TÍNH TOÁN THIẾT KẾTHIẾT BỊ CẤP ĐÔNG ĐẬU HÒA LAN THEO NGUYÊN LÝ CẤP ĐÔNG TẦNG SÔI – LIÊN TỤC

Tuy nhiên, do giá thành sản phẩm còn khá cao, đòi hỏi thiết bị hiện đại nên các phương pháp này ít được áp dụng rộng rải trong thực tiễn sản xuất thường chỉ dùng độ cao trung bình 22 - 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾTHIẾT BỊ CẤP ĐÔNG ĐẬU HÒA LAN THEO NGUYÊN LÝ CẤP ĐÔNG TẦNG SÔI – LIÊN TỤC

Họ và tên sinh viên: LƯƠNG MAI QUỲNH Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN BẢO QUẢN NSTP Niên khóa: 2009 - 2013

Tháng 6 /2013

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẤP ĐÔNG ĐẬU HÒA LAN THEO

NGUYÊN LÝ CẤP ĐÔNG TẦNG SÔI – LIÊN TỤC

Tác giả

Lương Mai Quỳnh

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu bằng kỹ sư ngành Cơ Khí Chế Biến Bảo

LỜI CẢM TẠ

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, đến nay em đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ, cùng với các thầy cô giảng dạy Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy TS Bùi Ngọc Hùng và thầy TS Lê Anh Đức – người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp đúng hạn

Sau cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ cùng những người thân và toàn thể bạn bè đã giúp đỡ, động viên em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài Em xin chúc các thầy cô, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và nghiên cứu

TÓM TẮT

Thiết bị cấp đông theo nguyên lý tầng sôi đã được sử dụng trong thực tế tại nhiều công ty để cấp đông cho thực phẩm, thay vì sấy bằng nhiệt Điều kiện để cấp đông cho sản phẩm quan trọng là nhiệt độ, độ ẩm tương đối thích hợp

Mục đích

Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan theo nguyên lý cấp đông tầng sôi – liên tục 500 kg/h

Nội dung thực hiện

 Nghiên cứu tổng quan, các thông tin cần thiết phục vụ đề tài

 Lựa chọn nguyên tắc làm việc và đề ra mô hình máy thiết kế

 Tính toán, thiết kế theo mô hình máy đã chọn

 Công suất của quạt: 17,87kW

Thời gian thực hiện :

Từ tháng 04 /2013 đến tháng 06 /2013

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích đề tài 2

Chương 2: TỔNG QUAN 3

2.1 Đối tượng nghiên cứu 3

2.1.1 Nguồn gốc và phân bố của đậu Hoà Lan 3

2.1.2 Quy trình chế biến đậu Hòa Lan 7

2.1.3 Công nghệ cấp đôngđậu Hòa Lan hiện nay 7

2.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá đậu Hòa Lan cấp đông 9

2.2 Các vấn đề cấp đông thực phẩm 9

2.2.1 Phân loại giới hạn làm lạnh 9

2.2.2 Mục đích và ý nghĩa 10

2.2.3 Sự kết tinh của nước trong thực phẩm 11

2.2.3.1 Nước trong thực phẩm 11

2.2.3.2 Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông 12

2.2.3.3 Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm 12

2.2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm 12

2.2.4 Thời gian cấp đông thực phẩm 14

2.2.5 Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông 16

2.2.5.1 Biến đổi về vật lý 16

2.2.5.3 Biến đổi do vi sinh 16

2.3 Các phương pháp kết đông thực phẩm 17

2.3.1 Kết đông chậm 17

2.3.2 Kết đông nhanh 18

2.3.3 Kết đông cực nhanh 18

2.4 Các thiết bị kết đông thực phẩm 18

2.4.1 Kết đông trong buồng gió lạnh 19

2.4.2 Kết đông tiếp xúc 25

2.4.3 Kết đông phun bằng khí hóa lỏng (nitơ lỏng) 26

2.5 Ưu, nhược điểm của từng phương pháp cấp đông 28

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 30

3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 30

3.2 Phương pháp lựa chọn mô hình 30

3.3 Phương pháp tính toán, thiết kế 31

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

4.1 Các dữ liệu thiết kế ban đầu 32

4.2 Lựa chọn mô hình thiết bị cấp đông thiết kế 32

4.2.1 Mô hình cấu tạo máy của thiết bị cấp đông kiểu tầng sôi 33

4.2.2 Nguyên lý hoạt động 33

4.3 Tính thiết kế thiết bị cấp đông kiểu tầng sôi 34

4.3.1 Tính toán thiết kế băng tải lưới 34

4.3.1.1 Tính chọn băng tải lưới 34

4.3.1.2 Tính toán lựa chọn các thông số cơ bản của băng tải 34

4.3.1.3 Xác định tải trọng trên một mét dài 35

4.3.1.4 Tính toán bộ phận dẫn động 36

4.3.2 Tính toán kết cấu thiết bị cấp đông 37

4.4 Lưu lượng không khí cần thiết cho quá trình cấp đông 41

4.5 Tính chọn quạt cho hệ thống 41

4.6 Tính toán tổn thất nhiệt 42

4.6.1 Chi phí làm lạnh cho quá trình làm đông (Qsp) 42

4.6.2 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của buồng cấp đông 45

4.6.3 Tổn thất nhiệt do không khí bên ngoài xâm nhập vào 46

4.7 Chu trình làm việc của hệ thống 47

4.7.1 Các thông số ban đầu 47

4.6.2 Lựa chọn chu trình 49

4.6.3 Tính công suất của máy nén 51

4.6.4 Tính và chọn thiết bị bay hơi 53

4.6.5 Tính và chọn thiết bị ngưng tụ 55

4.7 Tính toán trở lực hệ thống 58

4.7.1 Trở lực ma sát 58

4.7.2 Trở lực cục bộ trên đường ống dẫn, trở lực qua buồng cấp đông 59

4.7.3 Trở lực qua dàn ngưng và dàn bay hơi 60

4.7.4 Trở lực qua lưới băng tải và lớp vật liệu cấp đông 62

4.7.4 Công suất của quạt 63

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64

5.1 Kết luận 64

5.2 Đề nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan tính trên 100 g đậu khô 6 

