Đồ án thiết kế hệ thống lạnh liên hoàn 20 tấn ngày

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn
4
Lời nói đầu
5
Chương 1: Luận chứng kinh tế – kỹ thuật
6
1.1. Sự cần thiết ra đời nhà máy chế biến thủy
sản tại cần thơ
6
1.2. Những yêu cầu chung và khả năng đáp ứng
7
Chương 2: Tổng quan về công nghệ lạnh đông
thực phẩm, tổng quan về công nghệ chế biến
cá basa
8
2.1. Quá trình kết đông thực phẩm
8
2.1.1. Mục đích quá trình kết đông thực phẩm
8
2.1.2. Các quá trình kết đông thực phẩm
8
2.1.3. Những yêu cầu trong quá trình cấp đông
9
2.2. Quá trình bảo quản đông thực phẩm
10
2.2.1. Mục đích quá trình bảo quản đông
10
2.2.2. Các biến dổi của quá trình bảo quản
đông

10
2.2.3. Các yêu cầu trong bảo quản đông thực
phẩm 11
2.2.4. Các nguyên tắc xếp hàng trong kho bảo
quản
11
2.3. Tổng quan về cá basa
11
2.4. Sản lượng, mùa vụ thu hoạch, dạng sản phẩm,
quy trình chế biến
12


2

Chương 3: Tính nhiệt hệ thống cấp đông, kho bảo
quản, máy đá
14
3.1. Chọn thiết bò cấp đông
14
3.2. Tính nhiệt tủ đông tiếp xúc
14
3.2.1. Kích thước tủ
14
3.2.2. Tính nhiệt tổn thất trong tủ
16
3.3. Tính nhiệt tủ đông băng chuyền, buồng
táiđông
20
3.3.1. Chọn tủ đông băng chuyền

20
3.3.2. Chọn buồng tái đông
20
3.3.3. Tính nhiệt tủ đông, buồng tái đông
20
3.4. Thiết kế, tính nhiệt kho bảo quản đông, kho
tiền đông
24
3.4.1. Dung tích, chọn nhiệt độ kho bảo quản đông
24
3.4.2. Kết cấu, tính thể tích, mặt bằng kho lạnh
24
3.4.3. Tính cách nhiệt kho lạnh
27
3.4.4. Tính nhiệt tổn thất kho lạnh
30
3.5. Chọn và tính nhiệt máy đá vảy
35
3.5.1. Nhiệt tổn thất do truyền nhiệt ở máy dá
vảy, bình giữ mức
36
3.5.2. Nhiệt tổn thất để làm đá
40
3.5.3. Nhiệt tổn thất do động cơ dao cắt đá
40
3.5.4. Nhiệt tổn thất do động cơ bơm nước tuần
hoàn 40
Chương 4: Tính chu trình lạnh, chọn máy nén
41

3

41

4.1. Chọn môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống

4.2. Thông số chế độ làm việc, chọn chu trình lạnh
các hệ thống hai cấp
41
4.2.1. Các thông số của chế độ làm việc
41
4.2.2. Chọn chu trình lạnh
42
4.3. Tính chu trình lạnh, chọn máy nén
43
4.3.1. Tính chu trình lạnh
43
4.3.2. Chọn máy nén
49
4.3.3. Tính nhiệt thải ở bình ngưng
51
4.4. Các thông số chế độ àm việc, tính nhiệt, chọn
máy nén
51
4.4.1. Các thông số của chế độ làm việc
51
4.4.2. Chu trình máy lạnh nén hơi một cấp, tính
nhiệt, chọn máy nén
51

Chương 5: Thiết bò trao đổi nhiệt, đường ống dẫn
môi chất, các thiết bò phụ
54
5.1. Chọn thiết bò ngưng tụ
54
5.1.1. Chọn thiết bò ngưng tụ
54
5.1.2. Tính lượng nước cần cung cấp cho thiết bò
ngưng tụ 55
5.2. Chọn thiết bò bay hơi kho lạnh
55
5.3. Tính đường ống dẫn môi chất lạnh, tính cách
nhiệt
56
5.3.1. Tính đường ống dẫn môi chất lạnh
58
5.3.2. Tính cách nhiệt đường ống hút của hệ
thống 58
5.3.3. Bố trí, cố đònh dường ống
59
5.4. Tính chọn tháp giải nhiệt
60


4

61
63
vảy
64

65
65
65
66
66
66
67
68
dòch
69
71

5.5. Tính chọn bình chứa cao áp
5.6. Tính chọn bình chứa hạ áp
5.7. Bình giữ mức - tách lỏng sử dụng cho máy đá
64
5.8. Bình tách lỏng
5.8.1. Bình tách lỏng đường hút cao áp
5.8.2. Bình tách lỏng đường hút hạ áp
5.9. Chọn bình tách dầu, bình tấp trung dầu
5.9.1. Chọn bình tách dầu ở cấp hạ áp
5.9.2. Chọn bình tách dầu ở cấp cao áp
5.9.3. Bình tấp trung dầu
5.10. Chọn bình trung gian
5.11. Bình tách khí không ngưng
5.12. Chọn bơm nước làm mát thiết bò ngưng tụ, bơm
69
5.12.1. Chọn bơm nước làm mát thiết bò ngưng tụ
5.12.2. Chọn bơm dòch
5.13. Các thiết bò phụ khác

72
Chương 6: Quy hoạch mặt bằng nhà máy chế biến
thủy sản
73
6.1. Yêu cầu quy hoạch nhà máy chế biến thủy
sản
73
6.1.1. Yêu cầu đối với bố trí phòng máy
73
6.1.2. Yêu cầu đối với khu vực chế biến
73
6.1.2. Yêu cầu đối với khu vực cấp đông
73


5

74

6.1.2. Yêu cầu đối với khu vực bảo quản

6.2. Quy hoạch mặt bằng nhà máy chế biến thủy
sản
74
6.2.1. Căn cứ quy hoạch mặt bằng nhà máy chế
biến thủy sản
74
6.2.2. Quy hoạch mặt bằng hệ thống lạnh công
suất 20tấn/ngày

