Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cấp đông cho Phân xưởng Chế biến Thuỷ sản năng suất 300 tấn thành phẩm/ngày
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.03 MB, 137 trang )
i
MỤC LỤC
ii
DANH MỤC BẢNG
iii
DANH MỤC HÌNH
1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY
1.1.1. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY
Trước đây công ty Nam Việt trực thuộc của tỉnh đội An Giang. Hoạt động
sản xuất kinh doanh bao gồm rất nhiều ngành nghề khác nhau như: xây dựng dân
dụng, công nghiệp giao thông, cầu đường thủy lợi, sản xuất và kinh doanh vật
liệu xây dựng, trang trí nội thất, khai thác chăn nuôi thủy sản, chế biến thức ăn
gia súc, kinh doanh nông sản và kinh doanh lương thực.
Trong quá trình hoạt động kinh doanh nhiều ngành nghề như thế đã có sự
phát triển không ngừng và không bao lâu Công Ty TNHH Nam Việt ra đời, căn cứ
vào giấy phép số 363 GPUB ngày 2 tháng 1 năm 1993 của UBND Tỉnh An Giang
quyết định chính thức thành lập.
Tên được viết tắt là: NAVICO
Địa chỉ trụ sở chính: Đường Lê Văn Nhung, Phường Mỹ Bình.
Thành Phố Long Xuyên.
Sau khi thành lập thì công ty vẫn dựa trên nền tảng sản xuất kinh doanh
trước đây. Doanh số hàng năm của công ty thu được khoảng 5 triệu USD, chủ
yếu bán cho các công ty chế biến xuất khẩu thủy sản trong tỉnh.
Với sự phát triển của ngành nghề chế biến xuất khẩu thủy sản ngày càng
tăng thì nhu cầu về nguồn nguyên liệu ngày càng nhiều. Chính do lợi thế của
nguồn nguyên liệu này mà bà con ngư dân, các đại lý nguyên liệu, các công ty
khác bắt đầu đầu tư vào việc nuôi cá Tra, cá Basa, đã làm cho giá cá bắt đầu
giảm đáng kể gây ảnh hưởng không nhỏ đến doanh thu của công ty.
Tổng số vốn điều lệ là: 54 tỷ ĐVN
Để phát huy thế lực nguồn cá Tra, cá Basa, công ty không bỏ lỡ cơ hội
tiếp theo. Ngày 1 tháng 11 năm 2000, được sự đồng ý của sở kế hoạch đầu tư
2
Tỉnh An Giang của UBND Tỉnh An Giang. Chi nhánh của công ty TNHH Nam
Việt được ra đời.
Tên địa chỉ: Nhà Máy Đông Lạnh Chế Biến Thủy Hải Sản Nam Việt.
Địa chỉ chi nhánh: 19D Trần Hưng Đạo, Phường Mỹ Quý, TP Long Xuyên
Tỉnh An Giang.
Ngành nghề kinh doanh chủ yếu của chi nhánh là: chế biến, kinh doanh
thủy hải sản xuất khẩu.
Trong quá trình hoạt động, công ty không ngừng phát triển đi lên, doanh
thu của công ty ngày càng lớn: Nhà Máy Đông Lạnh Chế Biến Thủy Sản là
nguồn doanh thu chủ lực của công ty hiện nay.
Năm 2001 doanh số 11,7 triệu USD
Năm 2002 doanh số 25,2 triệu USD
Năm 2003 doanh số 36 triệu USD
Năm 2004 doanh số 63 triệu USD
Sản phẩm xuất khẩu chính của công ty vẫn là cá Tra, Basa đông lạnh.
Thị trường chính của công ty là Châu Mỹ, Âu, Á, Úc.
Hiện nay công ty đang hoạt động theo dây truyền khép kín:
Trại giống
cá bố mẹ
Nuôi cá tra
bằng bè, ao
Nhà Máy Chế
Biến Cá Tra, Basa
Phụ
phẩ
m
Nhà Máy Chế Biến
Thức ăn cho cá
Nhà Máy Chế
Biến Phụ Phẩm
Xuất Khẩu
3
1.1.2. CƠ CẤU TỔ CHỨC VÀ QUAN LÝ CỦA CÔNG TY
1.1.2.1. Sơ đồ bộ máy tổ chức của công ty TNHH Nam Việt
TỔNG GIÁM ĐỐC
PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC
PHÒNG
QUẢN LÝ
NHÂN SỰ
GIÁM ĐỐC
ĐIỀU
HÀNH SẢN
XUẤT
GIÁM ĐỐC NHÀ MÁY
BAO BÌ
GIÁM ĐỐC
QUẢN LÝ
CHẤT
LƯỢNG
GIÁM ĐỐC
XUẤT
NHẬP
KHẨU
GIÁM ĐỐC
TCKT
GIÁM ĐỐC NHÀ MÁY
PHỤ PHẨM
+ SƠ ĐỒ MẶT BẰNG CỦA PHÂN XƯỞNG ẤN ĐỘ DƯƠNG
GIÁM ĐỐC CƠ
KHÍ, CƠ ĐIỆN
4
5
1.2. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH ĐÔNG
1.2.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY
SẢN
1.2.1.1. Định nghĩa
Làm lạnh đông thủy sản là quá trình làm lạnh thủy sản do sự thu nhiệt của
hơi môi chất lạnh hay chất tải lạnh để đưa nhiệt độ ban đầu của thủy sản
xuống dưới điểm đóng băng t <80C.
