TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG sấy ĐÔNG KHÔ RAU CÔNG SUẤT 1000 KGH

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TS. Trần Lệ Thu (GVHD)

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
(Hệ: Đại học chính quy)

Đề tài:
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
SẤY ĐÔNG KHÔ RAU CÔNG SUẤT 1000
KG/H

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN QUANG
LỚP

: 05DHTP1

MÃ SỐ SINH VIÊN

: 2005140453

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2017


MỤC LỤC

2

1. TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ SẤY ĐÔNG KHÔ
1.1.

Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính

1.1.1. Thế nào là lạnh đông thực phẩm?
Lạnh đông thực phẩm là làm lạnh thực phẩm xuống dứi nhiệt độ đóng băng. Nhiệt độ
đóng băng của thực phẩm thường thấp hơn 0 0C một vài độ, tuy nhiên các thực phẩm như
tôm, cá, rau củ thường được kết đông thẳng xuống tới -180C. Các sản phẩm có kích thước
lớn như lợn nửa con, lợn cả con, thịt bò 1/4 hoặc 1/2 sau khi kết đông thường đạt nhiệt độ
-120C đến -180C ở bề mặt và -60C đến -80C ở tâm thịt. Khi bảo quản ở kho lạnh, nhiệt độ
sẽ giảm dần hạ xuống đến nhiệt độ bảo quản từ -18 0C đến -250C. Một số thực phẩm còn
được bảo quản ở nhiệt độ lạnh hơn như kem cốc ở -350C.
Mục đích của lạnh đông và bảo quản đông thực phẩm là nâng cao chất lượng và kéo
dài thời gian bảo quản đến nhiều tháng thậm chí nhiều năm.
1.1.2. Phân loại và các phương pháp lạnh đông thực phẩm
Phương pháp và máy lạnh đông thực phẩm:
-

-

-

Lạnh đông trong luồng gió lạnh:
 Buồng lạnh đông (gió kiểu Tunel giá treo, kiểu xe đẩy,…)
 Tủ lạnh đông gió (kiểu liên tục, kiểu theo mẻ,…)
 Máy lạnh đông tầng sôi IQF
 Máy lạnh đông IQF băng chuyền thẳng

 Máy lạnh đông IQF băng chuyền xoắn
Lạnh đông kiểu tiếp xúc:

Tiếp xúc kiểu bề mặt tấp lắc:
 Máy lạnh đông tiếp xúc kiểu tấm lắc
 Máy lạnh đông tiếp xúc kiểu thùng quay

Tiếp xúc kiểu nhúng chìm:
 Máy lạnh đông kiểu nhúng chìm trong chất tải lạnh kiểu bể
Lạnh đông kiểu phun bằng khí hóa lỏng:
 Máy lạnh đông phun nitơ lỏng
 Máy lạnh đông phun CO2 lỏng

Như vậy theo phương pháp lạnh đông, người ta có thể phân ra lạnh đông trong luồng
gió lạnh, lạnh đông tiếp xúc kiểu bề mặt (trên tấm lắc) hoặc lạnh đông tiếp xúc kiểu
nhúng chìm và lạnh đông kiểu phun bằng khí hóa lỏng như nitơ lỏng, không khí lỏng
hoặc CO2 lỏng…
Ngoài ra theo tốc độ lạnh đông, người ta có thể phân ra lạnh đông rất chậm, lạnh đông
chậm, lạnh đông nhanh, lạnh đông rất nhanh, lạnh đông siêu nhanh (bảng 1).

3


Bảng 1. Tốc độ kết đông
Phương pháp kết
đông
Lạnh đông rất chậm
Lạnh đông chậm
Lạnh đông nhanh
Lạnh đông rất nhanh

Lạnh đông siêu nhanh

Tốc độ kết
đông, cm/h

Nhiệt độ
gió, 0C

Tốc độ
gió,m/s

Ghi chú

< 0,1

-

-

0,1 – 0,5
0,5 – 5
5
300 - 600

-250C
-350C

1
3–5

Lạnh đông
trong luồng gió
"
"
Tiếp xúc
Phun N2 lỏng

Tùy theo công nghệ lạnh đông chia ra lạnh đông một pha và hai pha. Lạnh đông một
pha là lạnh đông thực phẩm từ nhiệt độ môi trường sau giết mổ (thường lấy là 37 0C) trực
tiếp xuống nhiệt độ bảo quản đông (-18 0C). Lạnh đông hai pha là thực phẩm được làm
lạnh sơ bộ từ 370C xuống 40C trước khi đưa vào lạnh đông đến -18 0C. Lạnh đông một pha
có ưu điểm là hao hụt khối lượng sản phẩm nhỏ, thuận lợi trong khâu bốc dỡ sản phẩm,
thiết bị đơn giản nên được ứng dụng nhiều hơn.
Tùy theo dạng sản xuất có thể chia ra kiểu kết đông cả con (bò, lợn, cả con, 1/2 con
hoặc 1/4 con) dạng bánh định hình, hộp tiêu chuẩn ( bánh thịt thăn 0,5kg, thịt nạc 0,5 kg,
mỡ 0,5 kg sau khi sơ chế, tôm bánh 0,5 kg , 1 kg, các khay 5 kg, 10 kg…) và các loại IQF
(lạnh đông rời) như tôm, cá, đậu Hà Lan, đùi gà…rời.
Mỗi loại sản phẩm yêu cầu một dạng thiết bị làm lạnh đông riêng. Ví dụ: bò, heo cả
con hoặc 1/2 con được làm lạnh đông kiểu tunel dây xích treo chuyển động liên tục theo
đường ziczắc trong hầm. Các sản phẩm dạng khay, bánh thường được làm lạnh đông tiếp
xúc còn các loại như tôm, cá phi lê, đùi gà…được lạnh đông trong máy lạnh đông IQF.
1.1.3. Ưu nhược điểm của tốc độ lạnh đông
Lạnh đông chậm
Thời gian lạnh đông 15 – 20 h, tốc độ lạnh đông khoảng 0,1 đến 0,5 cm/h. Nhiệt độ
không khí khoảng -250C, tốc độ lưu thông không khí khoảng 1 m/s.
Do thời gian lạnh đông chậm, tinh thể đá kết tinh trong gian tế bào có kích thước lớn,
phá vỡ làm rách các màng tế bào, phá hủy mô tế bào sản phẩm. Khi làm tan giá dịch bào
bị chảy mất do các màng tế bào bị rách nên chất lượng sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng,
dễ nhiễm trùng. Ngày nay hầu như người ta không sử dụng phương pháp lạnh đông chậm
để làm lạnh đông thực phẩm, trừ một số ứng dụng có mục đích như đông chậm các loại

thịt dai, già như thịt trâu… hoặc rau quả.
Thịt trâu già kết lạnh chậm, các tinh thể đá làm rách các màng tế bào, khi đem nấu thịt
mềm và dễ ăn hơn. Rau quả cần ép nước, khi qua lạnh đông chậm, các màng tế bào bị
phá hủy nên công ép giảm xuống, năng suất ép có khi đạt 150% so với rau quả tươi
không qua lạnh đông chậm.
Lạnh đông nhanh
Thời gian lạnh đông nhanh hơn, tốc độ lạnh đông đạt khoảng 0,5 đến 5 cm/h. Có thể
lạnh đông nhanh trong môi trường không khí hoặc chất tải lạnh lỏng. Lạnh đông trong
4


phòng hoặc tunel yêu cầu nhiệt độ không khí đạt -35 0C, tốc độ không khí 3 đến 5 m/s.
Các máy lạnh đông thực phẩm có thể có nhiệt độ và đối lưu không khí khác hơn. Nếu
dùng chất tải lạnh, người ta nhúng trực tiếp sản phẩm trong chất tải lạnh là nước muối
hoặc môi chất lạnh đang sôi. Hiệu quả và thời gian lạnh đông đảm bảo yêu cầu của
phương pháp lạnh đông nhanh.
Lạnh đông nhanh làm cho các tinh thể đá mịn hơn, không làm rách màng tế bào. Khi
làm rã đông, sản phẩm không bị chảy mất dịch bào, đảm bảo chất lượng của sản phẩm.
Lạnh đông cực nhanh
Phương pháp lạnh đông cực nhanh thường thực hiện bằng cách nhúng sản phẩm trong
CO2 lỏng, nitơ lỏng hoặc các khí hóa lỏng khác. Thời gian kết đông còn 5 – 10 phút, chỉ
bằng 1/6 so với phương pháp lạnh đông nhanh. Tốc độ lạnh đông có khi đạt tới 300 cm/h
đến 600 cm/h.
1.1.4. Một vài chỉ tiêu so sánh ba phương pháp lạnh đông
Để có thể lạnh đông và bảo quản các loại thực phẩm khác nhau một cách tối ưu người
ta đã sử dụng nhiều phương pháp lạnh đông khác nhau với các điều kiện về tiêu tốn năng
lượng, yêu cầu diện tích, thời gian lạnh đông, phương pháp nạp và tháo sản phẩm khác
nhau. Bảng 2 giới thiệu các giá trị để so sánh.
1.2.