Hình 2.5 Thiết bị kết đông tầng sôi của Searefico 21 

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị cấp đông tầng sôi 22 

Hình 2.7 Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn 24 

Hình 2.8 Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng thẳng 24 

Hình 2.10 Nguyên lý làm việc của máy cấp đông kiểu tiếp xúc 26 

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên tắc của hầm kết đông sử dụng nitơ phun lỏng 27 

Hình 4.1 Mô hình máy của thiết bị cấp đông kiểu tầng sôi thiết kế 33 

Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật cuả tấm cách nhiệt panel 38 

Bảng 4.3 Kích thước toàn bộ buồng và lớp cách nhiệt 41 

Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý và chu trình với môi chất NH3 50 

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan tính trên 100 g đậu khô 6

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị cấp đông tầng sôi 22 Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật cuả tấm cách nhiệt panel 38Bảng 4.2 Kích thước buồng cấp đông 40Bảng 4.3 Kích thước toàn bộ buồng và lớp cách nhiệt 41Bảng 4.4 Các điểm trên chu trình nhiệt động 51

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây cùng với công cuộc đổi mới, công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành kỹ thuật lạnh đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam và đã được ứng dụng rất nhiều trong các ngành như: Công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt

cá, rau quả, sinh học, đánh bắt và xuất khẩu thủy, hải sản, cơ khí chính xác, y tế,… Việt Nam là khu vực có khí hậu nhiệt đới ẩmvà đất đai thuận lợi cho sự phát triển của thực vật nói chung và rau quả nói riêng, rau quả ngày càng đa dạng và phong phú hơn với nhiều chủng loại đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của con người Đậu Hoà Lan

đã được trồng ở Việt Nam hàng thế kỷ nay, đậu Hoà Lan là một trong số rau quả có nhiều dinh dưỡng, khoáng chất tốt cho con người, có thể sử dụng dưới dạng quả non, hạt tươi, hạt khô, còn là nguyên liệu dùng để chế biến đóng hộp và là mặt hàng xuất khẩu của một số nước trên thế giới

Để giảm sự mất mát về chất lượng cũng như số lượng của nông sản sau thu hoạch nên vấn đề đặt ra là cần phải xử lý thế nào để giải quyết tình trạng thiếu hụt, đồng thời đảm bảo giá trị kinh tế, chất lượng dinh dưỡng, cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng Do điều kiện công nghệ bảo quản còn nhiều hạn chế nên để giữ được sản phẩm tươi trong thời gian dài rất là khó khăn Chính vì vậy đậu Hòa Lan cần được chế biến để được sử dụng lâu dài Ngoài mục đích để chế biến thức ăn, đậu Hòa Lan còn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng và vitamin cho sự phát triển cơ thể Nhằm giải quyết tình trạng trên và đáp ứng nhu cầu thị trường dưới sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công nghệ trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, cùng sự hướng dẫn của thầy TS Bùi Ngọc Hùng và thầy TS Lê Anh Đức em đã thực hiện đề tài:

“ Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan theo nguyên lý cấp đông tầng sôi – liên tục ”

1.2 Mục đích đề tài

Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan bằng phương pháp tầng sôi – liên tục, năng suất 500kg/h

1.3 Nội dung thực hiện

Nghiên cứu tổng quan về đậu Hoà Lan và các phương pháp thiết bị cấp đông hiện nay

Tính toán thiết kế thiết bị cấp đông đậu Hòa Lan bằng phương pháp tầng sôi – liên tục

Chương 2

TỔNG QUAN 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Nguồn gốc và phân bố của đậu Hoà Lan

a Nguồn gốc

Đậu Hoà Lan có tên khoa học là Pisum sativum L, tên tiếng Anh là Pea, là cây rau chủ yếu ở các nước có khí hậu ôn hoà và ở vùng nhiệt đới có mùa đông lạnh Mô

tả cây: đậu Hoà Lan là loại cây thảo thấp hoặc mọc leo, lá kép gồm 1-3 đôi lá chét, các

lá chét đầu cuống thường biến thành tua cuốn, lá kèm rất lớn.Chùm hoa ở nách lá, hoa

to màu trắng hoặc màu tím.Quả đậu dẹt, màu xanh, có mỏ nhọn, chứa 5-6 hạt gần hình cầu

Hình 2.1 Một số hình ảnh về đậu Hoà Lan

Đậu Hoà Lan là cây trồng lâu đời nhất, lịch sử trồng trọt đã có tới 7000 - 9000 năm và được trồng ở hầu khắp châu Âu, châu Mỹ và nhiều nước châu Á, châu Phi.Trên thế giới, Ở châu Âu, đặc biệt là ở Pháp, phát triển đậu Hoà Lan tăng trưởng mạnh trong những năm 1970-1980 như một nguồn cung cấp protein cho thức ăn gia

súc

Ở Pháp, diện tích canh tác và tăng từ 500 ha năm 1977 lên 500.000 ha vào năm

1985 Kể từ cuối những năm 1990, diện tích trồng đậu Hoà Lan có xu hướng giảm do

sự suy giảm tương đối của trợ của Cộng đồng, và tình trạng trì trệ sản lượng lên đến

100 000 ha trong năm 2008 Giới thiệu vào năm 2009, một "mức protein" trợ cấp cụ thể của Pháp đã phát triển lên đến 182.000 ha vào năm 2011 bề mặt

Ở Việt Nam, đậu Hoà Lan đã được trồng ở Việt Nam hàng thế kỷ nay nhưng sản lượng thấp, do diện tích đậu Hoà Lan ở nước ta còn rất nhỏ bé, phân tán Đậu Hoà Lan được trồng chủ yếu ở các tỉnh miền núi phía Bắc như Cao Bằng, Lào Cai (Sapa),

Hà Giang và một số vùng ở các tỉnh thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng Vùng Đà Lạt (Lâm Đồng) có điều kiện khí hậu phù hợp cho cây đậu Hoà Lan sinh trưởng phát triển, đậu Hoà Lan được trồng nhiều tại các phường 4,5,7 thuộc thành phố Đà Lạt Khu vực canh tác nhiều nhất là Phước Thành, Thánh mẫu (phường 7), các địa phương khác cũng có trồng nhưng với diện tích không đáng kể, đậu Hoà Lan có thể trồng quanh năm tại Đà Lạt nhưng vụ Đông Xuân cho hiệu quả cao hơn vì ít bị nấm bệnh gây hại Một vụ trồng đậu Hoà Lan có thể thu hoạch từ 10-12 lứa trái, năng suất bình quân 1,2-1,5 tấn/ha

