Tính toán thiết kế hệ thống máy làm nước đá cây công suất 500 cây ngày (mỗi cây 50kg)

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA THỦY SẢN

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
MÁY VÀ THIẾT BỊ THỦY SẢN

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT
KẾ HỆ THỐNG MÁY LÀM NƯỚC
ĐÁ CÂY VỚI CÔNG SUẤT 500
CÂY/NGÀY (MỖI CÂY 50KG)
Giáo viên hướng dẫn:
THI THANH TRUNG


Tp.HCM, tháng 6 năm 2018


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

LỜI NÓI ĐẦU
Trong điều kiện toàn cầu hóa của đời sống kinh tế thế giới hướng tới thế kỷ
XXI, không một quốc gia nào phát triển nền kinh tế của mình mà không tham gia
vào quá trình hội nhập quốc tế và khu vực. Điều đó không loại trừ đối với Việt Nam
đặc biệt là trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước hiện nay. Nghị
quyết đại hội Đảng cộng sản Việt Nam lần thứ VIII, IX tiếp tục khẳng định đường
lối đổi mới và mở cửa nền kinh tế, thực hiện chiến lược công nghiệp hóa hiện đại
hóa hướng mạnh vào xuất khẩu.
Để tăng xuất khẩu thời gian tới, Việt Nam chủ trương kết hợp xuất

khẩu những mặt hàng mà đất nước có lợi thế tương đối (những mặt hàng xuất khẩu
truyền thống: hàng nông lâm thủy sản, khoáng sản, nhiên liệu và hàng dệt may ) và
một số hàng có hàm lượng kỹ thuật công nghệ cao bao gồm ô tô, xe máy, hàng điện
tử và dịch vụ phần mềm…
Hàng thủy sản là mặt hàng xuất khẩu truyền thống của Việt Nam. Kinh
ngạch xuất khẩu mặt hàng này năm 1996 đạt 670 triệu USD, đến năm 1997 đã tăng
lên 776 triệu USD. Đặc biệt năm 2000 xuất khẩu thủy sản Việt Nam đã có bước
nhảy vọt, vượt qua ngưỡng 1 tỷ USD, đạt mức 1,479 tỷ USD và năm 2002 đạt mức
2,023 tỷ USD chiếm hơn 10% tổng kinh ngạch xuất khẩu Việt Nam. Theo tổng cục
thống kê, thủy sản là mặt hàng có kinh ngạch xuất khẩu lớn thứ 3 sau dầu thô và dệt
may. Theo dự kiến trong thời gian tới, sẽ có sự thay đổi các mặt hàng xuất khẩu
chính yếu của Việt Nam, nhưng thủy sản vẫn là một trong những mặt hàng xuất
khẩu lớn của đất nước.
Điều đó khẳng định ngành thủy sản giữ một vai trò quan trọng trong cơ cấu
tổng sản phẩm quốc nội của Việt Nam. Ngoài ra, ngành thủy sản còn góp phần quan
trọng trong việc giải quyết công ăn việc làm cho hàng triệu ngư dân, đảm bảo an
ninh xã hội cho đất nước cũng như góp phần thỏa mãn nhu cầu thực phẩm ngày
càng tăng của thị trường nội địa. Cũng giống như bất cứ một quốc gia nào, ngành
thủy sản là một trong những ngành kinh tế “nhạy cảm” nên vai trò của quản lý nhà
nước là không thể thiếu.
Một điều quan trọng hơn hết là làm thế nào để phát triển thuận lợi và toàn
diện để thu lại nguồn lợi nhuận cao nhất và việc đạt ra những nhu cầu về trang thiết
bị máy móc tiên tiến hơn thay cho những máy móc thiết bị thủ công tốn rất nhiều
nguồn lao động đã đặt ra việc đầu tư thiết kế ra những máy móc hổ trợ nâng cao
năng suất, sử dụng nguồn lao động tốt khá quan trọng.
Nhận biết được điều này, chúng em đã chọn nghiên cứu đề tài:” Tính toán,
thiết kế hệ thống máy làm nước đá cây công suất 500cây/ngày (mỗi cây
50kg)”.Nhằm giúp cho sinh viên hiểu rõ về nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của hệ
thống máy làm nước đá cây với tầm quan trọng trong việc bảo quản thủy sản.
Tuy nhiên, do trình độ và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên việc thiếu sót là

không thể tránh khỏi. Chúng em rất mong muốn nhận được sự góp ý, chỉ bảo của
thầy để bài viết được hoàn thiện hơn.

3


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

MỤC LỤC

4


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

5


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tình hình thủy sản Việt Nam

1.1.1.

