NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LẠNH VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ QUY TRÌNH CHẾ BIẾN ĐÔNG LẠNH TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THỰC PHẨM TRUNG SƠN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ


NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LẠNH VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ
QUY TRÌNH CHẾ BIẾN ĐÔNG LẠNH TẠI CÔNG TY CỔ
PHẦN THỰC PHẨM TRUNG SƠN

Chuyên ngành: Công nghệ nhiệt lạnh

Tp.Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2008


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ


NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LẠNH VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ
QUY TRÌNH CHẾ BIẾN ĐÔNG LẠNH TẠI CÔNG TY CỔ
PHẦN THỰC PHẨM TRUNG SƠN

Chuyên ngành: Công nghệ nhiệt lạnh

Giáo viên hướng dẫn
Th.s Nguyễn Hữu Nam

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hoàng Khánh

Tp.Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2008


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY


RESEARCHING FOR REFRIGERATION SYSTEM AND
SURVEYING SOME PROCESSES OF MAKING
FROZEN SALMONS AT TRUNG SON’S
FOOD JOINT-STOCK COMPANY
Speciality: Heat and Refrigeration

Supervisor
Nguyễn Hữu Nam

Student
Nguyễn Hoàng Khánh

Ho Chi Minh, City
August, 2008


LỜI CẢM TẠ
 Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường ĐH Nông Lâm TP.HCM, Ban Chủ
Nhiệm và quý thầy cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã tận tình truyền đạt cho tôi những kiến
thức vô cùng quý báu trong những năm học tại trường.

 Lòng biết ơn sâu sắc xin được gửi tới thầy Nguyễn Hữu Nam, giảng viên hướng dẫn
đề tài đã dành nhiều tâm huyết và trách nhiệm hướng dẫn, chỉ dạy tôi trong suốt quá trình
thực hiện luận văn này.
 Tôi cũng vô cùng biết ơn ban lãnh đạo, cùng tập thể anh chị kỹ sư, công nhân của
Công Ty Cổ phần Thực phẩm Trung Sơn đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực
hiện đề tài tại công ty.
 Cùng toàn thể bạn bè và gia đình đã động viên giúp đỡ trong suốt quá trình học tập
và thời gian qua.
Nhờ tất cả sự quan tâm ủng hộ và giúp đỡ đó, đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài
này.

i


TÓM TẮT
Nhu cầu làm lạnh đông và trữ đông cũng ngày càng gia tăng khi mà việc bảo quản thuỷ
sản bằng các phương pháp thủ công như ướp nước đá, không thích hợp cho thời gian tồn
trữ lâu dài.
Chế biến xuất khẩu thuỷ sản tiếp tục là mũi nhọn trong phát triển thuỷ sản nước ta với
nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao như: Tôm, cua, cá basa, …thì gần đây do tính đa dạng
về công nghệ chế biến thì mặt hành cá hồi đang được quan tâm do đó chúng tôi thực hiện
đề tài: "Nguyên cứu hệ thống lạnh và khảo sát một số quy trình chế biến đông lạnh cá
hồi tại Công ty Cổ phần Thực phẩm Trung Sơn”.
 Kết quả:

 Nghiên cứu hệ thống lạnh:
- Sơ đồ hệ thống, nguyên lý hoạt động và cấu tạo của hệ thống lạnh.
- Khảo nghiệm hệ thống lạnh.

 Một số quy trình chế biến đông lạnh cá hồi:

- Quy trình chế biến cá hồi tẩm muối bán thành phẩm.
- Quy trình chế biến cá hồi cắt khúc.
- Quy trình chế biến cá hồi Sushi.

ii


SUMMARY
The demand of frozen food is more and more increasing because the preservation of
seafood done by handicraft-methods such as frozen seafood is not suitable for keeping the
seafood for a long time.
Processing and exporting seafood continue tobe a key industry in the development
of seafood in VietNam with many high economic value products such as shrimps, crabs,
carps,… but in recent times, people are taking interested in the commodities of salmons
because of the varieties of process-technique, so we made the theme: “Researching for
refrigeration system and surveying some processes of making frozen salmons at
Trung Sơn’s food joint-stock company”.
 The result:

 Researching for refrigeration system:
- The system-diagram, the operation principle, the contruction of seafood system.
- Testing the refrigeration system.