74
Chương 7: Sơ dồ phòng máy, sơ đồ hệ thống, tự
động hóa hệ thống lạnh
76
7.1. Sơ đồ phòng máy
76
7.2. Sơ đồ hệ thống liên hoàn
76
7.3. Tự động hóa hệ thống lạnh
76
7.3.1. Sơ đồ điện động lực, điện điều khiển tủ
đông tiếp xúc
77
7.3.2. Sơ đồ điện động lực, điện điều khiển tủ
đông băng chuyền
80
7.3.3. Sơ đồ điện động lực, điện điều khiển kho
bảo quản
81
7.3.4. Sơ đồ điện động lực, điều khiển máy đá
vảy, kho tiền đông
81
Chương 8: Quy trình vận hành hệ thống lạnh và một
số sự cố, khắc phục
83
8.1. Quy trình vận hành hệ thống lạnh
83
8.1.1. Nạp môi chất lạnh
83
8.1.2. Quy trình vận hành

83
8.2. Một số sự số và xứ lý khi vận hành hệ
thống lạnh
85


6

87
88
89

Dự trù kinh phí xây dựng nhà máy
Kết luận
Tài liệu tham khảo


7

Lời cảm ơn
Sau thời gian hơn bốn năm học tập tại
trường Đại Học Thủy Sản, đến nay tôi đã
hoàn thành chương trình đào tạo đại học và
đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Thủy
Sản, Ban chủ nhiệm Khoa Chế Biến, cùng
toàn thể các Thầy Cô trong bộ môn Kỹ
Thuật Lạnh.
Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Lê

Văn Khẩn, người đã trực tiếp hướng dẫn
tận tình để tôi hoàn thành đồ án đúng
thời hạn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn
đến Cha Mẹ cùng toàn thể bạn bè đã giúp
đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học
tập và thời gian thực hiện công tác tôt
nghiệp.
Tôi xin kính chúc, Thầy Cô và toàn
thể bạn bè sức khỏe và đạt nhiều thành
công trong công tác nghiên cứu và học
tập.
Nha trang, tháng 11
năm 2005.
Sinh viên.
Đinh Thế Long


8

Lời nói đầu
Kỹ thuật lạnh là một ngành tuy còn khá mới
mẻ ở nước ta, nhưng trong những năm gần đây nó
đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong mọi
lónh vực của đời sống con người. Đặc biệt là trong
ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Đối với
công nghiệp chế biến thuỷ sản thì yêu cầu sử
dụng lạnh là tất yếu, vì vậy việc thiết kế hệ thống
lạnh hoạt động hiệu quả là yêu cầu cấp thiết đốùi
với các nhà máy chế biến thủy sản.

Được sự phân công của khoa chế biến và bộ
môn kỹ thuật lạnh tôi đã thực hiện đồ án tốt
nghiệp:” thiết kế hệ thống lạnh liên hoàn
công suất cấp đông 20tấn/ngày” với các nội
dung dung chính như sau:
Chương 1: Luận chứng kinh tế – kỹ thuật
Chương 2: Tổng quan về công nghệ lạnh đông
thực phẩm, tổng quan về công nghệ chế biến các
Basa.
Chương 3: Tính nhiệt các hệ thống.
Chương 4: Tính chu trình lạnh, chọn máy nén.
Chương 5: Chọn thiết bò trao đổi nhiệt, đường ống
và các thiết bò phụ.
Chương 6: Quy hoạch mặt bằng.
Chương 7: Sơ đồ phòng máy, sơ đồ hệ thống, tự
động hóa hệ thống.
Chương 8: Quy trình vận hành, một cố sự cố và
cách xử lý.
Trong quá trình thực hiện đồ án tôi đã có cố
gắng, nhưng kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên
chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót nhất
đònh. Kính mong sự chỉ dẫn của qúy thầy cô.
Nha trang, tháng 11 năm
2005
Sinh viên thực hiện


9

Ñinh Theá Long

10

Chương 1 : LUẬN CHỨNG KINH TẾ – KỸ THUẬT
1.1. SỰ CẦN THIẾT RA ĐỜI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN
THỦY SẢN XUẤT KHẨU TẠI CẦN THƠ.
Khi quyết đònh xây dựng một Nhà Máy Chế Biến
Thủy Sản người ta phải căn cứ vào nhiều khả năng,
như khả năng về đầu vào của nguồn nguyên liệu và
đầu ra của sản phẩm, khả năng về mặt bằng xây
dựng nhà máy, khả năng về giao thông, đường sá, điện
nước, về lực lượng lao động và giải quyết việc làm cho
người lao động, và cuối cùng là khả năng về vốn đầu
tư xây dựng nhà máy.
Sự cần thiết của việc xây dựng nhà máy chế biến
thủy sản với năng suất 20 tấn cá Basa thành
phẩm/ngày xuất phát từ nhiều yếu tố, xét đến sự
cần thiết và quyết đònh xây dựng nhà máy chế biến
phải đi phân tích các yếu tố cả về khách quan lẫn chủ
quan xem có thuận lợi cho xây dựng và phát triển nhà
máy trong thời gian lâu dài không.
Thứ nhất là xuất phát từ khả năng cung cấp
nguồn nguyên liệu cho quá trình chế biến, nhà máy chế
biến thủy sản xây dựng tại Cần Thơ sẽ được cung cấp
nguồn nguyên liệu từ nội tỉnh và các tỉnh lân cận
khác. Sự ra đời của một Nhà Máy Chế Biến Thủy Sản
thì điều thứ nhất người ta quan tâm đến là khả năng
cung cấp nguyên liệu cho chế biến, có đủ nguyên liệu
thì nhà máy mới hoạt động được liên tục, lâu dài và

có lợi nhuận. Thủy hải sản nói chung và cá Basa nói
riêng được nuôi rất nhiều ở các tỉnh miền Tây Nam
Bộ, theo các số liệu thống kê thì sản lượng và diện tích
nuôi trồng thủy hải sản không ngừng tăng lên theo
từng năm, vì vậy khả năng cung cấp nguồn nguyên là
đáp ứng được cho nhu cầu chế biến. Mặt khác sự ra đời
của nhà máy chế biến thủy sản này góp phần mở
rộng và thúc đẩy nghề nuôi cá Basa tại đòa phương, góp
phần tạo việc làm cho và thu nhập cho người dân trong
tỉnh.
Thứ hai là xuất phát từ thò trường tiêu thụ, đầu ra
của sản phẩm hay thò trường tiêu thụ sản phẩm có
ảnh hưởng lớn đến nhà máy, nó quyết đònh đến việc
tồn tại và phát triển của nhà máy. Cùng với sự phát
triển của Ngành Thủy Sản nói chung và Ngành Công


