Kỹ thuật lạnh thực phẩm

TS NGUYỄN XUẲN PHUỮNG Kỹ p h ẩm «6 TS NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG KỸ THUẬT LẠNH THựCPHẨM NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HẢ NỘI M Ụ C LỤC Chương í NHƯNG KHÁI NIÊM c BẢN 1.1 Cơ sở kỹ thuật nhiệt kỹ thuật lạnh 9 1-1 ] Định luật ] nhiệt động 1.1.2 Định luật nhiệt động 10 1.1.3 Chu trình nhiêt động I1 1.1.4 Hiệu suất nhiêt hệ sô' làm lạnh chu trình nhiệt động 12 1.2 Chu trình Carnot ứng dụng kỹ thuật lạnh 13 l Chu trình Carnot thuận nghịch thuận chiểu 13 1.2.2 Chu trình Carnot thuận nghịch ngưực chiều 13 1.2.3 Ưng dụng chu trình Carnot thuận nghịch ngược chiểu kỹ thuật lanh 16 1.3 Tác nhân lạnh mơí trường truyền lạnh 18 1.3.1 Tác nhân lạnh dạng lóng 19 1.3.2 Tác nhân lạnh dạng rắn 22 1.3.3 Chất tài lạnh (môi trường truyền lạnh ) 22 1.4 Các khái niệm bần công nghệ lạnh thực phẩm 26 1.4.1 Phân biệt lạnh thường,lạnh đông, lạnh thâm dộ lạnh tuyệt đối 26 1.4.2 Sự khác làm lạnh làm lạnh đông thực phàm 27 1.4.3 Những biến đổi xáy làm lạnh làm lạnh đông thực phẩm 27 1.4.4 Ý nghĩa việc tàm lanh làm lạnh đông thực phẩm 40 Chương C SỚ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG LẠNH TRONG THỰC PHẨM 2.1 Các chu trình tiêu biểu máy lạnh nén 2.1.1 42 42 Chu trình làm việc máy lạnh nén cấp có nhiệt hút lạnh dịch môi chất 42 1.2 Chu trinh làm việc cùa máy lanh nén hai cấp 45 2.1.3 Chu trình làm việc cùa máv lạnh nén ba cấp 50 2.1.4 Quá trình làm việc cùa hc thòng máy lạnh chuyến tiếp (máy lạnh C a s c a d e ) 51 2.1.5 Chu trình làm việc cùa máy lạnh chuyến tiếp tương dương với hệ thông nén lạnh ba cấp 2.2 Các thiết bị truyền nhiệt hệ thòng lạnh 54 56 2.2.1 Vai trò ứng dụng cua thiết bị truyền nhiêt hệ thống lanh 56 2.2.2 Thiết bị bòc 57 2.2 Thiết bị làm lạnh khổng khí 59 2.2.4 61 Thiết bị ngưng tụ I^> 2.3 Cơ sở thiết kế kho lạnh thực phẩm ,3.1 Phân loai kho lạnh 67 68 2.3.2 Những sô liệu ban dáu cần cho thiết kế kho lạnh 69 2.3.3 Tính diện tích xây dựng hố trí mãl kho lạnh 70 2.3.4 Tính cách nhiệt cách ám kho lạnh 76 2.3.5 Tính cân băng nhiệt kho lạnh 85 Chương TÍNH VÀ CHON THIẾT BI CHO HỆ THỐNÍĨ LANH 99 3.1 Tính chọn máy tạnh nén cấp 99 3.1.1, Chon thông sô' chế dộ làm việc 99 3.1.2, Xác định chu trình làm việc cùa máy lạnh nén cấp 102 3.1.3, Tính chọn máv [lén cho chu trình cấp 105 3.2 Tính chọn máy nén cho hệ thống máy lạnh nén hai cấp 112 Chu trình máy lanh nén hai cấp làm mát trung gian hồn tồn 3.2.2 Chu trình máy lạnh nén hai cãp bình trung gian xốn I 17 3.2.3 Tính chọn máy nón cho chu trình hai cấp 19 3.3 Tính chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống lạnh 3.3.1 112 Phân loại thiết bị ngưng tụ 121 121 3.3.2 Tính chon thiết hị ngưng tu I 32 3.4, Tính chọn thiết bị bay 134 Phân loại thiết bị bay hoi 134 3.4.2 Tính chon thiết bị bay làm lạnh chất ĩãi lanh lóng 133 3.4.3 Tính chọn giàn lạnh khơng khí tĩnh 138 3.4.4 Tính chọn gum lạnh khơng khí có quạtgió 141 3.5 Tính chọn hệ thống thiết bị