẩm thì còn đảm bảo chất lượng của bán thành phẩm vì khi ở
nhiệt độ này thì sản phẩm ít bị biến đổi tự nhiên và hạn chế được sự phát triển của vi sinh
vật.
Mặt khác, nếu giảm nhiệt độ t
1
của bán thành phẩm trước khi đưa vào cấp đông
còn giảm được sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ của dàn lạnh và nhiệt độ của sản
phẩm, như vậy sẽ giảm sự khuếch tán nước trên bề mặt sản phẩm vào không khí trong tủ
đông, từ đó hạn chế được lượng ẩm ngưng tụ và hóa tuyết trên dàn lạnh, tăng khả năng
trao đổi nhiệt của dàn lạnh, giảm được sự hao hụt trong quá trình cấp đông.
18
Để giảm nhiệt độ ban đầu của bán thành phẩm trước khi cấp đông ta có các biện
pháp sau:
- Trong suốt quá trình chế biến, từ lúc tiếp nhận nguyên liệu cho đến thành phẩm phải
ướp lạnh (cả trên bàn chế biến và trong các thùng bảo quản) để giữ nhiệt độ của nguyên
liệu được thấp và ổn định. Trong quá trình ngâm tăng trọng cho nguyên liệu phải chú ý
duy trì nhiệt độ thấp để khi đưa vào cấp đông nhiệt độ đạt yêu cầu.
- Nguyên liệu sau khi ngâm qua hóa chất được rửa sơ qua nước lạnh, vì thế cần chú ý
nhiệt độ nước rửa. Phải giảm nhiệt độ nước rửa xuống càng thấp càng tốt bằng cách cho
thêm đá vào nước rửa, từ đó làm giảm nhiệt độ nguyên liệu đem cấp đông. Sau khi rửa
phải tiến hành rải lên băng chuyền IQF ngay không được để lâu vì sẽ làm giảm nhiệt độ
của nguyên liệu.
- Nhiều khi nguyên liệu chế biến thành các thành phẩm rồi nhưng do tủ cấp đông hoạt
động không kịp vì vậy nguyên liệu phải ngâm trong nước đá để bảo quản. Những lúc bảo

quản như vậy phải luôn chú ý đến hàm lượng đá ướp đúng quy định theo tỷ lệ nguyên
liệu: đá là 1:1, định kỳ bổ sung thêm nước đá vào thùng bảo quản để đảm bảo nhiệt độ
của nguyên liệu thấp.
Như vậy, nếu nhiệt độ của sản phẩm trước khi đưa vào cấp đông càng thấp thì càng
làm giảm chi phí lạnh cho quá trình cấp đông sản phẩm. Ngoài ra, việc làm giảm nhiệt độ
ban đầu còn bảo đảm được chất lượng của bán thành phẩm trước khi đưa vào cấp đông.
3.3. Phương pháp điều chỉnh năng suất lạnh của hệ thống theo sự biến đổi
của chi phí lạnh trong quá trình cấp đông.
Chi phí lạnh trong quá trình cấp đông tính trong toàn bộ thời gian cấp đông 1 đại
lượng không đổi. Nhưng tính trong 1 đơn vị thời gian là đại lượng biến đổi, có 2 yếu tố
ảnh hưởng đó là nhiệt độ của sản phẩm và sự kết tinh nước.
Chi phí lạnh càng thấp thì thời gian làm đông càng nhanh:
Ta có nhiệt tải của dàn lạnh:
Q
o
= Q
sp
+ Q
kk
+ Q
bc
+ Q
mt
+ Q
dc
(Kw)
Tất cả các chi phí qua kết cấu bao che Q
mt
, qua nhiệt độ không khí trong tủ Q
kk

,
nhiệt lượng lấy ra từ băng chuyền Q
bc
, nhiệt lượng lấy ra từ động cơ quạt Q
đc
đều tương
19
đối ổn định. Nhìn chung tất cả các chi phí này đều phụ thuộc nhệt độ bên ngoài tủ. Nếu
như nhiệt độ bên ngoài thấp, thì chênh lệch nhiệt bên trong và bên ngoài tủ sẽ nhỏ dẫn
đến các chi phí qua kết cấu bao che, qua băng chuyền, qua không khí sẽ nhỏ, do đó sẽ
làm giảm chi phí lạnh. Muốn làm giảm chi phí làm đông, ta tìm cách giảm chi phí làm
đông cho sản phẩm Qsp.
Chi phí lạnh cho quá trình làm đông sản phẩm được tính:
Q
sp
= Q1 +Q2 + Q3 +Q4 +Q5
Trong tất cả chi phí lạnh thì ta có thể làm giảm lạnh chi phí Q1, còn các chi phí khác ta
không thể giảm được vì nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và yêu cầu công nghệ:
Ta có:
Q1 = C
1
. G. (t
1
– t
đb
)
Trong đó:
G: khối lượng sản phẩm cấp đông
t
1