-

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính

1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm lạnh đông
- Chất lượng ban đầu của sản phẩm khi đưa vào lạnh đông.
- Điều kiện vệ sinh và phương pháp gia công chế biến.
Độ chín tới của sản phẩm. Đối với rau quả vào thời gian giữa lúc thu hoạch và khi đưa
vào làm lạnh đông. Thời gian đó càng dài, chất lượng càng giảm. Đối với thịt động vật
vào độ chín sinh học của thịt. Ví dụ nếu bảo quản ở 0 – 2 0C thì thời gian chín sinh học
của các loại thịt như sau:
Thịt bò 4 – 8 ngày
Thịt lợn 2 – 3 ngày
Thịt bê 1 – 2 ngày
Thịt cừu 2 – 4 ngày ( trên 16 h ở 120C – 160C)

5


Lạnh đông trong luồng không khí lạnh

Lạnh đông tiếp xúc

54

410473

Năng suất lạnh yêu cầu tổng thể từ +5Nhiệt tổn thất tổng, kJ/kg.
đến -180C, kJ/kg

hiệt tổn thất cho quạt và bơm1)Nhiệt tổn thất qua bao che, kJ/kg
37

159
452410473

136329

37

159377440

_10517

75

125
348410

_7513

368
96 431

8_13

67

117
348410

7582113

Với frêôn
lỏng

67

71

97
335398

4813

84

__13

_Đến -196-30
_1 ÷ -35-432 ÷ 3

Với nitơ lỏng

97
Trung bình cần

_1713

-40 ÷ -450,5 ÷ -35

1 _-40 ÷ -452 ÷
-30
6 _-35 ÷ -402 ÷ 3_-35-400,5 ÷ 1 __-350,5 ÷ 1 --30-352 ÷ 3

Với nước
muối hoặc
glycol

Lạnh đông bằng nhúng hoặc phun

Bảng 2.Các giá trị so sánh về nhu cầu lạnh đối với các phương pháp lạnh đông khác nhau

dọc Hầm kiểu
Hầm tunel tự Sản phẩm rời
Kiểu tấm với Kiểu tấm bay
tunel chất tải
Kiểu dáng
động chất tải
trong luồng
theo chiều theo chiều ngang không khí lạnh nước muối hơi trực tiếp

Phương pháp lạnh đông

Nhiệt độ bay hơi, 0C trung bìnhNăng suất lạnh đông, t/h

6


Cá phải kết đông ngay sau khi đánh bắt. ngoài ra chất lượng kết đông còn phụ thuộc
vào:

1.2.2.

Bao bì bảo quản không thấm hơi.
Quá trình lạnh đông trong máy lạnh đông.
Quá trình bảo quản đông và độ ổn định của nhiệt độ.
Quá trình làm ấm sản phẩm (rã đông và làm ấm).
Hao hụt khối lượng và phương pháp giảm hao hụt

Hao hụt khối lượng của sản phẩm lạnh đông là do nhiệt độ dàn bay hơi hoặc dàn lạnh
thấp. Do chênh lệch áp suất hơi của nước riêng phần nên ẩm trong sản phẩm bay hơi đến
bám vào giàn lạnh dứi dạng băng tuyết. Sự dịch chuyển ẩm này là rất đặc trưng trong quá
trình xử lý lạnh cũng như lạnh đông thực phẩm. Hao hụt này phụ thuộc vào rất nhiều yếu
tố khác nhau như độ chênh lệch nhiệt độ giữa các sản phẩm và không khí lạnh, tốc độ
gió, phương pháp lạnh đông, tốc độ lạnh đông… Bảng 3 giới thiệu hao hụt khối lượng ở
các các phương pháp lạnh đông khác nhau đối với thịt lợn, thịt bò 1/2 con, 1/4 con, khối
lượng 70 ÷ 100 kg/ sản phẩm.
Để giảm hao hụt khối lượng, nên dùng phương pháp lạnh đông nhanh một pha. Ngoài
ra cần thực hiện các phương pháp bổ sung khác như:
-

Bao gói sản phẩm bằng túi nilông. Đối với gà, khi bao gói bằng túi nilông xong,
người ta còn hút chân không để tránh tạo lớp không khí cách nhiệt khi tiến hành
lạnh đông. Khi đó màng nilông sẽ dính sát lên bề mặt da gà.
- Tráng băng ngay sau khi lạnh đông để tạo một lớp áo băng trên sản phẩm càng
sớm càng tốt. Tráng băng còn gọi là mạ băng sản phẩm.
- Nếu là lợn, bò 1/2 con, 1/4 con… cần xếp chặt trong kho bảo quản, phủ vải bạt
tráng băng.
- Cũng cần chú ý là nhiệt độ bảo quản càng thấp, độ ẩm càng cao, càng đỡ hao hụt.
Bảng 3. Một số thông số về lạnh đông thịt lợn, bò 1/2con, 1/4con khối
lượng70÷100kg

Phương pháp lạnh
đông

Nhiệt độ tâm
thịt

Hai
pha

-Chậm
-Tăng cường
-Nhanh

Vào
0
C
4
4
4

Một
pha

-Chậm
-Tăng cường
-Nhanh

37
37
37

1.3.

Không khí trong
buồng lạnh đông

Thời
gian
lạnh
đông

Tổn hao
khối
lượng

Ra
0
C
-8
-8
-8

Nhiệt độ
0
C
-18
-23
-35

Tốc độ

m/s
0,1 ÷ 0,2
0,5 ÷ 0,8
3÷4

h
40
26
16

%
2,58
2,35
2,20

-8
-8
-8

-23
-30
-35

0,1 ÷ 0,2
0,5 ÷ 0,8
1÷2

36
24
20

1,82
1,60
1,20

Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị

1.3.1. Lạnh đông trong luồng gió lạnh
1.3.1.1. Buồn lạnh đông
7


Buồng lạnh đông được trang bị các giàn lạnh ống cánh quạt gió cưỡng bức mạnh để
tăng cường trao đổi nhiệt giữa sản phẩm không khí và giàn lạnh. Các dàn lạnh là các dàn
trực tiếp, môi chất lạnh (frêôn hoặc amôniắc) sôi ở trong ống. Thịt bố trí trên giá treo
hoặc bố trí trên xe goòng loại 1/2 hoặc 1/4 con. Nhiệt độ -350C và tốc độ đạt 2 m/s.

Hình1. Buồng lạnh đông kiểu gerasimov
Hình 1 mô tả buồng lạnh đông kiểu Gerasimov. Buồng được trang bị các dàn lạnh một
hàng ống, bố trí không chỉ trên trần, trên tường mà còn bố trí ở giữa các dãy móc treo
thịt. Ngoài ra, dọc theo chiều dài buồng, giữa các hàng cột người ta còn bố trí các dàn
lạnh có quạt gió cưỡng bức đạt tốc độ gió lưu thông 2 m/s.
Hình 2 mô tả buồng lạnh đông kiểu tunel dùng để lạnh đông thịt nửa con (lợn) và 1/4
con (bò). Trên diện tích 6 m 6 m, người ta bố trí tunel (đường hầm) có đường móc treo
thịt. Chất tải và tháo được cơ khí hóa. Dọc theo tunel, người ta bố trí các khe lưu thông
không khí. Quạt gió đảm bảo sự lưu thông gió cưỡng bức với tốc độ trung bình đạt 3 ÷
3,5 m/s. Năng suất lạnh đông mỗi buồng như vậy khoảng 10 t/ngày đêm.

