Tính toán thiết kế hệ thống cấp đông cho nhà máy thủy sản Thọ Quang – Đà Nẵng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU LỊCH SỬ NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA
KHÔNG KHÍ
1.1 Sự ra đời của ngành kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí
1.1.1

Lịch sử phát triển:

Từ lâu con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh:
-

Cách đây khoảng 5000 năm con người đã biết bảo quản lương thực, thực phẩm trong các

hang động và nhiệt độ thấp do các mạch nước ngầm chảy qua.
-

Các tranh vẽ tên tường trong các kim tự tháp Ai cập cách đây khoảng 2500 – 3000 năm đã

mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi làm mát không khí.
-

Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc biết trộn muối và nước đá để tạo nhiệt độ

thấp hơn.
-

Tuy nhiên kỹ thuật lạnh hiện đại chỉ mới bắt đầu từ thế kỷ 18 và 19 với các sự kiện nổi bật:

1750 – 1755 Giáo sư W. Cullen đã cho nước trong các cốc đặt trong một quả chuông thủy tinh
hóa đá nhờ hút chân không trong quả chuông.
1761 – 1764 J. Blach phát hiện nhiệt ngưng tụ và nhiệt ẩn hóa hơi.
1780 Clouet và Monge lần đầu tiên hóa lỏng khí SO2.
1810 Leslie chế tạo máy lạnh hấp thụ H2O/H2SO4.
1823 Faraday công bố công trình về hóa lỏng khí.
1824 Carnot khám phá ra định luật nhiệt động 2 .
1834 Perkins đăng ký bằng phát minh về máy lạnh máy nén hơi đầu tiên trên thế giới, máy lạnh
chạy bằng ete.
1835 Thilorer hóa rắn CO2.
1842 – 1843 Mayer và Joule khám phá đương lượng nhiệt của công ( định luật nhiệt động 1 ).
1845 Gorie chế tạo máy nén khí đầu tiên.
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

1852 Thomson ( Kelvin) phát minh ra bơm nhiệt.
1856 – 1859 Harrison hoàn thiện máy lạnh máy nén hơi môi chất etylen.
1858 Tàu hỏa lạnh chở thực phẩm đầu tiên hoạt động ở Bắc Mỹ.
1859 Carre phát minh máy lạnh hấp thụ NH3/H2O đầu tiên.
1861 Mort và Nicolle xây dựng máy kết đông thịt đầu tiên ở Sydney.
1862 Máy lạnh hấp thụ ra đời.
1865 Xây dựng kho lạnh đầu tiên ở Mỹ.
1869 Andrew lần đầu tiên cắt nghĩa về điểm tới hạn.

1869 Hammond chuyên chở thịt tươi trong toa tàu hỏa lạnh.
1871 Tellier chế tạo máy nén hơi chạy bằng metyl ete đầu tiên.
1873 Van der Waals công bố phương trình trạng thái.
1874 Pictet chế tạo máy lạnh máy nén hơi SO2 đầu tiên; kỹ sư Linde người Đức chế tạo ra máy
nén lạnh đầu tiên tương đối hoàn chỉnh.
1876 Tellier xây dựng tàu thủy lạnh đầu tiên chở thịt đông lạnh xuyên lục địa.
1878 – 1882 Xây dựng kho lạnh cỡ lớn đầu tiên ở Mỹ, Anh và Achentina.
1884 Tàu hỏa điều hòa không khí đầu tiên khánh thành chạy tuyến đường Baltimore – Ohis.
1895 Linde chế tạo máy hóa lỏng không khí đầu tiên.
1904 Mollier xây dựng đồ thị ph – s và lgp – h.
1906 Nernst phát hiện định luật nhiệt động thứ II.
1908 Kamerlingh Onnes hóa lỏng Heli (4k).
1910 Leiblanc chế tạo máy lạnh ejecto đầu tiên.
1911 Carrire đặt nền móng đầu tiên cho kỹ thuật điều hòa không khí.
1930 Sản xuất freon công nghiệp.
1944 Điều hòa không khí trên máy bay ở Mỹ; ra đời máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr ở Mỹ.
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

1954 Chu trình Stirling dùng H2 hoặc N2 tạo nhiệt độ -150 đến -200 0C.
1959 Chu trình máy lạnh nén khí GIFFORD và MC MAHON ( -220 đến -260 0C).
1960 Máy nén trục vít được sử dụng trong kỹ thuật lạnh.
1986 Siêu dẫn ở nhiệt độ cao ( BEDNORZ và MUELLER)
1987 Nghị định Montreal cấm các freon làm suy giảm tầng ozon như R11, R12, R13B1, R113,

R115.
1989 Tạo được nhiệt độ 1.10 mũ -5k ở Beyreuth.
1.1.2

Ứng dụng của ngành kỹ thuật lạnh:

- Trong công nghiệp thực phẩm: bảo quản thịt, cá, rau quả; trong sản xuất sữa, bia, nước ngọt, đồ
hộp… Nước đá dùng rộng rãi trong ăn uống, bảo quản sơ bộ đánh bắt ở biển.
- Trong công nghiệp: ngành luyện kim hóa lỏng không khí thu oxi cấp cho các lò luyện gang (3638% oxy); lò luyện thép hàn cắt kim loại (tới 96-98% oxy); hóa lỏng rồi chưng cất không khí thu
các đơn chất – khí trơ He, Kr, Ne, Xe – để nạp vào bóng đèn điện. Sử dụng lạnh cryo trong siêu
dẫn.
- Trong nông nghiệp: hóa lỏng không khí thu nitơ làm phân đạm.
- Trong y tế: dùng lạnh bảo quản thuốc men, máu; dùng nitơ bảo quản các phôi, dùng lạnh trong
mổ xẻ để giảm bớt chảy máu.
- Trong quốc phòng: dùng ôxi lỏng cho tên lửa, tàu vũ trụ. Trước khi cho tên lửa khai hỏa người
ta cho ôxy lỏng có nhiệt độ dạng khí -180 0C ra khỏi bình chứa nên ta thấy phần ống phóng ở
đuôi có băng và hơi nước ngưng tụ mù mịt, sau ít giây mới thấy lửa phụt ra, khi tên lửa bay phần
đuôi vẫn đóng băng.
- Điều hòa không khí cho nhà ở, nhà công cộng, các xí nghiệp công nghiệp, các phương tiện giao
thông.
1.1.3 Ứng dụng của ngành điều hòa không khí:
Chủ yếu phục vụ cho con người là chính, nhưng ngày nay thiết bị được sử dụng rông rãi hơn như
cho thực vật, động vật, máy móc, trang thiết bị y tế, thuốc men, dược phẩm.
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

1.2 Tầm quan trọng của ngành kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí
- Trong những năm qua ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là trong
ngành chế biến và bảo quản thủy sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến đáp ứng tiêu
chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh đã tạo nên một cuộc cách mạng thật sự cho ngành kỹ
thuật lạnh nước ta.
- Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm vì vậy điều hòa không khí và thông gió có ý
nghĩa to lớn đối với con người và sản xuất. Cùng với sự phát triển vũ bão của khoa học kỹ thuật
nói chung, kỹ thuật điều hòa không khí cũng có những bước tiến đáng kể trong một vài thập kỷ
qua. Đặc biệt kể từ khi chính sách mở cửa nước ta, các thiết bị điều hòa không khí đã được nhập
từ nhiều nước khác nhau với nhu cầu ngày càng tăng và ngày càng phát triển hiện đại hơn.
1.2.1

Đối với sự tiện nghi của con người:

Từ xa xưa con người đã biết vận dụng sự làm mát của hơi nước vào nhu cầu sinh hoạt của
mình. Theo dòng thời gian con người đã ngày càng phát minh chế tạo và hoàn thiện nhiều loại
máy lạnh. Do đó máy lạnh không ngừng cải tiến và hoàn thiện. Cho đến ngày nay chúng rất đa
dạng về:
Công suất có: 1hp, 2hp, 10hp, 15hp…
Cấu tạo có: máy nén trục vít, pisston, cánh gạt…
Hình dáng có: 1 cụm, 2 cụm, casset, tủ đứng, áp trần…

Hình 1.1: Máy lạnh
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 4

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.2.2

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Đối với sản xuất và bảo quản:
- Con người không ngừng mở rộng quan hệ kèm theo đó là sự trao đổi hàng hóa giữa các

nước với nhau. Để vận chuyển từ quốc gia này sang quốc gia khác thì hàng hóa nhất là các mặt
hàng tươi sống (tôm, cua, cá…) cần phải được đông lạnh để sản phẩm không bị hư hỏng.
- Nước ta được thiên nhiên ưu đãi đất đai màu mỡ, khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, có bờ biển
kéo dài, giáp với Thái Bình Dương tạo điều kiện cho chúng ta sản xuất nhiều sản phẩm như rau,
quả, các sản phẩm thủy sản, … không những đủ dùng mà còn sản xuất ra nước ngoài. Chúng ta
làm thế nào để bảo quản tốt thực phẩm không mang đi xa? Nếu dùng phương pháp lý học, hóa
học không những tốn kém mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Cùng với ngành lạnh ta
dùng phương pháp cấp đông và đông lạnh sẽ rẻ và chất lượng sản phẩm vẫn được giữ tốt thời
gian dài.
- Qua đó ta thấy tầm quan trọng của ngành lạnh đối với đời sống con người.

Hình 1.2: Hệ thống cấp đông
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN VÀ XUẤT KHẨU
THỦY SẢN LẠNH ĐÔNG THỌ QUANG – ĐÀ NẴNG
2.1 Giới thiệu công trình:
- Tên công trình:
CÔNG TY CHẾ BIẾN VÀ XUẤT KHẨU THỦY SẢN THỌ QUANG – ĐÀ NẴNG
- Công trình do Công ty cổ phần thủy sản và thương mại Thuận Phước làm chủ đầu tư, được
thành lập tháng 06 năm 1987, hiện đang hoạt động trong khu công nghiệp Đà Nẵng, phường Thọ
Quang, Sơn Trà, Đà Nẵng.