Sản xuất thủy sản ở Việt Nam
Với bờ biển dài trên 3200km, diện tích mặt biển rộng và khí hậu nhiệt đới
gió mùa nên vùng biển nước ta có nhiều loài hải sản quý hiếm và có giá trị kinh tế
cao như: cá, tôm, mực...ngoài ra, trong đất liền còn có diện tích ao hồ rộng lớn, hệ
thống sông ngòi chằng chịt, rất thuận lợi cho việc phát triển ngành nuôi trồng thủy
sản. Do đó nguồn nguyên liệu thủy sản của nước ta là rất dồi dào.
Theo thống kê của Tổng cục Hải quan Việt Nam, ước tính năm 2017, ngành
thủy sản Việt Nam đạt kim ngạch xuất khẩu hơn 8,4 tỷ USD, tăng 15% so với năm
2016. Trong đó, sản lượng thủy sản nuôi trồng 9 tháng ước tính đạt 2.676,1 nghìn
tấn, tăng 4,2% so với cùng kỳ năm trước, trong đó cá đạt 1.909,1 nghìn tấn, tăng
2,8%; tôm đạt 480,8 nghìn tấn, tăng 9,7%. Nuôi trồng thủy sản gặp thuận lợi cả về
thời tiết và giá cả. Giá cá tra hiện ở mức tương đối cao, xuất khẩu cá tra tăng so với
cùng kỳ năm trước. Diện tích nuôi cá tra 9 tháng ước tính đạt 12,3 nghìn ha, tăng
1,1% so với cùng kỳ năm trước; sản lượng cá tra ước tính đạt 871 nghìn tấn, tăng
2,4%, trong đó Bến Tre đạt 133,6 nghìn tấn, tăng 3%; Tiền Giang 27,2 nghìn tấn,
tăng 2,7%. Nuôi tôm đạt khá do một bộ phận người nuôi chuyển từ thâm canh, bán
thâm canh sang nuôi siêu thâm canh, nhất là tôm thẻ chân trắng. Diện tích nuôi tôm
sú 9 tháng ước tính đạt 596,5 nghìn ha, tăng 3,6% so với cùng kỳ năm trước; diện
tích nuôi tôm thẻ chân trắng đạt gần 96 nghìn ha, tăng 15,5%. Sản lượng tôm thẻ
chân trắng 9 tháng ước tính đạt 263,9 nghìn tấn, tăng 13,4% so với cùng kỳ năm
trước; sản lượng tôm sú ước tính đạt 187,3 nghìn tấn, tăng 4,2%. Bên cạnh đó, sản
lượng thủy sản khai thác 9 tháng của cả nước ước tính đạt 2.449,8 nghìn tấn, tăng
4,8% so với cùng kỳ năm trước, trong đó cá đạt 1.790,5 nghìn tấn, tăng 5,4%; tôm
đạt 122,2 nghìn tấn, tăng 2,1%. Sản lượng thủy sản khai thác biển 9 tháng đạt
2.304,1 nghìn tấn, tăng 5%, trong đó cá đạt 1.689,7 nghìn tấn, tăng 5,5%; tôm đạt
112,4 nghìn tấn, tăng 2,7%. Sản lượng cá ngừ đại dương ước tính đạt 17 nghìn tấn,
tăng 13,6% so với 9 tháng năm 2016, trong đó Bình Định đạt gần 9 nghìn tấn, tăng
20,9%; Phú Yên đạt 3,5 nghìn tấn, tăng 7%.

6


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

Bảng 1.1:Sản lượng thủy sản Việt Nam năm 2012
Kết quả sản xuất thủy sản năm 2017
Đơn vị tính: Sản lượng (1.000 tấn), Diện tích: (1.000 ha), Số lượng tàu thuyền (1.000
chiếc), Số lượng người (1.000 người), Giá trị kim ngạch (triệu USD), GTSX (tỷ đồng)
Kế
Ước
So sánh (%)
Thực
hoạch
thực
STT
Chỉ tiêu
hiện
năm
hiện
Với
Với năm
2016
2017
2017
KH
2016
Giá trị sản xuất
200.90 212.98
I

105%
106,0
2
5
Thủy sản khai thác
78.630 83.482
106,2
Thủy sản nuôi trồng
122.27 129.50
105,9
2
3
II Tổng sản lượng
7.000
6.895
7.279
104,0
105,6
1
Sản lượng khai thác
3.300
3.237
3.421
103,7
105,7
SL khai thác hải sản
3.047
3.221
105,7
SL khai thác nội địa

190
200
105,3
2
Sản lượng nuôi
3.700
3.658
3.858
104,3
105,5
Tôm nước lợ
675
657,2
683,4
101,2
104,0
- Tôm sú
265
263,8
256,4
96,8
97,2
- Tôm CT
410
393,4
427,0
104,1
108,5
Cá tra
1200

1.187
1.250
104,2
105,3
III Diện tích nuôi
1.071
1.103
103.1
Tôm nước lợ
700
694,6
721,1
103,0
103,8
- Tôm sú
600
600,4
622,4
103,7
103,7
- Tôm CT
100
94,2
98,7
98,7
104,7
Cá tra
5,00
5,05
5,227

104,5
103,5
IV Số lượng tàu cá
109,9
109,6
99,7
Số lượng tổ/đội SX trên biển
3.500
4.400
125,7

V
1

Số lượng tàu tham gia
Số lượng người tham gia
Kim ngạch xuất khẩu
Tôm các loại

10
100
7.162
3.151

7.100

7

12
120

8.399
3.863

120,0
120
117,3
122,6


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

2
3
4
5
6

- Tôm chân trắng
- Tôm sú
Cá tra
Cá ngừ
Cá các loại khác
Mực và bạch tuộc
Thủy sản khác

1.958
931
1.715
508
1.139

439
209

2.535
129,5
880
94,6
1.785
104,1
597
117,1
1.328
116,7
620
141,3
206
98,6
Nguồn: Tổng cục Thủy sản

Hình 1.1: Đánh bắt cá của ngư dân
Sản lượng thủy sản Việt Nam đã duy trì tăng trưởng liên tục trong 22 năm
qua với mức tăng bình quân là 9,07%/năm. Với chủ trương thúc đẩy phát triển của
chính phủ, hoạt động Với chủ trương thúc đẩy phát triển của chính phủ, hoạt động
nuôi trồng thủy sản đã có những bước phát triển mạnh, sản lượng liên tục tăng cao
trong các năm qua, bình quân đạt 12,77%/năm, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng
tổng sản lượng thủy sản của cả nước.

