TS NGUYỄN TẤN DŨNG QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ LẠNH ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM (Sách chuyên khảo) TS NGUYỄN TẤN DŨNG QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PH[.]
TS NGUYỄN TẤN DŨNG Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM CƠNG NGHỆ LẠNH ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM (Sách chuyên khảo) TS NGUYỄN TẤN DŨNG Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ LẠNH ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHAÅM (Sách chuyên khảo) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2016 GIỚI THIỆU Cuốn sách Công nghệ lạnh ứng dụng thực phẩm biên soạn với mục đích sách chuyên khảo, giáo trình dùng để giảng dạy cho sinh viên, học viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM trường đại học thuộc khối kỹ thuật khác lĩnh vực Cơng nghệ hóa học, Cơng nghệ thực phẩm, Cơng nghệ nhiệt, Công nghệ môi trường số ngành kỹ thuật khác có liên quan Cuốn sách Cơng nghệ lạnh ứng dụng thực phẩm gồm chương: Chương Một số tính chất nhiệt vật lý thực phẩm; Chương Môi trường làm lạnh - làm lạnh đông thực phẩm; Chương Cơ sở khoa học trình làm lạnh thực phẩm; Chương Cơ sở khoa học làm lạnh đông thực phẩm; Chương Công nghệ sản xuất nước đá; Chương Công nghệ sản xuất nước đá khô; Chương Công nghệ chế biến lạnh nước giải khát Cuốn sách mang lại lợi ích cho đọc giả đồng thời phục vụ cho sinh viên, học viên trường đại học để tham khảo, tìm hiểu, tra cứu nghiên cứu vấn đề kỹ thuật công nghệ lạnh Cuốn sách đời với mong muốn tác giả triển khai công nghệ lạnh ứng dụng vào thực tế sản xuất Qua tác giả xin chân thành cám ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Sức (Khoa CNHH TP), PGS.TS Đỗ Văn Dũng (BGH trường ĐHSPKT TP HCM) khuyến khích, ủng hộ cho việc biên soạn sách Vì khối lượng kiến thức nội dung sách lớn nên q trình biên soạn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong bạn đọc giả chân thành góp ý để sách ngày hồn thiện lần tái lần Mọi phản hồi đọc giả xin gửi địa Email: tandzung072@yahoo.com.vn, xin chân thành cám ơn Tác giả Nguyễn Tấn Dũng MỤC LỤC GIỚI THIỆU MỤC LỤC Chương 1: MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ – NHIỆT CỦA THỰC PHẨM 17 I MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA THỰC PHẨM 17 Hình dạng hình học thực phẩm 17 Góc trượt 18 Khối lượng riêng ( : kg/m3) 19 II MỘT SỐ TÍNH CHẤT NHIỆT VẬT LÝ CỦA THỰC PHẨM 19 Nhiệt dung riêng (c: kJ/(kg.K)) 19 Tỷ nhiệt trung bình thực phẩm 21 Hàm nhiệt 22 Hệ số dẫn nhiệt ( : W/(m.K)) 22 Hệ số dẫn nhiệt độ (a: m2/s) 24 Hệ số cấp nhiệt ( : W/(m2.K)) 24 Nhiệt lượng tính chất nhiệt lượng 26 7.1 Đơn vị nhiệt lượng 26 7.2 Tính chất nhiệt lượng 27 7.3 Nhiệt nhạy cảm (sensible heat) 27 7.4 Nhiệt lượng riêng (specific heat) 27 7.5 Ẩn nhiệt (unvisible heat) 27 7.6 Nhiệt bốc (evaporate heat) 28 7.7 Bốc sinh lạnh (evaporate to freeze) 28 III TÁC ĐỘNG CỦA LẠNH ĐỐI VỚI SINH HÓA CỦA THỰC PHẨM 