8

Hình2. Buồng lạnh đông kiểu tunel (Nga)
Trong các kho lạnh chế biến và phân phối, người ta sử dụng các buồng lạnh đông với
hệ thống làm lạnh không khí dùng dàn lạnh tăng cường BOT – 230.
Đối với việc lạnh đông các sản phẩm có kích thước nhỏ hơn như cá, tôm, hoa quả với
kích thước tương đối đồng đều, người ta có thể bố trí buồng lạnh đông với phương án
dùng xe đẩy đặt sản phẩm.
Kích thước của buồng lạnh đông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại sản phẩm,
phương pháp bố trí dàn quạt, số tầng của xe, kích thước của sản phẩm. Đối với lạnh đông
cá thông thường có thể lấy theo các giá trị định hướng cho trong bảng 4.
Bảng 4. Kích thước định hướng buồng lạnh đông gió theo năng suất kg/mẻ
Năng suất buồng lạnh đông, Kích thước D × R × C, Dung tích, Hệ số chất tải gv,
kg/mẻ
mm
m3
kg/m3
500
4500 × 2400 × 2800
22
46
2500
4500 × 4500 × 3000
48
104
3500
4500 × 4500 × 3000
58
120
5000
5400 × 5400 × 3000

70
140
Cách nhiệt buồng có thể là kiểu panel lắp ghép dày 150 mm bằng xốp polyurethane hệ
số dẫn nhiệt 0,020 W/mk, hai bên là lớp tôn mạ màu (color bond) dày 0,6 mm có cán
sóng. Các panel được ghép với nhau bằng khóa cam lệch tâm (cam lock). Cách nhiệt
buồng cũng có thể làm theo phương pháp truyền thống là xây gạch, cách nhiệt, cách ẩm
bằng polystirol và nhựa đường. Loại này hình thức không đẹp nhưng rẻ hơn.
Cách nhiệt nên cần lưu ý tới ba điều kiện sau đây:
- Đảm bảo trọng tải yêu cầu.
- Chống được phồng nền do đóng băng.
9


- Đủ độ dày cách nhiệt.
Với kho lắp ghép bằng panel, để đảm bảo tải trọng cần phải bố trí một lớp bê tông chịu
tải đủ dày. Để tránh đóng băng nền phải bố trí ống gió ( 100 bằng ống nhựa đi ziczăc và
có hai đầu thông ra ngoài để thông gió). Với kho xây dựng bằng gạch cũng phải có lớp bê
tông chịu lực. Để cách nhiệt không bị bẹp, phải có các dầm gỗ sơn hoắc ín đỡ và để tránh
đóng băng phải có các ống thông gió phía dứi nên cách nhiệt.
1.3.1.2.

Tủ lạnh đông thổi gió

Tủ lạnh đông thổi gió (Air – blast freezer) là dạng máy lạnh đông có năng suất nhỏ,
lạnh đông trong luồng gió lạnh, làm việc theo từng mẻ, sản phẩm đặt trên khay hoặc xe
đẩy, theo kiểu rời, không đóng thành bánh hoặc khuôn định hình.
Tủ lạnh đông gió do Searefico (Bộ Thủy Sản) chế tạo bao gồm vỏ tủ cách nhiệt dày
150 mm bằng polyurethane, bên trong bố trí một hệ thống dàn lạnh với quạt gió cưỡng
bức hiệu suất cao và giá đặt sản phẩm lạnh đông. Phòng lạnh đông sản phẩm được chia
làm hai ngăn loại 100/125 kg, bốn ngăn loại 200/250 kg sáu ngăn loại 300 kg và tám

ngăn loại 400 kg, mỗi ngăn chứa 50 kg hoặc 62,5kg có cửa riêng biệt.
Các ngăn lạnh đông được thiết kế độc lập nên có thể hoạt động riêng rẽ và có thể quay
vòng sản phẩm, rất thích hợp cho các nhà máy vùng nguyên liệu không ổn định hoặc
thường xuyên thay đổi sản phẩm với kích cỡ và chủng loại khác nhau.
Tủ có thể có hệ thống lạnh riêng hoặc mắc nối chung vào hệ thống lạnh có sẵn, môi
chất lạnh R22 hoặc amoniac. Hình 3 giới thiệu hình dáng và kết cấu tủ và bảng 5 giới
thiệu một số đặc tính kỹ thuật của tủ.

1-giàn lạnh
2-giá xếp khay sản
phẩm
3-cửa tủ và bản lề
Bảng 5. Một số thông số kỹ thuật của tủ lạnh đông thổi gió
của Searefico Bộ Thủy sản
Thông số

Đơn vị

Năng suất lạnh đông (kg/mẻ)
100
200
300
400

10


Kích thước phủ bì: Dài L
Rộng W
Cao H

Chiều dày cách nhiệt vỏ PU
Cửa: Kích thước
Số lượng cửa

mm
mm
mm

2750
1975
2300

mm
mm
chiếc

150

Giá sản phẩm: Kich thước
Số lượng
Bước giá
Số tầng

mm
chiếc
mm
_

Khay sản phẩm: Kích thước
Số khay

mm
chiếc

Vật liệu
1.3.1.3.

_

2
2
70
25

25

5450
1975
2300

8190
1975
2300

150
150
800 × 1900
4
6
730 × 100 × 1900

4
6
70
70
50
75
750 × 500 × 60
50
75
Nhôm

10865
1975
2300
150
8
8
70
100

100

Máy lạnh đông tầng sôi

Các sản phẩm có kích thước nhỏ như đậu hà lan, cà rốt, su hào thái vuông, khoai tây
ráng, các loại quả dâu có thể dùng phương pháp tầng sôi. Nguyên tắc của phương pháp
này là thực phẩm được đưa vào một kênh cố định bố trí theo chiều dọc hầm sấy, sau khi
lạnh đông xong sẽ chảy ra phía bên kia. Dòng không khí được quạt thôi từ dứi lên, các
sản phẩm được nâng lên lơ lửng trong đệm khí. Do được tiếp xúc với dòng không khí
lạnh từ nhiều phía nên sản phẩm lạnh đông rất nhanh. Một ưu điểm nổi bật của sản phẩm

này là sản phẩm không bị vón cục và kết dính lại với nhau do đóng băng. Không khí lạnh
vừa làm nhiệm vụ lạnh đông sản phẩm vừa làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm từ cửa
nạp liệu đến cửa ra do tạo luồng không khí có định hướng, do đó đơn giản được hầu hết
các cơ cấu vận chuyển sản phẩm trong hầm đông, thường là các cơ cấu rất dễ hỏng hóc
như băng chuyền, cơ cấu đẩy, cơ cấu nâng hạ, động cơ và hộp số.

11


Kiểu
SLB 2L2
2L4
4L4
4L6
4L8
6L8
6L10
6L12
1.3.1.4.