phụ cho hệ thống lạnh 143 3.3.1 l ính chọn bình chứa tác nhân lóng 144 3.3.2 l ính chọn bình tách lịng 147 3.3.3, Tính chon bình trung gian 148 3.3.4, Tính chọn bình tách dầu 144 3.3.3 130 Tính chọn tháp giái nhicl Chương r o SÓ L Ý THUYẾT VE KỶ THUẬT L A N H VÀ LẠNH ỉ) ÔN ( ì TH Ự C PHẨM 4.1 Cơ sở íý thuyết kỹ thuật lạnh lạnh đông thực phẩm 4.1.1 'lác dụng cùa nhiệt (1ộ thấp dối với vi sinhv ật 4.1.2 Tác dụng cũa nhiệt dộ thấp dối với tế hàocùa thc sống thực phàm 133 133 I 33 I 33 4.2 Kỹ thuật làm lạnh bảo quản lạnh thực phẩm 138 4.2.1 Kỹ thuật làm lạnh thực phẩm 1,38 4.2.2 Kỷ thuật bao quan lanh thực pham 162 4.3 Kỹ thuật làm lạnh đông bảo quản lạnh đông thực phẩm 169 Kỹ thuật làm lạnh dỏng thirc phãim 169 4.3.2 Kỹ thuật báo quán lanh dõng thực phám 174 Chương CÔNG NGHÊ, KỸ THUẬT CHẾ BIẾN LANH VẢ LANH HƠNG THỤC PHẨM NHIỆT ĐỞI 5.1 Quy trình chế biến lạnh đông số rau đặc sản Việt Nam 178 178 5.1.1 Khái niệm chung 178 1.2 Quy irình kv ihuật chế biến dứa lạnh dơng 181 5.1.3 Quv trình kỹ thuật ché biến dừa lạnh dỏng 188 3.1.4 Quy trình kỹ thuật chế biến nhãn lạnh dồng 193 5.1.5 Quv trình kv thuật chế biến xồi lạnh dơng 196 5.1.6 Quỵ trình kỹ thuật chế biến vai lạnh dơng 198 5.2 Quy trình chế biến lạnh đông số thuỷ sản Việt Nam 203 5.2.1 Quỵ trình kỹ thuật chế biến tịm dỏng lạnh 203 5.2.2 Quy trình kỹ thuật chẽ biến cá dỏng lạnh 211 5.2.3 Quy trình kỹ thuật chế biến mực dõng lạnh 215 5.3 Quy trình chế biến lạnh đơng thịt,sữa sản phẩm từ sữa 220 5.3.1 Quv trình kỹ thuãt chế biến lạnh thịt sán phấm 220 từ thịt 5.3.2 Quv trình kỹ thuật lạnh dõng sữa sán phẩm từ sữa 225 5.4 Kỹ thuật làm tan giá làm ấm thực phẩm lạnh đông 226 5.4.1 Kỹ thuật làm tan giá thực phẩm dã lạnh dông 226 5.4.2 Kv thuật làm ấm thực phấm dã lạnh đông 227 5.5 Cô đặc nước phương pháp kết tinh dung mỏi 227 5.5.1 Khái niệm chung 227 5.5.2 Cơ sớ lv thu vết cùa sụ cò đặc phương pháp kết tinh nước 229 5.5.3 Các giai đoạn cùa cô dặc phương pháp kết tinh nước 234 5.5.4 Một sở sơ dổ tiêu hiểu cò đặc phương pháp kết tinh nước công nghiệp 242 Chương ỨNG DỤNG KỶ THUẬT LANH TRONG CÁC NGÀNH CỔNG NGHIỆP KHÁC VÀ TRONG ĐÒI SONG 6,1 ứng dụng kỷ thuật lạnh nông nghiệp 247 247 6.1.1 Úng dụng kỹ thuật lạnh báo quán giống chăn nuôi trổng trọt 247 6.1.2 ứng dụng kỹ thuật lạnh chế biến sản phẩm rau 248 1.3 ứng dụng kỹ thuật lạnh chế biến nông sán thực phẩm 249 6.2 ứng dụng kỹ thuật lạnh y tế 251 6.2.1 uhg dụng kỹ thuật lạnh báo quán thuốc vật phẩm y tẽ' 6.2.2 ưng dụng kv thuật lạnh dicu trị [âm sàng 251 252 6.3 ứng dụng kỹ thuật lạnh điều hồ khơng khí cho sản xuất đời sống 254 6.3.1 Vai trị cùa dicu hồ khơng khí 254 6.3.2 Các nguvùn tác cùa diều hồ khơng khí 256 6.3.3 Các hệ thóng điều hó khơng khí thường gặp 261 T À I I.1ỆƯ T H A M K H A O 270 Chương NHỮNG KHÁI NIỆM BẢN 1.1 CO SỎ K Ỹ T H U Ậ T N H IỆ T T R O N G K Ỷ T H U Ậ T L Ạ N H 1.1.1 Định luật nhiệt động Trong kỹ thuãt nỉiiệc dịnh luật tổng quát bao trùm cho trình dinh luật báo