- Ra đời dựa trên nhu cầu phát triển tiềm năng thuỷ sản của thành phố, nhằm đưa Đà Nẵng trở
thành một trong những thành phố phát triển mạnh về chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh
xuất khẩu.
- Lãnh đạo công ty xác định dùng thế mạnh là sự phối kết hợp hiệu quả giữa xuất khẩu và nhập
khẩu để phát triển bền vững, tận dụng các cơ hội tốt nhất trong kinh doanh.Vì vậy, giai đoạn 2012
– 2016 Công ty sẽ phát triển đều trên cả ba lĩnh vực : sản xuất –thương mại – dịch vụ.
2.2 Vị trí công trình:
- Công ty chế biến và xuất khẩu thủy sản Thọ Quang ở địa chỉ số 01, Bùi Quốc Hưng, khu công
nghiệp Đà Nẵng, phường Thọ Quang, Sơn Trà, Đà Nẵng.Nhà máy là một đơn vị thành viên của
công ty cổ phần xuất nhập khẩu thủy sản Miền Trung – nằm trong khu công nghiệp và dịch vụ
thủy sản Đà Nẵng, cách trung tâm thành phố Đà Nẵng khoảng 10km về phía Đông thành phố.
- Nhà máy sản xuất nằm cách xa khu dân cư, sát vịnh Mân Quang và cảng cá gần cảng sâu Tiên
Sa Đà Nẵng, có hệ thống giao thông mới xây dựng là đường cao tốc Ngô Quyền nối liền cảng sâu
Đà Nẵng với trục đường 14 nối với Lào và Campuchia rất thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên
liệu và hàng hóa sau này.
- Vị trí của công ty:
Phía Đông giáp các khu đất chia lô của khu công nghiệp thủy sản.
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 6

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Phía Tây giáp đường quy hoạch khu công nghiệp.
Phía Nam giáp đường quy hoạch khu công nghiệp.
Phía Bắc giáp Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Phước Tiến.

Hình 2.1 Phân xưởng sơ chế của Công ty
2.3 Quy mô, đặc điểm kiến trúc và hướng xây dựng của nhà máy:
- Công ty Thọ Quang là nhà máy chế biến thủy sản lớn của Seaprodex Đà Nẵng được xây dựng
trên diện tích 7000 m2, bao gồm ba phân xưởng với 3 code EU: DL10, DL190, DL506. Nhà máy
được trang bị các hệ thống băng chuyền IQF siêu tốc, hệ thống hấp luộc, các hệ thống tủ đông và
kho lạnh với tổng công suất lên đến 4000 tấn/năm.
- Các mặt hàng chính: tôm thẻ chân trắng, mực nang, mục ống, bạch tuột, các loại cá biển…
- Chế biến và xuất khẩu thuỷ sản: sản phẩm chủ đạo của Công ty ngoài tôm thẻ chân trắng, còn
có các mặt hàng thủy sản giá trị gia tăng truyền thống khác như mực nang sashimi, cá xiên que....
Các sản phẩm của Công ty được tiêu thụ với doanh số lớn ở nhiều thị trường trên toàn thế giới
bao gồm Nhật, Châu Âu, Mỹ, Châu Á, Châu Úc...
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

- Sản xuất và kinh doanh thức ăn nuôi thuỷ sản: Công ty sản xuất, kinh doanh các loại thức ăn
nuôi tôm, cá trên dây chuyền thiết bị công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, theo qui trình kiểm soát
chặt chẽ, hệ số tiêu tốn thức ăn tối ưu, tổng hợp đầy đủ nhu cầu dinh dưỡng cho thuỷ sản nuôi.
Ngoài ra còn thực hiện các dịch vụ kỹ thuật công nghệ, vật tư, thiết bị phục vụ nuôi trồng thuỷ
sản.
- Kinh doanh dịch vụ kho vận: Công ty có hệ thống kho bảo quản lạnh với công suất lớn được
đầu tư tại cả hai khu vực là Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh thỏa mãn tốt mọi nhu cầu cấp
đông và bảo quản lạnh các loại thuỷ hàng sản, súc sản, nông sản...
- Kinh doanh vật tư nhập khẩu: kinh doanh vật tư nhập khẩu là lĩnh vực kinh doanh truyền thống,
chuyên nghiệp của Công ty với hơn 25 năm kinh nghiệm, đã khẳng định được thương hiệu, uy tín
của một nhà cung cấp, một nhà bán buôn và bán lẻ lớn của các đối tác, khách hàng trong và ngoài
nước. Công ty chuyên kinh doanh nhập khẩu các loại vật tư: hạt nhựa, sắt thép, giấy, bột giấy,
hàng tiêu dùng, thiết bị văn phòng, máy móc thiết bị phục vụ sản xuất...