Bảng 6. Thông số máy lạnh đông kiểu tầng sôi
Năng suất
Dài,
Rộng,
Kg/h (đậu hà
mm
mm
lan)
1900
7870

4600
2900
9870
4600
3800
11870
4600
4800
13870
4600
5600
15870
4600
6600
18070
4600
7500
20070
4600
8400
22070
4600

Cao,
mm
4000
4000
4000
4000
4000

4000
4000
4000

Máy lạnh đông băng chuyền xoắn IQF

Máy lạnh đông băng chuyền xoắn làm việc theo phương pháp lạnh đông sản phẩm
trong luồng gió lạnh. Các sản phẩm nằm riêng rẽ trên băng chuyền nên còn gọi là máy
lạnh đông rời IQF (Individual Quick Freezer). Sản phẩm được đặt trên băng chuyền đan
bằng dây thép không rỉ xoắn nhiều vòng, 2 bên có vây ngăn sản phẩm rơi ra ngoài băng
chuyền.
Nhiệt độ không khí đạt tới -40 0C. Do yêu cầu năng suất trao đổi nhiệt lớn và hiệu quả
nên thường cấp dịch cho dàn lạnh bằng bớm tuần hoàn. Tốc độ băng chuyền được điều
chỉnh vô cấp phù hợp với thời gian cấp đông của từng loại sản phẩm. Để tránh sản phẩm
dính vào nhau và dính vào băng tải, người ta bố trí cở cấu búa gõ làm rung.
Máy lạnh đông băng chuyền xoắn có kích thước nhỏ gọn chiếm ít diện tích lắp đặt
nhưng công nghệ chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp, giá thành đắt.
Tuy nhiên với đội ngũ cán bộ khoa học trẻ năng động, Searefico đã chế tạo được những
máy lạnh đông băng chuyền xoắn đầu tiên với chất lượng giá thành phù hợp. Hiện nay
máy lạnh đông băng chuyền xoắn đã được các nhà chế tạo Thụy Điển phát triểnlên một
thế hệ mới là băng chuyền xoắn tự động vận hành không cần khung đỡ với nhiều ưu điểm
vượt trội về vận hành cũng như khả năng vệ sinh tẩy rửa dễ dàng.
Bảng 7. Thông số kỹ thuật máy lạnh đông Gyro Compact System 64 và 77 của
hãng Frigoscandia Thụy điển
Kiểu
Chiều rộng bằng chuyền
Chiều dày sản phẩm tối thiểu min
Chiều dày sản phẩm tối đa max
Số tầng xoắn tối thiểu
Số tầng xoắn tối đa

Kích thước phủ bì: Dài
Rộng
Cao min
Cao max
Năng suất kết đông

64
640 mm

77
770 mm

45 mm
105 mm
15 tầng
35 tầng
8400 mm
4900 mm
3519 mm
4410 mm
700 đến 2500 kg/h

12


Bảng 8. Một số thông số kỹ thuật của máy lạnh đông băng chuyền xoắn kiểu IQF
của Searefico Bộ Thủy sản
Thông số
Năng suất lạnh đông
Năng suất lạnh yêu cầu

Sản phẩm lạnh đông
Nhiệt độ sản phẩm vào/ra
Nhiệt độ buồng
Kiểu cấp dịch (môi chất lỏng)
Môi chất lạnh
Vật liệu băng chuyền
Chiều rộng băng chuyền
Kích thước phủ bì: Dài L
Rộ
ng W
Cao
H
Chiều dày panel cách nhiệt T
Thời gian kết đông
Phương pháp xả băng
Nguồn điện
1.3.1.5.

Đơn vị
kg/h
kW
(kcal/h)

S – IQF
S – IQF
500S
350S
500
350
107 (92.000) 90 (77.000)

0

C
C
_
_
_
mm
mm
mm
mm
0

mm
phút
_
_

tôm, cá, mực, sò
+ 10/ -18
-32 ÷ -360C
bơm tuần hoàn
amoniac hoặc R22
inox
457
406
6800
6100
3600

3200
3600
3300
150

S – IQF
250S
250
70
(60.000)

356
5400
2850
3100

150
150
7 ÷ 45
Bằng nước hoặc hơi nóng
3 pha/380 V/50 Hz

Máy lạnh đông băng chuyền thẳng

Máy lạnh đông băng chuyền xoắn đòi hỏi công nghệ chế tạo cao, giá thành đắt. Một
dạng máy lạnh đông khác có công nghệ chế tạo phù hợp với Việt Nam là loại băng thẳng.
Sản phẩm cấp đông của loại máy này cũng giống như băng chuyền xoắn đó là tôm, cá
philê và các sản phẩm có kích cỡ gần như tương tự nhau. Tốc độ lạnh đông và thời gian
kết đông phụ thuộc vào cỡ và hình dạng cũng như loại sản phẩm. Thời gian lạnh đông có
thể được điều chỉnh qua tốc độ băng chuyền. Vì băng chuyền chỉ chuyển động theo một

hướng nên chiều dài máy lớn hơn loại xoắn để có thể lạnh đông đồng thời được nhiều sản
phẩm. Nguyên tắc cấu tạo là sản phẩm được đặt lên băng tải và cho chuyển động qua
luồng gió có nhiệt độ thấp (-450C) và tốc độ đến 5 m/s. Để tăng hiệu quả lạnh đông và
tiếp kiệm năng lượng, ta cần phải bố trí dàn lạnh, quạt gió, băng chuyền ra sao để đạt
được các thông số tối ưu cả về kỹ thuật, chất lượng sản phẩm và chi phí năng lượng.
Bảng 9 và hình 4 giới thiệu kết cấu máy đông băng phẳng và băng lưới của công ty
Năm Dũng.
Bảng 9. Kích thước phủ bì một số máy lạnh đông băng phẳng và lưới IQF siêu tốc
của máy Công ty Năm Dũng
Tên máy
Ký hiệu
Dài A, mm Rộng B, mm Cao C, mm
Máy lạnh đông băng lưới
IQF 250
5050
3800
3045
IQF 500
7400
3800
3045
Máy lạnh đông băng phẳng
IQF 250
9700
3600
3270
IQF 500
15900
3600
3270

13


Máy tái đông cho băng lưới
Máy tái đông cho băng phẳng

IQF 250
IQF 500
IQF 250
IQF 500

3550
5050
5400
7400

3800
3800
3600
3600

3045
3045
3045
3045

14


Hình 4. Kết cấu máy lạnh đông băng phẳng IQF Năm Dũng

1.3.2. Lạnh đông tiếp xúc
1.3.2.1. Máy lạnh đông tiếp xúc kiểu tấm lắc
Máy lạnh đông tiếp xúc là loại máy lạnh đông cho sản phẩm thường ở dạng bánh, khay
hoặc có kích thước tiêu chuẩn tiếp xúc trực tiếp với bề mặt lạnh. Bề mặt lạnh có thể được
làm lạnh bằng môi chất sôi trực tiếp hoặc bằng nước muối. Theo kết cấu có thể chia ra
các loại máy lạnh đông tiếp xúc kiểu tấm đứng, tấm ngang hoặc kiểu trống quay.
Sản phẩm được lạnh đông bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp với tấm kim loại . Bên
trong tấm kim loại là dàn bay hơi trực tiếp của môi chất lạnh. Sản phẩm được đóng sẵn
vào các khuôn có kích thước tiêu chuẩn sau đó được sắp xếp vào giữa các tấm dàn bay
hơi, tiếp theo bơm dầu từ bình vào xilanh thủy lực. Xilanh sẽ ép các tấm lại để sản phẩm
tiếp xúc với cả bề mặt trên và bề mặt dưới, lực ép duy trì từ 1,5 đến 7 kPa. Sau khi ép
xong, các giàn lạnh được cấp lỏng và bắt đầu hoạt động. Nhiệt độ sôi đạt -34 0C. Sau khi
lạnh đông xong dầu được xả lại bình, xilanh đi xuống, các tấm được tách ra và người ta
có thể lấy sản phẩm ra dễ dàng. Thiết bị làm việc theo từng mẻ. Chiều dày khuôn sản
phẩm từ 25 đến 100 mm. Thời gian lạnh đông rút xuống đáng kể. Bề dày khuôn sản
phẩm 90 mm thời gian lạnh đông khoảng hơn 3h. Tuy nhiên thời gian lạnh đông còn phụ
thuộc vào sản phẩm, sự tiếp xúc giữa các bề mặt sản phẩm trong khuôn và bao bì của
khuôn.
Năng suất của các thiết bị đạt 3 ÷ 25 t/ngày đêm.
Bảng 10. Thời gian lạnh đông của một số dạng sản phẩm
Dạng sản phẩm
SEA CF - 500
SEA CF - 1000
Thời gian lạnh đông sản
phẩm từ 50C xuống -250C
Cá khay 2 kg
340 kg/mẻ
680 kg/mẻ
150 phút
Cá khay 10 kg