8

Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

Hình 1.2: Sản lượng thủy sản Việt Nam qua các năm (nghìn tấn)
Trong khi đó, trước sự cạn kiệt dần của nguồn thủy sản tự nhiên và trình độ
của hoạt động khai thác đánh bắt chưa được cải thiện, sản lượng thủy sản từ hoạt
động khai thác tăng khá thấp trong các năm qua, với mức tăng bình quân
6,42%/năm.
1.1.2.

Chuỗi giá trị và sự liên kết giữa các chủ thể trong ngành thủy sản
Khả năng khép kín quy trình sản xuất có vai trò quan trọng đối với các doanh
nghiệp thủy sản. Doanh nghiệp có hoạt động sản xuất càng khép kín thì khả năng tự
chủ nguồn nguyên liệu và hiệu quả kinh doanh càng cao. Ngược lại, doanh nghiệp
càng ít khép kín thì phải phụ thuộc vào bên ngoài nhiều hơn, sẽ dễ dẫn đến bị động
trong sản xuất, giảm hiệu quả kinh doanh.
Với nhu cầu phát triển và đòi hỏi chất lượng ngày càng cao, hoạt động của
ngành thủy sản cần có sự tham gia của một số tổ chức tài chính và các cơ quan kiểm
định chất lượng thủy sản, điều này đã làm mối quan hệ giữa các chủ thể trong ngành
ngày càng chặt chẽ hơn.

9


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

Hình 1.3: Chuỗi giá trị ngành nuôi trồng thủy sản.

Hình 1.4 : Mối liên kết dọc theo các chủ thể trong ngành thủy sản.
1.1.3.

Các vùng hoạt động của thủy sản mạnh trong nước
Hoạt động sản xuất, xuất khẩu thủy sản của Việt Nam nằm rải rác dọc đất
nước với sự đa dạng về chủng loại thủy sản, nhưng có thể phân ra thành 5 vùng xuất
khẩu lớn:

10


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

Hình 1.5 : Tỉ lệ suất khẩu thủy sản của các vùng (%)
Vùng Bắc Trung Bộ, duyên hải miền Trung: nuôi trồng thủy sản nước mặn
lợ, đặc biệt phát huy thế mạnh nuôi biển, tập trung vào một số đối tượng chủ yếu
như: tôm các loại, sò huyết, bào ngư, cá song, cá giò, cá hồng...
Vùng ven biển Nam Trung Bộ: nuôi trồng thủy sản trên các loại mặt nước
mặn lợ, với một số đối tượng chủ yếu như: cá rô phi, tôm các loại...
Vùng Đông Nam Bộ: Bao gồm 4 tỉnh là Ninh Thuận, Bình Thuận, Bà Rịa –
Vũng Tàu và TP.HCM, chủ yếu nuôi các loài thủy sản nước ngọt hồ chứa và thủy
sản nước lợ như cá song, cá giò, cá rô phi, tôm các loại....
Vùng ven biển ĐBSCL: gồm các tỉnh nằm ven biển của Đồng Bằng Sông
Cửu Long như Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên
Giang…Đây là khu vực hoạt động thủy sản sôi động, hoạt động nuôi trồng thủy sản
trên tất cả các loại mặt nước, đặc biệt là nuôi tôm, cá tra - ba sa, sò huyết, nghêu và
một số loài cá biển.
Các tỉnh nội vùng: Bao gồm những tỉnh nằm sâu trong đất liền nhưng có hệ
thống sông rạch khá dày đặc như Hà Nội, Bình Dương, Cần Thơ, Hậu Giang, Đồng
Tháp, An Giang, thuận lợi cho nuôi trồng các loài thủy sản nước ngọt như: cá tra basa, cá rô phi, cá chép…

11

Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

Hình 1.6: Thu hoạch cá Tra – basa
Khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long, với điều kiện lý tưởng có hệ thống
kênh rạch chằng chịt và nhiều vùng giáp biển, đã trở thành khu vực nuôi trồng và
xuất khẩu thủy sản chính của Việt Nam. Theo thống kê, năm 2011 cả nước có 37
tỉnh có doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản, trong đó các tỉnh có kim ngạch xuất khẩu
thủy sản lớn nhất lần lượt là Cà Mau (chủ yếu nhờ kim ngạch xuất khẩu lớn của
Minh Phú, Quốc Việt), TP.HCM, Cần Thơ, Đồng Tháp, Khánh Hòa, Sóc Trăng…
1.1.4.

Các doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản trong nước
Top 15 doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản lớn 3 tháng đầu năm 2017 ghi nhận
sự đóng góp của gương mặt mới HAVICO, Thủy sản Âu Vững và Thủy sản Bình
Định với sự tăng trưởng từ 27,7% đến 64,4% so với cùng kỳ năm trước. Tăng
trưởng của 3 doanh nghiệp nói trên cho thấy triển vọng của dòng sản phẩm khai
thác, đánh bắt và các sản phẩm giá trị gia tăng.
Minh Phú – Hậu Giang, thành viên của Tập đoàn Minh Phú ghi dấu ấn khi
ngoạn mục vượt qua Minh Phú (mẹ) và Thủy sản Vĩnh Hoàn để chiếm ngôi vương,
với giá trị xuất khẩu đạt 62,3 triệu USD, tăng 65% so với cùng kỳ năm trước. Tiếp
sau là Minh Phú mẹ với giá trị xuất khẩu 3 tháng đạt 51,2 triệu USD.

