Tìm hiểu phương pháp bảo quản và làm lạnh đông hải sản cực nhanh

Tìm hiểu phương pháp bảo quản và làm lạnh đông hải sản cực nhanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

0

ĐỀ TÀI : TÌM HIỀU PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN LÀM LẠNH ĐÔNG CỰC NHANH

GVHD:Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn SVTH:

Võ Trường Khương – MSSV: 13096681 Văn Đăng Thành – MSSV: 13092841 Lớp :DHTP9aTT

Tháng 4 năm 2016

Mục Lục

I Khái niệm làm lạnh đông cực nhanh: 1

1 Khái niệm: 1

2 Nguyên lý hoạt động : 1

II Phân loại hệ thống cấp đông: 2

1 Buồng cấp đông hệ thống dạng xoắn (Spiral IQF): 2

2 Buồng cấp đông hệ thống dạng thẳng (Straight IQF): 4

3 Buồng cấp đông hệ thống IQF siêu tốc (Impingement IQF): 4

III Thiết bị: 5

1 Băng chuyền cấp đông Newtechco TL-ABT-03: 5

a Cấu tạo: 5

b Thông số kỹ thuật: 5

c Quy trình cấp đông : 6

d Mô tả đặc tính kỹ thuật: 6

2 IQF belt phẳng siêu tốc: 8

a Nguyên lý hoạt động: 8

b Quy trình cấp đông: 8

c Thông số kỹ thuật: 8

d Ưu điểm: 8

3 GEA IQF tunel freezer and chillers: 9

a Cấu tạo: 9

4 Hệ thống IQF siêu tốc Linde: 10

a Quy trình: 10

b Ưu điểm: 11

c Thông số kĩ thuật: 12

I Khái niệm làm lạnh đông cực nhanh:

1 Khái niệm:

Hệ thống lạnh IQF hay còn gọi là hệ thống cấp đông siêu tốc các sản phẩm rời Ký hiệu IQF là viết tắt tiếng Anh của Individual Quickly Freezer Hệ thống này sử dụng các băng chuyền chuyển động với vận tốc chậm Trong quá trình di chuyển, sản phẩm cần đông lạnh sẽ được tiếp xúc với không khí lạnh nhiệt độ thấp dần

Hệ thống lạnh IQF chuyên dùng với những sản phẩm cấp đông dạng rời Tốc độ di chuyển của băng chuyền có thể điều chỉnh được, điều này cũng phụ thuộc sản phẩm cấp đông cũng như yêu cầu thành phẩm Nhiệt tiếp xúc với đồ cấp đông là không khí đối lưu cưỡng bức tốc độ lớn, nhiệt chỉ từ 35 đến

-43 độ C với thời gian nhanh, thất thoát nhiệt kém nhờ vỏ buồng cách nhiệt bọc hai lớp inox làm từ poyurethan

Phân loại hệ thống lạnh IQF có ba dạng chính như sau:

- Buồng cấp đông băng chuyền kiểu xoắn, hay còn gọi là Spiral IQF

- Buồng cấp đông băng chuyền kiểu thẳng: Straight IQF

- Buồng cấp đông băng chuyền siêu tốc: Impingement IQF

Trong xưởng hay nhà máy, buồng hệ thống lạnh IQF đi liền với các băng chuyền khác như băng chuyền hấp, làm nguội, làm khô, băng chuyền mạ băng và buồng tái đông

Hình 1: Dây chuyền hệ thống IQF

2 Nguyên lý hoạt động :

Hệ thống lạnh IQF sử dụng môi chất là NH3(Nito lỏng) kết hợp với nhiều kiểu băng chuyền cấp đông

và sử dụng phương pháp cấp dịch dàn lạnh bằng bơm.Nito lỏng có lợi thế là một sản phẩm phụ hóa lỏng khí,nó sẽ không bị xử lý trong không khí,nito lỏng hoàn toàn vô hại,khi bảo quản bằng phương

pháp này thực phẩm sẽ không bị biến đổi.Ngoài ra nito lỏng có một số tính chất có lợi như không màu,không mùi,không cháy,không nổ ,trơ hóa học và đặc biệt nito lỏng làm giảm sự mất nước của sản phẩm ở mức tối thiểu- dưới 1%

Những lợi thế của chất Nito lỏng trong hệ thống IQF là:

- Thời gian đóng băng nhanh

- Giữ được các thuộc tính ban đầu của sản phẩm,mà chất lượng thực phẩm lại được giữ nguyên vẹn