 Some frozen process of salmons:
- The process of soaking semifinished product salmons in salt.
- The process of cutting salmons into pieces.
- The process of making the Sushi salmons.

iii

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm tạ………………………………………………………………………….. i
Tóm tắt……………………………………………………………………………. ii
Mục lục…………………………………………………………………………… iv
Danh sách các bảng ………………………………………………………………. vii
Danh sách các hình ………………………………………………………………. viii
Chương I: MỞ ĐẦU………………………………………………………………. 1
1.1 ĐẬT VẤN ĐỀ…………………………………………………………………. 1
1.2 MỤC ĐÍCH……………………………………………………………………. 2
1.3 YÊU CẦU…………………………………………………………………….. 2
Chương II: TỔNG

QUAN TÀI LIỆU…………………………….. 3

2.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LẠNH…………………………………………. 3
2.1.1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm…………………………………. 3
2.1.2 Khái quát hệ thống lạnh dùng trong chế biến thực phẩm…………………... 4
2.1.2.1 Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn………4
2.1.2.2 Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn………5
2.1.2.3 Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn…………… 6
2.1.2.4 Chu trình 2 cấp, bình trung gian ống xoắn…………………………… 7
2.1.3 Môi chất lạnh……………………………………………………………….. 7
2.1.3.1 Môi chất lạnh Amoniac……………………………………………… 7
2.1.3.2 Môi chất lạnh R22…………………………………………………… 8
2.1.4 Chất tải lạnh……………………………………………………………….. 8
2.1.4.1 Nước…………………………………………………………………. 8
2.1.4.2 Dung dịch nước muối NaCl và CaCl2…………………………………………………… 8
2.1.4.3 Các hợp chất hữu cơ…………………………………………………. 9

2.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ CẤP ĐÔNG THỦY SẢN……………………………….. 9
2.2.1 Mục đích và ý nghĩa làm lạnh đông thuỷ sản………………………………. 9

iv


2.2.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuật làm lạnh đông thuỷ sản…………………

10

2.2.2.1 Định nghĩa………………………………………………………… 10
2.2.2.2 Sự biến đổi nhiệt độ trong quá trình đông lạnh……………………… 10
2.2.2.3 Cơ nguyên của làm lạnh đông thuỷ sản…………………………… 11
2.2.3 Biến đổi của thuỷ hải sản trong quá trình làm lạnh đông………………… 14
2.2.3.1 Biến đổi vi sinh vật…………………………………………………… 14
2.2.3.2 Biến đổi hoá học……………………………………………………… 14
2.2.3.3 Biến đổi lý học…………………………………………………………15
Chương

III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU… 16

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI……………………… 16
3.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU………………………………………………… 16
3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………………………

16

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu hệ thống lạnh……………………………………16
3.3.2 Phương pháp khảo sát quy trình chế biến đông lạnh……………………… 17
Chương

4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………… 18

4.1 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LẠNH TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN THỰC
PHẨN TRUNG SƠN……………………………………………………… 18
4.1.1 Sơ đồ hệ thống…………………………………………………………… 18
4.1.2 Khảo nghiệm hệ thống lạnh……………………………………………… 18
4.1.2.1 Nguyên lý hoạt động:………………………………………………… 18
4.1.2.2 Cấu tạo các thiết bị hệ thống khảo nghiệm…………………………… 19
4.1.2.3 Nhận xét………………………………………………………………. 24
4.1.2.4 Tính toán cân bằng nhiệt tủ cấp đông, chu trình, hiệu suất của cụm
máy khảo ghiệm…………………………………………………… 24
4.2 QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CẤP ĐÔNG CÁ HỒI…………………………

33

4.2.1 Quy trình chế biến cá hồi cắt khúc……………………………………… 33
4.2.1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất……………………………………………… 33
4.2.1.2 Thuyết minh từng công đoạn…………………………………………. 34

v


4.2.2 Quy trình chế biến cá hồi tẩm muối bán thành phẩm…………………… 35
4.2.2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất………………………………………………. 35
4.2.2.2 Thuyết minh từng công đoạn………………………………………….. 35
4.2.3 Quy trình chế biến cá hồi shushi………………………………………… 38
4.2.3.1 Sơ đồ quy trình chế biến………………………………………………. 38
4.2.3.2 Thuyết minh từng công đoạn………………………………………….. 38
Chương

5: KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ……………………………… 41

5.1 KẾT LUẬN………………………………………………………………... 41
5.2 ĐỀ NGHỊ………………………………………………………………….

42

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………….

43

PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Số ngày bảo quản phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản……………………. 3
Bảng 4.1: Bảng tổng hợp kết quả tính toán dòng nhiệt qua các tủ cấp đông………. 28
Bảng 4.2: Thông số các điểm nút của chu trình……………………………………. 29

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn………….. 4
Hình 2.2: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn………….. 5

Hình 2.3: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian hoàn toàn………………… 6
Hình 2.4: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu bình trung gian ống xoắn……………………….7
Hình 2.5: Sự thay đổi của nhiệt độ trong quá trình đông lạnh thủy sản …………… 10
Hình 2.6: Sự dịch chuyển “ranh giới” trong quá trình đông lạnh…………………… 12
Hình 4.1: Sơ đồ cụm máy khảo nghiệm…………………………………………… 18
Hình 4.2: Thứ tự các xilanh và vị trí đường hút và nén………………………………20
Hình 4.3: Cấu tạo máy nén pittong của hãng Grasso………………………………. 20
Hình 4.3: Cấu tạo pittông……………………………………………………………..21
Hình 4.4: Cấu tạo hệ thống van hút, giảm tải hoặc điều chỉnh năng
suất lạnh cho máy nén………………………………………………….
Hình 4.5: Cấu tạo thiết bị đông lạnh plate freezer…………………………………