tồn chuyến hỗ nâng lượng, dịnh luật phát bieu là: "T rong q trình biến đổi cua tự nhiên, lượng khơng tự tạo khơng lự chì biến đbi từ dang sang dạng khác" Theo dinh luật nàv sư biên dổi lượng cũa mổt hệ thống tổng lượng trao đbi với mòi trường xung quanh (thường hai dạng: nhiét cơng) có ý nghía là: \E = £; - Lt = Q - Ỉ - » Q = í\E + L Ớ dây người ta quy định nhiệt cấp cho hệ thõng { + ) ngược lại (-) b'.: - lương dầu cuối cùa hệ nhiệt: dó o - nàng lượng hệ nhiệt nhận từ môi trường xung quanh: l - sổ cõng mà hệ nhiệt thực lên môi trường xung quanh Trong q trình giãn cơng thực là: V, ỉ.= ịp d V V- dó T ị T : - thc tích tnrớc sau giãn Xét trình giãn nỡ cùa hệ \ biến dổi nội cùa hộ \L - \( i Như ta có: Ọ \ £ - / - \ r + |*/’d' Nếu xét dơn vị thè tích vị nhó coi p - const có: d Q = dư + /Jdl Từ còng thức hiến đổi trên, định luật nhiệt đông dược phát biếu [à: "Năng lương cung cấp cho hệ thòng phần làm thay dổi nội cũa hệ phần thực còng" 1.1.2 Định luật nhiệt động Khi nghiên cứu vể dịnh luật l nhiệt dộng người ta thây hai vật tiếp xúc nhan nhiệt truvển từ vật nóng sang vật lạnh hay ngược lại theo dinh luật l nhiệt dộng diing Nhưng thực tê tự nhiên nhiêt chi truyền từ vật the nóng sang vật the lạnh, cịn trình ngược lại chi thực dược nhờ tiêu tốn lượng bên ngồi Điếu dó có nghĩa định luật l không xác dịnh dược khả xáy chiểu hướng xáy trinh Định luật xác dinh khả nàng chiều hướng xáy cua trình, xác định giới hạn lớn chuyển nhiệt thành cịng dịnh luật nhiệt động Định luật nhiệt dộng dược phát biểu sớ tổng kết từ thực nghiệm vậv định luật có nhiều cách phát bicu khác dèu có nội dung nhau- Khi quan sát trình truyền nhiệt dơn nám 1850 Clausius phát hiêu dinh luật nhiệt dỏng sau: "N hiệt không thc tự động Iruvền từ vật lạnh sang vật nóng hơn" Hav nói cách khác muốn lây lượng từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt dơ cao cẩn phái có lượng khác bên tác dộng vào - Qua thực nghiệm động nhiệt năm 1851 Thomson phát biếu định luật nhiệt dộng là: “ Không chế tạo dược động nhiệt mà có kết duv biến dổi nhiêt thành cõng nhờ làm lạnh vật mà vật thể khác xung quanh không chịu m ỏi thav dổi ca" Loại dộng mà chuyên toàn nhiệt nhận từ vật the mà không truyền lượng nhiệt cho vật có nhiệt độ thấp gọi dộng vĩnh cừu loại Vì dinh luật nhiệt dộng có thè phát biểu cách khác là: "K hông thê chê tạo dỏng vĩnh cứu loại 2" Thực tế cách phát biếu cùa Clatisius Thomson V í du ta khịnạ thể lấy nhiệt lượng Q từ vật thể có nhiệt độ T chuyến thành 10 cõng L bàng ma sát có thê chuvển cịng / thành nhiệt đé truyền cho vật có nhiệt độ ỉ2 lớn { /: > /,) Đ ịnh luật nhiệt động phát biểu theo cách thứ ba là: “ Khơng thc biên tồn nhiệt thành cơng nhờ máy nhiệt chạy tuần hồn" 1.1.3 Chu trình nhiệt động Khi môi chất uiãn nơ xylanh đến thời điếm nhiêt dộ áp suất bàng nhiệt đõ áp suất cùa mơi trường xung quanh dừng lại (khơng thể giãn nờ nữa) sinh công lần Vậy mn có q trình giãn nờ sinh cơng lần (lặp lại lần đầu) cẩn