- Thiết bị làm lạnh nhỏ

- Năng suất cao

Sử dụng Nito lỏng trong hệ thống IQF có 2 cách chính,đó là:

- Bằng cách ngâm:tuy nhiên ngày này không còn sử dụng nữa vì nó chỉ sử dụng lượng nhiệt ngầm của quá trình bay hơi và đặc biệt nó còn tạo ra các vết nứt không mong muốn trên bề mặt sản phẩm làm giảm chất lượng sản phẩm

- Bằng cách phun:cách này khắc phục được nhược điểm của cách ngâm,lượng nhiệt sử dụng được cung cấp từ toàn bộ tác nhân đông lạnh,phun cùng với Nito lỏng do vậy năng suất làm mát được sử dụng ở mức tối đa

Đi kèm với băng chuyền cấp đông là băng chuyền tái đông Người ta dùng nước để xả băng dàn lạnh của băng chuyền cấp đông và tái đông Tiếp theo đó, để làm khô băng chuyền, người ta sử dụng khí nén

Các thiết bị khác của hệ thống lạnh IQF bao gồm: bình chứa cao áp, hạ áp, bình tách dầu, bình thu hồi dầu, bình trung gian, thiết bị ngưng tụ, bơm nước giải nhiệt, bơm dịch, xả băng và bể nước xả băng

II Phân loại hệ thống cấp đông:

1 Buồng cấp đông hệ thống dạng xoắn (Spiral IQF):

Buồng có cấu tạo khối hộp, tấm vách hai mặt inox sử dụng vật liệu polyurethan dày 150mm, tỷ trọng 40kg/m3 Bên trong băng tải đi theo dạng xoắn lò xo từ dưới lên Dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức với tốc độ cao và nhiệt thấp, khoảng -40 đến -30 độ C So với các hệ thống IQF khác,Spiral IQF

có những lợi thế riêng của mình

Spiral IQF gồm có 3 thành phần chính là một vành đai băng chuyền xếp chồng lên nhau thành một hình xoắn ốc,một bộ trao đổi nhiệt bay hơi,một buồng cách nhiệt.Băng chuyền được thiết kế dưới hình thức lưới thép để không khí có thể dễ dàng Các băng tải tự sắp xếp ,do đó tạo thành một vòng xoắn

ốc

Băng tải hàng làm bằng inox hoặc nhựa chịu nhiệt, chuyển động nhanh chậm nhờ biến tần điện tử Có

hệ thống tháo rửa vệ sinh bằng nước và khí nén, có cả búa làm rung ở buồng cấp đông để chống dính các sản phẩm

Dàn lạnh có quạt hướng trục, mô tơ chịu nước, môi chất NH3, ống trao đổi nhiệt inox, cánh nhôm, xả băng bằng nước Tất cả chi tiết của hệ thống lạnh IQF (khung đỡ dàn lạnh và băng chuyền, vỏ che dàn lạnh) đều làm bằng vật liệu không gỉ

- Ưu điểm của Spiral IQF:

Toàn bộ thiết bị bay hơi làm bằng hợp kim là nhôm để thuận tiện cho việc vệ sinh,ngoài ra còn tăng hiệu quả cao trong quá trình cấp đông.Nó hoạt động trong 8 giờ mà không cần rã đông Vành đai Mesh:được làm bằng dây thép không gỉ.Các thực phẩm có thể đông lạnh trực tiếp tại đây.Các vành đai này rất trơn tru,cho nên không để lại dấu vết của thực phẩm khi đi qua đây Tháp xoắn ốc và lá chắn gió bên ngoài của thiết bị bay hơi có thiết kế là thiết kế lá chắn gió đối xứng và vòng tròn trượt.Thiết kế này làm tăng sự trao đổi nhiệt để đông lạnh thực phẩm

Thành phần chính làm từ thiết bị không gỉ,đáp ứng được yêu cầu vệ sinh thiết bị

- Nhược điểm: Sửa chữa bảo dưỡng lại phức tạp do cách bố trí băng tải

Hình 2: Cấu tạo buồng cấp đông hệ thống dạng xoắn

2 Buồng cấp đông hệ thống dạng thẳng (Straight IQF):

Buồng có cấu tạo dạng khối, tấm vách hai mặt inox bao bọc bằng polyurethan dày 150mm.Bao gồm những phần chính là băng chuyền và thiết bị bay hơi,quạt và phần vỏ cách nhiệt bao quanh