Người tiêu dùng Việt Nam thường sử dụng quả non để xào, nấu và trang trí các món ăn trong các bữa tiệc, cỗ bàn Nhiều năm trở lại đây, hạt đậu Hoà Lan tươi và khô đã được sử dụng rộng rãi hơn trong các nhà hàng, khách sạn Vì vậy đậu Hoà Lan đang có xu hướng được chú ý trong sản xuất

b Đặc điểm sinh thái và một số tính chất của đậu Hoà Lan

Cây đậu Hoà Lan mặc dù được trồng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới nhưng chỉ sinh trưởng tốt và cho năng suất cao trong điều kiện nhiệt độ từ 18 - 200C, khí hậu ẩm.Nhiệt độ trên 250C và dưới 120C cây sinh trưởng chậm và ở 350C cây tàn lụi nhanh

 Ðặc điểm thực vật học

 Đậu Hoà Lan là cây thân thảo hàng năm Thân cây mềm và có cạnh, phân cành ít, thân rỗng, phần gốc cây thì ít bị rỗng

 Lá của đậu Hoà Lan thuộc loại lá kép gồm một số đôi lá chét (lá kèm ở cuống lá có 2 đôi lá chét, phần ngọn lá là tua cuốn

 Hoa của đậu Hoà Lan thuộc loại hoa lưỡng tính, tự thụ phấn là chủ yếu

 Quả có 2 mảnh vỏ, hạt đậu Hoà Lan gồm có 2 lá mầm lớn, dự trữ chất dinh dưỡng, chúng bao quanh phôi và được bao bọc bởi vỏ hạt, những lá mầm có thể có màu hoặc không màu

 Thành phần hóa học

 Hạt đậu Hoà Lan khô chứa 22,8% protid, 0,7 - 1,5% lipid, 55,2% glucid, 5,2- 7,7% cellulose, 2,5-3,5% tro; còn có phosphor, sắt, kalium, iod (1730mg%) và các vitamin A, B, C

 Các acid amin trong hạt đậu Hoà Lan gồm tyrosin 2,87%, tryptophan 1,17%, lysin 4,60%, arginin 11,42% histidin 2,49%, cystin 0,89% Hạt đậu chứa alcaloid trigonellin; tro của hạt chứa As 0,026mg% và có alcaloid piplartine Dầu hạt chứa galactolipit

 Khai thác, chế biến và bảo quản

 Đậu Hoà Lan có thể sử dụng dưới dạng quả non, hạt tươi, hạt khô

 Đậu Hoà Lan còn là nguyên liệu dùng để chế biến đóng hộp Là mặt hàng xuất khẩu của một số nước trên thế giới

 Vấn đề bảo quản đậu Hoà Lan cũng như các nguyên liệu họ đậu khác nói chung rất khó, vì đậu là môi trường rất thích hợp cho các loại sâu mọt phá hoại Do đó muốn bảo quản lâu dài thì hạt ban đầu phải có chất lượng tốt, không sâu mọt và có độ ẩm an toàn Vì vậy quá trình bảo quản sau thu hoạch có vai trò rất quan trọng

c Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan

Đậu Hoà Lan là loại thực phẩm giàu năng lượng và protein.Là nguồn cung cấp dồi dào vitamin và dưỡng chất khác nhau: vitamin C, B1, B6, B2, B3, chất sắt cần thiết cho quá trình chuyển hoá carbohydrate, protein, lipid và cần thiết cho sự hình thành các tế bào máu tăng khả năng miễn dịch

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của đậu Hòa Lan tính trên 100 g đậu khô

2.1.2 Quy trình chế biến đậu Hòa Lan

2.1.3 Công nghệ cấp đôngđậu Hòa Lan hiện nay

Hiện nay muốn bảo quản lương thực và chế biến sản phẩm có chất lượng cao, thì các loại rau quả cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc chế biến Mà ta thấy phương pháp làm khô sản phẩm thì rất nhiều như:

 Phương pháp làm khô đơn giản nhất là phơi nắng, có ưu điểm là tận dụng được năng lượng mặt trời, tiết kiệm chất đốt; nhưng thời gian làm khô kéo dài, làm giảm nhiều vitamin C (80%) và caroten (tiền sinh tố A), màu sắc sản phẩm kém, đòi hỏi nhiều diện tích sân phơi, khó giải quyết được khối lượng lớn và đặc biệt là phụ thuộc vào thời tiết

 Sấy thăng hoa là làm lạnh rau quả ở nhiệt độ khoảng -200C, nước trong rau quả

bị đóng băng thành nước đá ở thể rắn, sau đó làm cho nước từ thể rắn chuyển sang thể hơi và bay hơi khỏi vật liệu

Đậu Hòa LanThu hoạchPhơi (sấy sơ bộ)Đập, tách hạtLàm sạchThu được hạtCấp đông (-35  -400C)

Tạp chất Vỏ

Đóng góiThành phẩm (bảo quản ≤ -180C)

Chần

 Sấy hồng ngoại là dùng tia bức xạ hồng ngoại (giải tầng hẹp) để cung cấp năng lượng cho các phần tử nước trong rau quả để thắng các lực liên kết, thoát ra khỏi sản phẩm

Sấy thăng hoa và sấy hồng ngoại có ưu điểm là đảm bảo được màu sắc và hương vị tự nhiên của sản phẩm, ngoài ra, còn bảo toàn lượng vitamin C trong quá trình sấy rau quả Tuy nhiên, do giá thành sản phẩm còn khá cao, đòi hỏi thiết bị hiện đại nên các phương pháp này ít được áp dụng rộng rải trong thực tiễn sản xuất (thường chỉ dùng

