ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM Quá trình Thiết bị sấy bột cá từ phụ phẩm cá tra (Pangasius hypophthalmus) với năng suất 500 kg nguyên liệu sấy

Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
===***===

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
Đề tài:
Quá trình & Thiết bị sấy bột cá từ phụ phẩm
cá tra (Pangasius hypophthalmus) với năng
suất 500 kg nguyên liệu sấy
Giáo viên hướng dẫn : TS. Trần Thị Thu Hằng
Thực hiện

: Nhóm 8

Thời gian

: Thứ 2_Tiết 7, 8, 9_Tuần 8-13

HÀ NỘI – 2020

LỜI CẢM ƠN
1


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Lời đầu tiên, để hoàn thành học phần Đồ án kĩ thuật thực phẩm, tập thể
nhóm 8 chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám đốc, Ban đào tạo
và toàn thể các thầy cô giáo Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Chúng em cũng xin
cảm ơn Ban chủ nhiệm, cán bộ khoa và các thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ
thực phẩm – Học Viện Nông nghiệp Việt Nam đã cho chúng em kiến thức và tạo
điều kiện thuận lợi để chúng em học tập và rèn luyện tốt để hồn thành học phần
này.
Nhóm 8 chúng em cũng xin gửi lời tri ân tới TS. Trần Thị Thu Hằng là
người đã trực tiếp giảng giải và hướng dẫn chúng em hồn thành mơn học Đồ án
kĩ thuật thực phẩm.
Và cuối cùng là lời cảm ơn thân thương nhất chúng em xin gửi đến những
người thân trong gia đình, các thành viên trong nhóm 8 đã giúp đỡ nhau trong
suốt quá trình học tập môn học.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2020
Nhóm sinh viên
Nhóm 8

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 8

2


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

STT

Họ và tên

Msv

Lớp

1

Ngô Thị Mỹ Hảo

583888

K58-NTTS

2

Phạm Thuỳ Linh

601139

K60-CNTPB

3

Đỗ Thị Loan

601140

K60-CNTPB

4

Đoàn Thị Thuỳ Nga

601062

K60-CNTPA

5

Đào Thị Quỳnh

601241

K60-CNTPB

6

Lê Thị Tình

601173

K60-CNTPB

7

Hồng Thị Trang

601253

K60-CNTPA

8

Đỗ Thị Trang

583938

K58-NTTS

9

Nguyễn Đình Tuấn

601096

K60-CNTPA

10

Trần Thị Hồng Tươi

601258

K60-CNTPA

11

Lê Thị Tố Uyên

601180

K60-CNTPB

12

Nguyễn Thị Lan Vân

601182

K60-CNTPB

MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN
Học phần nhằm giúp sinh viên:

3


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

1. Về kiến thức: Có khả năng phân tích u cầu của cơng đoạn sản xuất trong quy
trình cơng nghệ chuyển đổi ngun liệu thơ thành các sản phẩm để từ đó tính tốn,
thiết kế được một số thiết bị thường được sử dụng trong chế biến thực phẩm.
2. Về kỹ năng: Có khả năng kết hợp các kiến thức lý thuyết với số liệu thực tế, cụ thể
(tra được từ các sổ tay, tài liệu…) để thiết kế được một số thiết bị thường gặp
trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
3. Về các mục tiêu khác (thái độ học tập): Có khả năng tự tổ chức nhóm và phối hợp

hiệu quả trong hoạt động nhóm.
4. Củng cố lại kiến thức đã học trong các học phần Kĩ thuật thực phẩm 1, 2, 3.
5. Nâng cao kỹ năng tính tốn.
6. Nâng cao khả năng phối hợp lý thuyết với tính tốn, áp dụng cho một sản phẩm
thực phẩm cụ thể.

4


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I.
TỔNG QUAN
1.1. Tìm hiểu về nguyên liệu sản xuất bột cá & sản phẩm bột cá
1.1.1. Nguyên liệu: Phế phụ phẩm từ cá tra (Pangasius hypophthalmus)
Cá tra (Pangasius hypophthalmus) là đối tượng nuôi chọn lọc ở vùng Đồng bằng
sông Cửu Long (ĐBSCL) và là một trong những lồi thủy sản có giá trị kinh tế cao. Cá
tra có nhiều protein, vitamin A và D trong gan cá và một số vitamin nhóm B. Hơn thế
nữa, cá tra là lồi có giá trị dinh dưỡng cao vì thành phần dinh dưỡng chứa nhiều chất
đạm, ít béo, nhiều EPA và DHA, ít cholesterol.
Bảng 1. Thành phần hóa học của cá tra
Thành phần

Protein thơ

Lipid

Nước

Tro

Tỷ lệ (%)

16.1

8.2

73.6

1.6

Nguyễn Xuân Trình, Trần Hải Yến, Trần Thị Anh Thư, 2013_Nghiên cứu công nghệ sản
xuất dịch đạm, bột cá
Nuôi cá tra phát triển mạnh ở ĐBSCL từ những năm 2000 và đạt sản lượng 1,2
triệu tấn vào năm 2012 với giá trị xuất khẩu đạt 1,8 tỷ USD. Sản lượng cá tra phi lê xuất
khẩu đạt hơn 640 ngàn tấn năm 2012, xuất khẩu hơn 140 quốc gia trên thế giới (VASEP,
2013).
Bảng 2. Thành phần cấu trúc của cá tra
Bộ phận

