TÍNH TOÁN THIẾT KẾTHIẾT BỊ CẤP ĐÔNG ĐẬU HÒA LAN THEO NGUYÊN LÝ CẤP ĐÔNG TẦNG SÔI – LIÊN TỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾTHIẾT BỊ CẤP ĐÔNG ĐẬU HÒA LAN
THEO NGUYÊN LÝ CẤP ĐÔNG TẦNG SÔI – LIÊN TỤC

Họ và tên sinh viên: LƯƠNG MAI QUỲNH
Ngành: CƠKHÍ CHẾ BIẾN BẢO QUẢN NSTP
Niên khóa: 2009 - 2013

Tháng 6 /2013


TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẤP ĐÔNG ĐẬU HÒA LAN THEO
NGUYÊN LÝ CẤP ĐÔNG TẦNG SÔI – LIÊN TỤC

Tác giả

Lương Mai Quỳnh

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu bằng kỹ sư ngành Cơ Khí Chế Biến Bảo
Quản Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Bùi Ngọc Hùng
TS. Lê Anh Đức

Tháng 6 năm 2013

i
 


LỜI CẢM TẠ
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nông Lâm
TP.HCM, đến nay em đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban Giám
hiệu trường Đại học Nông Lâm, Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ,
cùng với các thầy cô giảng dạy. Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy TS Bùi Ngọc
Hùng và thầy TS Lê Anh Đức – người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình để em
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng hạn.
Sau cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ cùng những
người thân và toàn thể bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong suốt thời gian
học tập và thực hiện đề tài. Em xin chúc các thầy cô, các anh chị và toàn thể
bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và
nghiên cứu.

ii
 


TÓM TẮT
Thiết bị cấp đông theo nguyên lý tầng sôi đã được sử dụng trong thực tế tại nhiều
công ty để cấp đông cho thực phẩm, thay vì sấy bằng nhiệt. Điều kiện để cấp đông cho
sản phẩm quan trọng là nhiệt độ, độ ẩm tương đối thích hợp.
Mục đích.
Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan theo nguyên lý cấp đông tầng sôi –
liên tục 500 kg/h.
Nội dung thực hiện.

 Nghiên cứu tổng quan, các thông tin cần thiết phục vụ đề tài.
 Lựa chọn nguyên tắc làm việc và đề ra mô hình máy thiết kế.
 Tính toán, thiết kế theo mô hình máy đã chọn.
Kết quả đạt được.
Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan theo nguyên lý cấp đông tầng sôi
– liên tục, với các thông số sau:
 Khối lượng: 500kg/h.
 Buồng đông hình chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao: 2100 x 1000 x
1550mm.
 Máy nén lạnh có công suất: 10,64kW.
 Công suất dàn lạnh: 17,05kW.
 Công suất dàn nóng: 26,5kW.
 Trở lực đường ống: 38mmH2O.
 Công suất của quạt: 17,87kW.
Thời gian thực hiện :
Từ tháng 04 /2013 đến tháng 06 /2013.

iii
 


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA ................................................................................................................. i
LỜI CẢM TẠ ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT......................................................................................................................iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
Chương 1: MỞ ĐẦU...................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề. ........................................................................................................... 1
1.2. Mục đích đề tài. .................................................................................................... 2

Chương 2: TỔNG QUAN.............................................................................................. 3
2.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................... 3
2.1.1. Nguồn gốc và phân bố của đậu Hoà Lan. ...................................................... 3
2.1.2. Quy trình chế biến đậu Hòa Lan. ................................................................... 7
2.1.3. Công nghệ cấp đôngđậu Hòa Lan hiện nay. .................................................. 7
2.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá đậu Hòa Lan cấp đông. ................................................ 9
2.2. Các vấn đề cấp đông thực phẩm. ......................................................................... 9
2.2.1. Phân loại giới hạn làm lạnh. ......................................................................... 9
2.2.2. Mục đích và ý nghĩa. ................................................................................... 10
2.2.3 Sự kết tinh của nước trong thực phẩm. ......................................................... 11
2.2.3.1. Nước trong thực phẩm........................................................................... 11
2.2.3.2. Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông. ................................ 12
2.2.3.3. Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm.......................... 12
2.2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm. ....... 12
2.2.4. Thời gian cấp đông thực phẩm. ................................................................... 14
2.2.5. Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông. ................................. 16
2.2.5.1. Biến đổi về vật lý................................................................................... 16
iv
 