Hình 2.2 Vùng nguyên liệu chính của công ty

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Bảng 2.1:Diện tích và năng suất vùng nuôi:
Bình Định Quãng
Ngãi
Diện tích

Quảng

Huế

Quảng Trị Quảng Bình

Nam

1.200 ha

4000 ha

2500 ha

1000 ha

4000 ha

2500 ha

120-150

130-150

150-200

150-200

130-150

130-150

nuôi
Mật độ

2

nuôi

con/m

Năng

8 tấn/ha

con/m

2

9 tấn/ ha

con/m

2

con/m

2

con/m

2

con/m2

6 tấn /ha

6 tấn/ha

9 tấn/ha

7 tấn/ha

70-80 con/kg60/80

90/110

90/110

60/80

80/90

2 vụ

2 vụ

2 vụ 0

3 vụ

2 vụ

suất/ha
Size bình
quân
Vụ năm

3 vụ

- Nhà máy Thọ Quang gồm ba phân xưởng chế biến. Với thiết kế mới mang tính chuyên nghiệp,
các khu vực sản xuất của nhà máy được phân chia riêng để phục vụ cho sản xuất các mặt hàng
chính, trong đó có một dây chuyền chuyên chế biến tôm, một dây chuyền cho chế biến các mặt
hàng giá trị gia tăng và một cho chế biến các loại thủy sản khác.
- Năm 2010, Công ty đã đầu tư thêm một phân xưởng chế biến số 3 dành cho chế biến các sản
phẩm thủy sản tinh chế và một kho bảo quản lạnh 800 tấn, công suất chế biến thủy sản của nhà
máy đã tăng lên gấp đôi so với trước đây.
- Song song với việc xây dựng hệ thống cơ sở trang thiết bị cho chế biến, nhà máy đã tiến hành
triển khai và thực hiện các chương trình quản lý chất lượng tự nguyện và bắt buộc, hiện nhà máy
đã được cấp các loại chứng nhận như ISO 9001-2000; HACCP và BRC.

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Hình 2.3: Mặt bằng nhà máy chế biến thủy sản xuất khẩu Thọ Quang 1000 tấn sản
phẩm/năm

NĂM 2007

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

NĂM 2008

Trang 10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NĂM 2009

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

NĂM 2010
Hình 2.4: Biểu đồ thị trường xuất khẩu của công ty

2.4 Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy chế biến và xuất khẩu thủy sản Thọ Quang
– Đà Nẵng:

1. Tiếp nhận nguyên liệu: nguyên liệu mua từ các đại lý được bảo quản bằng nước đá khô trong
các thùng cách nhiệt hoặc trong các khay nhựa có lỗ thoát nước được vận chuyển bằng xe bảo ôn.
2. Rửa: nguyên liệu được công nhân rửa sạch các tạp chất, vi sinh vật, các rong rêu…

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

3. Bảo quản nguyên liệu: trường hợp nguyên liệu có số lượng nhiều nếu xử lý không kịp phải
được bảo quản lại sao cho thời gian bảo quản không quá 24 giờ.
4. Sơ chế: tôm được vặt đầu dưới vòi nước chảy, bóc vỏ chừa đốt đuôi, rút tim và mang đi chế
biến đối với mực lột da thân, da đầu còn vè, đầu làm sạch nội tạng, răng, mắt. Cá cắt đầu, mổ
bụng lấy sạch mang, sạch nội tạng.
5. Xử lý: tùy theo yêu cầu của khách hàng mà tôm, cá, mực… có thể xử lý hay không xử lý.
6. Mạ băng: bằng hệ thống các vòi phun sương, băng tải tự động, nước dùng để mạ băng được
dẫn từ bể nước lạnh 50m3 xuống thùng cách nhiệt 500 lít tại đây nước được bổ sung thêm đá vảy
để nhiệt độ ≤ 20C sản phẩm sau khi mạ băng phải đảm bảo tỉ lệ ăn băng đạt từ 10÷15%.
7. Cấp đông: sản phẩm sau khi qua mạ băng được chuyển vào tủ tái đông, thời gian tái cấp đông
được cài đặt theo từng size.
8. Cân đóng gói: sản phẩm sau khi ra tái đông được kiểm tra chất lượng kiểm tra tỉ lệ ăn băng
sản phẩm (%) và phụ trội hao đông để đảm bảo lượng tịnh sau khi rã đông đúng yêu cầu của
khách hàng rồi mới cân, sản phẩm được cân bằng cân điện tử loại cân 15kg, rồi đổ vào túi PE qua
phểu định vị sao cho sản phẩm không được rơi ra ngoài. Thao tác cân và vào bao PE phải nhanh
để tránh sản phẩm không bị rã băng.
9. Phát hiện kim loại: sản phẩm sau khi hàn miệng bao xong đều qua máy rà kim loại để sản
phẩm không lẫn những mãnh kim loại có đường kính lớn hơn 0,8mm.
10. Đóng thùng, bảo quản: sản phẩm sau khi rà kim loại xong được đóng vảo thùng carton, đai
nẹp chắc chắn. Sản phẩm sau khi đóng thùng được đưa vào kho lạnh từng loại riêng biệt và sắp
xếp theo từng hàng.