28 Tác động lạnh tế bào sống 28 Tác động lạnh vi sinh vật 29 IV THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THỰC PHẨM ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT KHI LÀM LẠNH – LÀM LẠNH ĐÔNG 30 Chương 2: MÔI TRƯỜNG LÀM LẠNH – LÀM LẠNH ĐÔNG 31 I MÔI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ 31 Các loại khơng khí ẩm 32 Các thông số kỹ thuật trạng thái khơng khí ẩm trình làm lạnh 33 2.1 Độ ẩm tuyệt đối 33 2.2 Độ ẩm tương đối 33 2.3 Độ chứa d 35 2.4 Entanpi khơng khí ẩm 35 2.5 Tỷ số sai biệt entanpi độ chứa (hay gọi hệ số ẩm nhiệt) 36 2.6 Các loại đồ thị khơng khí ẩm 37 Các trình nhiệt động xảy khơng khí ẩm môi trường làm lạnh 40 3.1 Q trình làm lạnh khơng có ngưng tụ nước 41 3.2 Q trình làm lạnh có ngưng tụ nước 41 3.3 Quá trình làm lạnh cách pha trộn hai dịng khơng khí khơng có trình tách nước 42 3.4 Quá trình làm lạnh cách pha trộn hai dịng khơng khí có q trình tách nước 44 II MÔI TRƯỜNG LỎNG 46 Nước 46 Nước muối 46 2.1 Nhiệt hòa tan 47 2.2 Quan hệ nồng độ muối với nhiệt độ đóng băng nhiệt dung riêng 47 Etylen-glycol 49 Propylen-glycol 50 Freon 30 50 III MÔI TRƯỜNG RẮN 51 Kim loại 51 Nước đá 51 Hỗn hợp nước đá muối 52 Chương 3: CƠ SỞ KHOA HỌC LÀM LẠNH THỰC PHẨM 53 I NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM KHI LÀM LẠNH 53 Một số khái niệm 53 Những biến đổi vật lý thực phẩm 54 Những biến đối hóa học thực phẩm trình làm lạnh 58 Những biến đổi vi sinh vật thực phẩm trình làm lạnh 58 II ĐỊNH LUẬT VỀ TỐC ĐỘ LÀM LẠNH 58 Các khái niệm 58 Xác định phương trình định luật tốc độ làm lạnh 60 Phát biểu định luật tốc độ làm lạnh 61 III THỜI GIAN CỦA QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH 61 Xác định thời gian làm lạnh theo phương pháp giải tích – đồ thị 61 Xác định thời gian làm lạnh theo phương pháp thực nghiệm 83 IV CHI PHÍ LẠNH CỦA QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH 84 V MÔI TRƯỜNG LÀM LẠNH 85 Làm lạnh thực phẩm môi trường khơng khí 85 1.1 Ưu, nhược điểm 85 1.2 Các điều kiện làm lạnh thực phẩm mơi trường khơng khí 86 1.3 Cách tiến hành 87 Làm lạnh thực phẩm nước đá 87 2.1 Ưu, nhược điểm 87 2.2 Yêu cầu nước đá 88 2.3 Yêu cầu thực phẩm 88 2.4 Cách tiến hành 88 Làm lạnh thực phẩm dung môi hữu 88 3.1 Ưu, nhược điểm 88 3.2 Yêu cầu dung môi hữu 89 3.3 Cách tiến hành 89 Chương 4: CƠ SỞ KHOA HỌC LÀM LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 91 I SỰ KẾT TINH CỦA NƯỚC TRONG THỰC PHẨM KHI LẠNH ĐÔNG 91 Những tác động kết tinh nước thực phẩm 91 Quá trình kết tinh nước 91 Những yếu tố ảnh hưởng tới kết tinh nước 92 3.1 Nồng độ chất ban đầu 92 3.2 Tốc độ làm đông 93 3.3 Trạng thái chất lượng thực phẩm 94 Sự kết tinh nước thực phẩm phụ thuộc vào nhiệt cấp đông 94 II NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA THỰC PHẨM KHI LÀM ĐÔNG 95 Những biến đổi vật lý 95 Những biến đổi hóa học 96 Những biến đổi vi sinh vật 97 III XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LÀM ĐÔNG 97 