2.2.5.3. Biến đổi do vi sinh................................................................................. 16
2.3. Các phương pháp kết đông thực phẩm............................................................... 17
2.3.1. Kết đông chậm. ............................................................................................ 17
2.3.2. Kết đông nhanh. ........................................................................................... 18
2.3.3. Kết đông cực nhanh. .................................................................................... 18
2.4. Các thiết bị kết đông thực phẩm. ....................................................................... 18
2.4.1. Kết đông trong buồng gió lạnh. ................................................................... 19
2.4.2. Kết đông tiếp xúc. ........................................................................................ 25
2.4.3. Kết đông phun bằng khí hóa lỏng (nitơ lỏng)............................................. 26

2.5. Ưu, nhược điểm của từng phương pháp cấp đông. ............................................ 28
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ................................. 30
3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. ................................................................... 30
3.2. Phương pháp lựa chọn mô hình. ........................................................................ 30
3.3. Phương pháp tính toán, thiết kế. ........................................................................ 31
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 32
4.1. Các dữ liệu thiết kế ban đầu. .............................................................................. 32
4.2. Lựa chọn mô hình thiết bị cấp đông thiết kế...................................................... 32
4.2.1. Mô hình cấu tạo máy của thiết bị cấp đông kiểu tầng sôi. .......................... 33
4.2.2. Nguyên lý hoạt động. ................................................................................... 33
4.3. Tính thiết kế thiết bị cấp đông kiểu tầng sôi. ..................................................... 34
4.3.1. Tính toán thiết kế băng tải lưới. ................................................................... 34
4.3.1.1. Tính chọn băng tải lưới. ........................................................................ 34
4.3.1.2. Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản của băng tải............................ 34
4.3.1.3. Xác định tải trọng trên một mét dài....................................................... 35
4.3.1.4. Tính toán bộ phận dẫn động. ................................................................. 36
4.3.2. Tính toán kết cấu thiết bị cấp đông.............................................................. 37
4.4. Lưu lượng không khí cần thiết cho quá trình cấp đông. .................................... 41
4.5. Tính chọn quạt cho hệ thống. ............................................................................. 41
4.6. Tính toán tổn thất nhiệt. ..................................................................................... 42
4.6.1. Chi phí làm lạnh cho quá trình làm đông (Qsp). .......................................... 42
4.6.2. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của buồng cấp đông. ............................ 45
v
 


4.6.3. Tổn thất nhiệt do không khí bên ngoài xâm nhập vào................................. 46
4.7. Chu trình làm việc của hệ thống. ....................................................................... 47
4.7.1. Các thông số ban đầu. .................................................................................. 47
4.6.2. Lựa chọn chu trình. ...................................................................................... 49

4.6.3. Tính công suất của máy nén. ....................................................................... 51
4.6.4. Tính và chọn thiết bị bay hơi. ...................................................................... 53
4.6.5. Tính và chọn thiết bị ngưng tụ. .................................................................... 55
4.7. Tính toán trở lực hệ thống. ................................................................................. 58
4.7.1. Trở lực ma sát .............................................................................................. 58
4.7.2. Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn, trở lực qua buồng cấp đông. .............. 59
4.7.3. Trở lực qua dàn ngưng và dàn bay hơi. ....................................................... 60
4.7.4. Trở lực qua lưới băng tải và lớp vật liệu cấp đông. ..................................... 62
4.7.4. Công suất của quạt. ...................................................................................... 63
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................... 64
5.1. Kết luận. ............................................................................................................. 64
5.2. Đề nghị. .............................................................................................................. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi
 


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Một số hình ảnh về đậu Hoà Lan.

3 

Bảng 2.1. Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan tính trên 100 g đậu khô.

6 

Hình 2.2. Máy kết đông tầng sôi.

9 

Bảng 2.2. Khả năng phân giải mỡ lipaza.

11 

Hình 2.3. Sơ đồ phân loại máy kết đông.

19 

Hình 2.4. Tủ kết đông gió Searefico.

20 

Hình 2.5. Thiết bị kết đông tầng sôi của Searefico.

21 

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của thiết bị cấp đông tầng sôi.

22 

Hình 2.6. Máy kết đông tầng sôi kiểu tunnel.

23 

Hình 2.7. Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn.

24 

Hình 2.8. Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng thẳng.

24 

Hình 2.9. Tủ cấp đông tiếp xúc.

25 

Hình 2.10. Nguyên lý làm việc của máy cấp đông kiểu tiếp xúc

26 

Hình 2.11. Sơ đồ nguyên tắc của hầm kết đông sử dụng nitơ phun lỏng.

27 

Hình 4.1. Mô hình máy của thiết bị cấp đông kiểu tầng sôi thiết kế.

33 

Hình 4.2. Băng tải lưới.

34 

Hình 4.3. Cấu tạo tấm cách nhiệt.

38 

Bảng 4.1. Các thông số kỹ thuật cuả tấm cách nhiệt panel.