11

Nghiệp Chế Biến Và Xuất Khẩu Thủy Sản nói riêng, thò
trường tiêu thụ của các sản phẩm chế biến từ thủy
hải sản ngày càng được mở rộng cả ở trong nước và
trên thế giới. Các sản phẩm này đã xâm nhập vào
các thò trường khó tính trên thế giới và được chấp
nhận, được đánh giá cao, như các thò trường Châu Âu,
Mỹ, Nhật…Muốn xâm nhập vào các thò trường này thì
sản phẩm phải có chất lượng cao, đảm bảo được các
yêu cầu về vệ sinh, an toàn thực phẩm, và các yêu
cầu khắt khe bên phía đối tác đưa ra. Vấn đề này có
liên quan đến công nghệ và trang thiết bò phục vụ cho

quá trình chế biến.
Thứ ba là xuất phát từ khả năng giải quyết việc
làm cho lao động, nhà máy chế biến Thủy Sản cần rất
nhiều công nhân phục vụ cho quá trình chế biến. Miền
Tây Nam Bộ là nơi có nguồn lao động dồi dào, nên
nguồn lao động cần thiết cho nhà máy chế biến là
đáp ứng được. Trong đó ngoài nguồn lao động được cung
cấp từ nội tỉnh còn nguồn lao động đến từ các tỉnh
lân cận. Như vậy sự ra đời của nhà máy chế biến thủy
sản này đà giải quyết được không ít việc làm cho người
lao động.
Như vậy, qua các phân tích các yếu tố trên, thấy
rằng sự ra đời của nhà máy chế biến thủy sản năng
suất 20tấn cá basa/ngày là cần thiết và hợp lý, nó
không những đã thúc đẩy sự phát triển nghề nuôi cá
tại đòa phương và các tỉnh lân cận khác, tạo việc làm,
tăng thu nhập cho người lao động. Sự ra đời của nhà
máy đã giải quyết được nhiều vần đề về kinh tế – xã
hội.
1.2.NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VÀ KHẢ NĂNG ĐÁP
ỨNG.
Sự ra đời của nhà máy chế biến thủy sản luôn
kèm theo những yêu cầu có tính bắt buộc, có liên quan
đến khả năng hoạt động và phát triển của nhà máy,
các yêu cầu đó như: giao thông, điện, nước và nguồn
nhân công… Khi tiến hành xây dựng nhà máy phải
khảo sát những yêu cầu đó và xem xét đến khả năng
đáp ứng của chúng được đến đâu.
Yêu cầu về giao thông, thông thường có hai loại
hình chính là giao thông đường thủy và giao thông đường

12

bộ, tại cần thơ giao thông đường thủy chủ yếu là
đường sông, đa số các tỉnh có đầu tư xây dựng các khu
công nghiệp đều chú ý đến phát triển về giao thông,
đường sá…Vì vậy vấn đề giao thông đường bộ cũng
tương đối thuận lợi.
Yêu cầu về điện, nước, đối với nhà máy chế
biến thủy sản thì điện và nước là hai yếu tố quan trọng
nhất và không thể thiếu, về khả năng đáp ứng thì hai
yếu tố này đều thuận lợi.
Yêu cầu về mặt bằng xây dựng, mặt bằng xây
dựng một nhà máy chế biến thủy sản tương đối lớn, vì
vậy vấn đề quy hoạch mặt bằng cũng cần quan tâm,
thứ nhất là đòa điểm xây dựng, phải cách ly khu dân cư
để tránh những ảnh hưởng của nhà máy đến dân cư
như: độ ồn, ô nhiễm… Thứ hai là đòa điểm xây dựng
phải tương đối thuận lợi về giao thông, cấp điện và cấp
thoát nước.
Yêu cầu về nhân công, về nhân công có hai dạng
là nhân công kỹ thuật và lao động phổ thông, nhân
công kỹ thuật được đào tạo ở trường lớp, yêu cầu có
chuyên môn cao, như đã phân tích ở trên thì nguồn lao
động phổ thông dồi dào, được cung cấp từ trong tỉnh
và các tỉnh lân cận. Như vậy yêu cầu về nguồn nhân
công đáp ứng được.

Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LẠNH

ĐÔNG THỰC PHẨM, TỔNG QUAN VỀ CÔNG
NGHỆ CHẾ BIẾN CÁ BASA
2.1. QUÁ TRÌNH KẾT ĐÔNG THỰC PHẨM.
2.1.1. Mục đích của quá trình kết đông thực
phẩm.
Kết đông thực phẩm là hạ nhiệt độ của thực phẩm
xuống nhiệt độ thấp nhằm mục đích bảo quản thực
phẩm được lâu dài, và bảo quản thực phẩm trong quá
trình vận chuyển đi xa ( xuất nhập khẩu ). Ở nhiệt độ
thấp các quá trình phân giải của enzym và hoạt động
của vi sinh vật bò ức chế và kìm hãm, các phản ứng
sinh hóa giảm, ở nhiệt độ càng thấp các quá trình trên
càng giảm mạnh. Thường nhiệt độ bề mặt sản phẩm
cấp đông cấp đông đạt là –180C , trong tâm đạt –120C.
2.1.2.. Các phương pháp kết đông thực phẩm.