có q trình chuyến mơi chất trạng thái ban đáu NỉĩhTa mỏi chất dã thực q trình khép kín hay cịn gọi chu trình, Đồ thị hình l l biếu diển q trình biến dối cùa l kg mịi chất 1-2 q trình giãn nị Cịng L thực diện tích hình -3 -2 -4 -Õ Trong trình nàv mỏi chất nhận nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt dộ ! - tị, lượng nhiệt Qt Để tiếp tục sinh công môi chất cần dược nén trờ lại vị trí Điều dó có thc thực theo Hình I ỉ Các trạng thái hiên doi kg chất ba cách sau: - Cách l: Đường cong q trình nón -3 -1 trùng với dường cong giãn nờ -2 -3 lúc dó cịng giãn nỡ băng cõng nén cơng cùa chu trình bàng khơng - Cách 2: Đường cong trình nén -6 -1 cơng tiêu tốn cho q trình nén lớn cơng giãn 11Ỡ q trình tiêu tốn lượng cơng (dứng diện tích I —3 -2 -6 -1 cho kg môi chất) - Cách 3: Đường cong trình nén -1 lúc cỏng giãn lớn cịng nén kết q q trình ta nhận cơng dương (đúng diện tích I cho kg môi chất) Như ta tháy: dể chuyển biến liên tục nhiệt thành công ngược lại cần có nhât hai nguồn nhiệt có nhiệt dộ khác có mơi chất thực chu trình hai ngn nhiệt 11 Khơng k h í Irạng thái dược LJua giàn phun nước lạnh phun theo kiểu hồn hợp M ột giàn phun chiều với khơng khí (theo đưịng a) làm nhiệt độ khơng khí giám xuống dến t ^2 M ột giàn phun ngược khơng khí (theo đường h) làm nhiệt độ khơng khí giám xuống dến / lt| Tổng hợp hai đường a b ta dược dường tiến hành làm lạnh khử ẩm khơng khí qua buồng phun hỗn hợp (đường c) Làm lạnh khử âm ống xoắn lạnh Quá trình làm việc thưc hiên theo sơ dồ hình 6.4 Khơng khí hổi lưu Hình 6.4 Q trình làm lạnh khử ẩm ơng xoắn Khơng khí trạng thái dược thối qua dường ông xoắn lạnh, bên ống xoắn có tác nhân lạnh sơi hay dung dịch nước muổi lạnh Q trình biến dổi trạng thái khơng khí ẩm theo dưởng 1-2, nhiệt độ khơng khí bé mặt ống xoắn Nhiệt lượng tách từ kg không khí khơ (1 = d kg ẩm kg khơng khí khơ) là: Nguyên lý làm việc hệ thống điểu hồ khơng kh í độc lập kiểu ghép (hai cụm) Máy diều hồ khơng khí kieu ghép có cấu tạo gồm hai phần ricng biệt: phẩn ngưng tu {cụm nóng) phần bay (cụm lạnh): - Phẩn ngưng tụ gổm: máy nén, giàn ngưng, quạt hướng trục - Phần bay gồm: cáp tiết lim , giàn bav hơi, quạt ly tâm phin lọc báng điểu khiển, So với máy điểu hoà cục, máy điều hồ ghép có ưu diểm sau: - Làm việc không gâv ổn, - Lãp đặt dề dàng không phụ thuộc vào kết cấu nhà - tốn diện tích láp đật nhà Tuv nhiên có môt số nhược điểm sau: - Đường ống dản tác nhân dài - Độ cao dộ xa hạn chế - Ciiá thành cao so với máy điểu hồ cụm có cơng suất Máv điểu hồ khơng khí dộc ỉập kiểu ghép có ngun lý cấu tạo hình 12 Do có hai cụm riêng biệt nên khơng cần có vách cách nhiệt, khơng có cửa lấy gió trời, khơng khí phịng dược đối lưu nhờ tác dụng cua quạt ly tâm, không khí phịng qua khe giỏ lọc bụi dược quạt ly tâm dấy qua giàn bay theo cừa gió trở lại phịng điểu hồ Các cửa gió diều chinh đế ta có thẻ bố trí hướng gió lạnh phịng tuỳ theo yêu cầu sử dụng 268 Cum lanh Hình 6.12 Cáu tao nguyên lý