38 

Hình 4.4. Buồng cấp đông.

40 

Bảng 4.2. Kích thước buồng cấp đông.

40 

Bảng 4.3. Kích thước toàn bộ buồng và lớp cách nhiệt.

41 

Hình 4.5. Giản đồ t - d

41 

Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý và chu trình với môi chất NH3

50 

Bảng 4.4. Các điểm trên chu trình nhiệt động.

51 

Hình 4.7. Dàn bay hơi.

55 

Hình 4.8. Dàn ngưng tụ.

57 

vii
 


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan tính trên 100 g đậu khô.

6

Bảng 2.2. Khả năng phân giải mỡ lipaza.

11

Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của thiết bị cấp đông tầng sôi.

22

Bảng 4.1. Các thông số kỹ thuật cuả tấm cách nhiệt panel.

38

Bảng 4.2. Kích thước buồng cấp đông.

40

Bảng 4.3. Kích thước toàn bộ buồng và lớp cách nhiệt.

41

Bảng 4.4. Các điểm trên chu trình nhiệt động.

51

viii
 


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề.
Trong những năm gần đây cùng với công cuộc đổi mới, công nghiệp hóa, hiện
đại hóa đất nước, ngành kỹ thuật lạnh đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam và đã
được ứng dụng rất nhiều trong các ngành như: Công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt
cá, rau quả, sinh học, đánh bắt và xuất khẩu thủy, hải sản, cơ khí chính xác, y tế,…
Việt Nam là khu vực có khí hậu nhiệt đới ẩmvà đất đai thuận lợi cho sự phát
triển của thực vật nói chung và rau quả nói riêng, rau quả ngày càng đa dạng và phong
phú hơn với nhiều chủng loại đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của con người. Đậu Hoà Lan
đã được trồng ở Việt Nam hàng thế kỷ nay, đậu Hoà Lan là một trong số rau quả có
nhiều dinh dưỡng, khoáng chất tốt cho con người, có thể sử dụng dưới dạng quả non,
hạt tươi, hạt khô, còn là nguyên liệu dùng để chế biến đóng hộp và là mặt hàng xuất
khẩu của một số nước trên thế giới.
Để giảm sự mất mát về chất lượng cũng như số lượng của nông sản sau thu
hoạch nên vấn đề đặt ra là cần phải xử lý thế nào để giải quyết tình trạng thiếu hụt,
đồng thời đảm bảo giá trị kinh tế, chất lượng dinh dưỡng, cung cấp thường xuyên cho

người tiêu dùng. Do điều kiện công nghệ bảo quản còn nhiều hạn chế nên để giữ được
sản phẩm tươi trong thời gian dài rất là khó khăn. Chính vì vậy đậu Hòa Lan cần được
chế biến để được sử dụng lâu dài. Ngoài mục đích để chế biến thức ăn, đậu Hòa Lan
còn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và vitamin cho sự phát triển cơ thể. Nhằm giải
quyết tình trạng trên và đáp ứng nhu cầu thị trường dưới sự đồng ý của ban chủ nhiệm
khoa Cơ Khí – Công nghệ trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, cùng sự hướng dẫn
của thầy TS Bùi Ngọc Hùng và thầy TS Lê Anh Đức em đã thực hiện đề tài:

1
 


“ Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan theo nguyên lý cấp
đông tầng sôi – liên tục ”.
1.2. Mục đích đề tài.
Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan bằng phương pháp tầng sôi –
liên tục, năng suất 500kg/h.
1.3. Nội dung thực hiện.
Nghiên cứu tổng quan về đậu Hoà Lan và các phương pháp thiết bị cấp đông
hiện nay.
Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan bằng phương pháp tầng sôi – liên
tục.

2
 


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đối tượng nghiên cứu.

2.1.1. Nguồn gốc và phân bố của đậu Hoà Lan.
a. Nguồn gốc.
Đậu Hoà Lan có tên khoa học là Pisum sativum L, tên tiếng Anh là Pea, là cây
rau chủ yếu ở các nước có khí hậu ôn hoà và ở vùng nhiệt đới có mùa đông lạnh. Mô
tả cây: đậu Hoà Lan là loại cây thảo thấp hoặc mọc leo, lá kép gồm 1-3 đôi lá chét, các
lá chét đầu cuống thường biến thành tua cuốn, lá kèm rất lớn.Chùm hoa ở nách lá, hoa
to màu trắng hoặc màu tím.Quả đậu dẹt, màu xanh, có mỏ nhọn, chứa 5-6 hạt gần hình
cầu.