13

2.1.2.1. Kết đông chậm.
Thời gian kết đông kéo dài từ 15-20 h, tốc độ kết
đông 0,1 – 1,5 cm/h với nhiệt độ không khí khoảng –25 0C
và tốc độ không khí 1,0 m/s[3].
Là phương pháp cổ điển nhất để kết đông thực
phẩm không có hình dạng cố đònh Phương pháp này có
nhược điểm là: Do thời gian kết đông chậm, các tinh thể
đá trong gian tế bào có kích thước lớn, phá vỡ và làm
rách các màng tế bào, phá hủy mô tế bào sản
phẩm, khi làm tan giá do màng tế bào bò rách, dòch bào
bò chảy ra ngoài làm cho chất lượng sản phẩm giảm giá

trò dinh dưỡng. Chính vò vậy phương pháp này hiện nay ít
được ứng dụng. Do hệ số tỏa nhiệt của không khí thấp
đòi hỏi tốc độ không khí phải lớn và nhiệt độ không
khí phải thấp, vì vậy quạt gió phải đủ lớn, máy lạnh
phải có công suất đủ lớn để bù vào tổn thất nhiệt
do quạt gió mang lại. Tuy nhiên co ưu điểm là thiết bò đơn
giản, hoạt động, vận hành dễ dàng .
2.1.2.2. Kết đông nhanh.
Là phương pháp kết đông với thời gian nhanh hơn,
tốc độ kết đông khoảng 0,5 –5,0 cm/h[3], thời gian kết
đông phụ thuộc từng loại sản phẩm, có thể thực hiện
trong môi trường không khí hoặc trong chất tải lạnh lỏng.
Kết đông trong môi trường không khí là phương pháp đặt
trực tiếp thực phẩm tiếp xúc lên bề mặt lạnh. Phương
pháp này có ưu điểm là: khả năng trao đổi nhiệt lớn,
tốc dộ kết đông nhanh, năng suất lạnh yêu cầu giảm,
tiêu tốn năng lượng cho một đơn vò sản phẩm giảm.
Nhưng nó có nhược điểm là: không thể kết đông bất
cứ loại sản phẩm nào, chỉ dùng kết đông những loại
thực phẩm được đặt trong khuôn có kích thước cố đònh.
Kết đông trong chất lỏng lạnh là phương pháp
nhúng thực phẩm trong nước muối lạnh hay chất lỏng
lạnh chuyển động, phương pháp này có tốc độ kết
đông cao do hệ số trao đổi nhiệt giữa chất lỏng lạnh
với thực phẩm lớn, có ưu điểm là thực phẩm khi đưa
vào kết đông không cần có hình dạng nhất đònh. So với
phương pháp kết đông chậm thì phương pháp kết đông
này làm cho các tinh thể đá mòn hơn, không làm rách
màng tế bào, khi làm tan giá sản phẩm không bò mất
dòch bào, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

14

2.1.2.3. Kết đông cực nhanh.
Đặc điểm của phương pháp này là thời gian kết
đông rất nhanh, thời gian kết đông chỉ còn 5÷ 10 phút,
tốc độ kết đông có thể đạt tới 300-500 cm/h[3]
Thực hiện bằng cách nhúng thực phẩm trong khí hóa
lỏng, thường thực hiện với nitơ lỏng có nhiệt độ sôi là
–1960C, so với hai phương pháp kia, phương pháp kết đông
này với độ chênh lệch rất lớn giữa thực phẩm và
nhiệt độ sôi của nitơ nên quá trình kết đông gần như
tức thời, cho phép bảo quản hầu như nguyên vẹn tính
chất và chất lượng của sản phẩm, với nitơ lỏng có rất
nhiều ưu điểm: vì nhiệt độ sôi thấp nên kìm hãm mọi
hoạt động của vi sinh vật và chiếm nhiều trong tự nhiên
(chiếm khoảng 80% thành phần không khí). Tuy nhiên quá
trình đòi hỏi chi phí cao.
2.1.2.4. Điều kiện để có sản phẩm kết đông
chất lượng cao.
Chất lượng của sản phẩm kết đông phụ thuộc các
điều kiện sau :
- Chất lượng ban đầu của thực phẩm khi đưa vào kết
đông.
- Điều kiện vệ sinh khi gia công chế biến .
- Phụ thuộc vào độ chín tới của sản phẩm ( chín
sinh học ) .
- Phụ thuộc vào bao bì bảo quản .
- Phụ thuộc quá trình kết đông .

- Phụ thuộc quá trình làm ấm sản phẩm.
Qua phân tích các phương pháp cấp đông, ưu nhược
điểm các phương pháp, khả năng ứng dụng của các
phương pháp, hệ thống cấp đông này sử dụng phương
pháp kết đông nhanh trong luồng không khí lạnh và kết
đông tiếp xúc.
2.1.3. Những yêu cầu trong quá trình cấp đông.
Trong quá trình cấp đông thì các yếu tố được quan
tâm là nhiệt độ sản phẩm cấp đông và thời gian cấp
đông. Nhiệt độ sản phẩm cấp đông phải đảm bảo
yêu cầu công nghệ, nhiệt độ bề mặt sản phẩm phải
đạt tối thiểu –180C, nhiệt độ tâm sản phẩm yêu cầu
phải đạt –120C. Với phương pháp kết đông nhanh, thời gian
cấp đông phải đảm bảo yêu cầu, tránh sản phẩm cấp
đông bò giảm chất lượng vì thời gian kết đông không


15

đảm bảo, phương pháp kết đông trong tủ đông tiếp xúc
thì thời gian kết đông cho một mẻ khoảng 2,0÷ 2,5 tiếng.
2.2. QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ĐÔNG THỰC PHẨM .
2.2.1. Mục đích quá trình bảo quản đông.
Sau quá trình kết đông thực phẩm phải được đưa
vào kho bảo quản đông để hạn chế các biến đổi hóa
học, vật lý, vi sinh, giữ nguyên trạng thái và chất lượng
thực phẩm khi phân phối đến người tiêu dùng. Nhiệt độ
kho bảo quản đông phụ thuộc vào yêu cầu quy đònh, và
tùy thuộc vùng đòa lý, như ở các nước châu u nhiệt
độ bảo quản là –300C, theo TCVN 2001 thì tbq ≤ 200C