độ cao trung bình 22 - 26%, hạt có khối lượng từ 0,1 đến 0,36 gram, kích thước rất nhỏ 0,7cm (TL11), trong quá trình đợi chế biến đậu cần được xử lý cho vào kho bảo quản tạm nên nhiệt độ đầu vào của đậu khoảng 10  120C Dựa vào các đặc điểm tính chất của đậu Hòa Lan thì hiện nay việc bảo quản đậu đã sử dụng thiết bị IQFđể cấp đông và dùng phổ biến nhất là thiết bị cấp đông tầng sôi.Phương pháp kết đông tầng sôi có nhiều ưu điểm như năng suất cao (do hệ số truyền nhiệt cao), cấp đông đồng đều, máy nhỏ gọn chi phí đầu tư thấp

Máy cấp đông tầng sôi cho sản phẩm đậu Hòa Lan hiện nay có các thông số kỹ thuật: Thời gian cấp đông: 3  11 phút

Nhiệt độ: -180C

Thời gian bảo quản: 4 tháng

Năng suất: 500kg/h

2.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá đậu Hòa Lan cấp đông

 Hình thức: Hạt đậu không bị sâu mọt, không bị vỡ mảnh, không bị lép, không bong tróc vỏ, không được phép có tạp chất

 Màu sắc: Hạt đậu Hà Lan phải có màu sắc đặc trưng từ xanh lục đến xanh lục ánh vàng

 Hương vị: mùi đặc trưng của đậu, không có vị lạ

 Dinh dưỡng: Lượng vitamin mất đi không quá 50%

 An toàn

2.2 Các vấn đề cấp đông thực phẩm

2.2.1 Phân loại giới hạn làm lạnh

 Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm

Nước nguyên chất đóng băng ở 00C Tuy nhiên điểm đóng băng của thực phẩm thì khác, vì nồng độ muối khoáng và chất hoà tan trong dịch tế bào của thực phẩm

(Theo nguồn: http://searefico.vn ) Hình 2.2 Máy kết đông tầng sôi

thay đổi tuỳ từng loại thực phẩm nên chúng có điểm đóng băng khác nhau và thường nhỏ hơn 00C

 Cấu trúc tế bào bị co rút

 Độ nhớt dịch tế bào tăng

 Sự khuyếch tán nước và các chất tan của tế bào giảm

 Hoạt tính của enzim có trong tế bào giảm

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hóa sinh trong thực phẩm bị ức chế Trong phạm

vi nhiệt độ bình thường người ta tính rằng cứ giảm 100C thì tốc độ phản ứng hoá sinh giảm xuống còn từ1/2 đến 1/3.Nhiệt độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng không tiêu diệt được nó.Ví dụ khả năng phân giải của men phân giải mỡ lipaza

Bảng 2.2 Khả năng phân giải mỡ lipaza

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản hoạt động sống có thể độc lập với cơ

thể sống, có khả năng chịu lạnh cao, đa số tếbào thực vật không bị chết khi nước trong

nó chưa đóng băng

Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể

sống, có khả năng chịu lạnh kém.Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ giảm quá 40C

so với thân nhiệt bình thường của nó

Như vậy khi nhiệt độ thấp quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm lại

hoặc hấm dứt hoàn toàn là do:

 Hoạt động của các men phân giải bị đình chỉ

 Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, đại bộ phận các vi sinh vật ngừng

hoạt động trong khoảng -30C -100C Tuy nhiên ở -100C vi khuẩn

micrococcuss vẫn sống nhưng phát triển chậm Các loại nấm mốc chịu đựng

lạnh tốt hơn, có thể tới -150C Để nấmmốc sống được độ ẩm phải đảm bảo ít

nhất là 15% Khi nhiệt độ giảm xuống -180C thì nước trong thực phẩm mới

đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên Vì vậy nhiệt độ bảo quản tốt nhất từ

-180C trở xuống mới làm cho toàn bộ vi sinh vật và nấm mốc ngừng hoạt động

hoàn toàn

2.2.3 Sự kết tinh của nước trong thực phẩm

2.2.3.1 Nước trong thực phẩm

Tuỳ theo mức độ liên kết mà người ta chia nước trong thực phẩm ra các dạng:

Nước tự do và nước liên kết

 Nước tự do: Chỉ liên kết cơ học Nước nằm bất động trong mạng lưới cấu trúc

mô cơ dưới hình thức dung môi để khuyếch tán các chất qua tế bào

 Nước liên kết: Không phải là dung môi mà là ở dạng liên kết với các chất prôtit tan và các chất vô cơ, hữu cơ tan khác tạo thành các khung cấu trúc của mô cơ

2.2.3.2 Cơ chế đóng băng trong thực phẩm khi cấp đông

Nước trong thực phẩm do có hoà tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng thấp hơn 00C Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm đóng băng dần dần tuỳ mức độ liên kết của chúng với tế bào

Khi nhiệt độ hạ xuống thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào) Khi đến điểm đóng băng đa số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế bào Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinh thể mới.Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn bên trong tế bào, tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều.Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước và các tinh thể đá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm chất lượng sản phẩm.Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến nước liên kết, bắt đầu từ nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh

2.2.3.3 Tác động của sự kết tinh của nước đối với thực phẩm

Có sự phân bố lại nước trong thực phẩm không chỉ giữa gian bào và tế bào mà còn theo chiều sâu của sản phẩm Có sự biến đổi tế bào do sự phân bố lại nước, do tạo thành lớp đá, vỡ tế bào, biến đổi cấu trúc sợi cơ

2.2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm

a Nồng độ chất tan

Các chất đường, chất béo, prôtêin, muối trong thực phẩm hoà tan liên kết với

nước tạo thành dung dịch keo

Để kết tinh các phân tử nước phải tách ra khỏi sự liên kết của các chất tan Vì vậy khi có các chất tan thì nhiệt độ của nước phải giảm để giảm động năng, tăng lực liên kết phân tử giữa các phân tử nước với nhau để kết tinh Do đó nồng độ chất hoà

tan tăng thì nhiệt độ kết tinh nước giảm Độ giảm nhiệt độ để nước kết tinh phụ thuộc vào nồng độ chất tan như sau:t = - 1,18 x n

n - Nồng độ phân tử các chất tan

 Khi nhiệt độ kết tinh nước giảm thì tốc độ hình thành mầm tinh thể tăng dần

 Khi giảm nhiệt độ kết tinh các tinh thể nước đá hình thành sẽ có xu hướng phát triển chiều dài và giảm kích thước chiều ngang nhờ đó việc làm hỏng cấu trúc