Hình 2.1. Một số hình ảnh về đậu Hoà Lan.
Đậu Hoà Lan là cây trồng lâu đời nhất, lịch sử trồng trọt đã có tới 7000 - 9000
năm và được trồng ở hầu khắp châu Âu, châu Mỹ và nhiều nước châu Á, châu
Phi.Trên thế giới, Ở châu Âu, đặc biệt là ở Pháp, phát triển đậu Hoà Lan tăng trưởng
mạnh trong những năm 1970-1980 như một nguồn cung cấp protein cho thức ăn gia
súc.
3
 


Ở Pháp, diện tích canh tác và tăng từ 500 ha năm 1977 lên 500.000 ha vào năm
1985. Kể từ cuối những năm 1990, diện tích trồng đậu Hoà Lan có xu hướng giảm do
sự suy giảm tương đối của trợ của Cộng đồng, và tình trạng trì trệ sản lượng lên đến
100 000 ha trong năm 2008. Giới thiệu vào năm 2009, một "mức protein" trợ cấp cụ
thể của Pháp đã phát triển lên đến 182.000 ha vào năm 2011 bề mặt.
Ở Việt Nam, đậu Hoà Lan đã được trồng ở Việt Nam hàng thế kỷ nay nhưng
sản lượng thấp, do diện tích đậu Hoà Lan ở nước ta còn rất nhỏ bé, phân tán. Đậu Hoà
Lan được trồng chủ yếu ở các tỉnh miền núi phía Bắc như Cao Bằng, Lào Cai (Sapa),
Hà Giang và một số vùng ở các tỉnh thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng. Vùng Đà
Lạt (Lâm Đồng) có điều kiện khí hậu phù hợp cho cây đậu Hoà Lan sinh trưởng phát
triển, đậu Hoà Lan được trồng nhiều tại các phường 4,5,7 thuộc thành phố Đà Lạt.

Khu vực canh tác nhiều nhất là Phước Thành, Thánh mẫu (phường 7), các địa phương
khác cũng có trồng nhưng với diện tích không đáng kể, đậu Hoà Lan có thể trồng
quanh năm tại Đà Lạt nhưng vụ Đông Xuân cho hiệu quả cao hơn vì ít bị nấm bệnh
gây hại. Một vụ trồng đậu Hoà Lan có thể thu hoạch từ 10-12 lứa trái, năng suất bình
quân 1,2-1,5 tấn/ha.
Người tiêu dùng Việt Nam thường sử dụng quả non để xào, nấu và trang trí các
món ăn trong các bữa tiệc, cỗ bàn... Nhiều năm trở lại đây, hạt đậu Hoà Lan tươi và
khô đã được sử dụng rộng rãi hơn trong các nhà hàng, khách sạn. Vì vậy đậu Hoà Lan
đang có xu hướng được chú ý trong sản xuất.
b. Đặc điểm sinh thái và một số tính chất của đậu Hoà Lan.
Cây đậu Hoà Lan mặc dù được trồng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới
nhưng chỉ sinh trưởng tốt và cho năng suất cao trong điều kiện nhiệt độ từ 18 - 200C,
khí hậu ẩm.Nhiệt độ trên 250C và dưới 120C cây sinh trưởng chậm và ở 350C cây tàn
lụi nhanh.
 Ðặc điểm thực vật học.
 Đậu Hoà Lan là cây thân thảo hàng năm. Thân cây mềm và có cạnh, phân
cành ít, thân rỗng, phần gốc cây thì ít bị rỗng.
4
 


 Lá của đậu Hoà Lan thuộc loại lá kép gồm một số đôi lá chét (lá kèm ở
cuống lá có 2 đôi lá chét, phần ngọn lá là tua cuốn.
 Hoa của đậu Hoà Lan thuộc loại hoa lưỡng tính, tự thụ phấn là chủ yếu.
 Quả có 2 mảnh vỏ, hạt đậu Hoà Lan gồm có 2 lá mầm lớn, dự trữ chất dinh
dưỡng, chúng bao quanh phôi và được bao bọc bởi vỏ hạt, những lá mầm có
thể có màu hoặc không màu.
 Thành phần hóa học
 Hạt đậu Hoà Lan khô chứa 22,8% protid, 0,7 - 1,5% lipid, 55,2% glucid,
5,2- 7,7% cellulose, 2,5-3,5% tro; còn có phosphor, sắt, kalium, iod