Có hai kiểu hệ thống Straight IQF là Conventional Flow và Pressure Tunnel Flow Conventional Flow

là phương pháp sử dụng hơi lạnh thông thường,còn Pressure Tunnel Flow sử dụng hơi lạnh truyền xuống đường hầm băng chuyền ở tốc độ cao,qua đó quá trình làm lạnh tốn ít thời gian hơn phương pháp kia

Hình 3: Nguyên lý hoạt động của Conventional Flow và Pressure Tunnel Flow

- Ưu điểm: Thiết bị đơn giản,sản phẩm đưa vào và ra ở hai đầu dễ dàng và nhanh chóng.Thiết bị không gỉ giúp vệ sinh dễ dàng hơn

- Nhược điểm: Chiều dài băng chuyền lớn nên tốn diện tích

Để hạn chế tổn thất nhiệt ở cửa ra vào hàng, hệ thống này dùng cửa là khe hở nhỏ phù hợp với từng loại nguyên liệu

3 Buồng cấp đông hệ thống IQF siêu tốc (Impingement IQF):

Cấu tạo tương đối giống với dạng buồng cấp thẳng ở trên Tuy nhiên, bên trong bố trí 1 đến 2 băng tải

có thể điều chỉnh tốc độ tùy sản phẩm và nhu cầu Các dàn lạnh xếp thành hai dãy hai bên băng tải Ống hướng gió giúp nhiệt lạnh từ khí tập trung hơn vào sản phẩm.Buồng cấp có bao che cách nhiệt polyurethen day 150-200mm hai bên mặt inox Buồng cấp đông có cửa ra vào kiểu kho lạnh với hệ thống điện trở nhiệt sưởi cửa, đồng thời bên trong cũng có đèn chiếu sáng

Hệ thống băng tải và thiết bị được làm bằng inox Dàn lạnh thép không gỉ cùng các cánh tản nhiệt bằng nhôm thích hợp với bơm cấp dịch tuần hoàn R22 và NH3, bước cánh thiết kế đặc biệt để tăng

hiệu quả truyền nhiệt và vệ sinh dễ dàng Tất cả bề mặt và sàn đều kín nước, bên trong có máy cấp đông có độ dốc nghiêng giúp tháo nước dễ dàng

- Ưu điểm:

Cùng thời gian cấp đông nhanh như máy cấp đông sử dụng nitơ lỏng

Hạn chế mất nước tối thiểu, cùng với chi phí vận hành bằng một nửa so với cách dùng nitơ lỏng Chất lượng tuyệt vời, không cháy lạnh, sản phẩm không dịch chuyển trong máy

Sản phẩm giữ nguyên được hình dạng ban đầu

Đáp ứng được tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp

Lắp đặt nhanh, theo khối hoàn chỉnh, có thể mở rộng để tăng công suất, dùng được cho cả hệ thống lạnh NH3 và Freon

Thích hợp với sản phẩm mỏng dẹt như cá phi lê, tôm, bánh khoai, bánh nướng và các sản phẩm trứng

- Nhược điểm: Hầu như hệ thống này khắc phục các nhược điểm của 2 loại hệ thống kia,tuy nhiêm song hành với đó thiết bị hiện đại cho nên giá thành thiết bị rất cao

III Thiết bị:

1 Băng chuyền cấp đông Newtechco TL-ABT-03:

a Cấu tạo:

Băng chuyền cấp đông IQF siêu tốc loại tấm phẳng, do Newtechco thiết kế và chế tạo chuyên dùng cho cấp đông nhanh các sản phẩm nông sản, thuỷ hải sản dạng rời hoặc đóng gói rút chân không, đặc biệt các sản phẩm cá tra, ba sa, nghêu sò, tôm vỏ với hiệu suất rất cao

Băng chuyền được thiết kế dựa trên ứng dụng triệt để nguyên lý khí động học, sản phẩm được đông lạnh đều và ít hao hụt, tiết kiệm đáng kể lượng điện năng tiêu thụ

b Thông số kỹ thuật:

Kích thước buồng đông : D 14000 x R 3200 x C 3550 mm

Bề rộng băng tải : 1200 mm

Loại băng tải : Băng tải inox tấm phẳng do nhật sản xuất

Tốc độ băng tải : Tự động hoá điều chỉnh từ 6 đến 30 phút theo từng loại sản phẩm tương ứng với nhiệt độ buồng