Ở khoảng nhiệt độ -1 ÷ -20C các tinh thể tạo thành các kích thước lớn, ở nhiệt

độ -10 ÷ 200C các tinh thể có số lượng rất nhiều và kích thước nhỏ

Mặt khác tốc độ làm đông phụ thuộc vào các yếu tố sau:

 Loại máy và thiết bị làm đông

 Nhiệt độ vận hành máy (Khác nhiệt độ buồng cấp đông)

 Tốc độ gió

 Diện tích tiếp xúc giữa sản phẩm và môi trường lạnh và mật độ sản phẩm

 Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm và nhiệt độ yêu cầu của sản phẩm ở cuối quá trình làm đông

 Bao gói sản phẩm

 Loại sản phẩm

 Ảnh hưởng của tốc độ cấp đông

 Khi cấp đông chậm nước khuyếch tán nhiều, các tinh thể nước đá thu hút nước để tăng thể tích mà không có xu hướng tạo nên các mầm tinh thể Kết quả là số lượng các tinh thể ít, kích thước lớn và không đều, điều đó ảnh

hưởng nhiều đến cấu trúc liên kết tế bào thực phẩm

 Khi cấp đông nhanh nước ít khuyếch tán vì các mầm tinh thể hình thành đều khắp trong cấu trúc với tốc độ nhanh nhờ đó số tinh thể nhiều, kích

thước nhỏ và đều

 Cấp đông cực nhanh sẽ không có sự khuyếch tán nước Các phần tử nước sẽ kết tinh ở những vị trí liên kết với các chất tan vì vậy các tinh thể có kích

thước rất nhỏ, các tính chất của thực phẩm được giữ gìn như nguyên vẹn

 Chất lượng ban đầu của sản phẩm

 Thực phẩm tươi sống đem làm lạnh đông sẽ có chất lượng cao nhất vì cấu trúc và sự liên kết của nước với các thành phần còn nguyên tính tự nhiên

 Khi các cấu trúc bị hư hỏng do va chạm hoặc do chất lượng bị giảm vì quá trình tự phân giải, thối rửa thì khả năng giữ nước giảm, tỷ lệ nước tự do tăng, tính đàn hồi của cấu trúc giảm

 Tương tự như ở thịt động vật có giai đoạn co cứng, cấu trúc giảm tính đàn hồi vì khả năng giữ nước giảm

Trong những trường hợp này nước kết tinh sẽ khuyếch tán nhiều, cấu trúc liên kết tế bào bị nước đá giãn nỡ sẽ rách vỡ làm cho chất lượng sản phẩm giảm

2.2.4 Thời gian cấp đông thực phẩm

Thời gian cấp đông là thời gian cần thiết để hạ nhiệt độ tâm của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ yêu cầu Yêu cầu đối với thực phẩm cấp đông là nhiệt

độ trung bình hoặc cân bằng của chúng phải nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ bảo quản Nhiệt độ trung bình của sản phẩm ttb thường được chọn bằng trung bình cộng của nhiệt độ tâm tt và nhiệt độ bề mặt tf.ttb = (tf + tt) / 2

 Xác định thời gian kết tinh nước trong thực phẩm

Thời gian kết tinh là thời gian để nước trong thực phẩm kết tinh thành đá, trong quá trình này ta coi nhiệt độ của đá kết tinh không đổi và bằng tđb

Công thức Plank thường được sử dụng để xác định thời gian làm lạnh thực phẩm:

k - Hệ số truyền nhiệt bề mặt (kể cả bao gói), kcal/m2.h.K

λ - Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm, kcal/m.h.K

P, R - Các hằng số tuỳ thuộc hình dạng thực phẩm

2.2.5 Sự biến đổi của thực phẩm trong quá trình cấp đông

2.2.5.2 Biến đổi về hóa học.

 Bản chất quá trình biến đổi hoá học của thực phẩm khi làm lạnh là sự phân giải của các chất dự trữ năng lượng do tác động của các enzim có sẵn trong thực phẩm

 Mức độ biến đổi hoá học phụ thuộc vào trạng thái ban đầu của thực phẩm và phương pháp làm lạnh

 Các biến đổi chủ yếu là do sự ôxi hoá các sắc tố làm biến màu thực phẩm Sự ôxi hoá phụ thuộc mức độ tiếp xúc với không khí của thực phẩm và chất lượng ban đầu

 Để giảm sự ôxi hoá có thể loại bỏ các sắc tố trước khi làm lạnh, hạn chế bớt các hoạt tính của các enzim, hạn chế tiếp xúc với không khí, làm tăng tốc độ làm lạnh

2.2.5.3 Biến đổi do vi sinh

 Trước khi làm lạnh thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các tạp chất nơi

chứa chấp nhiều loại vi sinh vật

 Trong quá trình làm lạnh do nhiệt độ môi trường làm lạnh có nhiệt độ không phù hợp với các vi sinh vật nên vi sinh vật ở lớp bề mặt thực phẩm bị tiêu diệt

Số còn lại bị hạn chế khả năng hoạt động Nhưng chúng thích nghi dần với

lạnh, nên thời gian bảo quản thực phẩm bị giảm

2.3 Các phương pháp kết đông thực phẩm

Kết đông là làm lạnh đông thực phẩm xuống đến dưới nhiệt độ đóng băng của thực phẩm nhưng không có nghĩa là toàn bộ nước trong sản phẩm đã bị đóng băng Bảo quản đông là bảo quản các loại thực phẩm kết đông đó ở nhiệt độ -120C, -180C, -240C…tùy theo yêu cầu của từng loại thực phẩm: cá, tôm, rau, hoa quả…

Tùy theo nhiệt độ sản phẩm đưa vào mà chia ra kết đông một pha và kết đông hai pha Kết đông một pha là đưa nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống đến -120C (đôi khi -180C) và 80C trên bề mặt sản phẩm Kết đông hai pha là làm lạnh sơ

bộ từ nhiệt độ môi trường xuống 40C, sau đó mới kết đông đến nhiệt độ theo yêu cầu như trên.Tùy theo cấp độ kết đông chia ra: Kết đông chậm, kết đông nhanh và kết đông cực nhanh