22
22

Hình 4.6: Cấu tạo tủ air blash freezer……………………………………………….. 23
Hình 4.7: Sơ đồ khối cụm máy nén số 2 hoạt động theochu trình 2 cấp,
làm mát trung gian hoàn toàn.…….......................................................... 29
Hình 4.9: Phương pháp cắt chẻ miếng cá………………………………………….. 36
Hình 4.10: Miếng sushi 10gram…………………………………………………… 39
Hình 4.11: Miếng sushi 8gram…………………………………………………….. 40

viii


Chương 1
LỜI NÓI ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề :
Con người đã biết các phương pháp làm lạnh và sử dụng lạnh cách nay rất lâu và kỹ
thuật lạnh đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống.

Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, ngành kỹ thuật lạnh cũng đang
dần phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết mọi lĩnh vực. Đặc biệt là
trong công nghiệp chế biến thực phẩm thì kỹ thuật lạnh là hết sức cần thiết. Sản phẩm sản
xuất ra cần có thị trường lớn trong và ngoài nước, như vậy đòi hỏi làm thế nào để đảm
bảo thực phẩm trước và sau khi đến tay người tiêu dùng vẫn đảm bảo được chất lượng.
Nhu cầu làm lạnh đông và trữ đông cũng ngày càng gia tăng khi mà việc bảo quản
thuỷ sản bằng các phương pháp thủ công như ướp nước đá, không thích hợp cho thời gian
tồn trữ lâu dài. Bảo quản thuỷ sản bằng ướp đá chỉ phù hợp trong vài ngày hoặc tối đa
một hai tuần trong khi đông lạnh và trữ đông cho phép bảo quản thuỷ sản nhiều tháng hay
có thể kéo dài đến một năm hay hơn nữa. Mặt khác, với kỹ thuật lạnh đông sản phẩm còn
có thể làm cho nó có tính hấp dẫn với người tiêu dùng.
Trong những năm qua chế biến xuất khẩu thuỷ sản tiếp tục là mũi nhọn trong phát
triển thuỷ sản nước ta với nhiều sản phẩm có giá trị kinh tế cao như: Tôm, cua, cá Basa,
…thì gần đây do tính đa dạng về công nghệ chế biến thì mặt hàng cá hồi đang được quan
tâm, nguyên liệu được nhập về từ các nước Đan Mạch, Chilê… qua chế biến rồi xuất đi
các nước Mỹ, Nhật, Châu Âu…
Muốn đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng khắt khe của thị trường xuất khẩu đòi hỏi
quy trình sản suất cũng như chế biến là hết sức gắt gao. Máy móc thiết bị phải hiện đại,
công suất lớn, đội ngũ công nhân làm việc chuyên môn cao, lành nghề. Được sự đồng ý
của khoa Cơ khí – Công nghệ và sự hướng dẫn của giảng viên Nguyễn Hữu Nam, chúng
tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu hệ thống lạnh và khảo sát một số quy trình chế biến
đông lạnh cá hồi tại Công ty Cổ phần Thực phẩm Trung Sơn”.
1


Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đề tài không tránh được những sai sót, rất mong
được sự chỉ dẫn và đóng góp của quý thầy cô và các bạn.
1.2 Mục đích:
-

Tìm hiểu hệ thống lạnh dùng trong việc chế biến thuỷ hải sản tại Công ty Cổ phần

Thực phẩm Trung Sơn.
-

Khảo sát một số quy trình chế biến đông lạnh cá hồi.

1.3 Yêu cầu:
-

Đi vào thực tế nhà máy để tìm hiểu nguyên tắc làm việc, cấu tạo hệ thống lạnh và từ

đó xác định các thông số cần thiết cho quá trình tính toán.
-

Từ phân xưởng chế biến thuỷ sản tìm hiểu quy trình chế biến đông lạnh cá hồi và xác

định thông số cần thiết quy trình đó.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LẠNH:
2.1.1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm:
Lĩnh vực quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là bảo quản thực phẩm. Theo một số thống
kê thì khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp bảo quản thực phẩm.
Thực phẩm như các loại rau, quả, thịt, cá, sữa… là những thức ăn dễ bị ôi thiu do vi
khuẩn gây ra. Nước ta là một nước nhiệt đới có thời tiết nóng và ẩm nên quá trình ôi thiu

thực phẩm xảy ra càng nhanh.
Thời gian bảo quản thực phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, phương pháp
bao gói thành phần không khí nơi bảo quản…, nhưng nhiệt độ đóng vai trò quan trọng
nhất. Theo kinh nghiệm thì thời gian bảo quản là một hàm mũ của nhiệt độ. Sau đây là
thời gian bảo quản một số thực phẩm dựa vào nhiệt độ:
Bảng 2.1: Số ngày bảo quản phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản (trang 7 tài liệu 4).
-30oC