(1730mg%) và các vitamin A, B, C.
 Các acid amin trong hạt đậu Hoà Lan gồm tyrosin 2,87%, tryptophan
1,17%, lysin 4,60%, arginin 11,42% histidin 2,49%, cystin 0,89%. Hạt đậu
chứa alcaloid trigonellin; tro của hạt chứa As 0,026mg% và có alcaloid
piplartine. Dầu hạt chứa galactolipit.
 Khai thác, chế biến và bảo quản.
 Đậu Hoà Lan có thể sử dụng dưới dạng quả non, hạt tươi, hạt khô.
 Đậu Hoà Lan còn là nguyên liệu dùng để chế biến đóng hộp. Là mặt hàng
xuất khẩu của một số nước trên thế giới.
 Vấn đề bảo quản đậu Hoà Lan cũng như các nguyên liệu họ đậu khác nói
chung rất khó, vì đậu là môi trường rất thích hợp cho các loại sâu mọt phá
hoại. Do đó muốn bảo quản lâu dài thì hạt ban đầu phải có chất lượng tốt,
không sâu mọt và có độ ẩm an toàn. Vì vậy quá trình bảo quản sau thu
hoạch có vai trò rất quan trọng.
c. Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan.
Đậu Hoà Lan là loại thực phẩm giàu năng lượng và protein.Là nguồn cung cấp
dồi dào vitamin và dưỡng chất khác nhau: vitamin C, B1, B6, B2, B3, chất sắt cần
thiết cho quá trình chuyển hoá carbohydrate, protein, lipid và cần thiết cho sự hình
thành các tế bào máu tăng khả năng miễn dịch.

5
 


Bảng 2.1. Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan tính trên 100 g đậu khô.
Thành phần

Hàm lượng

Đơn vị

Năng lượng

341

kcal

Gluxit tổng số

60,4

g

Chất xơ

25,5

g

Chất béo

1,2

g

Protein

24,6

g

Thiamin B1

0,7

mg

Niacin (B3)

2,9

mg

Vitam n B6

0,2

mg

Acid Folic (B9)

274

μ

Acid Pantothenic (B5)

1,8

mg

Canxi

55

mg

Sắt

4,4

mg

Magiê

115

mg

Photpho

366

mg

Kali

981

mg

Kẽm

3

mg

(Theo nguồn: www.nutritiondata.com)

6
 


2.1.2. Quy trình chế biến đậu Hòa Lan.
Đậu Hòa Lan
Thu hoạch
Phơi (sấy sơ bộ)
Đập, tách hạt

Vỏ

Làm sạch

Tạp chất 

Thu được hạt

Chần

Cấp đông (-35  -400C)

Đóng gói
Thành phẩm (bảo quản ≤ -180C)
2.1.3. Công nghệ cấp đôngđậu Hòa Lan hiện nay.
Hiện nay muốn bảo quản lương thực và chế biến sản phẩm có chất lượng cao, thì
các loại rau quả cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến. Mà ta thấy
phương pháp làm khô sản phẩm thì rất nhiều như:
 Phương pháp làm khô đơn giản nhất là phơi nắng, có ưu điểm là tận dụng được
năng lượng mặt trời, tiết kiệm chất đốt; nhưng thời gian làm khô kéo dài, làm
giảm nhiều vitamin C (80%) và caroten (tiền sinh tố A), màu sắc sản phẩm
kém, đòi hỏi nhiều diện tích sân phơi, khó giải quyết được khối lượng lớn và
đặc biệt là phụ thuộc vào thời tiết.
 Sấy thăng hoa là làm lạnh rau quả ở nhiệt độ khoảng -200C, nước trong rau quả
bị đóng băng thành nước đá ở thể rắn, sau đó làm cho nước từ thể rắn chuyển
sang thể hơi và bay hơi khỏi vật liệu.

7
 


 Sấy hồng ngoại là dùng tia bức xạ hồng ngoại (giải tầng hẹp) để cung cấp năng
lượng cho các phần tử nước trong rau quả để thắng các lực liên kết, thoát ra
khỏi sản phẩm.
Sấy thăng hoa và sấy hồng ngoại có ưu điểm là đảm bảo được màu sắc và hương vị tự
nhiên của sản phẩm, ngoài ra, còn bảo toàn lượng vitamin C trong quá trình sấy rau
quả. Tuy nhiên, do giá thành sản phẩm còn khá cao, đòi hỏi thiết bị hiện đại nên các
phương pháp này ít được áp dụng rộng rải trong thực tiễn sản xuất (thường chỉ dùng
để sấy các sản phẩm cao cấp).
Nhưng hiện nay ngoài những phương pháp bảo quản trên rau quả còn sử dụng
công nghệ cấp đông hệ thống IQF (Individual quick frozen) để bảo quản sản phẩm ở 18 - 200C và thiết bị cấp đông IQF có nhiều ưu điểm là đảm bảo được màu sắc và
hương vị tự nhiên của sản phẩm, ngoài ra, còn bảo toàn lượng vitamin C của sản