500 kg/mẻ
1000 kg/mẻ
180 phút
Tôm khay 2 kg
340 kg/mẻ
680 kg/mẻ
240 phút
Thịt khay 10 kg
500 kg/mẻ
1000 kg/mẻ
210 phút
Trái cây
340 kg/mẻ
680 kg/mẻ
120 phút

15


Bảng 11. Một số thông số kỹ thuật tủ lạnh đông tiếp xúc Searefico
Năng suất (kg/mẻ)
500
750
1000
1500
Kích thước phủ bì: Dài L, mm
3300
3300
3300
3300

Rộng W,
1760
1760
1760
1760
mm
1360
1740
1995
2755
Cao
H,
mm
Kích thước tấm lắc: Dài L, mm
2020
2020
2020
2020
(tấm tiếp xúc)
Rộng W,
1220
1220
1220
1220
mm
22
22
22
22
Cao H,

mm
Số lượng tấm lắc (chiếc)
6
9
11
17
Độ cao giữa hai tấm lắc : min
50
50
50
50
(mm)
max
105
105
105
105
Công suất môtơ bơm thủy lực (kW)
0,75
0,75
0,75
1,5
1.3.2.2.

2000
3480
1760
2920
2400
1220

22
18
50
105
1,5

Máy lạnh đông tiếp xúc kiểu thùng quay

Ngoài máy lạnh đông tiếp xúc kiểu tấm nằm ngang còn có loại tấm thẳng đứng dùng
để lạnh đông cá nhưng ít phổ biến.
Máy lạnh đông tiếp xúc kiểu thùng quay bao gồm một thùng quay bằng inox được làm
lạnh trực tiếp hoặc gián tiếp từ -300C đến -500C. Thực phẩm dạng lỏng, rắn hoặc có dạng
khuôn hình tiêu chuẩn được lạnh đông qua một vòng quay của thùng quay và được dao
nạo ra rơi xuống băng chuyền đi ra ngoài. Các sản phẩm nhão hoặc lỏng được nén thành
bánh hoặc khuôn tiêu chuẩn 1,5 cm × 2 cm × 3 cm.
Bảng 12. Năng suất một số cỡ máy lạnh đông tiếp xúc thùng quay Rota – Freeze
Kiểu
H – 300
H – 600
H - 1200
1.3.2.3.

Sản phẩm rắn
hoặc cá khuôn
(philê cá, thịt…)
80 ÷ 130 kg/h
160 ÷ 260 kg/h
320 ÷ 520 kg/h

Sản phẩm nhão

hoặc lỏng (kem
hoa quả, súp…)
Khoảng 200 kg/h
~ 400 kg/h
~ 800 kg/h

Năng suất
lạnh yêu
cầu kW/t0
37/ - 400C
74
185

Bề mặt
lạnh
m2
3
6
12

Khối
lượng
kg
1700
3300
6500

Lạnh đông nhúng chìm trong chất tải lạnh

Khi nhúng sản phẩm trong nước muối lạnh hoặc trong chất lỏng lạnh (chuyển động),

tốc độ lạnh đông sản phẩm rất cao do khả năng trao đổi nhiệt giữa chất lỏng và sản phẩm
rất lớn tương đương với tấ tiếp xúc kim loại trong máy lạnh đông tiếp xúc. Do đó có thể
so sánh phương pháp này với phương pháp lạnh đông tiếp xúc nhưng với ưu điểm là sản
phẩm không cần có hình dáng, kích thước cố định. Phương pháp này rất thuận lợi cho
việc lạnh đông gà và gia cầm các loại. Người ta cũng hay lạnh đông cá trong nước muối,
khi đó nước muối được giữ ở nhiệt độ đóng băng, muối sẽ không bị phân ly để thấm vào
sản phẩm. Tuy nhiên vì phải đưa liên tục sản phẩm nóng vào nên muối có thể khuếch tán
vào sản phẩm làm ảnh hướng đến mùi vị sản phẩm. Nước thừa đóng băng vào các dàn
bay hơi ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt. Để cải thiện được tình trạng này có thể
cho thêm khoảng 10% glycerin vào nước muối để mở rộng phạm vi nhiệt độ từ -15 0C đến
-170C. Sau khi lạnh đông có thể mạ băng cho cá để giảm hao ngót. Để tránh tác động xấu
16


của muối, có thể sử dụng bao bì nilon kết hợp với hút chân không sản phẩm. Phương
pháp này rất hiệu quả vừa đảm bảo vệ sinh và chất lượng sản phẩm.
1.3.3. Lạnh đông bằng khí hóa lỏng phun
Lạnh đông trong khí hóa lỏng thường được thực hiện với nitơ lỏng. Nitơ lỏng sôi ở
nhiệt độ -1960C. Do đó độ chênh lệch nhiệt độ rất lớn giữa sản phẩm và nhiệt độ sôi nên
sản phẩm được lạnh đông gần như tức thời. Năng suất lạnh của 1 kg nitơ lỏng và nhiệt độ
ẩm hóa hơi ở -1960C và nhiệt hiện thu vào khi khí lạnh nâng nhiệt độ lên đến gần nhiệt
độ lạnh đông sản phẩm. Nhiệt độ đó cao hay thấp tùy thuộc vào cách bố trí trao đổi nhiệt
giữa hơi lạnh và sản phẩm có hiệu quả hay không.
Sản phẩm được lạnh đông liên tục. Sản phẩm được băng chuyền đưa vào vùng lạnh
đông sơ bộ đến nhiệt độ đóng băng. Ở đây nhờ có quạt quấy đảo mạnh khí nitơ lạnh mà
sản phẩm được làm lạnh và lạnh đông sơ bộ. Sau đó, sản phẩm được đưa vào phun nitơ
lỏng, sản phẩm lạnh đông nhanh chóng do hiệu quả nitơ lỏng sôi trên bề mặt sản phẩm.
Sau đó sản phẩm được đưa vào vùng cân bằng nhiệt để ủ cho nhiệt độ tâm sản phẩm đạt
yêu cầu. Thường để lạnh đông 1 kg sản phẩm cần 1 lít nitơ lỏng. Phương pháp này bởi
vậy rất đắt tiền và chỉ có thể áp dụng cho các sản phẩm lạnh đông có giá trị kinh tế cao.

1.4.

Các hãng có thiết bị tương ứng (nếu có)

 Tập đoàn hải âu: lắp đặt hệ thống IQF
 Công ty TNHH Công nghệ QQC Việt Nam với các sản phẩm:
- Hệ thống cấp đông tầng sôi IQF
- Dây chuyền IQF – cấp đông dạng xoắn ốc kép
- Hệ thống cấp đông IQF
- Băng chuyền cấp đông xoắn đơn tiêu chuẩn EU
- Băng chuyền chế biến tôm IQF
- Băng chuyền cấp đông xoắn đôi nhiều tầng QSD
 Công ty Cổ phần Công nghệ và Thiết bịVPM : sản xuất dây chuyền cấp đông IQF
 Công ty trách nhiệm hữu hạn Năm dũng với sản phẩm:
- Hệ thống IQF dành cho nông sản.
- Máy tái đông
- Mạ băng nhúng
- Mạ băng phun
- Nạp liệu IQF
- Nạp liệu tái đông
- IQF phẳng
- IQF lưới
 Công ty JBT :
- Tủ đông lạnh ADVANTEC FRIGOSCANDIA
- FRIGOSCANDIA FLoFREEZE
- Frigoscandia® GYRoCOMPACT® 40
- Tủ đông lạnh GYRoCOMPACT® 60
1.5.