Để cho toàn bộ nước trong thủy sản đóng băng thì nhiệt độ phải là
t = (–55 65)0C, đây gọi là điểm Eutectic (đóng băng tuyệt đối). Tuy nhiên trong
công nghiệp chế biến thủy sản hiện nay người ta không dùng đến mức nhiệt độ
này vì chi phí rất cao hơn nữa về phương diện kỹ thuật sản phẩm thủy s ản ở
điểm Eutectic sẽ không đạt giá trị thẩm mỹ và độ bền mà chỉ cần đến 40 0C là đã
đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Bảng 1.2.1. Quan hệ giữa lượng nước đóng băng và nhiệt độ làm đông.
Nhiệt độ
t0C
Độ ẩm W
%
Nhiệt độ
t0C
Độ ẩm
W%
1
1.5
2
3
4
5
10
0
8
52,4
66,5
73
76,7
84,3
14
18
20
26
30
36
40
86,9
88,4
89
90
90,3
90,5
90,5
1.2.1.2. Mục đích làm lạnh đông thủy sản
Như chúng ta đã biết cứ giảm nhiệt độ đi 100C thì tốc độ các phản ứng
sinh hóa giảm đi từ 2 4 lần. Do vậy làm lạnh đông thủy sản là hạ thấp nhiệt độ
thủy sản xuống thấp thì có tác dụng làm chậm sự ươn thối của thủy sản, giữ
6
được những phẩm chất gần giống như ban đầu của thủy sản trong một khoảng
thời gian khá dài.
Nếu như đánh bắt xa cảng cá và việc vận chuyển kéo dài ngày và khoảng
cách từ cảng cá đến nơi tiêu thụ, chế biến là quá xa thì người ta sử dụng kỹ
thuật lạnh đông ngay trên tàu để bảo quản nguyên liệu được tươi.
Vì sản phẩm đánh bắt không đồng đều, quan hệ cung cầu luôn biến động
cho nên phải làm lạnh đông và trữ đông thủy sản lúc rộ mùa để kịp thời điều hòa
và phân phối mọi lúc mọi nơi các loại thủy sản chất lượng cao và giá cả ổn định.
Nếu để xuất khẩu thủy sản thường được bảo quản lạnh đông và trữ
đông. Việc xuất khẩu thủy sản đông lạnh ngày càng được chú trọng vì nó đem
lại lợi nhuận cao hơn tiêu thụ nội địa nên việc làm lạnh đông thủy sản rất có ý
nghĩa vì không gian và thời gian vận chuyển thủy sản ngày càng xa rộng hơn.
1.2.2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY
SẢN
1.2.2.1. Nước trong thuỷ sản
Nước chiếm đa phần trong cơ thể thủy sản đến khoảng 80%. Tùy mức độ
liên kết của nước trong thủy sản, người ta phân chia làm hai loại:
+ Nước tự do
+ Nước liên kết
Nước tự do: là các phân tử nước có ở trong cấu trúc của các mô thủy sản
và có các tính chất cấu trúc giống như nước thường. Loại nước này rất linh
động, dễ dịch chuyển đến các vùng khác nhau, điểm đóng băng của nó từ t = (–1
1,5)0C.
Nước liên kết: là nước được duy trì trong tổ chức các mô và các tế bào
bằng lực liên kết vững chắc với các chất tan vô cơ và hữu cơ. Năng lượng để
hình thành liên kết rất lớn nó khó tách ra khỏi các mô và tế bào, nó bền vững cho
nên điểm đóng băng rất thấp.
1.2.2.2. Cơ chế đóng băng trong việc làm lạnh đông
7
Ta biết rằng nước nguyên chất đóng băng ở 00C. Nước tự do trong tế bào
thủy sản không giống như nước nguyên chất cho nên điểm đóng băng của nó
phải dưới 00C. Tùy theo nồng độ chất tan trong nước mà có các điểm đóng băng
khác nhau.
a. Điểm quá lạnh
Ở nhiệt độ dưới 00C mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiện tượng
quá lạnh. Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nộng độ chất tan, cấu tạo mạng tế
bào và độ hạ nhiệt độ của môi trường xung quanh.