Nhiệt độ ở –180C được xem là giới hạn tối thiểu để
khống chế hoạt động của các vi sinh vật và enzym .
2.2.2. Các biến đổi của sản phẩm trong quá
trình bảo quản đông.
2.2.2.1. Biến đổi vật lý .
Biến đổi vật lý là các biến đổi về màu sắc, hình
dạng của thực phẩm … nhưng quan trọng hơn là sự mất
nước gây khô hao thực phẩm, có hiện tượng này là vì:
khi bảo quản xảy ra sự di chuyển ẩm từ sản phẩm đến
dàn bay hơi, sự di chuyển ẩm phụ thuộc vào diện tích trao
đổi nhiệt của dàn bay hơi, tốc độ gió, bao gói …
Ngoài ra sự kết tinh nước trong cấu trúc thực phẩm
cũng có thể làm hư hỏng cấu trúc thực phẩm, sự
thăng hoa của nước đá sẽ tạo ra cấu trúc rỗng, xốp
trong sản phẩm làm không khí dễ xâm nhập gây oxi
hóa thực phẩm, khi làm tan băng do tỷ lệ nước tự do
tăng làm mức hao hụt trọng lượng, hao hụt chất tan của
thực phẩm tăng dẫn đến giảm mùi vò đặc trưng, độ
săn chắc, tính đàn hồi, màu sắc giảm, cấu trúc thực
phẩm thay đổi.Nói chung các biến đổi vật lý có hại cho
thực phẩm .
2.2.2.2. Biến đổi về hóa học.
Trong quá trình bảo quản đông thực phẩm do nhiệt
độ thấp nên các biến đổi hóa học của thực phẩm
diễn ra với tốc độ rất chậm và chỉ xảy ra đối với
một số thành phần hóa học của thực phẩm, chủ yếu
là sự phân giải các chất béo, đường, vitamin, protein
hòa tan. Các thành phần cơ bản của cấu trúc như

16

xenlulo, protit, muối khoáng … hầu như không bò phân
giải.
2.2.2.3. Biến đổi về sinh lý, sinh hóa .
Biến đổi về sinh lý chủ yếu chỉ xảy ra với các
loại thực phẩm có sự hô hấp khi bảo quản như:rau,
quả… là quá trình trao đổi chất của tế bào cơ thể
sống .
Biến đổi sinh hóa biến đổi sinh hóa của thực phẩm
làm cho thực phẩm bò phân hủy, hư hỏng, thối rữa, mất
giá trò sử dụng. Xảy ra khi động vật chết được làm lạnh,
qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn tê cóng: là quá trình biến đổi sinh hóa –
cơ lý – hóa học trong tế bào động vật chết, phụ thuộc
nhiều yếu tố như: chủng loại, tuổi, nhiệt độ .
- Giai đoạn chín tới, xảy ra sau giai đoạn tê cóng.
- Giai đoạn phân hủy sâu sắc, xảy ra sau quá trình
chín tới, ở nhiệt độ bình thường động vật rất dễ bò
phân hủy.
2.2.2.4. Biến đổi về vi sinh vật.
Biến đổi về sinh vật sẽ giảm nếu đảm tiêu chuẩn
vệ sinh, nhiệt độ bảo quản đông ổn đònh.Trong bảo
quản đông mà nhiệt độ không ổn đònh, quá trình chế
biến không đảm bảo vệ sinh sẽ làm cho thực phẩm bò
lây nhiễm vi sinh vật, và tạo điều kiện cho chúng hoạt
động gây thối rữa sản phẩm, giảm chất lượng sản
phẩm .
2.2.3. Các yêu cầu trong bảo quản đông thực
phẩm.

Trong bảo quản đông thực phẩm có các yêu cầu
về nhiệt độ bảo quản trong kho, yêu cầu về không khí
tuần hoàn trong kho. Nhiệt độ bảo quản trong kho phải
đạt yêu cầu bảo quản và phải dao động trong mức cho
phép, khoảng dao động không quá lớn. Không khí tuần
hoàn trong kho phải đều, tránh tốc độ lưu thông quá
lớn gây hao ngót sản phẩm .
2.2.4 . Các nguyên tắc xếp hàng trong kho bảo
quản .
Sản phẩm trong kho bảo quản không phải được xếp
vào và lấy ra cùng một thời gian, nghóa là thời gian lưu
kho của sản phẩm là khác nhau, vì vậy phải chú ý sản


17

phẩm nhập kho trước phải được xuất trước, sản phẩm
nhập kho sau phải được xuất sau để tránh tránh trường
hợp tồn đọng hàng cũ, làm thời gian lưu kho của sản
phẩm quá thời gian quy đònh sẽ gây hư hỏng.
Trong quá trình bảo quản đông luôn có sự bốc hơi
nước từ bề mặt sản phẩm, để giảm hiện tượng này
phải làm giảm diện tích tiếp xúc của bề mặt sản
phẩm bằng cách gom lại thành khối, kho lạnh phải
thường xuyên duy trì lượng hàng vừa phải, không nên
bảo quản quá ít hàng trong kho.
2.3. TỔNG QUAN VỀ CÁ BASA.
Cá Basa có những đặc điểm chung sau: Thuộc dòng
cá da trơn, hàm lượng chất dinh dưỡng cao, cấu trúc cơ
thòt lỏng lẻo,hệ vi sinh vật của cá rất đa dạng, trên bề

mặt của cá thường có một lớp nhầy chứa một lượng
lớn protein, chính lớp nhầy này là môi trường dinh dưỡng
tốt đối với vi sinh vật, cá có hàm lượng nước và lipit
cao(hàm lượng nước và lipit chiếm hơn 80%).
Về phân bố: cá Basa phân bố ở n Độ, Mianma,
Thái Lan, Campuchia… Ở Việt Nam là loại cá nuôi phổ
biến và là đặc trưng của nghề nuôi cá bè ở vùng
thượng nguồn sông Cửu Long, nuôi nhiều ở An Giang Và
Đồng Tháp. Đặc điểm của cá Basa là loại cá dễ sống,
dễ nuôi, thường sống ở thủy vực nước chảy và hồ
lớn, thích hợp với nhiệt độ ấm, chòu được oxy tương đối
thấp, là loại cá ăn tạp.
Cá Basa sống chủ yếu ở nước ngọt, chòu được nước
lợ nhẹ(độ muối dưới 1%) chòu được nước phèn có độ pH
< 7, cá Basa sống trong bè chòu được dòng nước chảy và
có thể chòu được điềøu kiện chật hẹp. Cá Basa rất nhạy
cảm với những biến đổi của môi trường, chòu được
nhiệt độ nước biến thiên không nhiều qua các mùa, cao
nhất là 310C vào các tháng 5 và tháng 10, thấp nhất
là 260C vào tháng giêng. Cá dễ chết ngạt do thiếu oxy
và do tồn tại các khí độc như H 2S, NH3, CO2…với nồng độ
cao hơn mức cho phép. Ngoài ra nước nhiễm phèn, thuốc
trừ sâu, hoặc bò nhiễm bẩn cũng gây hại cho cá .
2.4. SẢN LƯNG, MÙA VỤ THU HOẠCH, DẠNG SẢN
PHẨM VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN.
Cá Basa được nuôi nhiều ở khu vực Đồng Bằng
Sông Cửu Long, đặc biệt nhiều ở An Giang Và Đồng


18

Tháp, sản lượng cá Tra và cá Basa năm 2002 là gần
125000tấn, và không ngừng được tăng lên theo từng
năm, về nguồn nguyên liệu cung cấp cho Nhà Máy Chế
Biến đặt Tại Cần Thơ thì ngoài nguồn nguyên liệu trong
tỉnh còn cần đến nguồn cung cấp từ ngoài tỉnh.
Cá Basa có mùa vụ thu hoạch quanh năm, từ tháng1
đến tháng12. Nhưng người ta thường đánh bắt vào
khoảng từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm vì lúc này
cá có chất lượng cao. Cá Basa tốt nhất nên thu hoạch
vào lúc trọng lượng cá đạt khoảng 1,0 – 1,3 kg. Nếu thu
hoạch cá với trọng lượng lớn thì trong cơ thể cá chứa
nhiều mỡ, dẫn đến không kinh tế. Dạng sản phẩm của
cá Basa là fillet đóng hộp, cá sau khi thu hoạch được đưa
vào chế biến, fillet, cho vào cấp đông, bảo quản đông,
sau đó xuất khẩu ra nước ngoài.
Để biết khối lượng nguyên liệu cần phải cung cấp
cho quá trình chế biến là bao nhiêu ta phải dựa vào đònh
mức, nghóa là tỷ lệ khối lượng nguyên liệu/khối lượng
sản phẩm. Đối với cá Basa thì đònh mức vào khoảng
3,5÷ 3,8 tấn cá nguyên liệu/1tấn cá thành phẩm, như
vậy để sản xuất được 20tấn cá thành phẩm cần
khoảng 70÷ 76 tấn cá nguyên liệu.
Quy trình công nghệ chế biến cá Basa được tiến
hành theo trình tự sau: Tiếp nhận nguyên liệu - rửa lần 1 giai đoạn sơ chế - rửa lần 2 - giai đoạn chỉnh hình - rửa lần
3 -cân - xử lý hóa chất – cân, xếp khuôn - giai đoạn cấp
đông - giai đoạn bảo quản đông đánh giá chất lượng
cuối cùng - xuất hàng.
Sau khi tiếp nhận nguyên liệu cá được đưa vào giai
đoạn rửa lần1, giai đoạn này yêu cầu phải có các thiết

bò như: bồn rửa, nguồn nước cung cấp, dung tích bồn rửa
phụ thuộc vào khối lượng cá rửa trong một mẻ và tỷ
lệ cá/nước. Giai đoạn sơ chế, ở giai đoạn này cần trang
bò các máy: máy cắt đầu cá, máy cắt vây, mổ bụng,
lấy nội tạng, lột da, máy fillet. Đến giai đoạn rửa lần hai,
lần ba cũng như lần một cần có bồn rửa, giai đoạn
chỉnh hình cần có bàn, giai đoạn cân cần phải trang bò
cân, bàn. Giai đoạn xử lý hóa chất cần có bàn, thùng
quay đựng hóa chất, giai đoạn cân – xếp khuôn cần có
bàn, cân và chuẩn bò khuôn, đến giai đoạn cấp đông,
bảo quản đông và kiểm đònh chất lượng cuối cùng
trước khi xuất hàng.


19

Chương 3 : TÍNH NHIỆT HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG,
KHO BẢO QUẢN VÀ MÁY ĐÁ VẢY
3.1. CHỌN CÁC THIẾT BỊ CẤP ĐÔNG.
Với yêu cầu năng suất cấp đông 20 tấn cá
Basa/1ngày, ta phải tính toán để chọn loại và số lượng
thiết bò cấp đông cho phù hợp và đảm bảo yêu cầu.
Chọn các thiết bò cấp đông cho hệ thống là tủ
đông băng chuyền và tủ đông tiếp xúc, chọn loại tủ
đông băng chuyền năng suất 500kg/h, mỗi tủ cho hoạt
động hai ca, mỗi ca 8 tiếng, trừ các chi phí thời gian khởi
động máy và thời gian ra hàng, coi như thời gian chạy
cấp đông của tủ ở mỗi ca chỉ còn 7 tiếng.
là:

Vậy mỗi tủ chạy hai ca thì năng suất cấp đông sẽ

500× 14 = 7000kg = 7 tấn.
Chọn hai tủ đông băng chuyền năng suất 500kg/h.
Chọn tủ đông tiếp xúc, mỗi cái năng suất
1000kg/mẻ, hoạt động 4 mẻ một ngày, nhưng trong 1000kg
thì thực phẩm chiếm 640 kg, còn lại là nước.
Vậy năng suất mỗi tủ hoạt động một ngày là:
640× 4 = 2560kg = 2,56tấn.
Chọn 3 tủ đông tiếp xúc năng suất 1000kg/mẻ,
năng suất cấp đông của ba tủ là 3× 2,56 = 7,68 tấn.
Như vậy hệ thống cấp đông chọn gồm 2 tủ đông
băng chuyền và 3 tủ đông tiếp xúc, với tổng công
suất cấp đông là: 14 + 7,68 = 21,68tấn, đảm bảo yêu
cầu.
3.2 . TÍNH NHIỆT TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC.
3.2.1. Kích thước của tủ.
3.2.1.1.Xác đònh kích thước, số lượng khay và
các tấm lắc cấp đông.
Với tủ đông tiếp xúc, thực phẩm xếp vào khay
cấp đông loại 2kg.
Kích thước của khay như sau:
- Đáy trên : 290× 210mm.
- Đáy dưới : 280× 200mm.
- Chiều cao khay: 70mm.
Kích thước tấm lắc cấp đông: 2200× 1250× 22mm.


20

Trên một tấm lắc gồm 32 khay, chiều rộng mỗi bề
bố trí 4
khay,
chiều
dài bố
trí 8 khay.
Đối
với
tủ
đông

1000kg/mẻ có 11 tấm lắc.

Hình 1 : cấu tạo các tấm lắc và bố trí các
khay trên tấm lắc .
1 – lỏng môi chất vào
2 – hơi môi chất ra
3 – các khay dựng sản phẩm


21

3.2.1.2 Kích thước tủ đông.
Các chiều của tủ xác đònh dựa vào số lượng và
kích thước các tấm lắc.
- Chiều dài bên trong tủ.
Chiều dài trong của tủ bằng chiều dài tấm lắc
cộng với khoảng hở hai đầu tủ, khoảng cách này để
đặt các ống góp, ống dẫn hướng các tấm lắc…
L = 2200 + 2× 400 = 3000mm.

- Chiều rộng bên trong tủ.
Chiều rộng trong của tủ bằng chiều rộng tấm lắc cộng
với khoảng hở hai bên.
W = 1250 + 2× 125 = 1500mm.
- Chiều cao tủ .
Xác đònh như sau:
H = N .hmax + h1 + h2 .
N – số tấm lắc .
hmax – khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc , h max =
105mm.
h1 – khoảng hở phía dưới tủ, h1 = 100mm.
h2 – khoảng hở phía trên tủ, h2 = 428mm.
H = 10.105 + 100 + 428 + 22 = 1600mm.
Chiều dày cách nhiệt của thân tủ là 150mm, nên
kích thước của tủ:
Kích thước trong: L× W× H = 3000× 1500× 1600mm.
Kích thước ngoài: L’× W’× H’ = 3300× 1660× 1900mm.
Các đặc tính của tủ đông tiếp xúc: Năng suất
cấp đông 1000kg/mẻ, thời gian cấp đông mỗi mẻ là hai
giờ, đặc tính cấp đông là cấp đông tiếp xúc với
phương thức trao đổi nhiệt là dẫn nhiệt.
3.2.2. Tính nhiệt tổn thất trong tủ đông tiếp
xúc.
Chọn ba tủ đông tiếp xúc với công suất cấp đông
như nhau, nên chỉ cần tính toán cho một tủ. Mục đích của
tính nhiệt tổ thất trong tủ đông là xác đònh năng suất
lạnh của máy nén các tổn thất nhiệt trong tủ tính như
sau:
QO = QSP + QLĐN + QK + QKK + QT + QTL
QSP – tổn thất nhiệt để làm đông sản phẩm.

QLĐN –tổn thất nhiệt làm đông nước châm khuôn.
QK – tổn thất nhiệt để lấy nhiệt từ khuôn, khay.


22

tủ.

QKK – tổn thất nhiệt để lấy nhiệt của không khí trong
QT – tổn thất nhiệt do nhiệt truyền qua thân tủ.
QTL – tổn thất nhiệt làm lạnh các tấm lắc.

3.2.2.1. Tính nhiệt tổn thất để làm đông sản
phẩm.
Để làm giảm nhiệt độ của sản phẩm thuỷ sản
xuống đến nhiệt độ yêu cầu, máy nén và thiết bò
của hệ thống lạnh cần phải lấy một lượng nhiệt từ
sản phẩm thải ra trong suốt quá trình làm đông.
Nhiệt tổn thất để làm đông sản phẩm tính theo
công thức sau:
QSP = G

( i1 − i2 )

,W

τ
G – khối lượng sản phẩm của một mẻ cấp
đông.
i1 – entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ trước khi

cấp đông.
i2 – entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ sau khi
cấp đông.
τ – thời gian cấp đông.
Do sản phẩm đã được làm lạnh ở kho tiền đông
nên nhiệt độ trước khi cấp đông lấy bằng 12 0C.
Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau quá trình cấp
đông phải đạt –18 0C, với phương pháp cấp dich cưỡng
bức bằng bơm dòch thời gian cấp đông là 2 giờ.
Cá Basa thuộc dòng cá béo nên theo bảng 4 – 2[2]:
với nhiệt độ trước khi cấp đông là t 1 = 120C , i1 = 290
kJ/kg , t2 = -180C , i2 = 5 kJ/kg.
(i − i )
( 290.10 3 − 5.10 3 ) = 25333W = 25,3KW
QSP = G 1 2 = 640.
τ
7200
3.2.2.2. Tính nhiệt tổn thất để làm đông nước
châm khuôn.
Để hạ nhiệt độ của nước châm khuôn từ nhiệt
độ ban đầu đến nhiệt độ cuối quá trình làm đông cần
qua ba giai đoạn.
QLĐN = Q1 + Q2 + Q3
Q1 – nhiệt tổn thất làm lạnh nước châm khuôn đến
nhiệt độ đóng băng.
Q2 – nhiệt lượng tổn thất để làm đóng băng nước
châm khuôn.


23

Q3 – nhiệt lượng tổn thất để làm hạ nhiệt độ của
nước châm khuôn đã đóng băng đến nhiệt độ cuối
quá trình làm đông.
• Q1 = C1 .MNCK(t1N – t2N )
C1 – nhiệt dung riêng của nước , C1 = 4,186 KJ/kg.
mnck – khối lượng nước châm khuôn, Mnck = 360Kg
t1N - nhiệt độ ban đầu của nước châm khuôn, lấy t 1N
0
= 5 C.
t2N - nhiệt độ đóng băng của nước châm khuôn, t 2N
0
= 0 C.
Q1 = 4,186.360.5= 7542kJ/mẻ
Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2giờ .
Q1 =

7542
= 1KW
2.3600

• Q2 = MNCK.L
L – nhiệt đóng băng của nước, L = 335KJ/kg.
Q2 = 335.360 = 120600 KJ/mẻ = 16,75KW.
• Q3 = C3.MNCK.( t2N – t2’N )
C3 – nhiệt dung riêng của nước đá, C3 = 2,18 KJ/kg.
t2N – nhiệt độ đóng băng của nước, t2N = 00C.
t2’N – nhiệt độ nước trong thực phẩm cuối quá trình
kết đông, t2N = -180C.
Q3 = 2,18 . 360 . 18 = 14126KJ/mẻ = 1,96KW.