-20 oC

Cá

230

110

Thịt bò

2300

Gia cầm

800

-10 oC

0 oC

10 oC

20 oC

40

15

7

3

1000

100

30

16

8

230

70

7

5

2

Ngày nay công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt, cá, rau quả, công nghiệp đánh bắt
hải sản dài ngày trên biển không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực của kỹ
thuật lạnh. Kỹ thuật lạnh đã trở thành một ngành quan trọng không thể thiếu trong sản
suất và đời sống.

3


2.1.2 Khái quát hệ thống lạnh dùng trong chế biến thực phẩm:
2.1.2.1 Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn:

Hình 2.1: Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn.
NHA - Máy nén hạ áp; NCA - Máy nén cap áp;
MTG - Thiết bị làm mát trung gian; NT - Giàn ngưng tụ;
BH - Giàn bay hơi; TL - Van tiết lưu.
Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn là chu trình có hơi về
máy nén là hơi bão hòa khô và quá trình nén được chia làm 2 cấp.
Máy nén hạ áp nén hơi từ trạng thái bão hòa (1) lên trạng thái hơi quá nhiệt (2). Trong
thiết bị làm mát trung gian hơi quá nhiệt được làm mát đến trạng thái (3) có nhiệt độ bằng
nhiệt độ ngưng tụ Tk. Hơi ở trạng thái (3) này được máy nén cao áp nén lên trạng thái (4)
rồi đi vào thiết bị ngưng tụ ngưng tụ lại thành môi chất lỏng (5). Môi chất lỏng tiếp tục đi
qua van tiết lưu (6) rồi vào thiết bị bay hơi, hóa hơi ở áp suất thấp, thu nhiệt của chất tải
lạnh hoặc môi trường lạnh trở về trạng thái (1). Hơi tạo thành trong thiết bị bay hơi lại
được máy nén hạ áp hút về khép kín chu trình lạnh.
Các quá trình cơ bản:
 1-2 : Nén đoạn nhiệt qua máy nén hạ áp.
 2-3 : Làm mát trung gian.
 3-4 : Nén đoạn nhiệt qua máy nén cao áp.
 4-5 : Làm mát và ngưng tụ.
 5-6 : Tiết lưu từ áp suất pk xuống ptg.

 6-1 : Bay hơi lỏng, thu nhiệt môi trường.
4


2.1.2.2 Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn:

Hình 2.2: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn.
NHA - Máy nén hạ áp; NCA - Máy nén cap áp;
MTG - Thiết bị làm mát trung gian; BTG - Bình trung gian
NT - Giàn ngưng; BH - Giàn bay hơi; TL - Van tiết lưu.
Hơi ở trạng thái (1) trên đường bão hòa (To ; po ; x=1) được máy nén hạ áp nén lên
trạng thái quá nhiệt (2). Trong thiết bị làm mát trung gian hơi quá nhiệt được làm mát đến
nhiệt độ Tk=T6=T3 ở trạng thái (3). Hơi quá nhiệt ở trạng thái được hòa trộn với hơi bão
hòa ở trạng thái (8). Sau khi hòa trộn, hơi được hút về máy nén cao áp ở trạng thái (4). Từ
trạng thái (4) hơi được nén cao áp nén lên trạng thái (5) sau đó được làm mát và ngưng tụ
xuống trạng thái hơi bão hòa (6). Qua tiết lưu thứ nhất môi chất có trạng thái (7). Lượng
hơi ở trạng thái (8) được đưa về máy nén cao áp để hòa trộn với hơi ra từ thiết bị làm mát
trung gian có trạng thái (3). Lượng lỏng ở trạng thái (9) từ bình trung gian được tiết lưu
xuống trạng thái (10) rồi đưa vào thiết bị bay hơi trở về trạng thái (1). Hơi tạo thành trong
thiết bị bay hơi lại được máy nén hạ áp hút về khép kín chu trình lạnh.
Các quá trình cơ bản:
 1-2 : Nén đoạn nhiệt qua máy nén hạ áp.
 2-3 : Làm mát trung gian xuống nhiệt độ môi trường t3=tk
 3-4 : Hoà trộn giữa dòng hơi nén từ máy nén hạ áp với dòng hơi từ bình trung gian.
 4-5 : Nén đoạn nhiệt trong máy nén cao áp.
5