 Luận văn sẽ tập trung phân tích tính toán cho phần cấp đông trong dây chuyền sản xuất

của nhà máy chế biến và xuất khẩu thủy sản.Khâu cấp đông yêu cầu làm đông hết ẩm và hạ
nhiệt độ tâm sản phẩm xuống tới trị số nhiệt độ tk nào đó trước khi đưa vào kho lạnh.
 Quá trình cấp đông gồm có ba giai đoạn chính:
+ τ1 là thời gian hạ nhiệt độ vật ẩm từ nhiệt độ ban đầu t1 đến nhiệt độ đóng băng t0= 0 0C
+ τ2 là thời gian đông kết ẩm trong vật ở nhiệt độ t0= const
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

+ τ3 là thời gian quá lạnh khối băng từ nhiệt độ t0 đến nhiệt độ tk yêu cầu.
+ Môi trường lạnh cần phải có nhiệt độ tf < tk < t0 + Nếu cấp đông kiểu tiếp xúc thì vật ẩm có biên loại 1 với tw= tf và coi hệ số tỏa nhiệt α →∞.
+ Nếu cấp đông kiểu đối lưu thì vật ẩm có biên loại 3 với hệ số tỏa nhiệt α hữu hạn.
+ Thời gian đông lạnh vật ẩm là τ = τ1 + τ2 + τ3.

Hình 2.5: Thời gian cấp đông(τ) của vật ẩm khi đông lạnh.
 Các phương pháp và thiết bị cấp đông thực phẩm:
■ Thiết bị kết đông:
Trong nhà máy chế biến và xuất khẩu thủy sản hiện có các hệ thống cấp đông như sau:
+ Kho cấp đông gió cấp đông sản phẩm cá dạng rời.
+ Tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng cấp đông sản phẩm tôm, cá qua chế biến dạng khối (block).
+ Tủ cấp đông gió sử dụng cấp đông sản phẩm dạng rời.
+ Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền I.Q.F : bao gồm hệ thống cấp đông có băng
chuyền cấp đông thẳng, hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn, hệ thống cấp đông siêu
tốc được sử dụng để cấp đông sản phẩm dạng rời.

■ Các phương pháp kết đông hiện sử dụng tại công trình:
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

a. Làm đông thực phẩm trong không khí lạnh:
- Thực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưu cưỡng bức qua bề mặt.
Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đối lưu.
- Sản phẩm cấp đông có thể dạng block hoặc dạng rời, nhưng thích hợp nhất là dạng sản phẩm
rời.
- Ưu điểm:
+ Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ nên giảm nhiệt độ nhanh.
+ Khi tiếp xúc không gây các tác động cơ học vì thế giữ nguyên hình dáng kích thước thực phẩm,
đảm bảo thẩm mỹ và khả năng tự bảo vệ cao của nó.
+ Hoạt động liên tục, dễ tự động hoá sản xuất.
- Nhược điểm: thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ bị ôxi hoá do tiếp xúc nhiều
với khí O2.
- Ứng dụng: đông thực phẩm dạng rời và block ở các kho và tủ cấp đông.
b. Làm đông tiếp xúc:
- Các sản phẩm được đặt trên các khay và được kẹp giữa các tấm lắc cấp đông. Các tấm lắc kim
loại bên trong rỗng để cho môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độ bay hơi đạt to = -40 đến -45oC. Nhờ
tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệt tương đối hiệu quả và thời
gian làm đông được rút ngắn đáng kể so với làm đông dạng khối trong các kho cấp đông gió, đạt
t = 1,5 đến 2 giờ nếu cấp dịch bằng bơm hoặc 4 đến 4,5 giờ nếu cấp dịch từ bình giữ mức theo
kiểu ngập dịch.

- Truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc là dẫn nhiệt.
- Phương pháp làm đông tiếp xúc thường được áp dụng cho các loại sản phẩm dạng khối (block).
c. Làm đông cực nhanh:
- Thực phẩm được di chuyển trên các băng chuyền và được phun làm lạnh bằng nitơ lỏng có
nhiệt độ bay hơi rất thấp -196oC. Vì thế thời gian làm lạnh đông cực nhanh từ 5 đến 10 phút.
- Hiện nay các nước phát triển ứng dụng rộng rãi phương pháp này.
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Bảng 2.2. Các thông số về phương pháp kết đông
Phương pháp cấp đông