Phi lê

Mỡ

Thịt bụng

Đầu, xương

Nội tạng

Da

Tỷ lệ (%)

38.6

3.5

10.5

37

5.8

4.9

Nguyễn Xuân Trình, Trần Hải Yến, Trần Thị Anh Thư, 2013_Nghiên cứu công nghệ sản
xuất dịch đạm, bột cá
Quá trình chế biến từ cá tra nguyên liệu tươi sống thành sản phẩm xuất khẩu,
ngoài thành phẩm thu được cịn có một lượng lớn phụ phẩm thải ra ngoài chiếm khoảng
67% khối lượng nguyên liệu đầu vào. Lượng phụ phẩm này thông thường bao gồm: đầu
cá, xương cá, mỡ cá, bụng cá, nội tạng cá, thịt vụn, dè cá, máu cá …rất có giá trị dinh
dưỡng.
Bảng 3. Thành phần hóa học của phụ phẩm cá tra
Thành phần

Protein thô

Nito a.a

5

Lipid

Chất khô

Tro


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Tỷ lệ (%)

16.21

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

0.73

29.82

50.87

2.37

Nguyễn Xuân Trình, Trần Hải Yến, Trần Thị Anh Thư, 2013_Nghiên cứu công nghệ sản
xuất dịch đạm, bột cá

Trong ngành chế biến cá tra của Việt Nam, hiệu suất phi lê đạt khoảng 30-40% và
hầu hết các phụ phẩm đều được sử dụng để sản xuất bột cá..Tỷ lệ bột cá sản xuất từ phụ
phẩm thủy sản tăng từ 25% trong năm 2009 lên 36% trong năm 2010. Theo ước tính của
Tổ chức Bột cá và Dầu cá Quốc tế (IFFO), ngành nuôi trồng thủy sản (NTTS) đã sử dụng
73% bột cá sản xuất trong năm 2010, do đó ngành này đã gián tiếp góp phần vào việc sản
xuất thực phẩm tồn cầu.
1.1.2. Thành phẩm: Bột cá tra
Bột cá là một trong những sản phẩm chính thu được từ chất thải của cá, tương đối
khô với thành phần chủ yếu là protein (70%), khoáng chất (10%), chất béo (9%) và nước
(8%) (Pérez-Gálvez & cs, 2012 ). Bột cá là sản phẩm giàu đạm, chứa từ 47-85% đạm
tổng số, trong đó, đạm để tiêu hóa và hấp thụ là 80-95% tùy thuộc vào phương pháp chế
biến và nguyên liệu ban đầu. Protein của bột cá là protein hồn hảo vì chúng chứa đủ các
acid amine khơng thay thế và có tỷ lệ cân đối với các acid amine khác (Trần Thị Luyến &
Đỗ Minh Phụng, 1996).
Bột cá tra cung cấp dinh dưỡng cho động vật như nguồn đạm tối ưu, có đủ các axit
amin cần thiết như lysine, tyrozin, tryptophan, systin, methionin với hàm lượng cao. Đặc
biệt chất đạm trong cá tươi dễ tiêu hóa, dễ hấp thu hơn so với thịt, năng lượng, chất
khoáng, vitamin… dùng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, thuỷ sản… Bột cá tra được sử
dụng chủ yếu như là nguồn protein dễ tiêu hoá, cung cấp các acid béo cần thiết, ít
cholesterol, giàu chất khống, phospholipid…và các chất thu hút vị ngon, giúp tiêu hoá
tốt, đảm bảo mức độ dinh dưỡng, năng lượng cho vật nuôi nặng cân, chóng lớn…
1.2.

Tìm hiểu về q trình sấy

1.2.1. Khái niệm
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Qúa trình
này có thể tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như: năng lượng mặt trời,
năng lượng gió. Dùng phương pháp này thì đỡ tốn nhiệt năng, nhưng khơng chủ động
điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kĩ thuật, năng xuất thấp. Bởi vậy

6


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

trong các ngành công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo là dùng
nguồn năng lượng do con người tạo ra.
Tùy theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy cũng chia ra:
Sấy đối lưu: là phương pháp sấy mà vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy
( kk nóng, khói …)
Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy mà vật liệu sấy không trực tiếp tiếp xúc với tác
nhân sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu gián tiếp qua một vách ngăn.
Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại
do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có
tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu.
Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong mơi trường có độ chân không rất cao,
nhiệt độ rất thấp , nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn
thành hơi không qua trạng thái lỏng.
Ba phương pháp sấy cuối ít được sử dụng trong cơng nghiệp, nên được gọi chung
là các phương pháp sấy đặc biệt.
Q trình sấy là q trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì
nó bao gồm cả quá trình khuếch tán bên trong và bên ngồi vật liệu rắn đồng thời với q
trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối tiếp, vận tốc của quá trình được quy định bởi
giai đoạn nào chậm nhất. Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc
đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệu sấy.
Trong các q trình sấy thì mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng rất

lớn và trực tiếp đến vận tốc của quá trình sấy. Bởi vậy cần nghiên cứu các tính chất và
các thơng số cơ bản của khơng khí ẩm.

1.2.2. Máy sấy Thùng Quay

7


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Hình 1: Máy sấy thùng quay trong sản xuất
1.2.2.1. Cấu tạo của máy sấy thùng quay:

Hình 2: Sơ đồ máy sấy thùng quay
Chú thích:
1.
2.
3.
4.
5.

Buồng đốt tác nhân sấy là khói lị (calorife)
Bộ phận nạp liệu vào thùng sấy
Đệm kín miệng thùng
Vành đai lăn
Bánh răng

6. Thùng quay

7. Cửa nối với quạt hút khí
8. Hệ thống Cylon và lọc túi
9. Lấy sản phẩm

Gồm thùng hình trụ đặt dốc khoảng 6÷8 độ so với mặt phẳng nằm ngang. Có
2 vành đai trượt trên các con lăn khi thùng quay. Khoảng cách giữa các con lăn có
8


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

thể điều chỉnh được, để thay đổi góc nghiêng của thùng. Thùng quay được nhờ
bánh răng lắp chặt trên thân thùng ăn khớp với các bánh răng nối với mô tơ thông
qua hộp giảm tốc. Thùng quay với vận tốc khoảng từ 1÷8 vịng/phút. Bánh răng đặt
tại trọng tâm của thùng.
Máy sấy thùng quay làm việc ở áp suất khí quyển. Tác nhân sấy có thể là khơng
khí hay khói lị
1.2.2.2. Ngun tắc hoạt động của máy sấy thùng quay.
Sau khi nguyên liệu ẩm được đưa vào trong máy từ phía đầu thùng quay (2),
máy bắt đầu quay tròn và các cánh bên trong làm mhiệm vụ đảo đều nguyên
liệu.Nguyên liệu được đảo đều như vậy sẽ tiếp xúc với khí nóng (1) đầy đủ và
được tách hơi ẩm bay ra.Trong suốt quá trình đảo và sấy như vậy, nguyên liệu
được dịch chuyển từ phía đầu thùng quay tới phía cuối thùng và đạt độ khơ cần
thiết.Và cuối cùng ngun liệu được thốt ra ngồi qua bộ van cánh sao (9).
Thường thì vật liệu sấy hay tác nhân sấy chuyển động cùng chiều để tránh
sấy quá khô và tác nhân sấy khỏi mang theo vật liệu sấy nhiều như sấy ngược
chiều. Vận tốc của không khí hay khói lị đi trong thùng khoảng 2÷3 m/s.
Ứng dụng: đặc biệt thích hợp cho các loại nguyên liệu có khuynh hướng

bị rối hoặc dính vào nhau trong băng chuyền hoặc khay sấy.Tuy nhiên, do sự hư
hại do va đập, cọ xát trong máy, chúng chỉ hạn chế sử dụng cho tương đối ít loại
sản phẩm(ví dụ: sấy hạt đậu, hạt cacao, phế phẩm cá ...) (Trương Văn Minh, 2015).

9


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Hình 3: Các loại đệm ngăn bên trong máy sấy thùng quay
a- Loại mái chèo nâng
b- Loại hình quạt
c- Loại phân phối chữ thập
d- Loại vạt áo
e- Loại phối hợp
f- Loại phân khu
Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng quay gồm sáu
loại được mơ tả trên hình 3. Đệm ngăn loại mái chèo nâng (3a) và loại phối hợp
(3c) được dùng khi sấy những vật liệu cục to, ẩm có xu hướng đóng vón lại, loại
này có hệ số chất đầy vật liệu khơng q 0.1 0.2. Đệm ngăn hình quạt (3b) có
những khoảng khơng thơng với nhau, có đệm ngăn loại mái chèo nâng, loại này
được dùng để sấy những loại vật liệu cục to, khối lượng riêng lớn.
Đệm ngăn phân phối hình chữ thập (3c) và kiểu vạt áo (3d) được xếp trên
toàn bộ tiết diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu cục nhỏ, xốp, khi thùng
quay vật liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha giữa vật liệu sấy và tác
nhân sấy lớn.
Đệm ngăn kiểu phân khu (3f) để sấy những vật liệu đã đập nhỏ, bụi. Loại
này cho phép hệ số chất đầy có thể đạt 0.15; 0.25

10


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Máy sấy thùng quay đã được quy chuẩn theo đường kính thùng là 1200,
1400, 1600… 2800 mm tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng = 7
Ưu điểm
Qúa trình sấy diễn ra đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy
và tác nhân sấy.
Cường độ sấy lớn có thể đạt 100kg ẩm bay hơi/m3.h.
Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa tồn bộ khâu sấy.
Nhược điểm:
Vật liệu bị đảo lộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn, nên trong nhiều trường
hợp sẽ làm giảm chất trong sản phẩm.
Chọn máy sấy thùng quay vì:
Máy sấy thùng quay làm việc ổn định, năng suất cao, rất kinh tế.
Vật liệu sấy bị đảo trộn đều trong quá trình sấy nên sản phẩm sau sấy có chất
lượng ổn.
Thích hợp để sấy các vật ẩm dạng hạt, mảnh vụn có kích thước nhỏ.
Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa tồn bộ khâu sấy.
Kích thước đa dạng.
(Nguyễn Bin, 2013)

II.

QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT CÁ TỪ PHỤ PHẨM
CÁ TRA (ppp cá tra)

Phế phụ phẩm cá tra

11


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Xử lý,rửa sạch

Làm nhỏ(thái)

Hấp (8-10s) ở
100-125oC
Ép

Dịch ép

Bánh cá

Phân tách

Sấy (75oC)
Độ ẩm 11%

Làm nguội (4050oC)

Dịch thu hồi

Cơ đặc

Tách kim loại
Chất khơ thu hồi
Nghiền, sàng
Làm mát (2030oC)
Đóng gói

Thành phẩm
bột cá tra

12

Mỡ,
nước


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Thuyết minh quy trình:
1. Nguyên liệu
Nguyên liệu là phế phụ phẩm cá tra (ppp cá tra) từ nhà máy chế biến thuỷ sản vận
chuyển về nơi sản xuất bột cá đã qua bảo quản ( bảo quản lạnh).
Ppp cá tra trong chế biến phi lê (đầu, xương, mỡ cá..) chiếm từ 65-70% (Nguyễn
Xuân Trình, Trần Hải Yến, Trần Thị Anh Thư, 2013)
2. Rửa
Mục đích: Loại trừ tạp chất, bụi bám đồng thời làm giảm một lượng lớn vi sinh vật
ở nguyên liệu và chuẩn bị cho công đoạn làm nhỏ tiếp theo.

Nguyên liệu (ppp cá tra) từ kho lạnh đem chế biến được rửa sạch bằng nước hay
nước ấm. Có thể sử dụng nước ngưng tụ trong các thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng hơi nước
Máy rửa được thiết kế theo nguyên lý tang quay kết hợp băng tải làm việc liên tục.
Rửa bằng nước (1kg nguyên liệu - 1 lít nước). Sử dụng máy rửa thùng quay hình nón
(làm việc theo ngun tắc ngâm - xối). Vận tốc thùng quay khoảng 75-80 vòng/phút, nhờ
trục 6 nhận truyền động qua tang quay 7 từ động cơ điện (Lê Ngọc Thuỵ,2009)
3. Làm nhỏ
Mục đích: Chia nhỏ kích thước và làm mềm nguyên liệu, làm nát xương cá có kích
thước lớn, làm tăng diện tích bề mặt tạo điều kiện cho quá trình hấp và ép sau này.
Nguyên liệu làm nhỏ kích thước khoảng 10-20 mm đối với cá có kích thước lớn để
truyền nhiệt nhanh trong quá trình hấp (Lê Thị Minh Thủy, 2004).
Sử dụng máy cắt có đặt đĩa quay (nằm ngang hoặc đứng), trên đó có các lưỡi dao.
Dưới mỗi lưỡi dao có khe hở nên nguyên liệu được cắt rời sẽ rơi xuống theo cửa ra.
4. Hấp
Mục đích: diệt vi khuẩn gây thối, làm chín thịt cá, tạo điều kiện cho quá trình ép
tách dầu, tách nước được triệt để dễ dàng.
Thiết bị hấp dạng vít xoắn làm việc liên tục được thiết kế đảm bảo nguyên liệu sau
khi qua máy được làm chín triệt để trong thời gian ngắn nhất là 6-10 phút.
Nhiệt độ hấp từ 100-125 độ C.
5. Ép

13


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Thiết bị ép được thiết kế theo nguyên tắc hai trục vít quay ngược chiều, chất lượng
máy ép đảm bảo tách phần lớn nước và dầu cá.

Các chất hòa tan trong dầu ở cá tra: vitamin A, D, omega -3, axit docosahexaenoic
(DHA), axit eicosapentaenoic (EPA) , protein cá (myosin, myoglobin, ...). Các chất hòa
tan trong nước ở cá tra: vitamin B3 (niacin), canxi
Nguyên liệu sau khi hấp được chuyển đến bộ phận cấp liệu của máy ép để tiến
hành ép. Hai trục vít quay ngược chiều tạo nên lực ép lớn tách dầu, nước ra khỏi nguyên
liệu. Bánh cá sau khi ép nguyên liệu và dầu nước ra qua 2 cửa thoát liệu khác nhau.
6. Cô đặc dịch thu hồi
Trong công đoạn cô đặc dịch đạm thu được trong dịch ép PPP cá tra, sử dụng hơi
nước bão hòa để nâng nhiệt độ nguyên liệu cần cô đặc đến điểm sôi.
Nhiệt độ sôi để cô đặc dịch đạm thu được từ dịch ép PPP cá tra đến nồng độ chất
khơ 70% ở áp suất khí quyển là 105,5◦C (Nguyễn Vân Tiếp và cs, 2000). Để làm giảm
nhiệt độ sôi xuống và nhỏ hơn 70◦C (nhiệt độ để protein trong cá tra bị biến tính ở mức
chấp nhận được) thì cần tạo ra trong thiết bị cơ đặc một mơi trường có độ chân khơng
lớn( >760mmHg).
Thiết bị cô đặc chân không loại nhiều nồi.
7. Sấy bánh cá và chất khơ thu hồi.
Mục đích: Kéo dài thời gian bảo quản vật liệu, giảm năng lượng tiêu tốn trong q
trình vận chuyện và làm tăng hiệu quả cơng đoạn nghiền bột sẽ mịn và đều hơn.
Một số biến đổi của quá trình sấy :
-

Lượng nước giảm

-

Dầu bị oxi hóa

-

Tỷ lệ tiêu hao protein thay đổi do protein bị biến tính

Thiết bị sấy:
Tỉ lệ tiêu hóa thức ăn của protein trong bột cá bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi q
trình sấy và có mối quan hệ với nhiệt độ, thời gian và phương pháp sấy. Nên sấy khô
bằng thiết bị chân khơng để tránh hiện tượng bị oxi hóa. Tuy nhiên giá thành cao, do vậy
sử dụng thiết bị sấy đối lưu.