Môi trường lỏng luôn luôn chuyển động nhiệt (chuyển động Brao) và
chuyển động tương hỗ. Ở nhiệt độ thấp chuyển động nhiệt giảm mà tăng cường
chuyển động tương hỗ nhằm tăng cường khả năng kết hợp các phân tử với nhau
để kết tinh thành đá. Nước nguyên chất ở 0 0C chuyển động nhiệt đã bé và lực
tương tác đủ để tạo thành cơ cấu tinh thể. Đối với nước trong tế bào khi hạ
nhiệt độ xuống 00C vẫn chưa đóng băng vì các chất tan ở nhiệt độ >00C, cho nên
phải hạ nhiệt độ xuống đến độ quá lạnh để dung chất đạt 0 0C hay thấp hơn thì
mới sinh mầm tinh thể.
Điểm quá lạnh là nhiệt độ quá lạnh thấp nhất để có kết tinh đá. Ở thủy
sản điểm quá lạnh bình quân là –50C.
Các tinh thể đá xuất hiện ở điểm quá lạnh tỏa ra nhiệt ẩn đóng băng làm
tăng nhiệt độ sản phẩm (do tốc độ thải nhiệt không kịp với tốc độ sinh nhiệt do
tạo mầm tinh thể đá). Ở điểm này chủ yếu nước tự do cấu trúc bị tách ra và kết
tinh, nhiệt độ sản phẩm tăng nên đến một mức cao nhất và dừng ở đó một lúc để
hoàn thành quá trình đóng băng (đây là điểm đóng băng) sau đó tiếp tục giảm
t ( 0C)
nhiệt độ. Quá trình này được biểu diễn bởi hình vẽ sau.
0
Điểm đóng băng
1,45
5,2
Điểm quá lạnh
T ( phút)
8
Hình 1.2.1. Quá trình hình thành điểm đóng băng
b. Cơ chế đóng băng của thủy sản
Khi hạ nhiệt độ dưới 00C các dạng nước trong thủy sản đóng băng dần
dần tùy mức độ liên kết của chúng trong tế bào, liên kết yếu thì nhiệt độ lạnh
đông càng cao, liên kết mạnh thì nhiệt độ lạnh đông thấp hơn. Tổng quát:
Nước tự do _cấu trúc: tql = (1 ÷ 1,5)0C
Nước bất động: tql = (1,5 ÷ 20)0C
Nước liên kết: tql = (20 ÷ 65)0C
Trước tiên điểm quá lạnh làm xuất hiện mầm tinh thể đá gian bào
(khoảng trống giữa các tế bào) mà không xuất hiện trong tế bào vì nồng độ chất
tan trong nước tự do ở gian bào rất thấp so với trong tế bào. Khi đến điểm đóng
băng, đa phần nước tự do ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên,
cao hơn nồng độ chất tan trong tế bào. Do áp suất thẩm thấu tăng lên làm cho
nước trong tế bào ra ngoài gian bào qua màng bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ
thoát nhiệt kết tinh thấp hơn mức độ vận chuyển của nước ra (tức độ hạ nhiệt
chậm) thì có sự sinh dưỡng, nghĩa là không có sự tạo thành tinh thể mới mà nước
từ trong tế bào ra gian bào làm các tinh thể hiện diện lớn lên. Ứng với từng mức
hạ nhiệt ngày càng thấp, hiện tượng đóng băng nước tự do trong gian bào vẫn
tiếp tục và các tinh thể đá ngày càng lớn thêm, vì nồng độ chất tan trong gian bào
vẫn thấp hơn trong tế bào và điểm đóng băng ở gian bào hầu như luôn luôn cao
hơn trong tế bào vì nhiệt độ lạnh khó xâm nhập vào trong tế bào.
9
Nếu tốc độ thoát nhiệt lớn (độ hạ nhiệt nhanh) tinh thể đá tạo thành cả ở
trong tế bào và gian bào thì tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều khắp. Vì vậy hạ nhiệt
độ 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.
Khi nước tự do đã đóng băng hết thì tới nước liên kết đóng băng, bắt dầu
từ nước có mối liên kết yếu nhất dần dần tới nước liên kết mạnh.
10
1.2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thủy sản
a. Nồng độ chất tan
Trong thủy sản, nước hòa tan các chất vô cơ, hữu cơ và các hợp chất đạm,
đường, chất béo... tạo thành một dung dịch dạng keo. Khi nước muối kết tinh nó
phải thoát ra khỏi sự liên kết với các thành phần chất tan. Vì vậy nhiệt độ kết
tinh phụ thuộc vào nồng độ các chất tan. Độ giảm nhiệt độ của nước được tính
theo công thức:
Δt = 1,84n
(1.1)
n: nồng độ phân tử gam các chất tan.