Nhiệt độ tôm thịt
0

Ban đầu

Thông số không khí trong

Thời gian

Tốn hao

buồng cấp đông

cấp đông

khối

C
Cuối

Nhiệt độ,
0

lượng %

Tốc độ chuyển

C

động, m/s

Cấp đông hai pha
- Chậm

4

-8

-18

0,14÷0,2

40

2,58

-Tăng cường

4

-8

-23

0,54÷0,8

26

2,35

- Nhanh

4

-8

-15

344

16

2,20

- Chậm

37

-8

-23

0,14÷0,2

36

1,82

- Tăng cường

37

-8

-30

0,54÷0,8

24

1,60

- Nhanh

37

-8

-35

142

20

1,20

Cấp đông một pha

2.5 Quy mô, công suất, thời gian hoạt động và sản phẩm của nhà máy chế biến xuất khẩu
Thọ Quang – Đà Nẵng:
Nhà máy chế biến và xuất khẩu thủy sản Thọ Quang gồm có ba phân xưởng: phân xưởng số1 và
2 được đưa vào hoạt động vào năm 2002, phân xưởng số 3 hoạt động từ năm 2009.
Bảng 2.3 Công suất và sản phẩm của nhà máy
Diễn giải

Phân xưởng 1 và 2

Phân xưởng 3

Thời gian đi vào hoạt động

Từ năm 2002

Từ năm 2009

Công suất

1.500 tấn/năm

1.300 tấn.năm

Thời gian hoạt động

2 – 3 ca/ngày

2 – 3 ca/ngày

(tùy theo thực tế sản xuất)

(tùy theo thực tế sản xuất)

Đã có

Chưa có

Hệ thống xử lý nước thải

 Toàn bộ nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm đông lạnh xuất khẩu có một hệ thống
lạnh trung tâm dùng môi chất NH3, bao gồm :
 3 dây chuyền I.Q.F, mỗi dây chuyền có năng suất 500 kg/giờ sản phẩm rời.

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

 2 tủ đông gió, mỗi tủ 250 kg/giờ sản phẩm rời.
 1 hầm đông gió 3.000 kg/3giờ sản phẩm cá dạng rời.
 1 kho lạnh thương mại bao gồm:
+ 1 kho 1.500 tấn.
+ 3 kho 250 tấn.
+ các hành lang kho.
 Ngoài hệ thống lạnh trung tâm này nhà máy còn có thiết bị cấp đông độc lập khác như:
 2 tủ đông tiếp xúc, mỗi tủ 1.000 kg/ 1,5 giờ sản phẩm tôm, cá dạng khối (block).
 2 máy đá vảy, mỗi máy 30 tấn/ngày.
 3 máy đá vảy, mỗi máy 20 tấn/ngày.
 2 kho chờ đông, mỗi kho 50 tấn.
 1 kho làm mát sản phẩm 10 tấn.
 1 thiết bị làm lạnh nước chế biến 20 m3/ h.
 Hệ thống điều hoà không khí toàn nhà máy.
Nhiệm vụ thiết kế:
Do thời gian có hạn, dây chuyền sản xuất của nhà máy rất nhiều, phức tạp và được sự hướng dẫn
của thầy em chỉ tập trung phần thiết kế tủ đông tiếp xúc 1000kg/mẻ:
- Năng suất 1.000kg/mẻ
- Thời gian cấp đông cho mỗi mẻ 1,5 giờ
- Nhiệt độ không khí trong tủ -35 0C
- Sản phẩm: tôm, cá (qua chế biến)
- Môi chất lạnh NH3

- Phương pháp cấp dịch: bơm dịch
- Kiểu cấp đông: tiếp xúc trực tiếp hai mặt
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

- Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông:+10 0C
- Nhiệt độ nước châm: +5 0C
- Nhiệt độ sản phẩm cuối quá trình cấp đông:-18 0C

Hình 2.6 Tủ cấp đông tiếp xúc của nhà máy

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
3.1 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

- Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo bằng nguyên vật liệu ngoại nhập trên dây chuyền thiết bị công