Ứng dụng trong chế biến thực phẩm

1.5.1. Trong nông sản thực phẩm
1.5.1.1. Chế biến dứa lạnh đông
17


Để đảm bảo chất lượng sản phẩm dứa sau khi đóng gói phải nhanh chóng đưa vào thiết
bị làm lạnh đông nhanh (ở tủ cấp đông hay hầm làm lạnh đông) ở nhiệt độ -35 0C ÷ -400C,
với vận tốc không khí lớn hơn 2 m/s (với hầm đông). Thời gian làm lạnh đông phụ thuộc
vào loại và kích thước miếng dứa, thường từ 3 ÷ 5 h. Quá trình làm lạnh đông kết thúc
khi tâm sản phẩm đạt -150C và lượng nước trong sản phẩm sẽ đóng băng tới 86%.
1.5.1.2.

Chế biến dừa lạnh đông

Dừa sau khi rửa được cho vào túi polyetylen và đưa đi làm lạnh đông nhanh, thời gian
làm lạnh đông là 4 – 6 h khi nhiệt độ tâm quả dừa đạt -120C.
Dừa sau khi làm lạnh đông xong được đưa vào thùng và đưa vào kho bảo quản lạnh
đông có nhiệt độ -180C. Thời gian bảo quản tối đa là 6 tháng.
1.5.1.3.

Chế biến nhãn lạnh đông

Nhãn được rải trên khay xếp trên dàn (hoặc rải mỏng trên băng chuyền), rồi đưa vào
hầm đông có nhiệt độ từ -40 0C đến -450C trong thời gian 30 phút. Trong quá trình này
nước trong cùi nhãn kết tinh làm cho quả nhãn cứng lại. Các enzyme trong quả sẽ ngừng
hoạt động. Sau khi làm lạnh đông xong quả nhãn được bao phủ một lớp tuyết trắng mờ
làm cho quả có màu nâu trắng hoặc vàng trắng tùy theo giống nhãn.
1.5.1.4.

Xoài lạnh đông

Xoài sau khi đóng túi được đưa đi làm lạnh đông nhanh trong tủ đông (dạng IQF) có
nhiệt độ -350C ÷ -400C. Trong thời gian 3 – 4 h, khi nhiệt độ tâm sản phẩm đạt từ -12 0C
đến -150C thì kết thúc.
Giống các sản phẩm lạnh đông khác, sau khi làm lạnh đông xong xoài nhanh chóng
được đưa đi đóng vào thùng cactong rồi đưa đi bảo quản đông ở nhiệt độ -180C.
1.5.1.5.

Vải lạnh đông

Vải sau khi được xếp vào khay rồi đưa vào làm lạnh đông nhanh dạng rời trong các
thiết bị dạng IQF ở nhiệt độ -35 0C. Khi tâm của nó đạt nhiệt độ -12 0C thì kết thúc. Thời
gian làm lạnh đông thường 2 – 3 h.
Sau khi được lạnh đông và đóng thùng thì vải được đưa ngay vào bảo quản lạnh đông
ở nhiệt độ -180C ÷ -250C (tùy theo đặc điểm kỹ thuật của phòng). Thời gian bảo quản
không quá 6 – 8 tháng.
1.5.2. Lạnh đông một số thủy sản
1.5.2.1. Chế biến tôm đông lạnh
Tôm nguyên liệu sau khi được phân loại, rửa sạch và xếp khuôn thì đưa vào thiết bị
làm lạnh đông kiểu tunel (hầm lạnh đông nhanh) hay tủ cấp đông. Nhiệt độ của tủ đông
thường là -400C trở xuống. Quá trình làm lạnh đông kết thúc khi tâm khuôn tôm đạt nhiệt
độ -120C. Thời gian làm lạnh đông thường 3 ÷ 4 h. Tôm đông lạnh không nên bảo quản
lưu kho bảo quản lạnh đông quá 5 tháng.
1.5.2.2.

Chế biến cá đông lạnh

Ngoài các mặt hàng truyền thống về cá như các loại đồ hộp cá chúng ta còn tăng
cường chế biến xuất khẩu mặt hàng cá đông lạnh. Mặt hàng chế biến cá đông lạnh rất đa

dạng và phong phú như: cá nguyên con bỏ ruột đông lạnh, cá philê đông lạnh và cá bỏ
đầu bỏ ruột đông lạnh.
18


Cá sau khi được sơ chế và xếp khuôn được đưa vào tủ cấp đông có nhiệt độ -35 ÷
-400C. Quá trình làm lạnh đông kết thúc khi tâm sản phẩm cá đạt -12 0C. Thời gian làm
lạnh đông là 3 – 4 h. Sau đó cá được mạ băng nhằm bọc kín cá bằng lớp áo băng để hạn
chế quá trình bốc hơi nước và oxy hóa do tiếp xúc với không khí làm giảm khối lượng và
chất lượng của cá. Cũng như trong sản xuất tôm lạnh đông khuôn cá sau khi lấy ở tủ làm
lạnh đông ra được người ta tiêm nước lên bề mặt. Lớp nước này nhanh chóng được tạo
đá.
Cá sau khi đóng thùng phải nhanh chóng đưa vào phòng bảo quản lạnh đông ở nhiệt
độ không quá -180C. Trong thời gian bảo quản, nhiệt độ không được dao động quá 1 0C.
Các thùng sản phẩm phải xếp theo dãy và lô. Không để các thùng trực tiếp lên sàn đất và
sát tường. Thời gian bảo quản lạnh đông không quá 6 tháng.
1.5.2.3.

Chế biến mực đông lạnh

Các sản phẩm mực đông lạnh chủ yếu của nước ta là: mực nang philê, mực nang, mực
ống nguyên con, mực nguyên con lột da, đầu mực, rẻo mực…
Các khuôn mực sau khi xếp xong được đưa vào tủ làm lạnh đông nhanh. Nhiệt độ của
tủ -350C ÷ -400C. Quá trình làm lạnh đông nhanh kết thúc khi tâm khuôn đạt nhiệt động
-120C. Thời gian làm lạnh đông nhanh thường là 4 ÷ 5 h. Sau khi làm lạnh đông thì mực
được mạ băng.
1.5.3. Chế biến lạnh đông thịt, sữa và các sản phẩm từ sữa
1.5.3.1. Chế biến lạnh đông thịt và các sản phẩm từ thịt
Thịt là lạnh đông và bảo quản lạnh đông rất đa dạng và được tiến hành làm lạnh đông
ở các loại thiết bị khác nhau như hầm lạnh, tủ lạnh đông nhanh… Đối với các loại gia súc

lớn thường được làm lạnh đông trong buồng lạnh hay hầm lạnh dạng tunel dứi dạng một
nửa hay cả con. Thịt trược treo trên móc đẩy hay các đường ray chuyển động. Vì vậy mà
việc bốc xếp và vận chuyển được nhẹ nhàng và dễ tự động hóa. Để tăng cường quá trình
làm lạnh đông ta có thể sử dụng không khí đối lưu cưỡng bức với vận tốc không khí 3 ÷ 5
m/s. Thịt được coi là làm lạnh đông xong khi 86% nước trong thịt đóng băng và nhiệt độ
của tâm bắp đùi thịt (phần dày nhất) đạt -12 0C. Tổn hao khối lượng thịt trong quá trình
làm lạnh đông cho phép từ 0,6 ÷ 2,6% tùy theo chất lượng thịt, điều kiện kỹ thuật và
phương pháp làm lạnh đông.
Thịt ở dạng miếng, dạng tảng và nội tạng, các sản phẩm của thịt như dăm bông, patê,
xúc xích, chả, thịt quay… được làm lạnh đông bằng cách xếp vào khay inox hoặc nhôm
theo từng loại riêng, sau đó xếp lên xe đẩy hoặc băng tải. Đưa vào làm lạnh ở hầm lạnh
hoặc xếp khay vào tủ cấp đông. Thời gian làm lạnh đông tùy thuộc vào dạng thiết bị và
sản phẩm, thường là 3 ÷ 6 h, nhiệt độ không khí phòng lạnh đông là -40 0C. Quá trình làm
lạnh đông kết thúc khi nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -120C.
Một số loại sản phẩm thịt lạnh đông xuất khẩu của nước ta:
1.5.3.2.