Khi nhiệt độ kết tinh càng giảm thì tốc độ kết tinh tăng sẽ làm tăng số các
tinh thể. Nhờ đó giảm tác động xấu đến cấu trúc tế bào thực phẩm.
Người ta phân chia kích thước tinh thể đá ra làm các mức sau:
+ Tinh thể lớn: d = (0,2 0,6)mm
+ Tinh thể trung bình: d = (0,1 0,2)mm
+ Tinh thể nhỏ: d < 0,1mm
Kích thước các tinh thể đá phụ thuộc vào nhiệt độ.
+ Ở khoảng t = (>2)0C các tinh thể nước đá tạo thành có kích
thước lớn.
+ Ở khoảng nhiệt độ t = (10 ÷20)0C các tinh thể nước đá tạo
thành có kích thước nhỏ đều, số lượng lớn.
b. Tốc độ làm đông
Tốc độ làm đông được xác định dựa vào kết tinh của nước v(cm/giờ). Nó
tỷ lệ với tốc độ trao đổi nhiệt của thủy sản với môi trường lạnh. Nước bắt đầu
kết tinh ở bề mặt sản phẩm sau đó sẽ được chuyển dần vào trung tâm sản
phẩm.
Nếu v < 3 cm/h thì gọi là quá trình làm đông chậm, tinh thể đá lớn không
đều.
Nếu v > 3 cm/h gọi là quá trình làm đông nhanh, tinh thể đá đều.
11
Nếu v >100 cm/h gọi là quá trình làm đông cực nhanh, tinh thể đá rất nhỏ
và chất lượng sản phẩm thủy sản hầu như không thay đổi.
Mặt khác tốc độ làm đông còn phụ thuộc các yếu tố sau:
Loại máy và thiết bị làm đông.
Nhiệt độ vận hành máy.
Tốc độ gió ở máy đông dùng không khí lạnh.
Diện tích tiếp xúc giữa sản phẩm với môi trường lạnh.
Bao gói sản phẩm.
Loại sản phẩm.
Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm và nhiệt độ yêu cầu của sản phẩm ở
cuối quá trình làm đông.
1.2.2.4. Thời gian làm đông
Xác định thời gian làm đông là cơ sở cho việc tính toán nhiệt, tổ chức quá
trình sản xuất đồng thời cho biết những yếu tố có thể tác động để làm giảm thời
gian làm đông một cách hợp lý nhất.
Trong quá trình làm đông luôn luôn có hiện tượng kết tinh của nước vì vậy
có thể xác định thời gian làm đông dựa vào việc xác định thời gian kết tinh của
nước trong thực phẩm.
Giả sử thực phẩm thủy sản có dạng hình hộp. Sau một khoảng thời gian
ở lớp gần bề mặt đã có sự kết tinh của nước, lớp tiếp theo nước đang kết tinh.
F
Q
t
ñb
dX
X
12
Hình 1.2.2. Mô phỏng sự kết tinh của nước trong sản phẩm thuỷ sản
Lượng nhiệt sinh ra từ sự kết tinh của nước trong lớp bề dày dX được xác
định:
dQ = L × ρn × F × dX × φ × W (1.2)
Trong đó:
L: nhiệt đông đặc của nước ( kcal/kg)
F: diện tích bề mặt truyền nhiệt ( m2)
ρn khối lượng riêng của nước ( kg/m3)
W: tỷ lệ nước đóng băng trong thực phẩm ( %)
φ: hàm lượng nước trong thực phẩm trước khi có sự đóng băng của
nước(%)
dX: bề dày lớp thực phẩm đang đóng băng, (m)
Nhiệt sinh ra từ sự đóng băng của nước được truyền ra ngoài theo phương
trình:
dQ =
(t db
t o ).F .d
1 X
(1.3)
Trong đó:
τ: thời gian truyền nhiệt ( phút)
α: hệ số cấp nhiệt của thực phẩm ( W/m2.K)
λ: hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm ( W/m.K)
tdb: nhiệt độ đóng băng của nước trong thực phẩm ( 0C)
13
t0: nhiệt độ của môi trường lạnh( 0C )
Từ (1.2) và (1.3) suy ra:
L.
d
d
=>
.dX . .W 1
(
t db t o
n
L. n . .W . X
(t db t o )
L. n . .W . X
(t db t o )
L.