14


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Lúc đầu đưa vào sấy ngun liệu có thể dính cục lại với nhau nếu dùng các thiết bị
sấy tĩnh. Vì vậy nên chọn thiết bị sấy thùng quay để phù hợp với các đặc điểm của
nguyên liệu. Mặt khác, việc sấy liên tục ở thiết bị này tận dụng được lượng nhiệt có trong
vật sấy, đặc biệt độ ẩm chênh lệch của vật liệu sấy lúc đưa vào và lúc sấy xong tương đối
nhỏ.
Cách tiến hành: Các bánh cá sau khi ép xong, được nạp liên tục vào đầu cao của
thùng và được chuyển động dọc thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn này có tác dụng
phân bố vật liệu theo tiết diện thùng và đảo đều nguyên liệu ,tăng bề mặt tiếp xúc giữa
vật liệu sấy và tác nhân sấy.Vận tốc của khơng khí nóng đi trong máy là 2-3 m/s cịn
trong thùng quay là 5-8 vòng /ph (Nguyễn Bin, 2013). Nhiệt độ sấy là 70-80oC , quá
trình sấy kéo dài cho đến khi độ ẩm của cá là 11-12% (Lê Thị Minh Thủy , 2004).
8. Làm nguội
Mục đích: Làm giảm nhiệt độ của bánh cá sau sấy khô đến 40-50 oC tránh hiện
tượng tự phát nhiệt của bánh cá và chuẩn bị cho khâu chế biến sau.
Thiết bị vít tải làm nguội: Dùng cho dây chuyền có cơng suất nhỏ hơn 60 tấn
ngun liệu/24 giờ. Sử dụng khơng khí là cách tốt nhất để làm mát bột cá vì nó tránh làm

cháy bột, bảo toàn được độ đạm và làm cho bột dễ nghiền hơn. Được làm hoàn chỉnh với
quạt hút khơng rỉ, ống dẫn và Cyclon với đóng gió.
9. Tách kim loại.
Mục đích: Tách các mảnh vụn kim loại bị rơi vào từ khâu đánh bắt, thu mua, sau
sấy để bảo vệ cho máy nghiền và vật nuôi.
Thiết bị: Nam châm điện để hút kim loại.
Khi mắc một dây dẫn điện có nhiều vịng quấn với nguồn điện, dịng điện sản sinh
một điện trường E trong các vòng quấn. Khi dòng điện đi qua các vòng quấn, biến đổi
của điện trường trong các vòng quấn sinh ra từ trường B vng góc với điện trường E. Từ
trường của cuộn dây dẫn điện có tính chất giống như từ trường của một Nam Châm cũng
hút hay đẩy một từ vật nằm trong từ trường của cuộn dây. Khi ngắt dòng điện khỏi cuộn
dây, từ trường biến mất. Cuộn dây khơng cịn có thể hút hay đẩy từ vật. Vậy chỉ khi nào
có dịng điện diện đi qua, cuộn dây mới trở một thành nam châm điện. Từ trường của
cuộn dây tùy thuộc vào số từ cảm cuộn dây và dòng điện trong cuộn dây
B = LI

15


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

9. Quá trình nghiền, sàng:
Mục đích: Làm nhỏ ngun liệu thơ trước khi chuyển sang các khâu khác.
Cấu tạo thiết bị nghiền sàng: vỏ được làm bằng gang hoặc thép, trục nằm ngang
có lắp đĩa., đĩa có gắn các búa, sàng để phân loại.
Nguyên liệu cho vào bên trong qua cửa nạp liệu. Do sự va đập của vật liệu với các
cánh búa đang quay và với thành trong của máy, vật liệu sẽ biến dạng và vỡ ra thành các
phần có kích thước nhỏ hơn. Ngồi ra, khi ngun liệu ban đầu có kích thước lớn, có

thêm sự chà xát với thành trong của máy, nguyên liệu bị va đập nhiều lần giữa búa và vỏ
máy, nguyên liệu giảm kích thước đến khi nhỏ hơn lỗ lưới sẽ rơi xuống. Các hạt vật liệu
nhỏ sẽ lọt qua lưới, các hạt vật liệu to lại được các búa tiếp tục nghiền nhỏ.
Để nghiền được, động năng của búa khi quay phải lớn hơn công làm biến dạng để
phá vỡ vật liệu. Do vậy khi nghiền vật liệu lợn cần có trọng lượng búa lớn, khi nghiền vật
liệu nhỏ cần có trọng lượng búa nhẹ hơn.
Khi làm việc, tốc độ quay của đầu búa khoảng 50 – 80 m/s.
10. Làm mát
Mục đích: Hạ nhiệt độ của sản phẩm, đưa sản phẩm về nhiệt độ 20-30◦C, chuẩn bị
ngun liệu cho q trình đóng gói, giúp cho q trình đóng gói diễn ra dễ dàng hơn.
Thiết bị làm mát: Làm mát tự nhiên, sử dụng chất tải lạnh là khơng khí
11. Đóng gói
Mục đích: Bảo quản sản phẩm được lâu hơn, đóng kín sản phẩm để tránh các tác
động như sự oxi hóa bởi khơng khí, nước, bụi,..; Sử dụng thuận tiện cho việc phân phối,
xử lý, di chuyển, mở đóng lại,...; Đảm bảo tính thẩm mỹ, quảng cáo, tiếp thị, khuyến
khích người tiêu dùng.
Thiết bị: Sử dụng máy đóng gói FFS (Form-Fill-Seal: Tạo hình bao bì-Nạp thực
phẩm-Hàn kín túi) (bài giảng Bao gói thực phẩm)
III.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

III.1. Nguyên liệu ban đầu:
Phế phụ phẩm cá tra gồm đầu xương, thịt bụng, nội tạng, da, mỡ lá
Khối lượng nguyên liệu ban đầu là Mppp (kg).
Tổn thất trong quá trình rửa là 0,05%.