phẩm, nhưng chi phí sản xuất thấp nên được sử dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất.
Đậu Hòa Lan thu hoạch về, còn nguyên quả cần phải tách loại bỏ vỏ, hạt có ẩm
độ cao trung bình 22 - 26%, hạt có khối lượng từ 0,1 đến 0,36 gram, kích thước rất
nhỏ 0,7cm (TL11), trong quá trình đợi chế biến đậu cần được xử lý cho vào kho bảo
quản tạm nên nhiệt độ đầu vào của đậu khoảng 10  120C. Dựa vào các đặc điểm tính
chất của đậu Hòa Lan thì hiện nay việc bảo quản đậu đã sử dụng thiết bị IQFđể cấp
đông và dùng phổ biến nhất là thiết bị cấp đông tầng sôi.Phương pháp kết đông tầng
sôi có nhiều ưu điểm như năng suất cao (do hệ số truyền nhiệt cao), cấp đông đồng
đều, máy nhỏ gọn chi phí đầu tư thấp.
Máy cấp đông tầng sôi cho sản phẩm đậu Hòa Lan hiện nay có các thông số kỹ thuật:
Thời gian cấp đông: 3  11 phút.
Nhiệt độ: -180C.
Thời gian bảo quản: 4 tháng
Năng suất: 500kg/h.

8
 


Hình 2.2. Máy kết đông tầng sôi.
(Theo nguồn: )
2.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá đậu Hòa Lan cấp đông.
 Hình thức: Hạt đậu không bị sâu mọt, không bị vỡ mảnh, không bị lép, không
bong tróc vỏ, không được phép có tạp chất.
 Màu sắc: Hạt đậu Hà Lan phải có màu sắc đặc trưng từ xanh lục đến xanh lục
ánh vàng.
 Hương vị: mùi đặc trưng của đậu, không có vị lạ.
 Dinh dưỡng: Lượng vitamin mất đi không quá 50%.
 An toàn
2.2. Các vấn đề cấp đông thực phẩm.

2.2.1. Phân loại giới hạn làm lạnh.
 Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm.
Nước nguyên chất đóng băng ở 00C. Tuy nhiên điểm đóng băng của thực phẩm
thì khác, vì nồng độ muối khoáng và chất hoà tan trong dịch tế bào của thực phẩm

9
 


thay đổi tuỳ từng loại thực phẩm nên chúng có điểm đóng băng khác nhau và thường
nhỏ hơn 00C.
 Các cấp làm lạnh thực phẩm.
Ứng với khoảng nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông người ta phân biệt các cấp
làm lạnh thực phẩm như sau:
 Làm lạnh: Khi nhiệt độ sản phẩm cuối quá trình nằm trong khoảng:
tđb< t < + 200C
 Làm lạnh đông (cấp đông): Khi nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông nằm trong
khoảng:-1000C < t < tđb
 Làm lạnh thâm độ: Khi nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông nằm trong khoảng:
-2730C < t < -1000C
2.2.2. Mục đích và ý nghĩa.
Thực phẩm ở nhiệt độ cao dưới tác dụng của men phân giải (enzim) của bản
thân và các vi sinh vật sẽ xảy ra quá trình biến đổi về chất, dẫn đến hư hỏng, ươn thối.
Khi nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các quá trình trên sẽ bị ức chế và kìm hãm, tốc độ
các phản ứng hoá sinh sẽ giảm.Nhiệt độ càng thấp, tốc độ phân giải càng giảm mạnh.
Khi nhiệt độ giảm thì hoạt động sống của tế bào giảm là do:
 Cấu trúc tế bào bị co rút.
 Độ nhớt dịch tế bào tăng.
 Sự khuyếch tán nước và các chất tan của tế bào giảm.
 Hoạt tính của enzim có trong tế bào giảm.

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hóa sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm
vi nhiệt độ bình thường người ta tính rằng cứ giảm 100C thì tốc độ phản ứng hoá sinh
giảm xuống còn từ1/2 đến 1/3.Nhiệt độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng
không tiêu diệt được nó.Ví dụ khả năng phân giải của men phân giải mỡ lipaza.