2.3.1 Kết đông chậm

Thời gian cấp đông 15  20h, tốc độ kết đông khoảng 0,1 0,5cm/h, nhiệt độ không khí khoảng -250C, tốc độ lưu thông không khí khoảng 1m/s Do thời gian kết đông chậm, tinh thể đá kết tinh trong không 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 bị rách nên chất lượng sản phẩm giảm giá trị dinh dưỡng, dễ nhiễm trùng.Ngày nay hầu như người ta ít dùng phương pháp này trừ một số ứng dụng có mục đích như đông chậm các loại thịt dai, già như thịt trâu…hoặc hoa quả

2.3.2 Kết đông nhanh

Thời gian kết đông nhanh hơn, tốc độ đạt khoảng 0,5 5cm/h, có thể kết đông nhanh trong môi trường không khí hoặc chất tải lạnh Kết đông trong phòng hoặc tunnel yêu cầu nhiệt độ -350C, tốc độ không khí 3 đến 5 m/s

Kết đông nhanh làm cho các tinh thể đá mịn hơn, không làm rách màng tế bào Khi tan giá sản phẩm không bị chảy mất dịch bào, đảm bảo chất lượng của sản phẩm

Phương pháp kết đông cực nhanh bảo quản hầu như nguyên vẹn mọi tính chất

và chất lượng sản phẩm, sôi ở nhiệt độ -1960C, có khả năng kìm hãm sự phát triển của

vi sinh vật

2.4 Các thiết bị kết đông thực phẩm

Mỗi loại sản phẩm đều yêu cầu một dạng thiết bị cấp đông riêng Ví dụ bò 1/2 con được kết đông trong buồng, hầm lạnh kiểu tunnel, các loại tôm cá dạng bánh kết đông trong máy kết đông tiếp xúc, còn tôm nguyên con, đậu, cá file được kết đông trong tủ đông gió hoặc máy kết đông rời IQF Hình 2.3 dưới đây giới thiệu sơ đồ phân loại thiết bị kết đông

Hình 2.3 Sơ đồ phân loại máy kết đông

2.4.1 Kết đông trong buồng gió lạnh

a Buồng kết đông

Buồng kết đông được trang bị các dàn lạnh ống cánh quạt gió cưỡng bức mạnh

để tăng cường trao đổi nhiệt giữa sản phẩm không khí và dàn lạnh Các dàn lạnh là các dàn trực tiếp, môi chất lạnh (freôn hoặc amoniac) sôi trong ống.Nhiệt độ không khí đạt -350C và tốc độ gió đạt 2 m/s

Kích thước của buồng kết 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

Cách nhiệt buồng có thể là kiểu panel lắp ghép dày 150 mm bằng xốp polyurethane hệ số dẫn nhiệt 0,02 W/mK, hai bên là lớp tôn mạ màu dày 0,6 mm có cán sóng Các panel được ghép với nhau bằng khóa cam lệch tâm (cam lock) Cách

Các thiết bị kết đông thực phẩm

Kết đông trong buồng

gió lạnh 

Kết đông tiếp xúc (bề mặt hay nhúng chìm) 

Kết đông phun bằng khí hóa lỏng (nitơ lỏng) 

Máy kết đông băng chuyền xoắn IQF  

Máy kết đông băng chuyền thẳng IQF  

Máy kết đông tiếp xúc kiểu tấm  

Máy kết đông tiếp xúc kiểu quay  

Máy kết đông phun nitơ lỏng  

Máy kết đông nhúng chìm trong chất tải lạnh (nước muối) 

nhiệt buồng cũng có thể được làm theo phương pháp truyền thống là xây gạch, cách nhiệt, cách ẩm bằng polystilol và nhựa đường Loại này hình thức không đẹp và rẻ hơn

b Tủ kết đông gió

1 Dàn quạt lạnh 2 Giá kết đông sản phẩm 3 Cửa tủ và bản lề

Tủ kết đông gió là dạng máy kết đông có năng suất nhỏ, kết 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 hay khuôn định hình

Tủ kết đông gió do Searefico (Bộ thủy sản) chế tạo bao gồm một 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 kết đông

Phòng kết đông được chia làm hai ngăn loại 100/125 kg, 4 ngăn loại 200/250

kg, 6 ngăn loại 300 kg và 8 ngăn loại 400 kg, mỗi ngăn chứa 50 kg hoặc 62,5 kg có cửa riêng

Các ngăn được thiết kế độc lập nên có thể hoạt đông riêng rẽ, có thể quay vòng sản phẩm, thích hợp cho các nhà máy ở vùng nguyên liệu không ổn định hoặc thường xuyên thay đổi sản phẩm kích thước và chủng loại khác nhau

Hình 2.4 Tủ kết đông gió Searefico

Tủ có thể có hệ thống lạnh riêng hoặc mắc chung vào hệ thống lạnh có sẵn, môi chất R22 hoặc amoniac

c Máy kết đông tầng sôi

b) Sản phẩm trong quá trình kết đông nhanh kiểu tầng sôi

Hình 2.5 Thiết bị kết đông tầng sôi của Searefico. 

Thực phẩm được đưa vào một cách cố định được bố trí theo chiều dọc của hầm sấy, sau khi kết đông xong sẽ chảy ra phía bên kia Dòng không khí được quạt thổi từ dưới lên.Các sản phẩm được nâng lên lơ lửng trong dòng không khí Do tiếp xúc với dòng không khí từ nhiều phía nên sản phẩm kết đông rất nhanh

 Ưu điểm:

 Các sản phẩm không bị vốn cục và kết dính lại với nhau do đóng băng, không khí lạnh vừa làm nhiệm vụ kết đông vừa làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm từ cửa nạp đến cửa ra do luồng không khí có định hướng

 Thời gian cấp đông nhanh, hạn chế mất trọng lượng tốt hơn so với phương pháp cấp đông bằng Nitơ lỏng

 Tế bào sản phẩm không bị phá vỡ, biến dạng trong quá trình cấp đông

 Chất lượng sản phẩm cao không bị cháy lạnh, sản phẩm cấp đông được giữ hình dáng ban đầu