 5-6 : Làm mát và ngưng tụ đẳng áp trong bình ngưng.
 6-7 : Tiết lưu đẳng entapy từ áp suất ngưng tụ pk, xuống áp suất trung gian ptg đẩy vào

bình trung gian h6=h7. Thành phần hơi (8) về máy nén cao áp, thành phần lỏng đi vào tiết
lưu 2 có trạng thái (9).
 9-10 : Tiết lưu đẳng entapy và đưa vào bình bay hơi.
 10-1 : Bay hơi lỏng thu nhiệt môi trường, tạo hiệu ứng lạnh.
2.1.2.3 Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn:
Chu trình cơ bản giống chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn.
Chỉ khác biệt là hơi hút từ máy nén hạ áp sẽ được làm mát xuống nhiệt độ t3=tk và sục
thẳng vào môi chất lỏng trong bình trung gian. Một phần lỏng sau tiết lưu thứ nhất được
sử dụng để làm mát hoàn toàn hơi hút vào máy nén cao áp xuống đến trạng thái hơi bão
hòa khô điểm (8).
Hơi hút về máy nén cao áp được làm mát xuống đến đường hơi bão hoà khô. Nhiệt độ
cuối tầng nén t5 cũng là nhiệt độ tối thiểu với quá trình nén đoạn nhiệt so với làm mát
trung gian không hoàn toàn.

Hình 2.3: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian hoàn toàn.
NHA - Máy nén hạ áp; NCA - Máy nén cap áp;
MTG - Thiết bị làm mát trung gian; BTG - Bình trung gian
NT - Giàn ngưng; BH - Giàn bay hơi; TL - Van tiết lưu.

6


2.1.2.4 Chu trình 2 cấp, bình trung gian ống xoắn:
Chu trình cơ bản giống chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian hoàn toàn. Khác
biệt cơ bản của nó là dòng môi chất lỏng từ thiết bị ngưng tụ đi ra chia làm hai nhánh.
Một nhánh nhỏ qua tiết lưu thứ nhất vào bình trung gian để làm mát hơi về máy nén cao
áp xuống trạng thái hơi bão hòa khô. Còn nhánh chính được dẫn qua ống xoắn của bình
trung gian, được làm quá lạnh sau đó vào van tiết lưu 2 xuống áp suất po để cấp cho giàn
bay hơi.
Thực tế có tổn thất trao đổi nhiệt không thuận nghịch nên nhiệt độ lỏng t10 bao giờ

cũng lớn hơn ttg từ 3 đến 5K. Năng suất lạnh thực tế nhỏ hơn lý thuyết một khoảng
∆qo= h11- h11’.

Hình 2.4: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu bình trung gian ống xoắn.
NHA - Máy nén hạ áp; NCA - Máy nén cap áp; MTG - Thiết bị làm mát trung gian;
BTG - Bình trung gian; NT - Giàn ngưng; BH - Giàn bay hơi; TL - Van tiết lưu
i - Thiết bị trao đổi nhiệt ống xoắn trong bình trung gian.
2.1.3 Môi chất lạnh:
Hệ thống lạnh dùng trong công nghệ thực phẩm thường sử dụng môi chất lạnh là NH3
và R22 bởi các tính chất vật lý, nhiệt động rất tốt và dễ kiếm trên thị trường.
2.1.3.1 Môi chất lạnh Amoniac:
-

Amoniac là chất khí không màu, có mùi rất hắc, công thức hoá học NH3, ký hiệu

R717, sôi ở áp suất khí quyển ở –33,350C.

7


-

Có các tính chất vật lý, nhiệt động rất tốt với chu trình lạnh, giá thành sản phẩm NH3

lại rẻ, dễ kiếm trên thị trường.
-

Không ăn mòn các kim loại đen chế tạo máy nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của

đồng. Do đó không sử dụng thiết bị chế tạo bằng đồng trong các hệ thống lạnh sử dụng

Amoniac.
-

Amoniac có thể gây cháy nổ nguy hiểm trong không khí, nên cần phải có các biện

pháp đề phòng chống cháy nổ trong phòng máy, phân xưởng và các thiết bị đi kèm.
-

Amoniac độc hại với cơ thể con người và ảnh hưởng không tốt đến chất lượng sản

phẩm bảo quản. Nhưng do có mùi hắc rất khó chịu nên có thể phát hiện dễ dàng để phòng
tránh.
2.1.3.2 Môi chất lạnh R22:
-

R22 tên là monoclodiflometan công thức hoá học CHClF2, là chất khí không mầu, có

mùi thơm rất nhẹ, sôi ở áp suất khí quyển ở -40,8oC.
-

Ở khoảng nhiệt độ từ -20oC đến -40oC môi chất không hoà tan dầu nên có nguy cơ

bám lại trên bề mặt giàn bay hơi.
-

Không hoà tan nước, không dẫn điện.

-

Bền vững hoá học ở phạm vi nhiệt độ áp suất làm việc.

-

Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hoà tan và làm trương

phồng một số chất hữu cơ như cao su, chất dẻo.
-

Không gây cháy nổ.

-

Không độc hại với cơ thể sống, không làm biến chất thực phẩm bảo quản.

