Bài phúc trình kỹ thuật cơ sở công nghệ thực phẩm (ns440) thực tập kỹ thuật lạnh thực phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÀI PHÚC TRÌNH KỸ THUẬT CƠ SỞ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM (NS440) THỰC TẬP KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hi[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 

BÀI PHÚC TRÌNH

KỸ THUẬT CƠ SỞ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

(NS440) THỰC TẬP KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM

MSSV: B1900707

Cần Thơ, 2022

Cuối lời em xin chúc quý Thầy Cô, các anh chị dồi dào sức khỏe, gặt hái

thêm nhiều thành công trong công tác và học tập

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

2

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

Bài 1 : TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH THỰC PHẨM THEO TRUYỀN NHIỆT BẤT ỔN ĐỊNH

I Mục tiêu

II Phương tiện thí nghiệm

1 Nguyên vật liệu 4

2 Dụng cụ 4

III Tiến hành thí nghiệm

1 Chuẩn bị nguyên liệu 4

2 Chuẩn bị hệ thống làm lạnh 4

3 Tiến hành 5

IV Kết quả thí nghiệm

1 Số liệu thực nghiệm 5

2 Cơ sở lý thuyết 15

3 Tính toán kết quả 16

4 Nhận xét 17

5 Kết luận 18

Bài 2: LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM BẰNG HỖN HỢP SINH HÀN .19

I Mục tiêu

II Phương tiện thí nghiệm

1 Nguyên vật liệu và hóa chất 19

2 Dụng cụ 19

III Tiến hành thí nghiệm

1 Chuẩn bị hỗn hợp lạnh 19

2 Tiến hành 19

IV Kết quả thí nghiệm

1 Số liệu thực nghiệm 20

2 Biểu đồ nhiệt độ theo thời gian làm lạnh đông tôm bằng hỗn hợp 15% NaCl và 25% NaCl 48

3 Nhận xét 50

Bài 3: XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐÓNG BĂNG VÀ ĐIỂM QUÁ LẠNH CỦA THỰC PHẨM

I Mục tiêu

II Phương tiện thí nghiệm

1 Nguyên vật liệu và hóa chất 52

2 Dụng cụ 52

III Tiến hành thí nghiệm

IV Kết quả thí nghiệm

1 Số liệu thực nghiệm 53

2 Các đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian .71

3 Nhiệt độ bắt đầu lạnh đông và nhiệt độ quá lạnh của các mẫu thực phẩm .75

V Kết Luận

4

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1 Sự thay đổi thời gian làm lạnh của các loại nguyên liệu khác nhau trong

2 môi trường làm lạnh 7Bảng 2 Thông số vật lý của khóm và xúc xích 17

Bảng 3 Thời gian làm lạnh thu được từ thực tế và lý thuyết 19

Bảng 4 Sự thay đổi nhiệt độ của tôm theo thời gian khi lạnh đông bằng hỗn hợpsinh hàn 15% NaCl và 25% NaCl 22

Bảng 5 Bảng số liệu sự thay đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian 55

Bảng 6 Xác định nhiệt độ bắt đầu lạnh đông và nhiệt độ quá lạnh của nước vàcác mẫu thực phẩm 77

Bài 1 : TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH THỰC PHẨM THEO

TRUYỀN NHIỆT BẤT ỔN ĐỊNH

I Mục tiêu

Hiểu và áp dụng được lý thuyết về tính toán quá trình truyền nhiệt bất ổn định ứng dụng trong làm lạnh nguyên liệu thực phẩm, sử dụng trên các đối tượng thực phẩm khác nhau

- Đánh giá được ảnh hưởng của hai môi trường làm lạnh (tủ lạnh và nước đá) khác nhau đến thời gian làm lạnh

- Ảnh hưởng của cỡ nguyên liệu (kích thước và khối lượng nguyên liệu khác nhau) đến thời gian làm lạnh

- Ảnh hưởng của loại nguyên liệu và đặc tính hình dạng khác nhau đến hiệu quả làm lạnh

II Phương tiện thí

nghiệm 1 Nguyên vật liệu

- Thùng xốp

- Nhiệt kế: sử dụng để xác định nhiệt độ môi trường

- Hệ thống cấp nhiệt điện sử dụng để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ sản phẩm theothời gian

III Tiến hành thí nghiệm

1 Chuẩn bị nguyên liệu

- Xúc xich: đo đường kính ngoài rồi cho vào bao bì PA

- Khóm: dùng ống hình trụ lớn để lấy mẫu khóm va đo đườmg kính trong của ống trụ nay để xác định được đường kính của mẫu khóm Sau đó cho mẫu khóm vào bao

bì PA

2 Chuẩn bị hệ thống làm lạnh

- Bổ sung 2% muối ăn vao nước đá, trộn đều để giữ nước đá ở gần 0°C

6

- Tủ lạnh được điều chỉnh nhiệt độ trước, hoạt động không tải đến nhiệt độ yêu cầu trước khi cho mẫu vào

- Đo va nhận chính xác nhiệt độ môi trường (T∞1, T∞2)

4.94.94.94.94.94.84.84.84.84.84.8

16

2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Tính toán thời gian làm lạnh

Việc tính toán thời gian làm lạnh hiệu quả cũng như nhiệt độ tâm hay bề mặt của sản phẩm đạt được sau một thời gian làm lạnh nhất định sẽ phụ thuộc vào hệ

số truyền nhiệt va kich thước sản phẩm

Chỉ̉ số Biot: Bi= h s L

T : nhiệt độ môi trường (thường là nhiệt độ kho lạnh, tủ lạnh), (°C)

Ti: nhiệt độ ban đầu của thực phẩm, (°C )

T: nhiệt độ của thực phẩm sau thời gian làm lạnh t, (°C)

t: thời gian làm lạnh (thời gian hạ nhiệt độ sản phẩm từ Từ đến T), (s)

: hệ số khuyếch tán nhiệt ( m

s2 )

k: hệ số dẫn nhiệt ( m° W C ¿

L: kích thước mẫu (khoảng cách từ tâm sản phẩm đến bề mặt)( m)

Cp: nhiệt dung riêng của sản phẩm( J

Các đặc tính riêng của nguyên liệu được tra trong các sổ tay hoặc tính theo

công thức của Choi and Okos., 1986 dựa trên thành phần của nguyên liệu, được

Phan Phước Đạt – B1900707

- Nhiệt độ môi trường của nước đá 0,1°C Nhiệt độ môi trường của tủ lạnh 1,4°C.

3 Tính toán kết quả

Tính thời gian làm lạnh lý thuyết của khóm và xúc xích trong 2 trường hợp

làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp

Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, thời gian làm lạnh lý thuyết của khóm và

xúc xích ngắn hơn thời gian làm lạnh thực tế vì:

- Nhiệt độ môi trường không ổn định (do nhiệt độ môi trường bên ngoài tác động

sẽ tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ bên trong và ngoài, do thiết bị chứa môi trường không hoan toan kin khi đặt nhiệt kế vào)

- Do các thông số liên quan về tủ lạnh va nước đá như hiệu suất làm việc

20

- Do tác động của bao bì chứa nguyên liệu ngăn cách nguyên liệu với môi trườnglàm chậm đi quá trinh lam lạnh.

Sự khác biệt giữa làm lạnh trực tiếp (nước đá) va gián tiếp (không khí lạnh):

- Mẫu khóm: thời gian làm lạnh trực tiếp (3090 giây) nhanh hơn thời gian làm lạnh gián tiếp (7650 giây) Do thực phẩm được tiếp xúc trực tiếp với nước đá theo hinh thức dẫn nhiệt nên khả năng trao đổi nhiệt tốt hơn, lớp đá phủ đều lên bề mặt tiếp xúc củathực phẩm tăng khả năng trao đổi nhiệt làm nhanh chóng quá trình làm lạnh

- Mẫu xúc xích: từ số liệu thực nghiệm ta thấy, thời gian làm lạnh trực tiếp (2400giây) ngắn hơn thời gian làm lạnh gián tiếp (8280 giây) Kết quả này đúng với kết quả từ

lý thuyết tính toán ( làm lạnh trực tiếp ngắn hơn gián tiếp)

- Sự khác biệt giữa hai loại nguyên liệu khóm và xúc xích: thời gian làm lạnh củamẫu khóm ngắn hơn thời gian làm lạnh của xúc xich do ham lượng nước trong khóm nhiều hơn xúc xich lam tăng hiệu quả làm lạnh của khóm

5 Kết luận

Kết quả cho thấy loại nguyên liệu, kích cỡ va môi trường có ảnh hưởng đến thời gian làm lạnh: Loại nguyên liệu có ham lượng nước cao thì thời gian làm lạnh ngắn hơn, kich cỡ nguyên liệu càng nhỏ thì làm lạnh cang nhanh va môi trường lỏng thì làm lạnh hiệu quả hơn môi trường không khí do hệ số cấp nhiệt của môi trường lỏng cao hơn

21

Bài 2: LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM BẰNG HỖN HỢP SINH HÀN I Mục tiêu

Xác định vai trò của nước đá và muối ăn trong việc tạo hỗn hợp sinh hàn cũng như xác định khả năng ứng dụng trong việc làm lạnh đông thực phẩm (tôm)

Chỉ̉ tiêu phân tích:

- Nhiệt độ của hỗn hợp sinh hàn với tỷ lệ muối khác nhau

- Thời gian lạnh đông tôm

II Phương tiện thí nghiệm

1 Nguyên vật liệu và hóa chất - Muối ăn (mịn và thô)

- Nước đá

- Tôm sú (size lớn)

2 Dụng cụ

- Thùng xốp: dùng để chứa mẫu thí nghiệm

- Nhiệt kế điện tử: sử dụng để xác định nhiệt độ của hỗn hợp sinh hàn và nhiệt độtâm của sản phẩm

- Tạo hỗn hợp sinh lạnh với các tỉ̉ lệ muối/đá lần

lượt + 15% (2 kg nước đá + 0,3 kg muối)

+ 25% (2 kg nước đá + 0,5 kg muối)

- Sử dụng 1 loại đá xay

2 Tiến hành

Trộn đều hỗn hợp muối và đá, liên tục theo dõi nhiệt độ của hỗn hợp trong

thùng xốp Khi nhiệt độ hỗn hợp ổn định (không hạ xuống nữa), tiến hành

nhúng tôm (có cắm nhiệt kết ngay phần ức vào giữa thân tôm) cho ngập hoàn toàn vào hỗn hợp trong thùng xốp

Theo dõi nhiệt độ trung tâm của tôm và nhiệt độ hỗn hợp sinh lạnh Nhiệt độ tâm của tôm là -10℃ thì ngừng quá trình lạnh đông

Sơ đồ thí nghiệm khảo sát sự biến đổi nhiệt độ tâm của nguyên liệu khi lạnh đông bằng hỗn hợp sinh hàn:

22

IV Kết quả thí nghiệm

1 Số liệu thực nghiệm

Bảng 4 Sự thay đổi nhiệt độ của tôm theo thời gian khi lạnh đông bằng hỗn hợp sinh hàn 15% NaCl và 25% NaCl

Khối lượng nước đá: 2000g

Hình 1 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tôm lạnh động bằng hỗn hợp 25% NaCl

Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tôm lạnh đông

-10

-15

Hình 2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tôm lạnh đông bằng hỗn hợp

52

3 Nhận xét

- Từ kết quả thí nghiệm ta được thời gian lạnh đông của hỗn hợp sinh hàn 15%

(-16,80C) dài hơn thời gian lạnh đông của hỗn hợp sinh hàn 25% (-16,90C) Do

ham lượng muối của hỗn hợp 25% cao hơn va nhiệt độ lạnh đông thấp hơn

- Nhiệt độ môi trường của hỗn hợp sinh hàn có 25% muối thấp hơn so với của

hỗn hợp sinh hàn 15% muối

- Sự khác biệt thời gian làm lạnh cùng hỗn hợp sinh hàn 15%: thời gian lạnh

đông của tôm 24,7g (4185) chậm hơn tôm 24,2g (2125 giây) do mẫu có kích thước lớn

hơn, nên tốc độ truyền nhiệt kém hơn

- Sự khác biệt thời gian làm lạnh cùng một hỗn hợp sinh hàn 25%: Dựa vào số

liệu, tôm 27,3g có thời gian làm lạnh ngắn nhất 1335 giây và tôm 20,6g có thời gian làm

lạnh dài nhất 2235 giây

- Nhiệt độ của tôm giảm nhanh trong môi trường lạnh đông hỗn hợp sinh hàn

25%

- Về cảm quan, tôm được lạnh đông và đạt cấu trúc cứng hơn ban đầu Tôm sau

lạnh đông thường thay đổi về mùi vị, thường nhạt hơn do hao phí lạnh đông Cấu trúc

tôm sau rã đông trở nên mềm hơn, tính đàn hồi giảm, khả năng giữ nước giảm, màu sắc

có thể giảm do lạnh đông bằng hỗn hợp sinh hàn là lạnh đông chậm, sự hình thành tinh

thể đá to, sắc cạnh làm phá vỡ tế bao gây hư hỏng cấu trúc thực phẩm

4 Đánh giá kết quả thí nghiệm

Việc sử dụng hỗn hợp muối và nước đá tạo hỗn hợp sinh hàn, có thể tạo môi

trường có nhiệt độ thấp hơn 0℃ Hỗn hợp sinh hàn tác dụng nhờ quá trình thu

nhiệt khi hòa tan của một số muối và quá trình nóng chảy của tuyết hay nước

đá để làm lạnh môi trường xung quanh

Đặc tính thông thường của nước đá là đông đặc khi đạt nhiệt độ 0℃ Khi cho

muối vào nước sẽ tạo thành dung dịch nước muối, sẽ làm giảm nhiệt độ đông

đặc của nước xuống dưới 0℃ hay nói cách khác thay vì nước sẽ đông đặc ở 0℃

thì muối sẽ giữ cho nước ở thể lỏng với nhiệt độ thấp hơn 0℃ (khoảng từ -5℃

53

đến -10℃) Vì vậy nhiệt độ phần nước ở thể lỏng sẽ có nhiệt độ âm, giúp

cho việc làm lạnh trở nên nhanh chóng

Ưu điểm: của phương pháp này là không cần máy móc thiết bị cồng kềnh,

kỹ thuật đơn giản

Nhược điểm:

- Khó kiểm soát nhiệt độ môi trường

- Chỉ̉ có khả năng bảo quản trong thời gian ngắn và thực phẩm tươi sạch Nhược điểm khác của phương pháp này là thực phẩm mất trọng lượng và giảm phẩm chất bề mặt

54

Bài 3 - 4: XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐÓNG BĂNG, ĐIỂM QUÁ LẠNH VÀ THỜI

GIAN LẠNH ĐÔNG CỦA THỰC PHẨM

- So sánh sự khác biệt về điểm đóng băng của nước tinh khiết và thực phẩm

II Phương tiện thí nghiệm

1 Nguyên vật liệu và hóa chất - Khoai tây

- Khóm

2 Dụng cụ

- Tủ đông (nhiệt độ -40℃)

- Nhiệt kế tự ghi (xác định nhiệt độ tâm của sản phẩm và nhiệt độ tủ)

- Một số dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm

III Tiến hành thí nghiệm

- Chuẩn bị tủ lạnh đông: vệ sinh tủ và khởi động trước Điều chỉ̉nh nhiệt độ tủ đến mức gần -40℃

- Chuẩn bị mẫu thực phẩm (chọn lựa một loại thực phẩm cho thí nghiệm)

+ Khoai tây: Cắt thành các mẫu có hình trụ dài 12 cm (trụ lớn d=2,37 cm; trụ nhỏd=1,76 cm) và hình hộp chữ nhật (12cm x 2,37cm x2,37 cm)

+ Khóm: Cắt thành các mẫu có hình trụ dài 12 cm (trụ lớn d=2,37 cm; trụ nhỏd=1,76 cm) Phần còn lại cắt nhỏ ép lấy dịch quả, cho vào túi dài 12cm với đường kính

cố định

+ Nước cất và các mẫu vừa chuẩn bị cho vào bao bì PE

-

-

-

-

-

IV Kết quả thí nghiệm

1 Số liệu thực nghiệm

Bảng 5 Bảng số liệu sự thay đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian

Nhiệt độ tâm sản phẩm ( o C) Thời

-2.4 -1.6 -2.9 -0.3 -2.1 -2.380

2 Các đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ tâm sản phẩm theo thời gian

Hình 3 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của khóm trụ theo thời gian

lạnh đông

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của khóm trụ theo

thời gian lạnh đông 35

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của khoai tây trụ

lớn theo thời gian lạnh đông 35

2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 -10

Thời gian (s)

Hình 5 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của khoai tây trụ nhỏ theo thời gian lạnh đông

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của khoai tây trụ

nhỏ theo thời gian lạnh đông 35

Phan Phước Đạt – B1900707

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của nước cất theo

thời gian lạnh đông 35.0

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của nước khóm

theo thời gian lạnh đông 30.0

Phan Phước Đạt – B1900707

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tâm của khoai tây khối trụ hình chữ nhật theo thời gian lạnh đông 35.0

3 Nhiệt độ bắt đầu lạnh đông và nhiệt độ quá lạnh của các mẫu thực phẩm

Bảng 6 Xác định nhiệt độ bắt đầu lạnh đông và nhiệt độ quá lạnh của nước và

các mẫu thực phẩm

Khóm Khoai Khoai

Khoai

Trong đó:

82

Phan Phước Đạt – B1900707

Tk : nhiệt độ bắt đầu lạnh đông (K)

W: hàm lượng của nước trong thực phẩm (%)

Từ (3) => Nhiệt độ bắt đầu lạnh đông của khoai tây (w = 80%):

-

-hình trụ (do nồng độ chất tan trong nước khóm thấp hơn trong khóm trụ nênquá trình hình thành tinh thể đá dễ dàng hơn, từ đó giúp cho quá trình lạnhđông nhanh hơn)

Nước cất có tốc độ lạnh đông nhanh nhất do không chứa chất tan

Ở các sản phẩm có hàm lượng nước (%) cao hơn thì nhiệt độ đóng băng cao hơn

V Kết Luận

Từ kết quả thực nghiệm, thời gian làm lạnh lý thuyết ngắn hơn thời gian làm lạnhthực tế Làm lạnh trực tiếp sẽ nhanh hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ cần thiết Làmlạnh gián tiếp giúp ổn định tốc độ làm lạnh Nồng độ chất tan cao dẫn đến điểmđóng băng tăng, tỷ lệ nước không đóng băng tăng và tỷ lệ nước đóng băng giảm