Thịt bò 1/4 con đông lạnh.
Thịt heo 1/2 con đông lạnh.
Heo sữa đông lạnh.
Gà lạnh đông.
Vịt lạnh đông.
Lạnh đông sữa và các sản phẩm từ sữa
19


Trong quá trình chế biến sữa, nguyên liệu cần dữ trữ lâu dài có thể làm lạnh đông rồi
bảo quản ở nhiệt độ -200C thì sau 3 tháng phẩm chất cũng ít bị biến đổi. Trong thực tế
phương pháp này rất ít áp dụng.
Nhưng trong Công nghiệp chế biến sữa, kỹ thuật lạnh đông không thể thiếu được.

Trong quá trình sản xuất kem sữa, các loại kem sữa và các loại kem sữa pha trái cây được
sản xuất từ sữa và các loại trái cây được pha chế theo công thức thích hợp. Hỗn hợp pha
chế được khuấy đều và làm lạnh đông. Tùy loại kem và có sục khí làm xốp hay không.
Nhờ hỗn hợp có nhiệt độ quá lạnh thấp và nhờ thiết bị lạnh đông nhanh nên các tinh thể
kết tinh làm cho sản phẩm xốp mịn, đồng nhất và giữ được mùi vị đặc trưng. Sau khi lạnh
đông xong kem sữa có nhiệt độ -6 ÷ -80C. Sau đó ra khuôn và chuyển sang bộ phần làm
cứng thêm. Trong các thiết bị hiên đại, bộ phận làm cứng thêm có nhiệt độ -30 0C. Khi
kem đạt nhiệt độ -18 ÷ -20 0C thì đưa đi đóng gói. Các sản phẩm khác của sữa lạnh đông
và bảo quản lạnh đông là pho mát tươi, pho mát muối bơ.
Pho mát tươi là sản phẩm giàu protein của sữa, vì vậy phải được bảo quản ở nhiệt độ
thấp mới giữ được chất lượng cao, pho mát tươi sau khi sản xuất xong được làm lạnh
đông ngay và bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ -20 0C thì có thể giữ được trên 1 năm chất
lượng vẫn tốt.
Pho mát muối có thể làm lạnh đông và bảo quản lạnh đông trên 1 năm như pho mát
tươi nhưng trong thực tế người ta thường làm lạnh và bảo quản ở 0 ÷ 1 0C. Nhiệt độ 6 ÷
-80C cũng có thể kép dài đến 6 tháng, vừa tiện sử dụng vừa giảm chi phí lạnh.
Bơ được làm lạnh đông và bảo quản lạnh đông ở nhiệt độ -18 ÷ -20 0C dứi dạng gói
nhỏ hay từng thỏi lớn. Do có cấu trúc đặc biệt nên bơ có khả năng chịu được nhiệt độ quá
lạnh thấp. Chất lượng của bơ phụ thuộc nhiều vào chất lượng bao gói, độ rắn đặc và
phương pháp sản xuất bơ. Để có chất lượng tốt và giữ được lâu dài, bơ sau khi sản xuất
phải đưa đi làm lạnh đông nhanh và bảo quản lạnh đông ngay. Trong suốt quá trình bảo
quản nhiệt độ phải ổn đinh nếu không sẽ làm giảm chất lượng của bơ. Sự chuyển thành
màu vàng trên lớp bề mặt bơ hoặc xuất hiện các lớp lốm đốm (đen, vàng…) là do các vi
sinh vật gây thối và các nấm mốc gây nên. Nếu bảo quản không tốt dứi tác dụng của ánh
sáng axit oleic bị oxu hóa thành oxysteric có mùi khó chịu. Các phản ứng này xảy ra càng
nhanh khi có sự xúc tác của các ion kim loại như Pb, Fe, Mn, Cu…Nhôm và thiết không
gây ảnh hưởng xấu đối với các sản phẩm của sữa
1.6.
-

Các tài liệu tham khảo và website
Công nghệ lạnh thủy sản – nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM
Giáo trình kỹ thuật lạnh (cơ sở và ứng dụng) – Nhà xuất bản Bách khoa – Hà Nội.
/> /> /> /> />
20


PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY ĐÔNG KHÔ
RAU CÔNG SUẤT 1000 KG/H
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn
Trong quá trình tính toàn và thiết kế hệ thống sấy, phần tính toán nhiệt cho quá trình
sấy là một phần rất quan trọng trong quá trình thiết kế. Sau khi tính toán nhiệt chúng ta
mới tính toán và chọn các thiết bị cần thiết cho hệ thống sấy như máy lạnh, bơm chân
không, tính kích thước bình thăng hoa, bình ngưng tụ ẩm và các thiết bị khác…
Các thông số ban đầu của vật liệu sấy ( rau):
- Độ ẩm tương đối của các loại rau khoảng 85% ÷ 95%. Ở đây ta chọn “rau mùi”
có độ ẩm tương đối là 1 = 89%. Độ ẩm tương đối của rau sau khi sấy phải đạt từ
5% đến 7% mới bảo quản được lâu, ở đây ta sấy đến độ ẩm tương đối của rau là 2
= 5%.
Độ ẩm tuyệt đối của rau trước quá trình sấy là: k1 = 89%
Độ ẩm tuyệt đối của rau sau quá trình sấy là: k2 = 5,26%
- Thời gian sấy là một yếu tố hết sức quan trọng, tùy vào từng loại sản phẩm mà
thời gian sấy sẽ khác nhau. Do vậy khi sấy sản phẩm khác nhau cần ước lượng
thời gian sấy để đảm bảo chất lượng đạt yêu cầu, sau đó đặt thời gian sấy cố định
cho từng loại sản phẩm cụ thể. Đối với các loại rau và củ thái mỏng thời gian sấy
từ 4 ÷ 7 h. Ở đây ta đặt thời gian sấy cho rau mùi là 4 h.
Thời gian sấy: = 4 (h)
- Khối lượng vật liệu đi vào hệ thống trong một mẻ G1 = 4000 (kg/ mẻ).
- Thời gian và khối lượng ẩm cần bốc trong từng giai đoạn:
+ Quá trình làm lạnh:

Thời gian trong giai đoạn làm lạnh là: 1 = 0,5 (h)
Phần trăm khối lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình làm lạnh là 15%
+ Quá trình thăng hoa:
Thời gian trong giai đoạn thăng hoa là: 2 = 2,5 (h)
Phần trăm khối lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình thăng hoa là 65%
+ Quá trình thải ẩm dư:
Thời gian trong giai đoạn thải ẩm dư là: 3 = 1 (h)
Phần trăm khối lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình thải ẩm dư là 20%
- Nhiệt độ thăng hoa là tth = - 100C
- Nhiệt độ môi trường là tmt = 200C
2.1.1. Tính toán lượng ẩm cần thiết cho từng giai đoạn sấy
-

Khối lượng ẩm cần bốc hơi cho cả quá trình sấy:
Theo công thức (7-7) sách tính toán và thiết kế hệ thống sấy [1]
Ga = G 1
Trong đó:
21


Ga: là khối lượng ẩm cần bốc hơi trong cả quá trình sấy.
k1

: là độ ẩm tuyệt đối của vật liệu trước quá trình sấy.

k2

: là độ ẩm tuyệt đối của vật liệu sau khi sấy.

G1: khối lượng vật liệu sấy vào hệ thống trong một mẻ.