IV CHI PHÍ LẠNH CỦA Q TRÌNH LÀM ĐƠNG 100 V MƠI TRƯỜNG LÀM ĐÔNG THỰC PHẨM 103 Làm đơng mơi trường khơng khí 103 1.1 Ưu, nhược điểm 103 1.2 Những điều kiện cụ thể 103 1.3 Cách tiến hành 104 1.4 Giới thiệu số hệ thống cấp đơng gió 106 Làm đông tủ đông tiếp xúc 115 2.1 Ưu nhược điểm 115 2.2 Thiết bị làm đông tiếp xúc (tủ đông tiếp xúc – Contact Freezer) 115 2.3 Một số hệ thống cấp đông dùng tủ đông tiếp xúc 118 Làm đơng khí hóa lỏng 124 3.1 Ưu nhược, điểm 124 3.2 Nguyên lý làm đông 124 3.3 Thiết bị làm đơng khí hóa lỏng 125 VI CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÔNG CHIA THEO DẠNG SẢN PHẨM 127 Làm đông rời 127 Làm đông khối 127 VII MẠ BĂNG SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 128 Ý nghĩa 128 Yêu cầu 128 Cách tiến hành 128 VIII BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 129 Các điều kiện bảo quản sản phẩm đông lạnh 129 1.1 Nhiệt độ sản phẩm 129 1.2 Nhiệt độ mơi trường khơng khí 130 1.3 Sự lưu thơng khơng khí 130 Những biến đổi sản phẩm q trình bảo quản lạnh đơng 130 2.1 Biến đổi mặt vật lý 130 2.2 Biến đổi mặt hóa học 131 2.3 Biến đổi mặt vi sinh vật 131 Cách xếp sản phẩm 131 IX TAN GIÁ SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 132 Bản chất trình tan giá 132 Các phương pháp làm tan giá 133 2.1 Mơi trường khơng khí 133 2.2 Môi trường lỏng 133 2.3 Tan giá dòng điện cao tần 133 X BÀI TỐN TÍNH CHI PHÍ LẠNH CHO HỆ THỐNG TỦ CẤP ĐÔNG 134 BÀI TOÁN 1: 134 Tính tốn tủ cấp đơng 134 1.1 Xác định kích thước dàn lạnh 134 1.2 Xác định kích thước tủ 136 1.3 Thiết kế tủ 136 Tính tốn nhiệt tải 137 2.1 Chi phí lạnh q trình làm đơng 137 2.2 Nhiệt lượng lấy từ khuôn khay 141 2.3 Nhiệt lượng lấy để làm lạnh khơng khí tủ 142 2.4 Nhiệt lượng môi trường xâm nhập vào vách cửa tủ 143 2.5 Nhiệt lượng xâm nhập từ môi trường qua đường ống làm nhiệt môi chất lạnh hút máy nén 145 2.6 Xác định phụ tải lạnh máy nén 148 Chọn máy lắp đặt phù hợp với suất môi chất lạnh 148 3.1 Tính cho phần thấp áp 148 3.2 Tính cho phần cao áp 151 3.3 Tổng công suất tiếp điện động sau: 154 BÀI TOÁN 2: 155 Tính thiết kế băng chuyền cấp đơng IQF 155 4.1 Tính tốn thơng số băng chuyền 155 4.2 Cách nhiệt, cách ẩm 157 4.3 Tính tốn phụ tải nhiệt cho thiết bị cấp đông IQF 158 4.4 Xác định tải nhiệt cho thiết bị máy nén 161 4.5 Tính tốn chọn máy nén 162 10 ... Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM CÔNG NGHỆ LẠNH ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM (Sách chun khảo) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2016 GIỚI THIỆU Cuốn sách Công. .. thuật khác lĩnh vực Cơng nghệ hóa học, Cơng nghệ thực phẩm, Công nghệ nhiệt, Công nghệ môi trường số ngành kỹ thuật khác có liên quan Cuốn sách Công nghệ lạnh ứng dụng thực phẩm gồm chương: Chương... nhiệt vật lý thực phẩm; Chương Môi trường làm lạnh - làm lạnh đông thực phẩm; Chương Cơ sở khoa học trình làm lạnh thực phẩm; Chương Cơ sở khoa học làm lạnh đông thực phẩm; Chương Công nghệ sản xuất