16

Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Tổn thất trong quá trình làm nhỏ là 0,1% (Đinh Thị Thu Hằng, 2013).
III.2. Tính tốn trong q trình hấp.
Trong q trình hấp, các ngun liệu thay đổi như sau:
-

Lượng dầu không thay đổi.
Lượng chất khô không thay đổi
Lượng nước tăng lên 14% (Trần Thị Luyến & Đỗ Minh Phụng, 1996).

Thành phần hóa học trung bình ước tính của ngun liệu: dầu là 20%; nước là
45%; chất khô là 35%.
Gọi m1 (kg) là khối lượng nguyên liệu trước khi hấp
Thành phần hóa học sau quá trình hấp như sau:
Bảng 4. Thành phần hóa học sau quá trình hấp
Thành
phần

Hàm
lượng Thay đổi trong quá Hàm lượng sau hấp
trước hấp (kg)
trình hấp (kg)
kg
%

Dầu

0.2m1

0

0.2m1

18.9

Nước

0.45m1

0.06m1

0.51m1

48.1

Chất khơ

0.35m1

0

0.35m1

33

Tổng

m1

0.06m1

1.06m1

100

III.3. Tính tốn trong q trình ép.
dịch ép (x kg)
ppp sau hấp (1,063 kg)

Ép
bánh cá (y kg)

Lượng dầu của nguyên liệu sau hấp: 0.2m1 (kg)
Lượng nước trong nguyên sau hấp: 0.51m1 (kg)
Lượng chất khô trong nguyên liệu sau hấp: 0.35m1 (kg)

17


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Tổn thất chất khô sau khi ép là 20% sẽ đi vào trong dịch ép (Trần Thị Luyến & Đỗ
Minh Phụng, 1996).
Lượng dầu còn lại trong bánh cá: 3% (Trần Thị Luyến & Đỗ Minh Phụng, 1996).
Lượng nước trong bánh cá: 45% (Trần Thị Luyến & Đỗ Minh Phụng, 1996).

→ Lượng chất khô trong bánh cá là 100-3-45 = 52%
Bảo toàn khối lượng trong quá trình ép: 1.06m1 = x + y
Bảo tồn chất khơ trong q trình ép: 0.35m1 = 0.52y + 0.2×0.35m1
→ y = 0.54m1 (kg)
→ x = 0.52m1 (kg)
Như vậy:
Khối lượng bánh cá là 0.54m1 (kg)
→

mdầu/bánh cá = 0.54m1 × 3% = 0.02m1 (kg)
mnước/bánh cá = 0.54m1 × 45% = 0.24m1 (kg)
mck/bánh cá = 0.54m1 × 52% = 0.28m1 (kg)

Khối lượng dịch ép là 0.52m1 (kg)
→

mdầu/dịch ép = 0.2m1 - 0.02m1 = 0.018m1 (kg)
mnước/dịch ép = 0.51m1 - 0.24m1 = 0.27m1 (kg)
mck/dịch ép = 0.35m1 - 0.28m1 = 0.07m1 (kg)

Bảng 5. Thành phần hóa học của bánh cá và chất khơ thu hồi sau quá trình ép
Thành phần

Bánh cá

Dịch ép

18

Hàm lượng sau ép

Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

(kg)

(kg)

Khối lượng (kg)

Tỷ lệ (%)

Dầu

0.02m1

0.018m1

0.02m1

3.28

Nước

0.24m1

0.27m1

0.24m1

39.34

Chất khô

0.28m1

0.07m1

0.35m1

57.38

Tổng

0.54m1

0.52m1

0.61m1

100

Theo bài ra, năng suất là 500 kg NL sấy/giờ nghĩa là có 500kg ngun liệu đi vào
q trình sấy.
Ta có, những ngun liệu đi vào q trình sấy là bánh cá và chất khô thu hồi từ
dịch ép
mbánh cá+ mck/dịch ép = 500 kg

0.61m1 = 500 kg

m1 = 819.67 kg

Do đó:
Lượng nguyên liệu trước khi hấp là: m1 = 819.67 kg
Lượng nguyên liệu sau khi hấp là: msau hấp = 1.06m1 = 868.85 kg
Hao tổn Mppp trong quá trình rửa là 0.05% ; trong quá trình làm nhỏ là 0.1%.
Lượng nguyên liệu ban đầu là
Mppp = m1 ×(100/99.99) × (100/99.95)= 1,0006m1 (kg).
Lượng nguyên liệu phế phụ phẩm ban đầu là:
Mppp= 1,0006m1= 1,0006 × 819.67 = 820.16 (kg)
Lượng nguyên liệu sau khi rửa bị tổn thất 0,05% là :
msau rửa = Mppp × (100% - 0,05%) = 819.75 (kg)
Lượng nguyên liệu sau khi làm nhỏ bị tổn thất 0,1% là :
msau làm nhỏ= msau rửa × (100% - 0,1%) = 819.67 (kg)
III.4. Tính tốn trong q trình sấy
Hỗn hợp (bánh cá + dịch đạm thu hồi) cho vào sấy là 500 kg

19


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Hàm lượng nước trước lúc sấy là W1 = 39.34% (Bảng 5)
Hàm lượng nước sau khi sấy là W2 = 11% (Lê Thị Minh Thủy , 2004).
Hàm lượng chất khơ tổn thất trong q trình sấy là 1,5% (Trần Thị Luyến & Đỗ
Minh Phụng, 1996).