Thay các giá trị vào ta được:
Ga = 4000 = 3536,8 (kg)
-

Tính toán lượng ẩm cần bốc hơi cho giai đoạn làm lạnh trong một giờ:
Ta có công thức sau: W1 =

(kg/h)

Trong đó: W1 là lượng ẩm cần bốc hơi trong giai đoạn làm lạnh trong một giờ.
Ga1 là lượng ẩm cần bốc hơi trong giai đoạn làm lạnh.
Ga1 = Ga . 15% = 3536,8 = 530,52 (kg)
Thay số vào ta được: W1 = = 1061,04 (kg/h)
-

Tính toán lượng ẩm cần bốc hơi cho giai đoạn thăng hoa trong một giờ.
Tương tự như trên ta có:
Ga2 = 3536,8 = 2298,92 (kg)
W2 = = 919,568 (kg)

-

Tính toán lượng ẩm cần bốc hơi cho giai đoạn bốc hơi ẩm dư trong một giờ.
Tương tự như trên ta có:
Ga3 = 3536,8 = 707,36 (kg)
W3 = = 707,36 (kg)

2.1.2. Tính toán lượng nhiệt cho quá trình sấy
2.1.2.1. Tính toán nhiệt bình thăng hoa
Khác với các thiết bị sấy khác, trong bình thăng hoa không có tổn thất nhiệt do:

-

Thiết bị truyền tải, nên Qct = 0 (kJ)
Tổn thất ra môi trường, nên Qmt = 0 (kJ)
Tổn thất do tác nhân sấy mang đi Qtns = 0 (kJ)

Như vậy nhiệt lượng tiêu hao trong hệ thống sấy thăng hoa gồm:
-

Nhiệt lượng cần làm lạnh vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thăng
hoa Q1
- Nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy thăng hoa Qth
- Nhiệt lượng cần thiết để bay hơi ẩm còn lại sau thăng hoa Qd
- Nhiệt lượng vật lý để đưa vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thăng
hoa là Q’
- Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình đông đặc Q’’
Từ đó ta thấy phương trình cân bằng nhiệt cho hệ thống sấy thăng hoa theo công thức
(15-1) [1]:
Q = (Q1 + Qth) + Qd – (Q’ + Q’’) (kJ)
22


Ta thấy về mặt giá trị tuyệt đối ta có:
Q1 = Q’ + Q’’ (kJ)
Do đó:
Q = Qth + Qd (kJ)
2.1.2.2. Nhiệt lượng cần thiết trong giai đoạn thăng hoa
Ta có công thức sau:
Qth = qth . 2 (kJ)
qth là nhiệt lượng cần cần thiết cho quá trình thăng hoa trong một giờ

qth = rth . W2 (kJ/h)
rth là nhiệt ẩm thăng hoa ở nhiệt độ -10 0C ta lấy rth = 680 kcal/kg hay rth = 2843,488
kJ/kg
qth = 2483,488 . 919,568 = 2283736,093 (kJ/h)
Qth = 2283736,093 . 2,5 = 5709340,233 (kJ/h)
2.1.2.3. Nhiệt lượng cần thiết trong giai đoạn bay hơi ẩm dư
Ta có nhiệt lượng cần thiết trong giai đoạn bay hơi ẩm dư được tính như sau:
Qd = qbh . 3 (kJ)
Với qbh là nhiệt lượng cần thiết để bay hơi ẩm dư trong một giờ
qbh = r . W3 (kJ/h)
Như chúng ta đã thấy ẩm còn lại trong giai đoạn này tồn tại dứi dạng lỏng do vậy
nhiệt hóa hơi lấy r = 591 kcakl/kg = 2471,326 kJ/kg.
qbh = 2471,326 . 707,36 = 1748117,159 (kJ/h)
Qd = 1748117,159 . 1 = 1748117,159 (kJ)
2.1.2.4. Tổng nhiệt lượng cần thiết cho cả quá trình sấy
Q = Qth + Qd = 5709340,233 + 1748117,159 =7457457,392 (kJ/h)
Hay ta có:
q = = = 2108,5324 (kJ/kg ẩm)
2.1.3. Tính toán nhiệt tỏa ra ở bình ngưng đóng băng
Bình ngưng – đóng băng là thiết bị trao đổi nhiệt ở dạng chùm ống. Phía ngoài ống là
quá trình NH3 bay hơi và phía trong hỗn hợp nước – không khí không những thực hiện
quá trình ngưng mà còn cả quá trình đóng băng. Do đó nhiệt lượng tỏa ra trong bình đóng
băng là:
Theo công thức (15-9) [1]
Qn = Wb {( r + rđ) + Cpa( th – tb )} (kJ)
Trong đó:
- Wb là lượng ẩm đóng băng, kg/h
- r và rđ tương ứng là nhiệt ẩm hóa hơi và nhiệt đông đặc của nước, kJ/kg
- Cpa là nhiệt dung riêng của hơi nước, kJ/kg.K
- t và tb tương ứng là nhiệt độ hơi nước và nhiệt độ băng, 0C

Chọn các nhiệt độ như sau:
-

Nhiệt độ bay hơi NH3: tbh = - 200C
Nhiệt độ băng:
tb = -160C
Nhiệt độ môi trường: th = 200C

Theo bảng 3 nước và hơi bảo hòa [3]
-

Nhiệt ẩm hóa hơi của nước: r = 2500 kJ/kg
23


-

Nhiệt đông đặc của nước: rđ = 333,37 kJ/kg
Lượng ẩm đóng băng: Wb = 1061,04 kg/h

Thay số vào ta được nhiệt lượng tỏa ra trong bình ngưng – đóng băng:
Qn = 1061,04 . {(2500 + 333,37) + 1,842 . (20 + 16)}
= 3076678,589 (kJ/h)
Hay Qn = 854,6329414 (kW)
2.1.4. Tính toán và chọn máy lạnh cho hệ thống sấy
Đối với hệ thống sấy thăng hoa việc chọn máy lạnh có ý nghĩa rất quan trọng vì đối
với hệ thống sấy thăng hoa thì máy lạnh là thiết bị lớn nhất.
2.1.4.1. Chọn các thông số của chế độ làm việc
a. Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh
Môi chất lạnh trong hệ thống này ta chọn là NH 3 với nhiệt độ bay hơi của môi chất

lạnh là t0 = -200C.
b. Nhiệt độ ngưng tụ ở bình ngưng
Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị. Đối với
thiết bị làm mát bằng nước thì ta có:
tk = tw2 + tk
trong đó:
- tk là nhiệt độ ngưng tụ
- tw2 là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
- tk hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu khoảng từ 30C đến 50C
Chọn nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng là 300C
Tk = 30 + 5 = 350C , với tk = 50C
c. Nhiệt độ quá lạnh tql
Ngày nay do thiết bị quá lạnh làm cho máy thêm cồng kềnh, tiêu tốn vật tư tăng, giá
thành tăng mà hiệu quả đem lại không cao nên các máy lạnh hầu như không còn trang bị
thiết bị quá lạnh.
d. Nhiệt độ hơi hút th
Nhiệt độ hơi hút là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén, nhiệt độ hút bao giờ cũng
lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh.
Để đảm bảo máy nén hoạt động không bị hút phải lỏng, người ta bố trí các bình tách
lỏng và phải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt.
Với môi chất lạnh NH 3 nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 0C đến 100C nghĩa là
độ quá nhiệt hơi hút tk =50 – 150C là có thể đảm bảo độ an toàn cho máy nén làm việc.
th = t0 + (50 – 150C)
Do vậy ta có nhiệt độ hơi hút vào máy nén:
th = -20 + 5 = -15 0C
2.1.4.2. Chu trình máy lạnh
a. Sơ đồ và chu trình biểu diễn trên sơ đồ lgp-h
24

Sơ đồ hệ thống lạnh:

NT: thiết bị ngưng tụ
MN: máy nén
TL: van thiết lưu
BH: thiết bị bay hơi
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh:
Môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi được máy nén hút về và nén lên áp suất cao đẩy vào
bình ngưng tụ, ở bình ngưng hơi môi chất thải nhiệt cho nước và ngưng tụ lành lỏng.
Lỏng có áp suất cao đi qua van tiết lưu vào bình bay hơi, tại bình bay hơi lỏng môi chất
sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp thu nhiệt của môi trường lạnh. Hơi lại được hút về
máy nén, như vậy vòng tuần hoàn được khép kín.
Chu trình máy lạnh trên đồ thị lgp-h:

Sự thay đổi trạng thái môi chất lạnh trong chu trình như sau:
1’ – 1: quá nhiệt hơi hút
1– 2: nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp
2- 2’: làm mát đẳng áp hơi môi chất lạnh từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bảo
hòa
2’– 3: ngưng tụ môi chất đẳng áp và đẳng nhiệt
3– 4: quá trình tiết lưu đẳng entanpy ở van tiết lưu
25