Vậy nhiệt tổn thất để làm đông nước châm
khuôn:
QLĐN = Q1 + Q2 + Q3 = 1 + 16,75 + 1,96 = 19,7KW.
3.2.2.3. Tính nhiệt tổn thất để lấy nhiệt từ
khay cấp đông.
QK = C K M K .

t1 K − t 2 K
τ

MK – tổng khối lượng khay cấp đông.
CK – nhiệt dung riêng của vật liệu làm khay, theo[5],
với vật liệu làm khay là kẽm thì C K = 0,094Kcal/kg =
0,39KJ/kg.
t1K – nhiệt độ khay trước khi đưa vào cấp đông, lấy t 1K
0
= 25 C .
t2K – nhiệt độ khay sau quá trình cấp đông, lấy t 2K =
0
-35 C.
τ - thời gian của một mẻ cấp đông.
Tủ đông 640Kg/mẻ có 10 tấm lắc cấp đông chứa
sản phẩm, mỗi tấm lắc có 32 khay, mỗi khay có khối
lượng 2kg, tổng khối lượng khay cấp đông của tủ:


24

MK = 10.32.2 = 640Kg.
QK = 0,39.640.

25 + 35
= 2 KW .
2.3600

3.2.2.4. Tính nhiệt tổn thất để lấy nhiệt của
không khí trong tủ.
Nhiệt tổn thất để lấy nhiệt của không khí trong tủ
tính theo công thức sau:
QKK = C KK .G KK .

td − tc
τ

CKK – nhiệt dung riêng của không khí, tra trong khoảng
nhiệt độ trung bình từ nhiệt độ –40 ÷ 200C có CKK
=1,009 KJ/kg.độ
GKK – khối lượng không khí có trong tủ, được xác đònh:
GKK =VKK . ρkk
Với :VKK – Thể tích không khí có trong tủ, lấy V KK
=2/3.VTỦ
Từ kích thước trong của tủ tính được VKK:
VKK = 2/3.3 . 1,5 . 1,6 = 4,8m3
ρkk – Khối lượng riêng trung bình của không khí
trong quá trình cấp đông –30 0C ,ρkk =1,453 kg/m3
Vậy GKK =4,8 . 1,453 ≈ 7 kg/mẻ
tđ – nhiệt độ không khí trong tủ lúc bắt đầu
chạy máy. Lấy tkk=250C
tc – nhiệt độ không khí cuối quá trình làm đông,
tc =-350C

QKK = 1,009.7.

25 + 35
= 0,06 KW
2.3600

3.2.2.5. Tính nhiệt tổn thất do nhiệt truyền qua
thân tủ.
Thân tủ gồm các vách tủ và cửa tủ, tổn thất
nhiệt truyền qua thân tủ tính theo công thức sau:
QT = (kV.FV + kC . FC ). ( tKKN – tKKT )
kV , kC – hệ số truyền nhiệt qua vách và cửa
tủ.
FV , FC – diện tích bề mặt vách và cửa tủ.
tKKN – nhiệt độ không khí bên ngoài tủ, lấy t KKN
= 250C.
tKKT – nhiệt độ không khí trong tủ, tKKT = -350C .
Diện tích tường, nền, trần tủ là FV = 19m2, diện tích
cửa tủ: FC = 14m2.
Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức sau:


25

k=

1
1
δ
1

+∑ +
α1
λ α2

∝1 – hệ số tỏa nhiệt phía bên ngoài tủ, ∝1 =
23,3W/m2K.
∝2 – hệ số tỏa nhiệt đối lưu cưỡng bức bên trong
tủ, ∝2= 9W/m2K.
δ - chiều dày các lớp cách nhiệt, cách ẩm .
λ - hệ số dẫn nhiệt của các lớp cách nhiệt, cách
ẩm .
a. Tính hệ số truyền nhiệt vách tủ.
Cấu trúc của tủ gồm lớp cách nhiệt polyurethan ở
giữa , dày 150mm , hệ số dẫn nhiệt λ = 0,03W/mK . Hai
bên trong và ngoài tủ là lớp inox dày 0,5mm , hệ số
dẫn nhiệt λ = 22W/mK.
kV =

1
= 0,2W / m 2 K
−3
−3
1
150.10
10
1
+
+
+
23,3

0,03
22 9

b. Tính hệ số dẫn nhiệt cửa tủ .
Cấu trúc cửa tủ giống như vỏ tủ, lớp cách nhiệt
polyurethan dày 125mm.
kC =

1
= 0,23W / m 2 K
−3
−3
1
125.10
10
1
+
+
+
23,3
0,03
22 9

QT = ( 0,2.19 + 0,23.14).60 = 421W = 0,421 KW
3.2.2.6. Tổn thất nhiệt làm lạnh các tấm plant.
Tủ đông tiếp xúc làm việc theo từng mẻ nên
trước mỗi mẻ cấp đông các tấm lắc có nhiệt độ khá
lớn, khi cấp đông phải mất một lượng nhiệt tiêu hao
khá lớn để làm lạnh các tấm lắc.
Tổn thất này được tính như sau:

QTL =

M TL .CTL
( t1 − t 2 )
τ

MTL – khối lượng các tấm lắc.
CTL – nhiệt dung riêng vật liệu làm tấm lắc, tấm lắc
chế tạo bằng nhôm có CTL = 0,92KJ/kgđộ.
τ - thời gian cấp đông.
t1 , t2 – nhiệt độ tấm lắc trước và sau khi cấp đông,
t1 = 250C, t2 = -350C.