: nhiệt độ sản phẩm trước khi đưa vào tủ đông
t
đb
: nhiệt độ đóng băng trung bình của nước trong sản phẩm
Theo biểu thức trên ta có thể giảm được t
1
, vì nếu giảm được t
1
sẽ giảm được chi
phí lạnh do quá trình làm đông sản phẩm, mặc khác còn đảm bảo được yêu cầu công
nghệ. Để làm được điều này, thì trong quá trình chế biến ta luôn giữ cho sản phẩm ở
nhiệt độ thấp. Ở nhiệt độ thấp sản phẩm giữ được chất lượng tốt vì ở nhiệt độ này sản
phẩm ít bị biến đổi và hạn chế được hoạt động của vi sinh vật, giảm sự chênh lệch nhiệt
độ của sản phẩm và giàn lạnh nên hạn chế khuếch tán nước trên bề mặt sản phẩm vào
không khí và tách ra bám trên dàn lạnh. Nên hạn chế tuyết bám dàn lạnh. Dàn lạnh được
trao đổi nhiệt tốt hơn và giảm được hao hụt trọng lượng sản phẩm.
3.4. Biện pháp làm giảm nhiệt độ ngưng tụ
Như ta đã biết, nếu giảm nhiệt độ ngung tụ thì năng suất lạnh của hệ thống sẽ tăng, vì
thế phải tìm mọi biện pháp làm giảm nhiệt độ ngưng tụ, từ đó tăng năng suất lạnh của hệ
thống, giảm nhiệt độ cấp đông.
Có nhiều cách làm giảm nhiệt độ ngưng tụ như sau:
20
- Trong vận hành: phải luôn theo dõi nhiệt độ của môi trường xung quanh, nhiệt độ
không khí để lập kế hoạch vận hành hệ thống. Tránh cho hệ thống vận hành vào các thời
điểm nhiệt độ môi trường tăng quá cao, làm tăng nhiệt độ ngưng tụ, ảnh hưởng đến năng
suất lạnh của hệ thống.
- Bảo dưỡng hệ thống: trong quá trình hoạt động ta cần chú ý bảo dưỡng hệ thống lạnh,
thường xuyên vệ sinh dàn ngưng để tăng khả năng trao đổi nhiệt. Bên cạnh đó cần chú ý
đến nhiệt độ của máy nén, cần làm mát cho máy nén để tránh nhiệt độ cuối quá trình nén
quá cao, gây ảnh hưởng đến nhiệt độ ngưng tụ. Vì thế phải kiểm tra các đường nước vào

làm mát máy ngoài ra phải luôn kiểm tra tình trạng dầu trong máy nén để dảm bảo được
dầu vào còn khả năng giảm ma sát và làm mát cho máy nén.
- Cần giảm nhiệt độ ngưng tụ bằng cách làm giảm nhiệt độ của nước đi vào bình ngưng
tụ. Để giảm nhiệt độ của nước phải tăng hiệu suất của tháp làm máy bằng cách kiểm tra
thường xuyên tháp làm mát, kiểm tra nhiệt độ và nước vào làm mát có đạt yêu cầu cho
nhiệt độ ngưng tụ hay không.
- Cần tăng thêm số lượng bình ngưng tụ để tăng diện tích trao đổi nhiệt, từ đó giảm được
nhiệt độ ngưng tụ, nhưng phải chú ý đến kinh tế.
3.5. Một số biện pháp rút ngắn thời gian cấp đông
− Năng suất lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhưng với nhiệt độ môi trường là lớn nhất. Vì
nhiệt độ môi trường càng cao thì áp suất ngưng tụ càng cao làm năng suất lạnh giảm, do
đó ta chọn thời điểm chạy máy cho phù hợp. Chúng ta có thể cấp đông vào buổi sáng,
chiều hoặc đêm, vì lúc này nhiệt độ môi trường là thấp nhất, năng suuaats lạnh lớn, hàng
chạy mau đtạ, tiết kiệm được năng lượng.
− Chạy máy, ta tránh chạy vào giờ cao điểm, tránh được chi phí điện năng cao, máy làm
việc đủ công suất.
− Phải điều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp vì nếu tốc độ băng tải quá nhanh, thì hàng chạy
không đtạ, cong nếu tốc độ chậm quá thì sản phẩm dễ bị oxy hóa làm hư hỏng sản phẩm
mà còn kéo dài thời gian làm đông
− Khi tiến hành cấp đông tôm thì nhiệt độ tủ phải đạt nhỏ hơn – 36
0
C mới được phép tiến
hành và phải luôn giữ nhiệt độ thân tôm ổn định càng thấp càng tốt.
21
− Hàng cấp đông đều phải đồng đều, sản phẩm đưa vào tủ đều đặng, lúc đó chi phí lạnh sẽ
ổn định, tránh được các tổn thất.
22