làm việc cùa hệ thõng điéu hoa dộc lap kiểu ghép (dang hai cụm): 1- giàn bay hơỉ; 2- quat gián bay hơi; 3- ngân đẽ’ đléu khiển; 4- phin loc; 5- mồtơ quai gỉàn bay hỡi; 6- cửa gió mát phịng; 7- mỏtơ cửa gió; 8- bõ thu nhãn vả xử lý; 9- máy nén; 10- giàn ngưng; 11- quat gián ngưng M áy điếu hồ cùa số kiểu ghép có khác vé kết cấu cách láp dặt nguyên lý hoạt dộng phận cấu thành máy déu có cấu lạo chức giỏng 260 TÀI LIỆU THAM KHÀO T S K ỈI Trần Đức Ba TS Phạm vãn Bôn K ỹ thuật lạnh thực phẩm NXB Khoa học K ỹ thuật, Hà Nội, 1984 TS Nguyền Đức Lợi Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh N X B Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1992, TSKH Trần Đức Ba, TS Phạm văn Bôn K ỹ thuật công nghiệp lạnh đông N X B Khoa học K ỹ thuật, Hà N ội, 1983 KS Ngun văn May Tính tốn, vân hành sứa chữa máy lạnh N X B Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1985 TSKH Trần Đức Ba, TS Cochetov V p Lạnh chê' biến nơng sàn thực phẩm N X B Nịng nghiệp 1993 TSKH Trấn Đức Ba KS Đỗ Thuỳ Lạnh đông rau xuất khấu N X B Nơng nghiệp Tp Hồ Chí M inh, 2000 TSKH Trần Đức Ba, TS Phạm vãn Bôn Công nghệ lạnh nhiệt dớì N X B Nịng nghiệp Tp Hồ Chí M inh 1996 TS Nguyền Đức Lợi, TS Phạm văn Tuỳ K ỹ thuật nhiệt sở N X B Giáo dục Hà N ội 1994 TS Hà Đăng Trung, ThS Nguvén Quân Cơ sờ kỹ thuật điều tiết khơng khí N X B Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1997 10 Tiêu chuẩn V iệ t Nam TCVN 4206 - 86 Hệ thống lạnh, kỹ thuật an toàn N X B H N ội, 1987 11 TS Nguyền vàn Thoa, KS, Quách Đĩnh Kỹ thuật bảo quản chế biến rau N X B Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1982 12 GS V ũ Cồng Hậu Cãy ãn trái mìẽn Nam N X B Nông nghiệp, 1987 13 Kpbuioe K) C BaciorOBHH B B KapTOB A B npocKTMpOBaHHc xonouHiibHHKOB Hía 'TlrimeBaíi npơMbiiiuieHHOCTb'’ MocKBa, 1972 14 HBaHOB B, KpanneB E OTormeHHe BCHTmiaunJ1 H KUHMaTHHHa TexHkKa Han, “ TcxHMKa", CoỘHH 1978 270 TS NGUYỀN XUÂN PHƯƠNG KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM Chịu trách nhiệm xuất bán: PGS TS TỎ Đ Ả N G H A I Hiên tập: N G U Y Ễ N K IM A N H Chế bán: DƯƠNG V À N Q UYHN HƯƠNG L A N Vẽ bìa: N H À X U Ấ T BẢN K H O A HOC VÀ K Ỷ T H U Ậ T 70 T rầ n Hưng Đạo - Hà Nội In 600 cuốn, khổ 16 x24cm, Nhà in K H & C N Quyết định xuất số 136-2006/CXB/104-06/KHKT ngày 12/4/2006 In xong nộp lưu chiểu quý I I nãm 2006 206129 G iá: 36000 đ ... thc sống thực phàm 133 133 I 33 I 33 4.2 Kỹ thuật làm lạnh bảo quản lạnh thực phẩm 138 4.2.1 Kỹ thuật làm lạnh thực phẩm 1,38 4.2.2 Kỷ thuật bao quan lanh thực pham 162 4.3 Kỹ thuật làm lạnh đông... dụng kỹ thuật lạnh chế biến sản phẩm rau 248 1.3 ứng dụng kỹ thuật lạnh chế biến nông sán thực phẩm 249 6.2 ứng dụng kỹ thuật lạnh y tế 251 6.2.1 uhg dụng kỹ thuật lạnh báo quán thuốc vật phẩm. .. Quv trình kỹ thuãt chế biến lạnh thịt sán phấm 220 từ thịt 5.3.2 Quv trình kỹ thuật lạnh dõng sữa sán phẩm từ sữa 225 5.4 Kỹ thuật làm tan giá làm ấm thực phẩm lạnh đông 226 5.4.1 Kỹ thuật làm