12


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

Hình 1.7. Top 15 doanh nghiệp xuất khẩu thủy sản lớn nhất, giá trị Tr.USD
1.1.5.

Thị trường xuất khẩu chính
Thành tựu của ngành thủy sản thể hiện bằng kết quả xuất khẩu tăng nhanh về
cả giá trị và sản lượng trong giai đoạn 2001 – 2017. Năm 2017, sản phẩm thủy sản
được XK sang 167 nước và vùng lãnh thổ. Ba thị trường chính là EU chiếm 18%,
Mỹ 17% và Nhật Bản 16% và đang có những thị trường tiềm năng như Trung Quốc
(15%) và ASEAN (18%).
Với mức tăng 37% trong năm 2017 và giá trị nhập khẩu lên đến 420 triệu
USD, Trung Quốc đang dẫn đầu các thị trường mua cá tra, và là thị trường nhập
khẩu tôm lớn thứ 3 sau EU và Nhật Bản với giá trị 677 triệu USD, tăng trên 60% so
với năm 2016.
Theo đánh giá của VASEP, Trung Quốc sẽ tiếp tục là thị trường quan trọng
và tiềm năng cho các doanh nghiệp thủy sản trong thời gian tới.

1.2.

Công nghệ chế biến lạnh đông thủy sản

1.2.1.

Mục đích của quá trình lạnh đông
Mục đích của quá trình lạnh đông thủy sản là hạ nhiệt độ xuống thấp. Vì vậy
làm chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản lạnh
đông hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi.
Bảo quản lạnh và lạnh đông thường được áp dụng khi thủy sản xuất khẩu.
Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng với các nước đang phát triển
do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập có giá trị cao so
với các loại sản phẩm thực phẩm khác tiêu thụ nội địa.
1.2.2. Tiến trình lạnh đông
Thủy sản chiếm khoảng 75% trọng lượng nước. Lạnh đông là tiến trình

chuyển đổi hầu hết lượng nước trong cá thành nước đá. Nước trong thủy sản là dạng
chất hòa tan và dạng keo. Điểm lạnh đông hạ xuống dưới 0oC. Điểm lạnh đông phụ
thuộc vào nồng độ chất hòa tan trong dung dịch. Điểm lạnh đông tiêu biểu của thủy
sản là -10C đến -20C. Trong suốt quá trình lạnh đông, nước dần dần chuyển đổi
thành nước đá, nồng độ muối hữu cơ và vô cơ hòa tan tăng lên, điểm lạnh đông tiếp
tục hạ thấp. Ngay cả ở nhiệt độ -250C, chỉ có 90 đến 95% nước thực sự đóng băng.
13


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
Lượng nước này không bao gồm nước liên kết (nghĩa là nước liên kết hóa học với
những phần tử đặc biệt như carbonyl, nhóm amino của protein và liên kết hydro).
Vì vậy không bao giờ có điểm lạnh đông cố định. Tuy nhiên, phần lớn nước
(khoảng 75-80%) được đông kết ở nhiệt độ -10C và -50C. Khoảng nhiệt độ này được
gọi là điểm tới hạn hay vùng lạnh đông.
Trong suốt giai đoạn đầu của quá trình làm lạnh, nhiệt độ giảm nhanh xuống
dưới điểm lạnh đông của nước (0 0C). Khi đó lượng nhiệt yêu cầu tách ra lớn trong
giai đoạn 2 để chuyển lượng lớn nước liên kết thành nước đá, sự thay đổi nhiệt độ
rất ít và giai đoạn này được gọi là giai đoạn ngưng nhiệt. Có khoảng 3/4 nước được
chuyển đổi tạo thành nước đá, nhiệt độ một lần nữa bắt đầu giảm và trong suốt giai
đoạn thứ 3 này hầu như lượng nước còn lại đóng băng. Một lượng nhỏ nhiệt đã
được tách ra trong suốt giai đoạn 3 này.

Hình 1.8. Nhiệt độ và thời gian lạnh đông thủy sản
Sự ươn hỏng tiếp tục giảm nhanh ở nhiệt độ dưới 0 0C. Đây là điểm quan
trọng để chuyển nhanh đến điểm tới hạn lạnh đông. Tuy nhiên, quá trình lạnh đông
chậm cho kết quả sản phẩm có chất lượng kém và đây là nguyên nhân chính dẫn
đến sự phân giải protein.
Khi nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống dưới 00C, dung dịch đầu tiên được
làm lạnh xuống nhanh, sau đó dung dịch bắt đầu kết tinh hoặc hình thành kết tủa và

tinh thể nước đá hình thành ở giai đoạn 2. Đầu tiên có một ít phân tử, đó là những
phân tử nhỏ của chất lơ lửng không hòa tan trong chất lỏng hoặc sự kết hợp ngẫu
nhiên của các phân tử nước để tạo thành tinh thể nước đá theo tiêu chuẩn.
Sang giai đoạn 2, các tinh thể lớn dần lên, lượng nhiệt tách ra chậm kết quả
làm cho quá trình lạnh đông chậm lại, tinh thể đá hình thành với kích thước lớn hơn
và số lượng ít hơn, có thể gây ra sự phá vỡ vách tế bào, kết quả làm mất chất dịch
và làm thay đổi cấu trúc của sản phẩm khi tan giá. Ngược lại, lượng nhiệt tách ra
nhanh là kết quả của quá trình lạnh đông nhanh, tạo ra số lượng lớn tinh thể nước đá
nhỏ. Vì vậy giảm sự hao hụt chất dịch và sự phá vỡ vách tế bào.
14