Lượng chất khơ (có dầu) trước q trình sấy là : m2 (kg)
Theo bảng 5 ta có: chất khơ = 0.35m1, dầu = 0.02m1
m2 = 0.35 m1 + 0.02 m1 = 303.28 (kg)
Lượng chất khô (không dầu) trước khi sấy là: 0.35m1 (kg) bao gồm:
Chất khô trong bánh cá + chất khô thu hồi trong dịch ép
Lượng chất khô sau khi sấy bị tổn thất 1.5% là tổn thất trong chất khơ khơng dầu
 mck tổn thất = 1.5% × 0.35m1 = 4.30 (kg)
Lượng chất khơ có dầu sau q trình sấy là:
m(ck + dầu) sau sấy = m2 - mck tổn thất = 303.28 - 4.30 = 298.98 (kg)
Lượng chế phẩm sau khi sấy là : msau sấy
Sau khi sấy chế phẩm có độ ẩm 11% => m(ck + dầu) sau sấy = 100% – 11% = 89%
msau sấy = = = 335.93 (kg)
Lượng nước bốc hơi sau quá trình sấy là:
W = W1 – W2 = 39.34% x 0.61m1 – 11% x msau sấy
= 39.34% x 0.61x819.67 – 11% x 335.93
= 159.75 (kg)

20


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Tổn hao trong quá trình sấy là 500 - m sau sấy = 500 – 335.93 = 164.07 (kg) (khoảng
32.81%)
III.5. Tính tốn trong q trình làm nguội và tách kim loại
Tổn thất trong quá trình làm nguội và tách kim loại là 1%
(Nguyễn Văn Bình, 2013)
Lượng chế phẩm sau quá trình làm nguội và tách kim loại là :

m3 = msau sấy - 1% × msau sấy = 332.57 (kg)
III.6. Tính tốn trong q trình nghiền, sàng
Tổn thất trong quá trình nghiền, sàng là 2% (Nguyễn Văn Bình, 2013)
Lượng chế phẩm sau quá trình nghiền, sàng là :
m4 = m3 – 2%×m3 = 325.92(kg)
III.7. Tính tốn trong q trình làm mát và đóng gói :
Tổn thất trong q trình làm mát và đóng gói là 1% sau q trình đóng gói ta thu
được sản phẩm bột cá cuối cùng (Nguyễn Văn Bình, 2013)
Lượng sản phẩm bột cá cuối cùng là :
M = m4 – 1%×m4 = 322.66 (kg)
 Hiệu suất thu hồi sản phẩm là:
H = M/Mppp = 322.66 /820.16 = 0.3934 (=39.34%)

Bảng 6. Tổng hợp kết quả cân bằng vật chất
STT

Công đoạn

Tiêu hao Lượng vào Lượng
(%)
(kg/h)
(kg/h)

1

Rửa

- 0.05

820.16

819.75

2

Làm nhỏ

- 0.1

819.75

819.67

3

Hấp

+6

819.67

868.85

21

ra


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

4

Ep

- 20

868.85

500

5

Sấy

- 30.1

500

335.93

6

Làm nguội & tách kim loại

-1

335.93

332.57

7

Nghiền sàng

-2

332.57

325.92

8

Làm mát & bao gói

-1

325.92

322.66

Hiệu suất thu hồi SP

IV.

39.34%

TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Nguyên liệu vào

KK thường
(T0, φ0, I0, d0)

caloripher

KK khơ, nóng
(T1, φ1, I1, d1)

Thiết bị KK ẩm (T2, φ2, I2, d2)
sấy
Thành phẩm ra

Tổn hao
Nguyên liệu đi vào thiết bị để thực hiện quá trình sấy bột cá gồm: bánh cá và chất
khơ thu hồi có tổng khối lượng là mNL = 500 kg.
Khơng khí thường qua thiết bị gia nhiệt Caloripher sẽ thu được nguồn khơng khí
khơ nóng. Cho khơng khí khơ nóng đi vào thiết bị sấy để làm khô nguyên liệu sấy và đẩy
lượng ẩm từ nguyên liệu sấy ra khỏi thiết bị thu được lượng khơng khí ẩm.
Ta có phương trình cân bằng năng lượng :
Qvào = Qra  Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 (Nguyễn Bin, 2011)
Q1 là nhiệt lượng khơng khí khơ nóng mang vào (kJ/h)
Q2 là nhiệt lượng nguyên liệu sấy mang vào (kJ/h)
Q3 là nhiệt lượng không khí ẩm mang ra (kJ/h)

22


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

Q4 là nhiệt lượng thành phẩm sau sấy mang ra (kJ/h)
Q5 là nhiệt lượng tổn thất trong q trình sấy (kJ/h)
Bảng 7. Các thơng số về khơng khí (ước tính ngày 13/10/2017)
Nhiệt độ (T)
(ᵒC)

Ẩm độ (φ)
(%)

Enthalpi (I)
(kJ/kg)

Lượng nước trong
khơng khí (d) (kg/kg)

KK thường

30

85

87.91

0.022

KK khơ, nóng

90

3.5

135.5

0.017

KK ẩm

45

80

171.62

0.05

Các sô liệu đã biết về chế phẩm sấy và thiết bị sấy:
Nhiệt độ nguyên liệu lúc vào thiết bị sấy là TNL = 30ᵒC = T0 (Bảng 7)
Nhiệt độ thành phẩm khi ra khỏi thiết bị sấy ước tính là TTP = 60ᵒC
Trọng lượng máy sấy thùng quay là mtb= 1150 kg
Nhiệt độ của thiết bị sấy là Ttb = 75ᵒC (Lê Thị Minh Thủy , 2004).
Độ dài máy sấy là L= 3 m → chiều cao h = 3 m
Đường kính máy sấy là D= 1.2 m → bán kính r = 0.6 m
Tính tốn :
Nhiệt lượng do khơng khí khơ nóng mang vào: Q1
Q1 = mkk x (0.24 + 0.47d0) x (T2 – T0) (Nguyễn Bin, 2011)
mkk = W/ (d2-d0) = 159.75/ (0.05-0.022) = 5705.36 (kg) (Nguyễn Văn May, 2007)
mkk là lượng khơng khí khơ cần để làm thoát nước trong thùng sấy (kg)
0.24 là nhiệt dung riêng khơng khí khơ (Kcal/kg. oC)

W là lượng nước bốc hơi trong quá trình sấy (kg)
0.47 là nhiệt dung riêng của hơi nước (Kcal/kg. oC)

23


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

→ Q1 = 5705.36 x (0.24 + 0.47x 0.05) x (45-30) = 22550.44 (Kcal/h)
= 94396.12 (KJ/h)
Nhiệt lượng do nguyên liệu sấy mang vào: Q2
Q2 = mNL x Cp NL x TNL (Nguyễn Bin, 2011)
Cần tính nhiệt dung riêng của các thành phần hóa học trong nguyên liệu sấy bao
gồm : Protein, nước, dầu, tro (tro và protein là chất khô)
Tỷ lệ nguyên liệu cho vào sấy (bảng 5) là :
%ck = 57.38%
%nước = 39.34%
%dầu = 3.28%
Tỷ lệ protein thô = 16.21%, tro = 2.37% (bảng 3)
 Tỷ lệ protein và tro trong chất khô là :
%protein thô = x 57.38 = 50.061%
%tro = x 57.38 = 7.32%
 Nhiệt dung riêng của bánh cá tại T= 22.5oC
Cp pr/NL = [2.0082+1.2089 x 10-3 x22.5-1.3129 x10-6 x(22.5)2] x50.061%
=1.019(kJ/kgoC)
Cp tro/NL =[1.0926+1.8896 x10-3 x22.5-3.6817 x10-6 x(22.5)2] x7.32%
= 0.08(kJ/kgoC)
Cp nước/NL =[4.1762-9.0864 x10-5 x22.5+5.4731 x10-6 x(22.5)2] x39.34%

= 1.64(kJ/kgoC)
Cp dầu/NL =[1.9842+1.4733 x10-3 x22.5-4.8008 x10-6 x(22.5)2] x3.28%

24


Đồ án kĩ thuật thực phẩm

Nhóm 8 – Thứ 2 – Tiết 7,8,9 _ Tuần 8-13

= 0.07(kJ/kgoC)
(Appendies – A.2 Physical Properties of Foods – Table A.2.9 Coefficients to
Estimate Food Properties)
→ Cp NL = Cp pr/NL + Cp tro/NL + Cp nước/NL + Cp dầu/NL = 2.81(kJ/kg.oC)
→ Q2 = mNL x Cp NL x TNL = 500 x 2.81 x 30 = 42150 (kJ/h)
Nhiệt lượng do thành phẩm sau sấy mang ra: Q4
Sau khi sấy lượng thành phẩm đi ra là mTP = 335.93 kg (bảng 6)

Q4 = mTPx Cp TP x TTP (Nguyễn Bin, 2011)
→ Q4 = 335.93 x 2.81 x 60 = 56637.80 (kJ/h)
Nhiệt lượng tổn thất trong quá trình sấy: Q5
Q5 = Stp × α0× t × (Tvỏ thiết bị - T0) (Trần Thị Luyến & Đỗ Minh Phụng, 1996).
α0 là hệ số truyền nhiệt đối lưu (Kcal/m2.h.ᵒC)
Stp là diện tích tồn phần của thiết bị (m2)
t là thời gian sấy (giờ)


Hệ số dẫn nhiệt: α0

α0 = 8.4 + 0.06 × (Tvỏ tb - T0) (Trần Thị Luyến & Đỗ Minh Phụng, 1996)

→ α0= 8.4 + 0.06 × (40 - 30) = 9 Kcal/m2.h.ᵒC
Tvỏ tb = 40ᵒC là nhiệt độ vỏ thiết bị


Diện tích tồn phần (bệ mặt) của thiết bị :

Stp = Sxq × 2Sđáy = 2лrh + 2лr2 = 2×3.14×0.6×3 + 2×3.14×0.62 = 13.56 m2

25