Tổng công suất điện

Quạt : 10 x 2.2 kW = 17,6 kW

Điện trở sưởi joint cửa : 0,3 kW,18,45 kW

Công suất lạnh cần thiết : 110 Kw lạnh, nhiệt độ hút = -45°C

Nhiệt độ gió = -40oC

Thời gian chạy lấy độ : 40 phút đạt – 38°C

Nhiệt độ buồng có thể bắt đầu nạp liệu : -34°C

Môi chất lạnh : NH3

Cấp dịch : Bơm dịch tuần hoàn, 4 đến 7 lần tỷ lệ dịch bốc hơi

Xã đá : Bằng nước

Điều khiển vận hành : Tự động hoá bằng vi xử lý điện tử

Thông tin sản phẩm cấp đông:

Loại sản phẩm : Cá ba sa, cá tra phi lê

Nhiệt độ sản phẩm vào : + 10°C

Nhiệt độ sản phẩm ra : -18°C, nhiệt độ cân bằng trong tâm sản phẩm

Mật độ nạp liệu : 7kG/1m băng tải

Thời gian đông : 12 phút (theo tính toán)

Công suất : 500 kG/giờ

c Quy trình cấp đông :

Sản phẩm trên băng tải đi qua vùng có những khe gió thổi tốc độ cao, các khe gió được bố trí thổi từ trên xuống trực tiếp vào sản phẩm và từ dưới lên làm lạnh băng tải, và cứ tiếp tục được thổi gió liên tục từ hai phía trong suốt chiều dài buồng đông Buồng đông được thiết kế mỗi khe gió khi thổi đến sản phẩm đều tạo được hiệu ứng COANDA, hiệu ứng này làm cho luồng gió tiếp xúc được xung quanh bề mặt sản phẩm liên tục, nên sản phẩm được đông nhanh và đồng đều, chất lượng thành phẩm đạt mức tối ưu với nhiệt độ tâm sản phẩm đạt mức – 18°C.Hiệu ứng COANDA với luồng gió tốc độ cao sẽ làm cho sản phẩm được làm lạnh cứng (khô) nhanh xung quanh bề mặt ngoài ngay từ lúc bắt đầu vào buồng đông nên hạn chế được thất thoát nước trong sản phẩm, và giảm được hao hụt, mang lại hiệu quả kinh tế cao

d Mô tả đặc tính kỹ thuật:

Cách nhiệt phòng đông bằng panel PU lắp ghép dày 125 mm, hai mặt trong và ngoài bọc tolt color bond, nền phòng được thiết kế có dạng máng được hàn kín các mối ghép nên hạn chế được nước xâm nhập vào cách nhiệt Nền phòng có độ dốc hướng vào máng thoát nước ở giữa thuận lợi cho việc phun nước làm vệ sinh và xã đá dàn lạnh

Hai cửa phòng đông có đủ kích thước cho công nhân ra vào bảo dưỡng và làm vệ sinh thiết bị

Các đầu vào và ra cửa băng tải có trang bị màng chắn chống không khí ẩm bên ngoài xâm nhập vào bên trong buồng đông gây bám đá dàn lạnh và ngăn chặn hơi lạnh trong buồng ra ngoài gây tốn công suất lạnh Màng chặn này bằng vật liệu silicone, đảm bảo đàn hồi ổn định khi bị lạnh đến nhiệt độ lạnh sâu và vật liệu này đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm HACCP và FDA

Bộ truyền động có cơ cấu căng băng tự động có khả năng tránh được băng quá căng hoặc quá lỏng do

co giản của băng theo nhiệt độ

Khung đở băng tải được lót bằng các thanh nhựa, đảm bảo hạn chế ma sát trượt với băng tải, hoạt động hiệu quả cao và có tuổi thọ sử dụng lâu dài và đạt yêu cầu vệ sinh thực phẩm

Hệ thống phân phối các luồng gió được bố trí thích hợp, khoảng cách các khe thổi đủ xa để giữa hai luồng gió không bị ảng hưởng ma sát với nhau và rất dễ tạo được hiệu ứng coanda ở bề mặt sản phẩm, điều này có nghĩa hiệu suất truyền lạnh từ luồng gió vào sản phẩm đạt mức tối ưu, thời gian đông ngắn

và giảm được hao hụt sản phẩm

Các cửa chắn gió kiểu bản lề thuận tiện cho đóng mở mỗi ca làm vệ sinh

Quạt dàn lạnh loại lòng sóc tạo áp lực gió cao, cánh quạt bằng inox do VN chế tạo và cân bằng động, đường hút của cánh quạt có biên dạng hình cong để đạt hiệu suất cao nhất và tiết kiệm điện năng, motor do Đức sản xuất, loại có khả năng hoạt động trong môi trường lạnh sâu và tưới nước bên ngoài Dàn lạnh loại ống và cánh bằng thép mạ kẽm nhúng nóng do Đức sản xuất, các cánh tản nhiệt của dàn lạnh đủ thưa để có thể hoạt động từ 16 giờ liên tục trở lên mới xã đá