10
 


Bảng 2.2. Khả năng phân giải mỡ lipaza.
Nhiệt độ, 0C

4

Khả năng phân giải, %

1,9

10

0

-10

3,89

2,26

0,7

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản hoạt động sống có thể độc lập với cơ
thể sống, có khả năng chịu lạnh cao, đa số tếbào thực vật không bị chết khi nước trong
nó chưa đóng băng.
Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể
sống, có khả năng chịu lạnh kém.Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ giảm quá 40C
so với thân nhiệt bình thường của nó.
Như vậy khi nhiệt độ thấp quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm lại
hoặc hấm dứt hoàn toàn là do:
 Hoạt động của các men phân giải bị đình chỉ.
 Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, đại bộ phận các vi sinh vật ngừng
hoạt động trong khoảng -30C -100C. Tuy nhiên ở -100C vi khuẩn
micrococcuss vẫn sống nhưng phát triển chậm. Các loại nấm mốc chịu đựng
lạnh tốt hơn, có thể tới -150C. Để nấmmốc sống được độ ẩm phải đảm bảo ít
nhất là 15%. Khi nhiệt độ giảm xuống -180C thì nước trong thực phẩm mới
đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên. Vì vậy nhiệt độ bảo quản tốt nhất từ
-180C trở xuống mới làm cho toàn bộ vi sinh vật và nấm mốc ngừng hoạt động
hoàn toàn.
2.2.3 Sự kết tinh của nước trong thực phẩm.
2.2.3.1. Nước trong thực phẩm.
Tuỳ theo mức độ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm ra các dạng:
Nước tự do và nước liên kết.
 Nước tự do: Chỉ liên kết cơ học. Nước nằm bất động trong mạng lưới cấu trúc
mô cơ dưới hình thức dung môi để khuyếch tán các chất qua tế bào.
11
 


 Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với các chất prôtit
tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các khung cấu trúc của mô cơ.
2.2.3.2. Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông.

Nước trong thực phẩm do có hoà tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng thấp
hơn 00C. Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm đóng
băng dần dần tuỳ mức độ liên kết của chúng với tế bào.
Khi nhiệt độ hạ xuống thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá
xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi đến điểm đóng băng đa số
nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế bào. Nếu
tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà
không tạo nên tinh thể mới.Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên
ngoài lẫn bên trong tế bào, tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều.Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế
bào bị mất nước và các tinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu
tạo mô cơ bị biến dạng, giảm chất lượng sản phẩm.Khi nước tự do đã đóng băng hết
thì đến nước liên kết, bắt đầu từ nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh.
2.2.3.3. Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm.
Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tế bào mà
còn theo chiều sâu của sản phẩm. Có sự biến đổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo
thành lớp đá, vỡ tế bào, biến đổi cấu trúc sợi cơ.
2.2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm.
a. Nồng độ chất tan.
Các chất đường, chất béo, prôtêin, muối... trong thực phẩm hoà tan liên kết với
nước tạo thành dung dịch keo.
Để kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chất tan. Vì
vậy khi có các chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm động năng, tăng lực
liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau để kết tinh. Do đó nồng độ chất hoà
12
 


tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm. Độ giảm nhiệt độ để nước kết tinh phụ thuộc
vào nồng độ chất tan như sau:t = - 1,18 x n
n - Nồng độ phân tử các chất tan.

 Khi nhiệt độ kết tinh nước giảm thì tốc độ hình thành mầm tinh thể tăng dần.
 Khi giảm nhiệt độ kết tinh các tinh thể nước đá hình thành sẽ có xu hướng phát
triển chiều dài và giảm kích thước chiều ngang nhờ đó việc làm hỏng cấu trúc
tế bào thực phẩm giảm.
 Kích thước ngang của các tinh thể được phân chia như sau:
 Kích thước 0,2 ÷ 0,6mm - tinh thể lớn
 Kích thước 0,1 ÷ 0,2mm - tinh thể vừa
 Kích thước 0,01 ÷ 0,1mm - tinh thể bé
Ở khoảng nhiệt độ -1 ÷ -20C các tinh thể tạo thành các kích thước lớn, ở nhiệt
độ -10 ÷ 200C các tinh thể có số lượng rất nhiều và kích thước nhỏ.
b. Tốc độ cấp đông.
 Tốc độ làm lạnh thực phẩm là tỷ số giữa chiều dày lớp thực phẩm được cấp
đông với thời gian để làm đông lớp đó:
Vf 

X



, m/h

 Tốc độ làm lạnh đông phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó yếu tố nhiệt độ buồng
cấp đông đóng vai trò quan trọng nhất.
Mặt khác tốc độ làm đông phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Loại máy và thiết bị làm đông.
 Nhiệt độ vận hành máy (Khác nhiệt độ buồng cấp đông).
 Tốc độ gió.
 Diện tích tiếp xúc giữa sản phẩm và môi trường lạnh và mật độ sản phẩm.

13

 


 Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm và nhiệt độ yêu cầu của sản phẩm ở cuối quá
trình làm đông.
 Bao gói sản phẩm.
 Loại sản phẩm.
 Ảnh hưởng của tốc độ cấp đông.
 Khi cấp đông chậm nước khuyếch tán nhiều, các tinh thể nước đá thu hút
nước để tăng thể tích mà không có xu hướng tạo nên các mầm tinh thể. Kết
quả là số lượng các tinh thể ít, kích thước lớn và không đều, điều đó ảnh
hưởng nhiều đến cấu trúc liên kết tế bào thực phẩm.