-

R22 đắt nhưng dễ kiếm, vận chuyển và bảo quản dễ dàng.

2.1.4 Chất tải lạnh:
2.1.4.1 Nước:
Nước là chất tải lạnh lý tưởng. Nhược điểm duy nhất của nước là đông đặc ở 0oC, như
vậy dể đảm bảo an toàn nhiệt độ sôi của môi chất không được thấp hơn 5oC và như vậy
buồng lạnh cũng không được xuống thấp hơn 5oC.
2.1.4.2 Dung dịch nước muối NaCl và CaCl2:
 Dung dịch nước muối NaCl:
8


-

Nước muối NaCl còn gọi là nước muối ăn hay nước muối clorua natri với đặc điểm rẻ,

dễ kiếm, an toàn.
-

Ở nồng độ khối lượng 23,1% muối NaCl, dung dịch đạt nhiệt độ cùng tinh ở -21,2oC.

-

Gây han rỉ và ăn mòn thiết bị mãnh liệt. Để giảm tính ăn mòn của nước muối thường

phải cho thêm phụ gia hoặc các chất ức chế ăn mòn như cromat và phosfat và đưa độ pH
về trung tính.


Dung dịch nước muối CaCl2:

-

Nước muối CaCl2 dùng cho các ứng dụng có nhiệt độ thấp. Ở nồng độ 29,9% khối

lượng, nước muối CaCl2 đạt được nhiệt độ cùng tinh -55oC.
-

Nhược điểm là ăn mòn kim loại.

2.1.4.3 Các hợp chất hữu cơ:
-

Metanol CH3OH

-

Etanol C2H5OH

-

Glycol C2H4(OH)2

-

Tricloetylen C2HCl3

-

Glycerin CH2OH-CHOH-CH2OH.
Đặc tính chung của các chất hữu cơ là có thể đạt được nhiệt độ đông đặc rất thấp khi

hoà trộn với nước.
2.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ CẤP ĐÔNG THỦY SẢN:
2.2.1 Mục đích và ý nghĩa làm lạnh đông thuỷ sản:
Làm lạnh đông thuỷ sản là hạ thấp nhiệt độ, làm chậm sự hư hỏng của thuỷ sản để
cho đến khi rã đông sau thời gian bảo quản lạnh, ta vẫn giữ được độ tươi sống như lúc
chưa đưa vào làm lạnh đông.
Nhu cầu làm lạnh đông và trữ đông ngày càng tăng khi mà việc bảo quản thuỷ sản
bằng ướp nước đá chẳng hạn, không thích hợp cho thời gian tồn trữ lâu dài. Bảo quản
thuỷ sản bằng ướp lạnh chỉ phù hợp trong vài ngày hoặc tối đa một hai tuần, trong khi
ướp đông và trữ đông cho phép bảo quản thuỷ sản nhiều tháng hay có thể kéo dài đến 1
năm hay hơn nữa.

9


Nếu nơi đánh bắt xa cảng cá và việc vận chuyển cá kéo dài nhiều ngày, nên áp dụng
kỹ thuật lạnh đông trên tàu để đảm bảo chất lượng của mẻ cá. Ngoài ra sản lượng đánh
bắt không đồng đều, có những lúc thiếu hụt cho nên phải làm lạnh đông và trữ đông thuỷ
sản lúc rộ mùa để kịp thời điều hoà và phân phối mọi nơi, mọi lúc các loại thuỷ sản chất
lượng cao và giá cả ổn định. Phương pháp làm lạnh đông và trữ đông cho phép loại thực
phẩm giàu protein này được phân phối đến mọi thị trường trên thế giới.
2.2.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuật làm lạnh đông thuỷ sản:
2.2.2.1 Định nghĩa:
Quá trình đông lạnh là quá trình trao đổi nhiệt mà kết quả là lượng nước tự do chứa
trong thuỷ sản một phần hay hoàn toàn được chuyển thành nước đá.
Nhiệt độ kết đông của thủy sản tcr dao động từ -0,4 ÷ -3,6oC. Còn nhiệt độ cùng tinh
tc dao động trong khoảng từ -55 ÷ -65oC, trong công nghiệp chế biến lạnh thuỷ sản, người
ta không dùng đến mức nhiệt độ này vì chi phí quá cao, hơn nữa về phương tiện kỹ thuật,
sản phẩm thuỷ sản ở nhiệt độ cùng tinh sẽ không đạt giá trị thẩm mỹ và độ bền mà chỉ cần
đến -400C là đủ đảm bảo chất lượng thuỷ sản.
2.2.2.2 Sự biến đổi nhiệt độ trong quá trình đông lạnh thực phẩm:

Hình 2.5: Sự thay đổi của nhiệt độ trong quá trình đông lạnh thủy sản.
Biến thiên của nhiệt độ của thủy sản trong quá trình đông lạnh được chia làm 3 đoạn:
-

a’- b’: Giai đoạn làm mát sản phẩm, hạ nhiệt độ của nó từ nhiệt độ ban đầu tđ xuống

đến nhiệt độ kết đông tcr.