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
Tuy nhiên, vách tế bào của cá được xem như là lớp màng elastic để chống lại
sự phá vỡ vách tế bào từ sự hình thành tinh thể nước đá lớn để giảm sự mất dịch khi
tan giá cá lạnh đông. Thực tế, phần lớn lượng nước được liên kết trong cấu trúc của
protein và sẽ không bị mất đi do sự rò rĩ khi tan giá. Lượng nước liên kết này có thể
được xác định khi ép mô cơ cá tươi bằng tay và không thấy có chất lỏng thoát ra.
Tuy nhiên, sự tan giá của bất kỳ loại sản phẩm cá nào cũng có sự mất chất
dịch từ phần thịt cá, được giải thích thông qua sự phân giải protein trong suốt tiến
trình lạnh đông gây nên sự biến đổi protein làm mất khả năng liên kết nước. Sự
phân giải protein dựa trên nồng độ enzym (và các thành phần khác) và nhiệt độ. Sự
gia tăng nồng độ enzym làm gia tăng tốc độ phân giải. Sự phân giải này sẽ giảm khi
nhiệt độ hạ thấp. Dĩ nhiên, khi nhiệt độ hạ thấp, một lượng nước lớn sẽ chuyển
thành nước đá và nồng độ của enzym trong dung dịch tăng lên. Vì vậy dưới điểm
lạnh đông của nước, nồng độ và nhiệt độ có mối quan hệ rất gần nhau.
Khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình phân giải protein từ -1 0C đến -20C. Vì
vậy để giảm sự rò rĩ chất dịch khi tan giá đến mức thấp nhất, thời gian để nhiệt độ
sản phẩm nằm trong khoảng nhiệt độ này trong suốt quá trình lạnh đông phải càng
ngắn càng tốt. Sự phân giải protein dẫn đến sự mất nước trong suốt quá trình bảo

quản lạnh đông.
Lạnh đông nhanh là dạng phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các
tiến trình lạnh đông thực phẩm. Trong lạnh đông nhanh có khái niệm lạnh đông IQF
hay còn gọi là lạnh đông rời. Lạnh đông nhanh rất khó để xác định. Mặc dù ở Anh
đã có đề nghị rằng tất cả các loài cá nên giảm nhiệt độ từ 0 0C đến -50C trong 2 giờ
hoặc ít hơn. Tuy nhiên, 2 giờ vẫn bị xem là thời gian quá dài cho các sản phẩm.
Như đã chỉ ra ở trên, sự hạ thấp nhiệt độ làm giảm tốc độ phản ứng. Hơn thế
nữa, khi lượng nước trong cá đông đặc nó sẽ trở nên dạng liên kết. Vì vậy giảm độ
hoạt động của nước (aw) và cũng giảm được sự phát triển của vi khuẩn. Vì vậy có
thể nói rằng tiến trình lạnh đông trong bảo quản cá là sự kết hợp của sự giảm nhiệt
độ và hạ thấp độ hoạt động của nước.

1.3.

Máy móc và thiết bị sử dụng trong quá trình chế biến thủy sản hiện
nay

Hiện nay, việc sử dụng các máy móc thiết bị trong chế biến thủy sản còn
nhiều hạn chế, những máy móc thiết bị thủ công vẫn còn được sử dụng nhiều. Một
phần do thiếu vốn đầu tư của các công ty thủy sản nhỏ lẽ, việc đầu tư phát triển để
khai thác tốt nhất nguồn lợi từ biển vẫn còn khó khan.
Vì vậy việc đầu tư tiềm năng cho sự phát triển đất nước được chú trọng:
(ĐCSVN) - Ngày 14/11/2013, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết
định số 68/2013/QĐ-TTg về chính sách hỗ trợ nhằm giảm tổn thất trong nông
nghiệp. Theo đó, ngân sách nhà nước hỗ trợ lãi suất vốn vay thương mại đối
với các khoản vay dài hạn, trung hạn, ngắn hạn để mua máy, thiết bị nông cụ
nhằm giảm tổn thất trong nông nghiệp.
Theo Quyết định, có 7 nhóm danh mục máy, thiết bị được hỗ trợ, bao gồm:
15

Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
Các loại máy làm đất, san phẳng đồng ruộng, gieo cấy, trồng, chăm sóc, thu
hoạch lúa, ngô, cà phê, chè, mía; máy sấy nông sản, thủy sản; máy, thiết bị sản xuất
muối sạch; máy, thiết bị sử dụng trong chăn nuôi.
Máy, thiết bị sử dụng sản xuất giống, nuôi trồng, thu hoạch thủy sản.
Các loại máy, thiết bị dò cá, thu, thả lưới câu, thông tin liên lạc, hầm (buồng)
cấp đông, thùng (hầm) bảo quản sản phẩm có gắn thiết bị lạnh, sản xuất nước đá,
lọc nước biển làm nước ngọt sử dụng trên tàu cá, tàu dịch vụ hậu cần phục vụ đánh
bắt xa bờ.
Máy, thiết bị chế biến sản phẩm từ phế và phụ phẩm nông nghiệp, thủy sản.
Kho, thiết bị sử dụng chứa, bảo quản thóc, ngô quy mô hộ gia đình.
Các loại máy kéo, động cơ Diezen sử dụng trong nông nghiệp, khai thác
đánh bắt thủy sản.
Quyết định này có hiệu lực thi hành kể từ ngày 1/1/2014; thay thế Quyết định
số 63/2010/QĐ-TTg, ngày 15/10/2010 và Quyết định số 65/2011/QĐ-TTg, ngày
02/12/2011 của Thủ tướng Chính phủ về chính sách hỗ trợ nhằm giảm tổn thất sau
thu hoạch đối với nông sản, thủy sản.

1.4.

Hệ thống đá cây

16


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
Hệ thống có các thiết bị chính
sau:
1- Máy nén: Máy nén 1 cấp,

sử dụng môi chất NH3 hoặc R22.
2. Bình chứa cao áp.
3. Dàn ngưng: Có thể sử
dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình
ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới và
có thể sử dụng dàn ngưng không
khí.
4. Bình tách dầu.
5. Bình tách khí không
ngưng.
6. Bình thu hồi dầu (sử dụng
trong hệ thống NH3).
7. Bình tách lỏng.
8. Bình giữ mức- tách lỏng.
9. Bể nước muối làm đá,
cùng bộ cánh khuấy và dàn lạnh
kiểu xương cá.

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá cây

17


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY LÀM NƯỚC
ĐÁ CÂY
2.1. Giới thiệu hệ thống sản xuất nước đá cây
Phương pháp sản xuất đá cây là một trong những phương pháp cổ điển nhất.
Đá cây được sản xuất trong các bể dung dịch muối lạnh, có nhiệt độ khoảng –10 oC.

Nước được đặt trong các khuôn có kích thước nhất định, theo yêu cầu sử dụng.
Khối lượng thường gặp nhất của các cây đá là 12,5; 25; 50 kg. ưu điểm của phương
pháp sản xuất đá cây là đơn giản, Dụ thực hiện, đá có khối lượng lớn nên vận
chuyển bảo quản được lâu ngày, đặc biệt dùng cho việc bảo quản cá, thực phẩm khi
vận chuyển đi xa. Ngoài ra đá cây cũng được sử dụng làm đá sinh hoạt và giải khát
của nhân dân.
Tuy nhiên, đá cây có một số nhược điểm quan trọng như: chi phí đầu tư, vận
hành lớn, các chỉ tiêu về vệ sinh không cao do có nhiều khâu không đảm bảo vệ
sinh, tính chủ động trong sản xuất thấp do thời gian đông đá lâu. Đi kèm theo hệ
thống máy đá cây phải trang bị thêm nhiều hệ thống thiết bị khác như: hệ thống cẩu
chuyển, Hệ thống cấp nước khuôn đá, bể nhúng đá, bàn lật đá, kho chứa đá, máy
xay đá. Vì vậy ngày nay trong kỹ thuật chế biến thực phẩm người ta ít sử dụng đá
cây. Nếu có trang bị cũng chỉ nhằm bán cho tàu thuyền đánh cá để bảo quản lâu
ngày.
2.1.1.
Công dụng và phân loại nước đá
Công dụng nước đá
Nước đá có nhiều ứng dụng trong đời sống hằng ngày cũng như trong sản
xuất, sau đây là một số ứng dụng của nước đá:
 Bảo quản thực phẩm
 Điều tiết không khí
 Thể duc thể thao
 Công nghiệp hóa chất
Phân loại nước đá
Có nhiều cách để phân loại nước đá:
 Dựa vào nguyên liệu sản xuất:
• Nước đá từ nước ngọt (nước lã, sôi, nguyên chất).
• Nước đá từ nước biển, từ nước muối.
• Nước đá từ nước sát trùng và kháng sinh.
 Dựa vào độ trong của đá:

• Nước đá pha lê
• Nước đá trong suốt
• Nước đá đục
 Dựa vào hình dạng:
• Nước đá khối
• Nước đá tấm
• Nước đá thỏi
• Nước đá ống

18


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
•

2.1.2.

Nước đá vẩy
Cấu tạo máy đá cây

Hệ thống có các thiết bị chính
sau:
1- Máy nén: Máy nén 1 cấp,
sử dụng môi chất NH3 hoặc R22.
2. Bình chứa cao áp.
3. Dàn ngưng: Có thể sử
dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình
ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới và
có thể sử dụng dàn ngưng không
khí.

4. Bình tách dầu.
5. Bình tách khí không
ngưng.
6. Bình thu hồi dầu (sử dụng
trong hệ thống NH3).
7. Bình tách lỏng.
8. Bình giữ mức- tách lỏng.
9. Bể nước muối làm đá,
cùng bộ cánh khuấy và dàn lạnh
kiểu xương cá.

2.1.3.

Nguyên lý làm việc

Các loại đá cây với khối lượng khác nhau được sản xuất bằng phương pháp
làm lạnh trong bể nước muối. Đây là phương pháp phổ biến nhất trong nhà máy
nước đá hiện nay
Bể nước muối được chia làm hai ngăn, ngăn lớn để bố trí các khuôn đá, còn
ngăn nhỏ để bố trí dàn bay hơi làm lạnh nước muối trong bể có bố trí một bơm nước
muối tuần hoàn mạnh từ dàn bay hơi ra làm lạnh khuôn rồi lại quay lại dàn bay hơi.
Bơm nước muối bố trí thẳng đứng để tránh rò rì nước muối ra ngoài. Dàn bay hơi
kiểu xương cá có khả năng tăng khả năng trao đổi nhiệt lên đáng kể. Các khuôn đá
19