 Nhược điểm: Các bộ phận như băng chuyền, cơ cấu đẩy, cơ cấu hạ, động cơ và

hộp số dễ bị hỏng hóc

 Ứng dụng: Dùng để kết đông các sản phẩm có kích thước nhỏ: đậu xanh, cà

rốt, các loại quả đậu…

 Thông số kỹ thuật của thiết bị cấp đông tầng sôi

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị cấp đông tầng sôi

Công suất lạnh (t0 = -400C) 100 kcal/h

Sản phẩm cấp đông Đậu xanh, sêri, dứa…

Cấu tạo: Vỏ bằng panel cách nhiệt, bên ngoài bọc tôn colorbond, phủ PVC hoặc bằng tôn thép không rỉ.Sàn lót tôn thép không rỉ

Nguyên lý hoạt động: Sản phẩm được cấp liệu vào buồng đông qua cửa nạp liệu được dàn trải trên toàn băng tải Dòng khí lạnh tuần hoàn, được quạt ly tâm thổi xuyên qua

bề mặt băng tải lưới làm cho sản phẩm trên băng tải được thổi sôi bùng lên cứ tiếp tục

di chuyển trên băng tải đi qua hết buồng cấp đông ra cửa thoát liệu và được cấp đông hoàn toàn Những dòng khí sau khi thổi qua băng tải đi qua dàn lạnh được hút dẫn hồi lưu về quạt

(Nguồn www.google.com.mondial.frigo.pagesperso-orange.f)

Hình 2.6 Máy kết đông tầng sôi kiểu tunnel

d Máy kết đông băng chuyền dạng xoắn

 Cấu tạo:

Hệ thống có cấu tạo dạng khối hộp, các tấm vách là tấm cách nhiệt polyurethane dày 150mm, tỷ trọng 40kg/m3, hai mặt inox Bên trong bố trí một băng tải vận chuyển sản phẩm cấp đông đi theo dạng xoắn lò xo từ dưới lên trên Dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức với tốc độ cao và nhiệt độ rất thấp, đạt -40-300C

 Ưu điểm: Cấu tạo nhỏ gọn, tổn thất lạnh không lớn, hiệu quả làm lạnh cao và không gian lắp đặt bé

 Nhược điểm: Chế tạo, vận hành và sửa chữa khá phức tạp, nhất là cách bố trí

e Máy kết đông băng chuyền thẳng

 Cấu tạo: Các dàn lạnh được bố trí bên trên các băng chuyền, thổi gió lạnh lên

bề mặt băng chuyền có sản phẩm đi qua Vỏ bao che là lớp polyurethane dày 150mm, bọc inox hai mặt Toàn bộ băng chuyền trải dài theo một đường thẳng

 Nguyên tắc hoạt động: Sản phẩm được đặt lên băng tải và được chuyển động

qua luồng gió có nhiệt độ thấp -450C và tốc độ đến 5m/s

 Ưu điểm: Băng chuyền dạng thẳng đơn giản dễ chế tạo, sản phẩm cấp đông

được đưa vào một đầu và ra đầu kia

Hình 2.8 Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng thẳng

Hình 2.7 Hệ thống cấp đông có băng chuyền dạng xoắn. 

 Nhược điểm: Để thời gian cấp đông đạt yêu cầu, chiều dài bang chuyền khá lớn

nên chiếm nhiều diện tích Để hạn chế tổn thất nhiệt ở cửa ra vào của các băng tải, khe hở vào ra rất hẹp

2.4.2 Kết đông tiếp xúc

Máy kết đông tiếp xúc là loại máy kết 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 lạnh sôi trực tiếp hoặc bằng nước muối.Theo kết cấu

có thể chia ra các loại máy kết đông tiếp xúc kiểu tấm đứng, kiểu tấm ngang hoặc kiểu trống quay

 Ưu điểm:Tốc độ trao đổi nhiệt lớn, hạn chế được ảnh hưởng của oxy không khí

và sự mất nước cuả thực phẩm

 Nhược điểm: Phương pháp kết đông tiếp xúc là không thể kết đông bất cứ loại

sản phẩm nào Do máy kết đông tiếp xúc chỉ dùng để kết đông các loại sản phẩm đặt trong khuôn cố định, kích thước của khuôn tùy theo nhà chế tạo máy quy định

 Ứng dụng: Phương pháp làm đông tiếp xúc thường được áp dụng cho các loại

sản phẩm dạng khối (block)

Hình 2.9 Tủ cấp đông tiếp xúc

 Máy kết đông kiểu tấm nằm ngang

Hình 2.10 Nguyên lý làm việc của máy cấp đông kiểu tiếp xúc

1 Tấm tiếp xúc 2 Khuôn sản phẩm

 Nguyên lý làm việc:

Sản phẩm kết đông được đóng trong các khay nhôm hoặc khuôn định hình sau

đó được đẩy vào giữa hai tấm tiếp xúc đang mở.Sau khi nạp đầy sản phẩm, cơ cấu thủy lực tác động cho các tấm thép tiếp xúc ép lại với nhau để sản phẩm tiếp xúc với

cả tấm trên và tấm dưới để thải nhiệt một cách nhanh chóng cho cả tấm dưới lẫn tấm trên Một bộ phận định vị giữ cho các tấm không bị ép quá sát vào nhau gây biến dạng khay hoặc hộp sản phẩm Toàn bộ máy được bố trí trong một vỏ cách nhiệt đủ

dày đối với nhiệt độ sôi thấp

2.4.3 Kết đông phun bằng khí hóa lỏng (nitơ lỏng)

a Máy kết đông nhúng chìm trong chất tải lạnh (nước muối)

Khi nhúng sản phẩm trong nước muối lạnh hoặc chất lỏng lạnh chuyển động, tốc độ kết đông sản phẩm rất cao do hệ số trao đổi nhiệt gữa sản phẩm và chất lỏng rất lớn Hệ số trao đổi nhiệt này tương đương với khi sản phẩm tiếp xúc với bề mặt kim loại lạnh trong máy kết đông tiếp xúc

Ứng dụng: Phương pháp này rất thuận tiện cho kết đông gà và gia cầm các loại

b Kết đông trong khí hóa lỏng (khí nitơ)

Thường được thực hiện với nitơ lỏng.Nitơ lỏng sôi ở nhiệt độ - 1960C Do có

độ chêch lệch nhiệt độ rất lớn giữa sản phẩm và nhiệt độ sôi lên các sản phẩm kết