Hệ thống điện điều khiển vận hành sản xuất hoàn toàn tự động bằng hệ thống vi xử lý được lập trình điều khiển theo yêu cầu về quy trình sản xuất nhiều loại và nhiều size sản phẩm trong cùng một ca Điều này có nghĩa là người quản lý sản xuất chỉ cần chạm tay vào màn hình cảm ứng đang hiển thị các loại và size sản phẩm hoặc ấn nút nhập thông số tên và size sản phẩm, bộ điều khiển sẽ xử lý thông tin

và điều khiển tốc độ băng tải theo nhiệt độ buồng đông để sản phẩm sau khi qua cấp đông đạt hiệu suất, chất lượng cao nhất và hạn chế tiêu tốn điện năng

Vỏ tủ điện bằng inox và cửa có joint kín nước, bên trong có điện trở luôn sưởi nóng bảo vệ bộ vi xử lý điện tử, mặt trước của tủ điện chỉ có một màn hình tinh thể lỏng LCD và 01 nút ấn dừng khẩn cấp, màn hình này thể hiện các chế độ vận hành, các thông số làm việc hiện tại bằng dạng số hoặc dạng biểu đồ, và có khả năng thể hiện hướng dẫn vận hành sử dụng, cảnh báo cho người sử dụng các nguy hiểm sắp xảy ra và thông báo lỗi và cách giải quyết bằng Tiếng Việt

Ngoài ra nếu có yêu cầu thêm từ phía khách hàng, hệ thống điện điều khiển này có khả năng kết nối với hệ thống theo dõi quan sát và quản lý từ xa thông qua mạng máy tính LAN hoặc SCADA

2 IQF belt phẳng siêu tốc:

IQF belt là buồng cấp đông băng chuyền dạng thẳng

a Nguyên lý hoạt động:

Trong suốt thời gian cấp đông, khi sản phẩm được di chuyển xuyên qua buồng lạnh trên những băng chuyền, hàng ngàn tin khí lạnh với tốc độ cao hướng trực tiếp và lên mặt trên và mặt dưới của sản phẩm, thổi đi các hơi nóng bao bọc xung quanh sản phẩm, đẩy nhanh tiến trình trao đổi nhiệt Các tia khí này cho phép hệ thống đạt được hiệu quả làm lạnh tương đương máy cấp đông dùng chất nitrogen lỏng

b Quy trình cấp đông:

Trong buồng IQF, sản phẩm được di chuyển trên băng tải dạng tấm phẳng bằng vật liệu thép không rỉ Hàng ngàn tia và màn khí lạnh với tốc độ cực cao thổi trực tiếp và liên tục lên mặt trên của sản phẩm

và mặt dưới của băng tải, cùng với hệ số dẫn nhiệt cao của loại băng tải sử dụng, đã làm lạnh nhanh sản phẩm bằng hai phương pháp là trao đổi nhiệt đối lưu và tiếp xúc Do sự trao đổi nhiệt diễn ra đồng thời trên tất cả bề mặt sản phẩm, nên quá trình cấp đông diễn ra nhanh và hiệu quả hơn IQF belt tấm phẳng truyền thống

c Thông số kỹ thuật:

Môi chất : Các loại Freon

d Ưu điểm:

- Thời gian cấp đông được rút ngắn gần một nửa nhờ áp dụng nguyên lý cấp đông siêu tốc

- Hao hụt trọng lượng của sản phẩm thấp

- Chất lượng của sản phẩm cao và không bị biến dạng trong quá trình cấp đông

- Vận hành đơn giản và giảm chi phí so với các IQF tấm phẳng dùng tấm plate và chất tải lạnh là nước muối

- Chất lượng cao

- Dễ lắp đặt và sử dụng

- Dùng cho tất cả các hệ thống lạnh, điều hòa không khí, làm mát nước …

- Thích hợp để cấp đông nhiều loại sản phẩm khác nhau: cá fillet, tôm, tôm tẩm bột, hamburger

- Nhờ sử dụng băng tải dạng tấm phẳng, sản phẩm sau khi cấp đông dễ dàng tách rời khỏi bề mặt băng tải và không có những dấu tì vết trên bề mặt như khi cấp đông bằng các loại băng tải lưới