nghệ mới, đồng bộ của Italya, sản xuất theo công nghệ sạch ( CFC free ) bằng máy phun foam áp
lực cao.
- Vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm. Tỷ trọng đạt tiêu chuẩn 40 ÷ 42 kg/m3,
hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K có độ đồng đều và độ bám cao. Hai mặt của vỏ tủ được
bọc bởi thép không rỉ INOX dày 0,6mm.
- Khung đỡ ben bằng thép mạ kẽm được lắp ở mặt bên trên của tủ có kết cấu chịu lực để đỡ
ben và bơm dầu thuỷ lực.
- Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ. Pittông và cầu dẫn ben thuỷ lực làm bằng thép
không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bệ phân phối dầu cho truyền động bơm thuỷ lực.
- Các vật liệu bên trong tủ có khả năng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều là loại vật liệu
không rỉ.
- Khung cùm plate, ống dẫn hướng và các ống góp hút cấp dịch bằng INOX.
- Các thanh đỡ của các tấm plate trên cùng và dưới cùng làm bằng nhựa PA.
- Vỏ tủ đông được trang bị 1 bộ cửa kiểu bản lề ở cả hai bên, một bên 2 cánh và một bên 4
cánh, vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm, hai mặt cửa bọc bằng thép không rỉ INOX.
Các chi tiết bản lề, tay khoá cửa bọc bằng thép không rỉ Inox, roăn cửa bằng cao su chịu lạnh
định hình đặc chủng với điện trở chống dịch .
- Vỏ tủ đông được chế tạo nguyên khối, bọc bằng Inox có kết cấu chống bọt nước vào bên
trong tủ. Khung sườn tủ bên trong cách nhiệt bằng các thanh thép chịu lực định hình và..... gia
cường, xương gổ khung tủ để tránh cầu nhiệt được làm bằng gổ satimex tẩm dầu nhờ đó mà tủ có
độ bền và cứng vững rất cao trong suốt quá trình sử dụng.
- Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc hai mặt.
Các ống cấp dịch cho các tấm lắc bằng cao su chịu áp lực cao.
- Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành.
3.1.1 Cấu tạo tủ cấp đông tiếp xúc:

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 18

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

- Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng block. Mỗi block thường có
khối lượng 2 kg.
- Trên hình 3-1 là cấu tạo của một tủ cấp đông tiếp xúc. Tủ gồm có nhiều tấm lắc cấp đông
(freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điều chỉnh được bằng ben thuỷ lực,
thường chuyển dịch từ 50 đến 105mm. Kích thước chuẩn của các tấm lắc là 2200Lx1250Wx22D
(mm). Đối với tủ cấp đông lớn từ 2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng các tấm lắc lớn, có kích
thước là 2400Lx1250Wx22D (mm). Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau
đó đặt trực tiếp lên các tấp lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay. Đặt trực tiếp
khay lên các tấm lắc tốt hơn khi có khay vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt. Trên hình 3.4 giới
thiệu cách sắp xếp các khay cấp đông trên các tấm lắc.
- Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ cấp đông. Pittông và cần dẫn ben thuỷ lực làm bằng
thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bộ phân phối dầu cho truyền động bơm thuỷ
lực.
- Khi cấp đông ben thuỷ lực ép các tấm lắc để cho các khay tiếp xúc hai mặt với tấm lắc. Quá
trình trao đổi nhiệt là nhờ dẫn nhiệt. Trong các tấm lắc chứa ngập dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu -40
đến -45oC.

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Hình 3.1 : Cấu tạo một loại tủ cấp đông tiếp xúc
3.1.2 Theo nguyên lý cấp dịch, hệ thống lạnh tủ cấp đông tiếp xúc có thể chia ra làm các
dạng sau:
- Cấp dịch từ bình trống tràn (có chức năng giống bình giữ mức - tách lỏng). Với tủ cấp dịch
dạng này, dịch lỏng chuyển dịch dần vào các tấm lắc nhờ chênh lệch cột áp thuỷ tĩnh, nên tốc độ
chuyển động chậm và thời gian cấp đông lâu 4 đến 6 giờ/mẻ.
- Cấp dịch nhờ bơm dịch. Môi chất chuyển động vào các tấm lắc dưới dạng cưỡng bức do bơm
tạo ra nên tốc độ chuyển động lớn, thời gian cấp đông giảm còn 1h30 đến 2h30 phút/mẻ. Hiện
nay người ta thường sử dụng cấp dịch dạng này.
- Ngoài các tủ cấp đông sử dụng các phương pháp cấp dịch nêu trên, vẫn còn có dạng tủ cấp đông
cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp. Trong trường hợp này, môi chất bên trong các tấm lắc ở dạng hơi
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

bão hoà ẩm nên hiệu quả truyền nhiệt không cao, khả năng làm lạnh kém, thời gian cấp đông kéo
dài.
Thông số kỹ thuật của tủ như sau:
- Kiểu cấp đông : Tiếp xúc trực tiếp, 2 mặt
- Sản phẩm cấp đông : Thịt, thuỷ sản các loại
- Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: +10oC đến 12oC
- Nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông : -18oC
- Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông : -12oC
- Thời gian cấp đông

+ Cấp dịch từ bình trống tràn : 4 đến 6 giờ
+ Cấp dịch bằng bơm : 1,5 đến 2,5 giờ
+ Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp : 7 đến 9 giờ
- Khay cấp đông : Loại 2 kg
- Nhiệt độ châm nước : 3 đến 6oC
- Môi chất lạnh NH3/R22.