X
)
.dX . .W . X
(t db t o )
L. n . .W . X 2
2(t db t o )
n
C (1.4)
Trong đó C: là hằng số tích phân được xác định với điều kiện ở thời điểm
ban đầu nước đắt đầu kết tinh ở bề mặt thực phẩm.
0, x
Vậy
L. n . .W . X 1
.(
(t db t o )
0
C
0
X
) (1.5)
2
Trong quá trình làm đông sự kết tinh của nước diễn ra liên tục.
Ngoài sự đóng băng của nước sản phẩm còn giảm nhiệt độ. Vì vậy ta có thể tìm
công thức tính thời gian làm đông từ công thức tính thời gian kết tinh của nước.
Ngoài lượng nhiệt lấy ra để nước đóng băng còn có lượng nhiệt lấy ra để giảm
nhiệt độ của nước đá và các thành phần khác của thực phẩm. Vì vậy có thể thay
L
i là độ biến đổi hàm nhiệt của thực phẩm. Khi đó:
t db : được thay bằng t là nhiệt độ trung bình của thực phẩm.
n
: được thay bằng là khối lượng riêng trung bình của thực phẩm.
X: được thay bằng R là kích thước tương đương của thực phẩm.
, : được tính với những giá trị trung bình của chúng khi đó .W
=>
i. .R 1
(
t to
1
R
) (1.6)
2
Đối với thực phẩm ở dạng hình trụ hoặc hình cầu với cách làm tương tự
sẽ thu được công thức tính thời gian làm đông tương tự như với hình hộp. Nhưng
14
thời gian làm đông của thực phẩm hình trụ và hình cầu nhỏ hơn của hình hộp và
công thức chung cho các thực phẩm có hình dạng khác nhau được viết như sau:
A. i. .R 1
(
t to
R
) (1.8)
2
A = 1: hình hộp
A
1
: hình trụ
2
A
1
: hình cầu
3
Trong thực tế thực phẩm được đưa vào thiết bị làm đông khi nước trong
nó chưa bắt đầu đóng băng. Vì vậy phải cộng thêm thời gian khi nước đóng
băng. Khoảng thời gian này được xác định như sau:
1 t1 t o
ln
(1.9)
m t to
Trong đó:
t1 : nhiệt độ ban đầu của sản phẩm ( 0C)
t0 : nhiệt độ của môi trường lạnh ( 0C)
t: nhiệt độ của sản phẩm sau khi làm lạnh ( 0C)
m: nhịp độ làm lạnh được tính bởi công thức sau:
1
1
m =
C. . .(
l (1.10)
)
Trong đó:
C: nhiệt dung riêng của thực phẩm , kcal/kg.K
: khối lượng riêng của thực phẩm , kg/m3
: bề dày theo phương truyền nhiệt của thực phẩm , m
: hệ số cấp nhiệt của thực phẩm , W/m2K
l: khoảng cách truyền nhiệt , m
: hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm , W/m.K
Vậy tổng thời gian của quá trình làm đông thực tế là:
15
1 t1 t o
ln
m t to
A. i. .R 1
(
t to
R
) (1.11)
2
1.2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN
1.2.3.1. Làm lạnh đông bằng hỗn hợp nước đá và muối
Dựa vào sự hòa tan của muối NaCl và nước đá tạo ra hỗn hợp sinh hàn.
Tùy theo tỷ lệ pha trộn giữa nước đá và muối ăn mà ta có các nhiệt độ hạ thấp
khác nhau. Quan hệ giữa sự hạ nhiệt độ với tỷ lệ muối ăn và nước đá được thể
hiện dưới bảng sau:
Bảng 1.2.3 Quan hệ nhiệt độ theo tỷ lệ muối ăn và nước đá
Độ ẩm W %
NaCl %
Nhiệt độ t0C
100
0
0
95
5
2,8
90
10
6,6
85
15
11,6
80
20
16,6
75
25
21,1
1.2.3.2. Làm lạnh đông thủy sản bằng nước muối lạnh
Thủy sản được bao gói PE chống ẩm, nhúng vào bể chứa dung dịch nước
muối lạnh có nhiệt độ từ t = (18 25)0C nhờ dàn bay hơi NH3 kiểu xương cá.
1.2.3.3. Làm lạnh đông thủy sản bằng không khí lạnh
Môi trường không khí bảm bảo điều kiện vệ sinh cao dễ cơ giới hóa và tự
động hóa sản xuất, rẻ tiền, thủy sản đưa vào làm lạnh đông không phụ thuộc
vào hình dạng, kích thước, tốc độ làm lạnh đông nhanh nhưng sản phẩm dễ bị
oxy hóa bởi oxy không khí và tăng mức độ mất nước của sản phẩm.