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
được ghép lại với nhau thành linh đá suốt chiều ngang của bể. Các linh đá không
phải đứng im trong bể mà chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể nhờ cơ cấu
chuyển động xích. Khi một linh đá kết đông xong và được nhắc ra khỏi bể thì cơ

cấu xích chuyển động dồn tất cả các linh đá lên chừa ra phía cuối bể một khoảng hở
vừa đủ để đặt linh đá đã đổ đầy nước mới vào. Chuyển động giữa nước muối tuần
hoàn và linh đá là ngược chiều.
Khi đá đã kết đông trong khuôn, toàn bộ linh đá được cầu trục nâng ra khỏi
bể và thả vào bể làm tan giá. Các khuôn đá nóng lên, lớp băng dính khối đá với
khuôn tan ra, cầu trục sẽ nâng đá trượt lên bàn trượt đá để vào kho chứa đá, còn linh
đá được cầu trục đưa đến máng rót nước, máng rót nước tự động nhiều vòi có định
lượng rót đồng thời cho tất cả các khuôn đá lượng nước đã định trước. Sau khi rót
nước xong linh đá được đặt vào đầu bể vị trí mà cơ cấu chuyển động xích vừa đẩy
toàn bộ các linh đá dịch ra.
Với phương pháp này nước sau khi qua quá trình xử lý được đổ vào khuôn
định hình sẵn, các khuôn này được đặt trong bể nước muối, bể này được làm lạnh
bởi thiết bị bốc hơi , sau một thời gian nước trong khuôn được làm lạnh và kết tinh
lại. Quá trình kết thúc, đá được lấy ra từ các khuôn và sử dụng .

2.2.

Tính toán máy làm nước đá cây

2.2.1.
Các lựa chọn ban đầu
2.2.1.1. Chọn phương pháp thiết kế nước đá
Các giai đoạn sản xuất nước đá
Giai đoạn 1: là hạ nhiệt độ của nước từ nhiệt độ t 1 (nhiệt độ ban đầu của
nước) xuống nhiệt độ 0oC.
Giai đoạn 2: là giai đoạn kết tinh nước hoàn toàn, chuyển nước từ trạng thái
lỏng trạng thái rắn.
Giai đoạn 3: là giai đoạn hạ thấp nhiệt độ băng của nước từ 0 oC xuống nhiệt
độ t2 (thường chọn -5oC).
Vậy nhiệt lượng riêng cần thiết để chuyển 1Kg nước ở nhiệt độ ban đầu t 1

thành nước đá ở nhiệt độ t2 được tính theo công thức:

q = C pn .( t1 − 0 ) + L + C pnd ( 0 − t 2 )

Chọn phương pháp sản xuất nước đá
Các loại đá cây với khối lượng khác nhau được sản xuất bằng phương pháp
làm lạnh trong bể nước muối. Đây là phương pháp phổ biến nhất trong nhà máy
nước đá hiện nay. Các loại đá cây với khối lượng khác nhau được sản xuất bằng
phương pháp làm lạnh trong bể nước muối. Đây là phương pháp phổ biến nhất
trong nhà máy nước đá hiện nay. Với phương pháp này nước sau khi qua quy trình
xử lý được đổ vào khuôn định hình sẵn, các khuôn này được đặt trong bể nước
muối, bể này được làm lạnh bởi thiết bị bốc hơi , sau một thời gian nước trong
khuôn được quá lạnh và kết tinh lại. Quy trình kết thúc,đá cây được lấy ra từ các
khuôn và sử dụng.
Kết cấu cây đá hiện nay có các cỡ khối lượng thông dụng như sau:Loại 5 Kg,
loại 12,5 Kg, loại 25 Kg, loại 50 Kg ở đây ta chọn loại 50 kg.
20


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
2.2.1.2. Chọn chất tải lạnh
Yêu cầu của chất tải lạnh
 Chất tải lạnh phải đảm bảo những yêu cầu sau:
 Nhiệt độ đông đặc phải thấp.
 Nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt cao.
 Độ nhớt và trọng lượng riêng nhỏ.
 Không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác trong thiết bị.
 Không độc hại và không nguy hiểm.
 Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản và dễ vận hành.
Phân tích tính chất của chất tải lạnh

Chất tải lạnh có ban trạng thái: Rắn, lỏng, khí
Chọn chất tải lạnh
Bảng 2.1: Nhiệt độ đông đặc của một số dung dịch muối
Số
Nồng độ %
Nhiệt độ
Thứ
Muối hòa tan
Khối lượng
Đông đặc
Tự
1
NaCl
23,1
-21,2
2
CaCl2
29,9
-55
3
MgCl2
20
-35
4
MgSO4
19
-9,9
Trong sản xuất, người ta thường chọn nhiệt độ dung dịch chất tải nhiệt thấp
hơn nhiệt độ để đông đá là 5oC, và cao hơn nhiệt độ đóng băng của dung dịch
khoảng 10oC.

Nhiệt độ để đông đá là -5oC, nên nhiệt độ trung bình của chất tải nhiệt l -10 oC, và
nhiệt độ đông đặc của dung dịch là -20oC.
Cho nên, dung dịch NaCl 23,1% có nhiệt độ đông đặc là 21,2 oC, sẽ tha điều
kiện trên.
Ngoài ra do NaCl rẻ tiền và có nhiều trên thị trường nên việc chọn dung dịch
NaCl làm chất tải lạnh là hợp lý.
2.2.1.3. Chọn tác nhân lạnh
Ta nhận thấy tác nhân NH3 là thích hợp nhất với hệ thống sản xuất nước đá
vì:
• Có năng suất lạnh riêng lớn
• So với Freon thì NH3 có năng suất lạnh riêng lớn hơn, hệ số truyền
nhiệt lớn hơn.
• Tổn thất trong quá trình tiết lưu nhỏ
• Dễ phát hiện sự rò rỉ của tác nhân ra ngòai do nó có mùi đặc trưng
• Nhiệt độ đông đặc và bay hơi của NH3 rất thấp

Tđđ = - 77,7 0C
Tbh = - 33,35 0C
Với khoảng nhiệt độ này thì NH 3 không thể đông đặc trên đường ống gây tắt
nghẽn và nở đường ống tác nhân khi dùng sản xuất đá .
Vậy ta chọn tác nhân lạnh là NH3.
21


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản

2.2.1.4.