10

-

b’- c’: Giai đoạn kết đông. Đây là giai đoạn hình thành nước đá. Ở nước đá tinh khiết,

đây là quá trình đẳng nhiệt, nhưng ở thủy sản thì nhiệt độ sản phẩm giảm dần và có thể
coi giai đoạn này kết thúc ở -4oC. Tại đây 73% nước tự do trong thủy sản đã hóa đá.
-

c’- d’: Giai đoạn quá đông. Đây là giai đoạn hạ nhiệt độ thủy sản từ -4oC đến nhiệt độ

cuối cùng tc.
2.2.2.3 Cơ nguyên của làm lạnh đông thuỷ sản:
I. Nước trong thuỷ sản:
Nước chiếm đa phần trong cơ thể thuỷ sản đến khoảng 80%. Tuỳ theo mức độ liên kết
của nước trong thuỷ sản, người ta phân biệt hai loại: nước tự do và nước liên kết. Theo
Heiss, tỉ lệ các loại nước này ở cá như sau:
Nước tự do (71,7%) : - Nước bất động (65,6%)
- Nước tự do - cấu trúc (6,1%)
Nước liên kết: 7,5%
a) Nước tự do:
Nước tự do trong bắp cơ được giữ lại bởi mạng lưới cấu trúc bằng những mối liên kết
cơ học thuần tuý, nên dễ dàng bị tách ra.
Nước bất động nằm trong mạng lưới cấu trúc của mô cơ dưới hình thức dung môi để
khuyếch tán các chất qua thành tế bào.
Nước tự do - cấu trúc chuyển động tự do qua các lỗ hốc của mạng cấu trúc. Khi hạ
nhiệt đến điểm đóng băng, lượng nước tự do - cấu trúc đông đặc thành nước đá, còn nước
bất động vẫn chưa đông được.
b) Nước liên kết:
Nước này không là dung môi mà ở trạng thái liên kết xôn (sols) với các chất protid

tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác (gọi là nước hấp phụ của xôn) và nó cũng liên kết
với protid dạng gen (gels) tạo thành các khung cấu trúc của mô cơ (gọi là nước hấp thụ
của gen).
Nước liên kết : - Nước hấp phụ của xôn ( nước hydrat hoá) tạo nên dịch tế bào.
- Nước hấp phụ của gen, tạo mạng cấu trúc tế bào.

11


Dạng nước liên kết rất khó đông đặc. Để làm đông đặc, cần phải hạ nhiệt dưới điểm
đóng băng thật nhiều.
II. Cơ chế đóng băng trong việc làm lạnh đông:
1) Cơ chế đóng băng thuỷ sản:
Khi hạ nhiệt độ dưới 00C, các dạng nước trong thủy sản đóng băng dần dần:
Nước tự do - cấu trúc, ttd = -1 ÷ -1,50C
Nước bất động,

ttd = -1,5 ÷ -200C

Nước liên kết,

ttd = -200C ÷ -650C

Nếu tốc độ thoát nhiệt lớn (độ hạ nhiệt nhanh), tinh thể đá tạo thành ở cả trong tế bào
và gian bào thì tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều khắp.
Do đó nhiệt thoát ra từ sản phẩm với tốc độ chậm sẽ làm tế bào mất nước, tinh thể đá
to ở gian bào chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm sút phẩm
chất sản phẩm.
2) Làm lạnh đông chậm và làm lạnh đông nhanh:
Quá trình đông lạnh thường được đánh giá bằng vận tốc đông lạnh:

Hình 2.6: Sự dịch chuyển “ranh giới” trong quá trình đông lạnh.
Vận tốc đông lạnh là vận tốc dịch chuyển của “ranh giới” kết đông.
Quá trình đông lạnh được xem là:
-