 Phương án chọn lựa thiết bị cần thiết kế là tủ cấp đông tiếp xúc cấp dịch nhờ bơm dịch.
3.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ:
3.2.1 Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông:
Khi cấp đông các mặt hàng thuỷ sản và thịt, thường người ta cấp đông sản phẩm theo
từng khay.
- Kích thước khay cấp đông tiêu chuẩn như sau :
+ Đáy trên : 277 x 217 mm
+ Đáy dưới : 267 x 207 mm
+ Cao

: 70 mm

- Kích thước tấm lắc cấp đông tiêu chuẩn :
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

2200 x 1250 x 22 mm

( dài x

rộng x

cao )

- Số lượng sản phẩm chứa trên một tấm lắc :
1 tấm lắc chứa được 36 khay sản phẩm, 1 khay chứa 2 kg sản phẩm.
Như vậy : Khối lượng sản phẩm trên 1 tấm lắc là :
36 x 2 = 72 kg
- Khối lượng trên một tấm lắc kể cả nước châm :
m=

72
= 103kg
70%

- Số lượng tấm lắc có chứa hàng :
N1 =

E
E
=
m 103

* Trong đó E là Năng suất tủ cấp đông ; E = 1.000 kg/mẻ
 N1 =

1.000
= 9,7 Chọn N1 = 10 tấm lắc.

103

- Số lượng tấm lắc thực tế :
N = N1 + 1 = 10 + 1 = 11 tấm lắc.
Bảng 3.1 Số lượng các tấm lắc thực tế của các tủ cấp đông loại 2200x1250x22mm
STT
Năng suất tủ
Số tấm lắc
1

Tủ 500 kg/mẻ

6 tấm

2

Tủ 750 kg/mẻ

9 tấm

3

Tủ 1000 kg/mẻ

11 tấm

4

Tủ 1500 kg/mẻ

16 tấm

5

Tủ 2000 kg/mẻ

21 tấm

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

Hình 3.2 Bố trí khay cấp đông trên tấm lắc
Với tủ 2000 kg/mẻ trở lên nếu sử dụng các tấm lắc lớn loại 2400Lx1250Wx22D mm thì kích
thước của tủ cũng sẽ khác.
3.2.2 Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc
Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng các tấm lắc.
a. Xác định chiều dài trên tủ
 Chiều dài các tấm lắc L1 = 2.200 mm
 Chiều dài tủ cấp đông : Chiều dài tủ cấp đông bằng chiều dài của tấm lắc cộng với khoản
hở hai đầu.
 Khoảng hở hai đầu các tấm lắc vừa đủ để lắp đặt, xử lý các ống gas mềm và các ống góp
gas. Khoảng hở đó là 400 mm. Vậy chiều dài của tủ là :
L1 = 2.200 + 2 x 400 = 3.000 mm
 Chiều dài phủ bì là :

L = 3.000 + 2 δ CN
Trong đó δ CN : Chiều dày của lớp cách nhiệt.
SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 23


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

b. Xác định chiều rộng bên trong tủ
Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm
khoảng hở ở hai bên, khoảng hở mỗi bên là 125 mm.
Vậy chiều rộng của tủ là :
W1 = 1250 + 2 x 125 = 1500 mm
Chiều rộng phủ bì là :
W = 1500 + 2 δ CN
c. Xác định chiều cao bên trong tủ
- Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc hmax = 105 mm
- Chiều cao bên trong tủ :
H1 = N1 x 105 + h1 + h2
- Trong đó :
N1 : Số tấm lắc chứa hàng .
h1 : Khoảng hở phía dưới các tấm lắc, h1 = 100 mm
h2 : Khoảng hở phía trên, h2 = 400 ÷ 450 mm
Vậy ta có : H1 = 10 x 105 + 100 + 450 = 1600 mm
- Chiều cao bên ngoài hay chiều cao phủ bì của tủ là :
H = H1 + 2 δ CN = 1600 + 2 δ CN
Trong đó : δ CN : Chiều dày của lớp cách nhiệt.

Bảng 3.2 Thông số của tủ cấp đông thực tế

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 24


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: TS. HÀ ANH TÙNG

3.3 CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ CẤP
ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ
3.3.1

Cấu trúc xây dựng

- Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp : Lớp cách nhiệt poly- urethane dày 150 mm
được chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 40 ÷ 42 kg/m3, có hệ số dẫn nhiệt

λ = 0,018 ÷ 0,02 W/m.K , có độ đồng đều và độ bám cao, hai mặt được bọc bằng Inox dày 0,6
mm
Bảng 3.3 : Các lớp vỏ của tủ cấp đông
STT

Độ dày

Hệ số dẫn nhiệt

mm

W/m.K

Lớp vật liệu

1

Lớp Inox

0,6

22

2

Lớp poly urethane

150

0,018 ÷ 0,02

3

Lớp Inox

0,6

22

- Khung sườn vỏ tủ được chế tạo từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt. Để tăng

tuổi thọ cho gỗ người ta sử dụng loại gỗ satimex có tẩm dầu.
- Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ Inox, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực
phẩm cho hàng cấp đông.
3.3.2 Xác định chiều dày cách nhiệt
- Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k
1

δ i δcn 1 , W/m2.K
k= 1 +
∑ + +
α1 j =1 λi λcn α 2
n

SVTH: CHÂU HOÀNG HIỀN

Trang 25