Quy trình sản xuất nước đá cây
Nước lấy từ giếng

Cặn bã
Xử lý nước

nước
Muối
Cấp nước vào bể chứa

Rót nước vào khuôn

Hòa tan trong bể

Cho vào bể đá

Đóng băng

Lấy đá thủ công
Nước được bơm trực từ giếng lên, qua quá trình xử lý, tách bỏ cặn bã có
trong nước. Nước được chứa trong hồ, một phần được hòa với muối với lượng thích
hợp để tạo ra nồng độ muối theo ý muốn, một phần cho vào các khuôn đá.

22


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
Đặt các khuôn đá vào bể nước. Do kết cấu của bể đá, khuôn được giữ trên
các thanh bắt ngang bể. Sau một ngày đêm, nước đã được đông thành đá. Khi có
nhu cầu sử dụng, ta lấy đá lên bằng phương pháp thủ công.
Ta dùng nước ở nhiệt độ thường, xối lên trên khuôn đá, nhằm tách đá ra khỏi
khuôn.

2.2.2.
Tính chu trình lạnh

Bảng 2.2: Các thông số cần cho tính toán chu trình lạnh
Thông số
1'
1
2
2'
3'
3
4

t0C

p
Mpa

h
KJ/Kg

-15
-10
138
41
41
38
-15

0.2425

0.2425
1.7143
1.7143
1.7143
1.7143
0.2425

1739.29
1757.14
2057.14
1775
678.571
664.286
664.286

ʋ
m3/Kg

0.5

p

h

Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa p và h
qo = h1 − h4 = 1757,14 − 664,286 = 1092,86

KJ / Kg

Năng suất lạnh riêng:

23


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
qo = h1 − h4 = 1757,14 − 664,286 = 1092,86
qv =

qo 1092,86
=
= 2185,71
υ
0,5

l = h2 − h1 = 2057,14 − 1757,14 = 300

KJ / Kg

KJ / m 3

Năng suất lạnh riêng thể tích :
KJ / Kg

Công nén riêng:

Năng suất nhiệt riêng:

q k = h2 − h3 = 2057.14 − 664,286 = 1392,86

KJ / Kg

Chọn cấp máy nén

p
p

k
0

=

1,71
= 7,125 < 9
0,24

Ta có tỷ số nén
 Chọn chu trình lạnh một cấp nén.
2.2.3.
Tính chi phí lạnh
2.2.3.1. Tính cách nhiệt, cách ẩm
−

Tính cho tường bể đá
+ Tính bề dày lớp cách nhiệt

Hình 2.1: Cấu tạo tường bể đá
Bảng 2.3: Các thông số cần cho tính toán cách nhiệt, cách ẩm của tưởng bể đá
Hệ số
Hệ số khếch tán
Bề dày δ dẫn nhiệt
Lớp

Vật liệu
ẩm μ
(m)
λ
(g/mhMpa)
(W/m.K)
1
Lớp ximang và đá vữa
0.02
0.88
90
2
Lớp gạch ống và sắt
0.38
0.82
105
24


Đồ án học phần: Máy và thiết bị thủy sản
3
4

Lớp ximang và đá vữa
Lớp cách ẩm - giấy dầu

5

Lớp cách nhiệt – styropore

Lớp cách nhiệt, cách ẩm –
bitum
7
Lớp thép tấm
- Hệ số dẫn nhiệt của tường :

0.02
0.004
δ cn

0.88
0.18

90
1.35

0.047

7.5

0.1

0.18

0.86

0.006

39

0

6

K1 =

1

δ δ
1
1
+ ∑ i + cn +
α 1 i =1 λi λcn α 2
6

Chọn K1= 0,3 W/m2.độ
1
δ cn = λcn .
 K1

6
 1
δ
1 

−  + ∑ i +
 α1 i =1 λi α 2 

- Bề dày lớp cách nhiệt:

Với: - Hệ số cấp nhiệt phía ngoài bể: α1 = 19,18 W/m2.độ.
- Hệ số cấp nhiệt phía trong bể: α2 = 813,94 W/m2.độ.
 1  1
0,02 0,38 0,004 0,1 0,006
1 
δ cn = 0,047. − 
+ 2×
+
+
+
+
+

0,88 0,82 0,18 0,18
39
813,94 
 0,3  19,18
= 0,1031 m

Chọn δcn = 0,15 m.
+ Kiểm tra động sương

Với bề dày lớp cách nhiệt ở trên, tính lại hệ số truyền nhiệt: K 1 = 0,231
W/m .độ.
Hệ số truyền nhiệt động sương thực tế:
2

k s = 0.95.α 1

t1 − t s

35 − 34
= 0,95 × 19,18 ×
= 0,4049
t1 − t 2
35 − ( − 10 )

W / m 2 .K

Với: - Nhiệt độ không khí bên ngoài bể: t1 = 35oC.
- Nhiệt độ trong bể: t2 = -10oC.
25