Chậm khi Vf = 1 ÷ 10 mm/h

-

Nhanh khi Vf = 50 ÷ 200 mm/h
12


a) Phương pháp đông lạnh chậm:
Phương pháp này thường được tiến hành trong môi trường không khí có nhiệt độ
không khí không lớn hơn -25oC và vận tốc lưu không khí nhỏ hơn 1m/s nên thời gian làm
lạnh đông kéo dài từ 15÷20 giờ tùy theo kích thước loại sản phẩm.
b) Phương pháp đông lạnh nhanh:
Phương pháp này thường được áp dụng trong môi trường không khí hoặc môi trường
chất làm lạnh lỏng. Môi trường lỏng thường dùng là dung dịch muối (hoặc hỗn hợp muối)
để nhiệt độ đóng băng của dung dịch càng thấp càng tốt. Ưu điểm là hệ số dẫn nhiệt α lớn,
thời gian ngắn nhưng dễ bẩn (do chất tải lạnh gây ra) làm hỏng thiết bị, bề mặt sản phẩm
bị ướt thấm muối làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Chính vì vậy môi trường lỏng
ít được sử dụng.
Làm lạnh đông trong môi trường không khí tkk ≤ -35oC, νkk = 3 ÷ 4 m/s. Các tủ cấp
đông làm lạnh đông nhanh rau quả hay chế biến hải sản áp dụng làm lạnh đông dạng
panel với tkk ≤ -40oC, νkk = 5m/s, thời gian làm lạnh đông chỉ 4 ÷ 5giờ.
c) Phương pháp làm lạnh đông cực nhanh:
Làm lạnh đông thường được tiến hành trong môi trường nitơ lỏng, feon lỏng hoặc một

số khí hóa lỏng khác. Thời gian làm lạnh đông cực nhanh chỉ 5 ÷ 10phút. Sản phẩm làm
lạnh đông cực nhanh hầu như vẫn giữ được nguyên vẹn phẩm chất tươi sống của sản
phẩm ban đầu.
Nhờ tính ưu việt của làm lạnh đông cực nhanh phương pháp này ngày càng chiếm tỉ lệ
lớn (trên 50%) trong tổng số sản phẩm đem đông lạnh ở các nước phát triển.
3) Ảnh hưởng của tốc độ đông lạnh đến chất lượng sản phẩm:
Quá trình đông lạnh thủy sản bắt đầu bằng sự hình thành các tinh thể nước đá mầm.
Các tinh thể mầm là liên kết cố định của các phần tử nước theo trật tự của một tứ diện
đều. Sau khi mầm tinh thể được hình thành, các phân tử sẽ dịch chuyển về đó tạo thành tứ
diện đều tiếp theo và tăng kích thước của các tinh thể nước đá.
-

Nếu đông lạnh chậm: tinh thể đá tạo thành chủ yếu ở dịch gian bào. Nồng độ dịch gian

bào (C2) thấp hơn nồng độ dịch trong tế bào (C1) và quan hệ tương ứng về nồng độ của
chúng không đổi:
13


∆C= C1 – C2 = const
Để đảm bảo cân bằng trao đổi chất của tế bào. Do đó điểm đóng băng của gian bào
cao hơn của những tế bào, C2 tăng lên thì nước trong tế bào ra gian bào để đảm bảo cân
bằng quan hệ nồng độ. Cứ thế sự lớn lên của tinh thể đá ở gian bào dẫn đến việc phá vỡ
màng tế bào và sự tăng cao nồng độ dịch mô kèm theo hiện tượng biến tính của 1 phần
protein.
-

Khi đông lạnh nhanh (cấp đông): sẽ không tạo ra những tinh thể đá to ở gian bào.

Tinh thể đá xuất hiện ở gian bào và cả trong tế bào, nên không có sự di ẩm từ trong ra

ngoài và không mất sự cân đối giữa lượng tinh thể đá ở gian bào và tế bào. Do đó, đảm
bảo chất lượng sản phẩm khi tan giá.
2.2.3 Biến đổi của thuỷ hải sản trong quá trình làm lạnh đông:
2.2.3.1 Biến đổi vi sinh vật:
Khi thuỷ sản hạ nhiệt xuống đến điểm đóng băng, vi sinh vật hoạt động chậm lại.
Xuống đến -100C vi trùng các loại không phát triển được nhưng men mốc chưa bị ức chế.
Phải xuống đến -150C men mốc mới ngưng phát triển. Do đó nhiệt độ dưới -150C sẽ ngăn
chặn được vi trùng lẫn men mốc vì ở khoảng nhiệt độ này ẩm độ thuỷ sản chỉ xấp xỉ trên
dưới 10%. Tuy nhiên, người ta thấy rằng ở nhiệt độ -200C vẫn còn vài loại vi trùng sống
được.
Ngoài ra, ở khoảng nhiệt độ -10C ÷ -50C gần như đa số nước tự do của tế bào thuỷ sản
kết tinh thành đá. Nếu lạnh đông chậm, các tinh thể nước đá to, sắc làm vỡ tế bào vi trùng
và tiêu diệt vi trùng mạnh nhất ở giai đoạn này. Do đó, phương pháp làm lạnh đông chậm
tiêu diệt vi trùng hơn là phương pháp làm lạnh đông nhanh nhưng lại gây tác hại cho thể
chất của sản phẩm.
2.2.3.2 Biến đổi hoá học:
a) Biến đổi chất đạm: ở -200C chất đạm bị đông lại, sau 6 tháng bảo quản có phân giải
nhẹ. Ở khoảng nhiệt độ -10C ÷ -50C prôtêin bị biến tính. Làm lạnh đông nhanh sẽ đỡ bị
biến tính prôtêin. Dưới -200C thì prôtêin hầu như không biến tính.

14