đông gần như tức thời

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên tắc của hầm kết đông sử dụng nitơ phun lỏng

A: Vùng kết đông sơ bộ B: Vùng phun nitơ lỏng C: Vùng cân bằng nhiệt độ

1 Hầm cách nhiệt 2 Băng chuyền 3 Bàn nạp sản phẩm

4 Cửa nạp sản phẩm 5 Bàn tháo sản phẩm 6 Khay hứng có van xả

7,8.Ống hút và quạt hút 9 Quạt khuấy 10 Ống dẫn nitơ lỏng

11 Ống phun với mũi phun và van giảm áp 12 Nitơ lỏng

13 Khí nitơ 14.Van 15 Tấm điều chỉnh khí hút (tấmtiết lưu)

 Nguyên tắc hoạt động:

Sản phẩm được kết đông liên tục từ bàn nạp, từ bàn nạp vào cửa nạp sản phẩm được băng chuyền đưa vào vùng A để liên kết đông sơ bộ đến nhiệt độ đóng băng Ở đây nhờ có quạt đảo khí nitơ lạnh mà sản phẩm được làm lạnh và kết đông sơ bộ, sau

đó sản phẩm đi vào vùng B và được phun khí nitơ lỏng sản phẩm kết đông nhanh chóng do khí nitơ lỏng sôi trên bề mặt sản phẩm.Sau đó đưa vào vùng C, ở đây sản phẩm được ủ để nhiệt độ tâm sản phẩm đạt yêu cầu

 Ứng dụng: Dùng cho các sản phẩm có giá trị kinh tế cao

 Ưu điểm: Kết đông sản phẩm nhanh

 Nhược điểm: Thường kết đông 1kg sản phẩm cần 1 lít nitơ lỏng nên phương

pháp này rất đắt tiền

2.5 Ưu, nhược điểm của từng phương pháp cấp đông

a Kết đông trong buồng gió lạnh

 Ưu điểm

 Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ nên giảm nhiệt độ nhanh

 Khi tiếp xúc không gây các tác động cơ học vì thế giữ nguyên hình dáng kích thước thực phẩm, đảm bảo thẩm mỹ và khả năng tự bảo vệ cao của nó

 Hoạt động liên tục, dễ tự động hoá sản xuất

 Nhược điểm:Thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ bị oxy hoá do

tiếp xúc nhiều với khí O2

 Ứng dụng: Đông thực phẩm dạng rời và block

b Kết đông tiếp xúc (bề mặt hay nhúng chìm)

 Ưu điểm:Tốc độ trao đổi nhiệt lớn, hạn chế được ảnh hưởng của oxy không khí

và sự mất nước của sản phẩm

 Nhược điểm:Phương pháp này là chỉ sử dụng kết đông những sản phẩm đặt

trong khuôn

 Ứng dụng: Áp dụng cho các loại sản phẩm dạng khối (block)

c Kết đông phun bằng khí hóa lỏng (nitơ lỏng)

 Ưu điểm:Độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt sản phẩm và nhiệt độ sôi của môi

chất là rất lớn, nên sản phẩm được kết đông cực nhanh Nên chất lượng sản phẩm gần như được giữ nguyên vẹn

 Nhược điểm: Thường kết đông 1kg sản phẩm cần 1 lít nitơ lỏng nên phương

pháp này rất đắt tiền

 Ứng dụng: Dùng cấp đông cho những sản phẩm có giá trị kinh tế cao

 Nhận xét

 Buồng kết đông gió

 Tủ đông kết gió

 Máy kết đông tầng sôi IQF (Individual Quickly Freezer)

 Máy kết đông băng chuyền xoắn IQF

 Máy kết đông băng chuyền thẳng IQF

Hệ thống cấp đông IQF được viết tắt từ chữ tiếng Anh Individual Quickly Freezer, nghĩa là hệ thống cấp đông nhanh các sản phẩm rời Một trong những điểm đặc biệt của hệ thống IQF là các sản phẩm được đặt trên các băng chuyền, chuyển động với tốc độ chậm, trong quá trình đó nó tiếp xúc với không khí lạnh nhiệt độ thấp và nhiệt độ hạ xuống rất nhanh Vì yêu cầu quan trọng là đậu Hòa Lan cấp đông không bị đóng cục mà phải tách rời nên ta chọn thiết bị cấp đông tầng sôi IQF do thiết

bị này có nhiều ưu điểm phù hợp để cấp đông cho đậu Hòa Lan

Ưu điểm: Năng suất cao (do hệ số truyền nhiệt cao), cấp đông đồng đều, máy nhỏ gọn chi phí đầu tư thấp và thời gian cấp đông nhanh, tương đương với phương pháp cấp đông bằng Nitơ lỏng

 Hạn chế mất trọng lượng tốt hơn so với phương pháp cấp đông bằng Nitơ lỏng

 Tế bào sản phẩm không bị phá vỡ, biến dạng trong quá trình cấp đông

 Chất lượng sản phẩm cao không bị cháy lạnh

 Sản phẩm cấp đông được giữ hình dáng ban đầu

 Sản phẩm cấp đông đa dạng đạt chất lượng xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới

 Thiết kế hợp tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm theo HACCP/FDA

 Hao hụt trọng lượng của sản phẩm thấp

 Chất lượng của sản phẩm cao và không bị biến dạng trong quá trình cấp động do quá trình cấp đồng sản phẩm được nhanh, nên các tinh thể nước trong sản phẩm kết tinh đồng đều và nhỏ

 Vận hàng đơn giản và giảm chi phí so với các IQF tấm phẳng

Tiếp cận các thông tin từ sách báo, internet,…

3.2 Phương pháp lựa chọn mô hình

Dựa trên các nguyên lý cấp đông đã có, tính chất của đậu Hòa Lan và yêu cầu

độ cấp đông của sản phẩm nên chọn phương pháp cấp đông gồm: kết đông trong buồng gió lạnh, kết đông tiếp xúc, kết đông phun khí lỏng, ta chọn thiết bị cấp đông phù hợp cho đậu Hòa Lan So sánh những ưu nhược điểm để chọn ra phương pháp cấp đông tốt nhất và sử dụng hiệu quả

Cấu tạo của máy thiết kế gồm: