công nghệ lạnh thực phẩm

Sự trao đổi nhiệt của không khí trong phòng lạnh Sơ đồ trao đổi nhiệt của không khí trong phòng lạnh.. Sự trao đổi ẩm của không khí trong phòng lạnh Sơ đồ trao đổi ẩm.. Đồ thị biến đổi t

CÔNG NGHỆ LẠNH THỰC PHẨM

Cập nhật 1/2012

TS.Vũ Duy Đô

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN

I Thông tin chung về học phần

Số tín chỉ: 02

Giảng dạy cho ngành: Công nghệ thực phẩm

Cho sinh viên năm thứ: 3

Phân bổ tiết giảng của học phần:

- Nghe giảng lý thuyết: 20

- Thảo luận nhóm: 10 tiết

- Thực hành, thực tập (phòng thí nghiệm, doanh nghiệp, studio, điền giã…) bố trí riêng

- Tự nghiên cứu: 30 giờ

II Danh mục vấn đề của học phần:

III Tài liệu tham khảo

NXB Giáodục

2007

Công nghệ chế biếnlạnh thực phẩm

Nguyễn Văn Mười

5

ĐH Cần Thơ2005

Công nghệ chế biến thủyhải sản

Phan Thị Thanh Quế

4

NXB Khoahọc kỹ thuật

2004

Kỹ thuật lạnh thực phẩmNguyễn Xuân Phương

3

ĐHQGTP.HCM

2004

Công nghệ lạnh thựcphẩm

Trần Đức Ba

2

Thư việnĐHNT

2011

Công nghệ lạnh thựcphẩm (Cập nhật 1/2012)

Vũ Duy Đô

1

Nhà xuất bản

Năm xuất bản Tên tài liệu

Tên tác giả TT

IV Đánh giá: - Tham gia học trên lớp chuẩn bị bài, thảo luận 30%

- Thi kết thúc học phần: 70%

Mollard-chart; Humidity chart for mixtures of air and water vapor.

i = enthalpy of 1 kg air of air

x = the kg of water vapor contained in 1 kg of dry kg

Temperature Humidity (kg water vapor/kg dry air)

Quá trình trộn hai không khí không có sự ngưng tụ hơi nước

§ I MÔI TRƯỜNG LẠNH KHÔNG KHÍ.

Quá trình trộn hai không khí không có sự ngưng tụ hơi nước

i 3 ,

i 2

t 3 1

- Phương trình cân bằng nhiệt.

Sự trao đổi nhiệt của không khí trong phòng lạnh

Sơ đồ trao đổi nhiệt của không khí trong phòng lạnh.

§ I MÔI TRƯỜNG LẠNH KHÔNG KHÍ.

Phương trình cân bằng nhiệt :

Q o = Q 1 + Q 2 Trong kho lạnh :

Sự trao đổi ẩm của không khí trong phòng lạnh

Sơ đồ trao đổi ẩm.

Wo

§ I MÔI TRƯỜNG LẠNH KHÔNG KHÍ.

Đồ thị biến đổi trạng thái ẩm của không khí trong phòng lạnh

§ I MÔI TRƯỜNG LẠNH KHÔNG KHÍ.

Phương pháp làm tăng độ ẩm theo nguyên lý cơ học.

1

2

345

6 7

§ I MÔI TRƯỜNG LẠNH KHÔNG KHÍ.

- Khối lượng riêng

- Nhiệt dung riêng

- Hệ số dẫn nhiệt

- Độ cứng

- Độ trong suốt

III HỖN HỢP NƯỚC ĐÁ MUỐI:

- Hiện tượng: Khi trộn nước đá có kích thước nhỏ với muối tinh thể thì

- Nguyên nhân :Khi cho muối vào nước đá, nó sẽ làm cho nhiệt độ nóng chảy ổn định của nước đá giảm tương ứng bằng t 0 kết tinh của nước trong dung dịch nước muối Nước đá có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy ổn định nên Quá trình này nước đá tự lấy nhiệt của bản thân làm cho

- Giới hạn

- Nhiệt độ hỗn hợp thu được sau khi trộn.

t = - 0,7x x : Hàm lượng muối trong hỗn hợp (%).

- Tính tỷ lệ hao phí nước đá

• Khối lượng ban đầu của nước đá: G

• Khối lượng cần nóng chảy: G

• Tỷ lệ hao phí: g

- Ứng dụng

§3 MÔI TRƯỜNG LẠNH RẮN

Nước đá và các thuộc tính của nước đá

Ice and their properties

Điểm tan chảy của nước đá biển chưa được xác định do hàm lượng muối thường không đồng đều trong đá, mức trung bình là -2 O C.

0 O C Điểm tan chảy/Melting point

kcal/mh O C 1,91 1,99 2,08

Hế số dẫn nhiệt/Thermal conductivity

0 O C

-10 O C

-20 O C

80 kcal/kg

Ẩn nhiệt tan chảy/Latent heat of melting

Để tính lượng đá dùng ướp lạnh cá, giá trị đủ chính xác là 0,5 Nhiệt dung riêng của nước đá biển có thể cao hơn nhiều, gần với điểm tan chảy.

kcal/kg °C 1,0 0,49 0,46

Nhiệt dung riêng/Specific heat of water

0 O C (nước chưa đóng băng/water, unfrozen)

0 O C (nước đóng băng, nước đá /water, frozen, ice)

-20 O C (nước đá/ice)

Ở 0 O C Phụ thuộc vào độ mặn và lượng không khí có trong đá.

t/m 3

0,92 0,86-0,92

Tỷ trọng/Density

Đá nước ngọt/Freshwater ice

Đá nước biển/Seawater ice

Những đặc điểm của nước đá có hàm

lượng muối khác nhau

Characteristics of ice with different salt content

0,495 0,502

0,510

Nhiệt dung riêng của nước đá (kcal/kg°C)

Heat capacities of ice

0,984 0,996

1,008

Nhiệt dung riêng của nước (kcal/kg°C)

Heat capacities of water

1,021 1,009

0,998

-1,62 -0,81

0

3 1,5

0 Nồng độ muối/Salt content (%)

Các đặc tính vật lý của nước đá được

dùng trong làm lạnh cá

Physical characteristics of ice utilized in chilling fish

0.71-0.66 1.4-1.5

Thay đổi/ Variable

Đá xay/ Crushed block

0.92 1.08

Thay đổi/ Variable (3)

Đá cây/ Block

0.45-0.43 2.2-2.3

Kích thước (1) Approximate Dimensions

(1) They depend on the type and

adjustment of the ice machine.

(2) Indicative values, it is advisable

to determine them in practice for

each type of ice plant.

(3) Usually in blocks of 25 or 50 kg

Xác định lượng nước bay hơi

+ Cách 1 : Dựa vào chênh lệch hàm lượng ẩm giữa bề mặt thực phẩm và môi trường.

Vấn đề 2 Làm lạnh và bảo quản lạnh thực phẩm

§2.1 Những biến đổi của thực phẩm lạnh

+ Cách 3 :

 G = g G

t 1 t to

Những biến đổi về vi sinh vật

Từ (1) = (2) suy ra : 0)

t d

t  1

Vấn đề 2 Làm lạnh và bảo quản lạnh thực phẩm

§2.2 Định luật về tốc độ làm lạnh

Xác định thời gian làm lạnh:

Dựa vào tốc độ làm lạnh

C t

t m

t t m

dt d

t t m

dt d

t t

m d

1

) (

) (

) (

0 0

0 0

0 1 1

ln1

)ln(

10

t t

t

t m

t

t m C

t t

Vấn đề 2 Làm lạnh và bảo quản lạnh thực phẩm

§2.6 Làm lạnh bằng nước đá

Vấn đề 2 Làm lạnh và bảo quản lạnh thực phẩm

§2.6 Làm lạnh bằng nước đá

Vấn đề 3 QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN THỰC

705060

8090



t, C

-20-10 -15 -25 0a

b

§3.2 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM TRONG QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG.

§3.2 CÁC BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM

TRONG QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG.

Dịch chuyển điểm kết tinh: Trong làm đông, nước đá được

tạo thành ở dưới miền dung dịch (ở miền rắn)

Ice + Liquid

W

(water)

S (Solute)

A

B C

S (Solute)

A C

Nước đá + tinh thể chất tan

Nước đá + chất dị thể

L t

t

x W L

t t

dx x W

L t

t

dx W

L d

x t

t

dx W

L d

đb đb

đb đb

0 0

0

2

.

.

.

.

1

.

.

.

0

x t

t

x W

.

0

x t

t

x W L

t t

R i

A

§3.3 THỜI GIAN LÀM ĐÔNG.

H T

H E

R t

freeze

freeze cool

cool f

2

1 1

Hệ số dẫn nhiệt

Trong thời gian làm lạnh

Trong thời gian chuyển pha

Yếu tố hình

• When trying to reduce freezing time, we must see which term is controlling(phase change or precooling, surface or internal resistance)

• Truyền nhiệt ở bề mặt tăng dần nếu Bi = hR/k là rất nhỏ

• Reduction in environment temperature has equal effect on all products large or

(Air temp.)

Prec oo

g period

Phase change period

(Final temp.)

(The freezing rate depends on specific weight and contact area with the

product in the freezing time)

4 21

650

3,8 29

650

3 45

780

3 48

800

Thời gian Làm đông (h)

Freezing time

Mức độ tiếp xúc (%)

Contact area

Khối lượng riêng

Specific weight

Xác định chi phí lạnh

Q=Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 4 +Q 5

Q1: lượng nhiệt lấy ra để

Q2: Lượng nhiệt lấy ra để

Q 2 =L.G..w

Q3: Lượng nhiệt lấy ra để

Q 3 =c 1 G..w(t đt -t 2 )

Q 4 =c 2 G (1-w)(t đt -t 2 )

Q 5 =c 3 G.(1-).(t đb -t 2 )

§3.4 CHI PHÍ LẠNH CỦA QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG

Sự biến đổi của chi phí lạnh

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của hầm đông.

2

2 1

3

§3.5 LÀM ĐÔNG BẰNG KHÔNG KHÍ

300 Dài

Inox Kích thước 800 x 1900 x 100

Bản lề Inox Kệ

Kích thước 730x510x1900

4

50 Khay Kích thước 750x500x60

Vật liệu

Một số thông số kỹ thuật của tủ đông gió

MODEL S – IQF –

500S S – IQF – 350S S – IQF – 250S

Chiều rộng băng chuyền

Cỡ tôm đông 8/12 đến 300/500

Nhiệt độ nguyên liệu/sản phẩm , 0 C +10/-18

Nhiệt độ không khí trong tủ , 0 C -32  -36

Vật liệu băng chuyền Thép không rỉ

Bề dày cách nhiệt (mm) 150

Thời gian làm đông(phút) 7  45

Một số thông số kỹ thuật của tủ đông băng chuyền xoắn

Tủ đông băng chuyền xoắn

Spiral belt freezer

Năng suất sản xuất(kg/mẻ) 500 750 1000 1500 2000

Một số yếu tố về công nghệ sản xuất.

Bề dày của sản phẩm(mm) Thời gian làm đông (phút)

Bao gói Xelophan Bao gói bìa cứng

Tủ đông tiếp xúc Contact freezer

Đ3.6 LÀM ĐễNG BẰNG TỦ ĐễNG TIẾP XÚC

Contact freezers

Tính chất Nitơ

-195,8

Nhiệt dung riêng của khí (kj/kg 0 C) 1,05

Không khí -192 196,7 1,01 Nhiệt độ hoá hơi ( ở 1at), 0 C

(a) PSF Lý tưởng (b) PSF Thực tế

Mầm tinh thể lớn lên

Hình thành mầm tinh thể

Làm đông G=100

%

t= +2

Mạ băng 97%

-20 0 C

Tái đông 110%

109,5%

-25 0 C Tan giá

95,5%

+2 0 C

Làm đông G=100%

t= +2

Mạ băng 97%

-20 0 C

Bao gói 110%

-6 0 C

110% -4 0 C

-40 -30 -20 -10 0 10 20

 (h)

t , 0 C

Đường cong nhiệt độ ở tâm sản phẩm.

Đường cong nhiệt độ ở bề mặt sản phẩm.

Vấn đề 4 Công nghệ bảo quản thực phẩm đông lạnh

2 II2 III2 IV2 -40

-30 -20 -10 0 10 20

t , 0 C

 (h)

Đường cong nhiệt độ ở tâm sản phẩm.

Đường cong nhiệt độ ở bề mặt sản phẩm.

§4.1 BIẾN ĐỔI NHIỆT ĐỘ CỦA SẢN PHẨM LÀM ĐÔNG

-20 -10

Temperature

Water vapour pressure

Ice cont ent

The sublimating of ice water in frozen products bag

Tôm Shrimp

Bao gói thường Pack without vacuum

Air Ice crystals

Gúi Bag

mí ghép Seam

(Petersen 1989)

Temperature in a 9 kg block of fish, placed on a floor at 10°C air temp.

§4.1 BIẾN ĐỔI NHIỆT ĐỘ CỦA SẢN PHẨM ĐÔNG

The fat oxidation of cold water

Shrimp in frozen preserve

• Starts from the very beginning in

10-11 6-7

Block, vacuum Package

8-9 3-4

IQF, PE package

12 6-7

IQF, vacuum package

12 8-9

IQF, glazing 4%, vacuum package

12 10

IQF, glazing 8%, vacuum package

-30 o C -18 o C

Products Temperature ( o C)

§4.2 BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG

Uneven air distribution in a frozen store with a unit-cooler

§4.2 BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG

( hours )

§4.2 BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG

Watertemperature tempSurface

Thawing chamber – Technical specifications

§4.3 TAN GIÁ SẢN PHẨM ĐÔNG

( Thawing time is about 1-4 hours, depending on the product thickness)

nước

Bề mặt tâm Nhiệt độ

Công suất

Bề dày

(Temperature changes during freezing and thawing)

§4.3 TAN GIÁ SẢN PHẨM ĐÔNG

(A typical air tunnel for thawing by forced air convection)

1 Heating element, 2 Fan, 3 Humidifier, 4 Trolleys and 5 Door

2

5

4

Thời gian

Áp suất

Nhiệt độ sản phẩm

Nhiệt độ môi trường

Nhiệt độ

không khí

Chênh lệch nhiệt độ

Tiếp nhiệt

§4.3 TAN GIÁ SẢN PHẨM ĐÔNG

- Trạng thái của thịt khi làm đông

 1 =  0 m +  2 (1- m)

Khi bỏ qua  0 thì: m = 1 -  1 /  2

Vấn đề 6 LÀM ĐẶC THỰC PHẨM LỎNG NHỜ LÀM ĐÔNG

0 2

- Khái niệm, ý nghĩa

Đồ thị biến đổi nhiệt độ và trạng thái nước trong quá trình SX

sản phẩm đông khô

to

B

IV III

b I

a

A

C

Chi phí năng lượng trong quá trình SX sản phẩm đông khô