16
Không khí được đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió qua dàn lạnh, nhiệt độ
không khí sau khi trao đổi nhiệt với môi chất ở dàn lạnh có nhiệt độ từ t = (35
40)0C do vậy sản phẩm được làm đông rất đều trong một thời gian ngắn.
+ Đối với những loại thủy sản có kích thước và khối lượng nhỏ hơn 200
gam người ta dùng thiết bị làm đông kiểu tầng sôi. Thủy sản được đặt trên băng
chuyền lưới, dàn lạnh quạt gió thổi không khí từ dưới lên làm cho sản phẩm
chuyển động lên khỏi bề mặt của băng chuyền lưới rồi lại rớt xuống (hiện
tượng giả sôi) do đó nhiệt độ phân phối rất đều và nhanh.
+ Đối với những sản phẩm có kích thước và trọng lượng lớn thì được làm
đông theo kiểu hầm Tunnel. Các sản phẩm thủy sản được treo trên móc hoặc đặt
trên các giá đỡ, dàn lạnh được bố trí thích hợp sao cho không khí lạnh đối lưu
phân bố đều khắp buồng đông, năng suất làm đông khá lớn, thời gian làm đông
tùy thuộc vào khối lượng sản phẩm, kích thước sản phẩm và mật độ sản phẩm.
1.2.3.4. Làm lạnh đông thủy sản bằng tủ đông tiếp xúc
Ở phương pháp làm đông này thủy sản được đặt trong các khay và được
đặt ở giữa các tấm truyền nhiệt. Bên trong tấm truyền nhiệt có môi chất lạnh do
đó sự trao đổi nhiệt chủ yếu nhờ dẫn nhiệt của kim loại.Vì vậy tốc độ trao đổi
nhiệt lớn, hạn chế được ảnh hưởng của oxy không khí và sự mất nước của thủy
sản. Chính vì vậy mà thời gian kết đông rất nhanh, năng suất cấp đông lớn.
Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là chỉ sử dụng kết đông những sản
phẩm được đặt trong khuôn.
1
2
Hình 1.2.4. Làm lạnh đông thuỷ sản bằng tủ đông tiếp xúc
1. Khuôn đựng sản phẩm
2. Tấm truyền nhiệt
17
1.2.3.5. Làm đông thủy sản bằng tủ đông băng chuyền
Phương pháp làm đông này kết hợp giữa trao đổi nhiệt tiếp xúc với kim
loại và không khí lạnh đối lưu cưỡng bức nên có khả năng trao đổi nhiệt rất lớn,
tốc độ làm đông nhanh, hoạt động liên tục, có thể tự động hóa quá trình sản xuất.
Tuy nhiên sử dụng chất mang lạnh lỏng nên chi phí lạnh tăng lên rất nhiều khi
hoạt động sản xuất không ổn định. Thiết bị này thường được ứng dụng để làm
lạnh đông các sản phẩm dạng rời (IQF), có khối lượng và kích thước nhỏ và
đều, quá trình sản xuất có tính ổn định cao.
Thủy sản được đặt trên băng chuyền được làm bằng thép không rỉ có bề
dày rất nhỏ, bên trên có các dàn lạnh không khí thổi không khí lạnh xuống sản
phẩm. Bên dưới băng chuyền được làm lạnh bằng chất tải lạnh là CaCl2, CaCl2
tuần hoàn qua thiết bị bay hơi kiểu ống chùm vỏ bọc nằm ngang được làm lạnh
sau đó phun lên bề mặt dưới của băng chuyền tấm phẳng, làm lạnh băng chuyền
và sản phẩm đặt trên băng chuyền, không khí lạnh trong thiết bị có nhiệt độ t = (
35 45)0C, vận tốc chuyển động của không khí trong khoảng v = (4 6)m/s, thời
gian làm đông tùy thuộc vào sản phẩm. Tốc độ băng chuyền được điều chỉnh
theo thời gian làm đông.
1.2.3.6. Làm đông bằng khí hóa lỏng
Dùng khí hóa lỏng phun trực tiếp lên bề mặt của sản phẩm. Chúng sẽ bay
hơi trực tiếp trên bề mặt của sản phẩm do đó độ chênh lệch nhiệt độ giữa sản
phẩm và nhiệt độ sôi là rất lớn nên sản phẩm được kết đông cực nhanh. Chất
lượng của sản phẩm được giữ gần như nguyên vẹn.