Khi cấp đông nhanh nước ít khuyếch tán vì các mầm tinh thể hình thành
đều khắp trong cấu trúc với tốc độ nhanh nhờ đó số tinh thể nhiều, kích
thước nhỏ và đều.

 Cấp đông cực nhanh sẽ không có sự khuyếch tán nước. Các phần tử nước sẽ
kết tinh ở những vị trí liên kết với các chất tan vì vậy các tinh thể có kích
thước rất nhỏ, các tính chất của thực phẩm được giữ gìn như nguyên vẹn.
 Chất lượng ban đầu của sản phẩm.
 Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấu
trúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn nguyên tính tự nhiên.
 Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quá
trình tự phân giải, thối rửa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do
tăng, tính đàn hồi của cấu trúc giảm.
 Tương tự như ở thịt động vật có giai đoạn co cứng, cấu trúc giảm tính đàn
hồi vì khả năng giữ nước giảm.
Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúc liên

kết tế bào bị nước đá giãn nỡ sẽ rách vỡ làm cho chất lượng sản phẩm giảm.
2.2.4. Thời gian cấp đông thực phẩm.
Thời gian cấp đông là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ tâm của sản phẩm từ
nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ yêu cầu. Yêu cầu đối với thực phẩm cấp đông là nhiệt
14
 


độ trung bình hoặc cân bằng của chúng phải nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ bảo quản.
Nhiệt độ trung bình của sản phẩm ttb thường được chọn bằng trung bình cộng của
nhiệt độ tâm tt và nhiệt độ bề mặt tf.ttb = (tf + tt) / 2
 Xác định thời gian kết tinh nước trong thực phẩm.
Thời gian kết tinh là thời gian để nước trong thực phẩm kết tinh thành đá, trong
quá trình này ta coi nhiệt độ của đá kết tinh không đổi và bằng tđb.
Công thức Plank thường được sử dụng để xác định thời gian làm lạnh thực phẩm:


q  . R. 2 



v.t  k
 

Trong đó:
q - Nhiệt lượng cần thải từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ kết tinh cuối cùng,
kcal/kg.
v - Thể tích riêng của thực phẩm, m3/kg.
∆t - độ chênh nhiệt độ giữa điểm đóng băng ban đầu của thực phẩm và môi
trường, 0C.

δ - Chiều dày lớp thực phẩm, m.
k - Hệ số truyền nhiệt bề mặt (kể cả bao gói), kcal/m2.h.K.
λ - Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm, kcal/m.h.K.
P, R - Các hằng số tuỳ thuộc hình dạng thực phẩm.

15
 


2.2.5. Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông.
2.2.5.1. Biến đổi về vật lý.
 Sự kết tinh của nước: Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông thành các
tinh thể, làm cho sản phẩm trở nên rắn, tăng thể tích một ít.
 Biến đổi màu sắc: Đồng thời với quá trình trên màu sắc thực phẩm cũng biến
đổi do hiệu ứng quang học do tinh thể đá khúc xạ ánh sáng.


Bay hơi nước: Trong quá trình làm lạnh đông có hiện tượng mất nước, giảm
trọng lượng sản phẩm.



Khuyếch tán nước: Khi cấp đông xảy ra hiện tượng khuyếch tán nước trong cấu
trúc thực phẩm

2.2.5.2. Biến đổi về hóa học.
 Bản chất quá trình biến đổi hoá học của thực phẩm khi làm lạnh là sự phân giải
của các chất dự trữ năng lượng do tác động của các enzim có sẵn trong thực
phẩm.
 Mức độ biến đổi hoá học phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của thực phẩm và

phương pháp làm lạnh.


Các biến đổi chủ yếu là do sự ôxi hoá các sắc tố làm biến màu thực phẩm. Sự
ôxi hoá phụ thuộc mức độ tiếp xúc với không khí của thực phẩm và chất lượng
ban đầu.



Để giảm sự ôxi hoá có thể loại bỏ các sắc tố trước khi làm lạnh, hạn chế bớt
các hoạt tính của các enzim, hạn chế tiếp xúc với không khí, làm tăng tốc độ
làm lạnh.

2.2.5.3. Biến đổi do vi sinh.
 Trước khi làm lạnh thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất nơi
chứa chấp nhiều loại vi sinh vật.
 Trong quá trình làm lạnh do nhiệt độ môi trường làm lạnh có nhiệt độ không
phù hợp với các vi sinh vật nên vi sinh vật ở lớp bề mặt thực phẩm bị tiêu diệt.

16