1.2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÔNG CHIA THEO DẠNG SẢN PHẨM
1.2.4.1. Làm đông dạng khối (Block)
Trong phương pháp làm đông khối, sản phẩm được đặt vào các khuôn,
khay làm bằng tôn và được châm thêm nước do đó sản phẩm liên kết với nhau
nhờ sự đóng băng của lượng nước bao bọc bên ngoài. Nước đá bao bọc bên ngoài
18
sản phẩm có tác dụng ngăn cản sự xâm nhập của oxy không khí, làm giảm mức
độ mất nước của sản phẩm, tạo cấu trúc vững chắc, chống lại các tác động cơ
học trong quá trình bốc xếp, vận chuyển và bảo quản. Nhưng theo phương pháp
này thì chi phí sản xuất cho một đơn vị sản phẩm phải lớn do phải làm đông vận
chuyển bảo quản một lượng nước khá lớn bên ngoài thực phẩm. Lượng nước
này có thể chiếm khoảng từ 20 80% trọng lượng của sản phẩm. Ngoài ra còn
phải chi phí kim loại để làm khuôn.
Làm đông dạng khối thường áp dụng với những sản phẩm thích hợp với
môi trường nước, có chất lượng kém hơn dễ bị oxy hóa, khả năng tự bảo vệ
kém. Phương pháp này thường sử dụng tủ đông tiếp xúc để làm đông sản phẩm.
1.2.4.2. Làm đông dạng rời
Trong phương pháp làm đông dạng rời, sản phẩm có thể không cần bao
gói hoặc có thể bao gói bằng bao bì PE mỏng, không châm thêm nước. Do đó
thực phẩm không liên kết với nhau, kích thước của thực phẩm không tăng trong
quá trình làm đông, thời gian làm đông ngắn hơn, chi phí sản xuất ít hơn, chi phí
lao động và chi phí kim loại làm khuôn cũng ít hơn so với đông khối.
Sản phẩm đông rời dễ phân phối hơn, giảm chi phí vận chuyển bảo quản,
dễ tiêu thụ dễ sử dụng và thời gian tan giá nhanh. Tuy nhiên so với phương pháp
làm đông dạng khối thì sản phẩm đông rời dễ bị dập vỡ hơn, dễ bị oxy hóa bởi
oxy không khí, mức độ mất nước lớn hơn và hao hụt trọng lượng nhiều hơn.
Những sản phẩm loại đông rời thường là những sản phẩm thích hợp với
môi trường không khí hoặc chúng có chất lượng cao, có khả năng tự bảo vệ tốt.
Một số trường hợp phải bao gói để hạn chế những tác động xấu của không khí
đối với thực phẩm.
Sản phẩm đông rời thường được làm đông trong các thiệt bị làm đông
bằng không khí lạnh như: Hầm đông gió (Tunnel), tủ đông băng chuyền, tủ đông
tầng sôi, khí hóa lỏng. Một số trường hợp có thể làm đông trong tủ đông tiếp xúc
với bao gói cách ẩm để ngăn không cho chúng liên kết với nhau.
19
1.2.5. NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA SẢN PHẨM THỦY SẢN TRONG QUÁ
TRÌNH LÀM ĐÔNG
1.2.5.1. Biến đổi về vật lý
Trong quá trình làm đông cấu trúc của sản phẩm thủy sản trở lên rắn
chắc, màu sắc cũng bị biến đổi do bị oxy hóa, mất nước. Những biến đổi này
phụ thuộc vào mức độ biến tính của các chất tan và mức độ mất nước của thủy
sản.
Các chất tan biến tính và cấu trúc mất nước sẽ có màu trắng đục, trọng
lượng của thủy sản giảm sút mùi vị đặc trưng của thủy sản cũng bị giảm đi do
hao phí các chất dinh dưỡng hòa tan trong quá trình làm tan băng và cấu trúc của
thủy sản sau khi tan băng trở nên mềm nhão do hậu quả của quá trình kết tinh
nước làm thể tích tăng lên, các tinh thể đá làm rách vỡ cấu trúc tế bào và mô.
Quá trình kết tinh nước diễn ra từ bề mặt luôn luôn có xu hướng thu hút
nước ở những vị trí nước chưa kết tinh, sự chuyển động của nước còn do sự
chênh lệch nhiệt độ dẫn đến sự chênh lệch áp suất hơi nước, nước sẽ chuyển
động từ nơi có nhiệt đô cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Ở vị trí nước đang kết
tinh nồng độ các chất tan tăng lên dẫn đến chênh lệch áp suất thẩm thấu với
những vị trí xung quanh. Những tác động này đều cùng một hướng làm cho nước
ở trong tế bào chuyển động ra ngoài, nước ở vị trí có trạng thái kết hợp cao đến
nơi có trạng thái tự do hơn. Khi làm tan băng thì một phần nước không quay trở
lại được trạng thái ban đầu dẫn đến tỉ lệ nước tự do tăng lên làm cho chúng dễ
thoát ra ngoài đem theo các chất hòa tan làm giảm trọng lượng và mùi vị của thủy
sản.
Mức độ mất nước của thủy sản khi làm đông phụ thuộc vào nhiệt độ, thời
gian, môi trường làm lạnh đông.
Nhiệt độ cấp đông càng thấp thì mức độ mất nước càng ít.
Thời gian làm đông càng ngắn thì mức độ mất nước càng ít.
20
Làm đông trong môi trường lỏng, tiếp xúc với tấm truyền nhiệt bằng kim
loại, dùng nitơ lỏng sẽ mất nước ít hớn so với làm đông bằng không khí lạnh đối
lưu cưỡng bức.
1.2.5.2. Biến đổi về hóa học
Ở nhiệt độ rất thấp nước kết tinh gần hết nên các biến đổi hóa sinh
giảm. Biến đổi hóa học chủ yếu là sự tạo thành axit lactic từ glycogen và sự biến
tính protein hòa tan. Các biến đổi này diễn ra chủ yếu ở giai đoạn nước tự do kết
tinh. Mức độ biến đổi sẽ giảm khi làm tăng tốc độ kết tinh nước.
Các phân tử protein luôn ở trạng thái phân cực. Bình thường các gốc phân
cực của phân tử protein quay ra ngoài và liên kết với các phân tử nước, bằng liên
kết tĩnh điện. Khi nước khuyếch tán để kết tinh, các gốc phân cực của phân tử
protein sẽ quay vào phía trong tự cân bằng điện tích. Như vậy chúng thay đổi cấu
trúc, mất khả năng liên kết với nước. Khi sử dụng chúng làm giảm tính giữ và
hút nước của sản phẩm.
Khi làm tăng tốc độ kết tinh nước sẽ giảm sự khuyếch tán nước. Vì vậy
giảm sự biến tính của protein của sản phẩm.
21
1.2.5.3 Biến đổi về vi sinh vật
Trong quá trình làm đông số lượng vi sinh vật giảm rất nhiều. Vì vi sinh
vật bị tiêu diệt do mất môi trường sống. Ở nhiệt độ t = –50C đã có thể đóng băng
80% nước trong thực phẩm. Lượng nước còn lại ở trạng thái liên kết với các
chất tan nên vi sinh vật khó hoạt động. Nồng độ chất cao sẽ tạo ra áp suất thẩm
thấu gây khuyếch tán nước trong vi sinh vật ra ngoài, làm biến đổi tính chất
nguyên sinh của vi sinh vật.
Mặt khác vi sinh vật bị tiêu diệt còn do tác dụng cơ học khi nước đóng
băng làm tăng thể tích, các tinh thể nước đá có cấu trúc vững chắc, sắc nhọn sẽ
làm rách vỡ cấu trúc tế bào vi sinh vật, enzyme trong vi sinh vật cũng có bản chất
giống protein nên cũng bị biến tính giảm hoạt độ và mất dần khả năng xúc tác
cho các phản ứng sinh hóa trong chuỗi phản ứng của các quá trình trao đổi chất
nên vi sinh vật còn bị chết do các quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng trong tế
bào vi sinh vật diễn ra.
22
CHƯƠNG II. CHỌN SỐ LIỆU BAN ĐẦU
2.1. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
2.1.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ LÀM ĐÔNG
2.1.1.1. Chọn phương pháp làm đông
Tại nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh Nam Việt chủ yếu là làm đông
cá nên tôi chọn phương pháp làm đông bằng băng chuyền phẳng và đông tiếp
xúc. Đây là hai phương pháp làm đông có rất nhiều ưu điểm.
Ưu điểm của phương pháp cấp đông bằng tủ đông tiếp xúc.
+Tủ đông tiếp xúc có cấu trúc vững chắc, đơn giản, ít hư hỏng, diện
tích chiếm chỗ ít, dễ vận hành.
+ Do sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với các tấm truyền nhiệt nên thời
gian làm đông khá nhanh, sản phẩm ít bị oxy hóa và ít hao trọng lượng khi cấp
đông.
+ Đặc biệt nó vừa có thể làm đông sản phẩm dạng rời vừa có thể làm
đông các sản phẩm thủy sản dạng khối (Block).
+ Năng suất cấp đông khá lớn.
Ưu điểm của phương pháp cấp đông bằng tủ đông băng chuyền.
+ Tủ đông băng chuyền có cường độ trao đổi nhiệt lớn do không khí
trong tủ đối lưu cưỡng bức nhờ các quạt gió.Vì vậy mà thời gian làm đông rất
nhanh.
+ Tủ đông băng chuyền hoạt động liên tục nên nguyên liệu không phải
chờ đợi trước khi làm đông, công suất tủ lớn phù hợp với điều kiện sản suất có
công suất lớn và ổn định.
