HỆ THỐNG THIẾT BỊ LÀM ĐỒNG RỜI IQF DẠNG TẦNG SÔI

Vì nó đảm nhận những nhiệm vụ cơ bản nhất trong quy trình công nghệ chế biến như: Bảo quản nguyên liệu, làm lạnh đông sản phẩm và bảo quản thành phẩm… Hệ thống lạnh đồng bộ và hiện đại s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA SAU ĐẠI HỌC

 1 9 5 9

BÀI TIỂU LUẬN

KỸ THUẬT THỰC PHẨM NÂNG CAO

Chủ đề: HỆ THỐNG THIẾT BỊ LÀM ĐỒNG RỜI

IQF DẠNG TẦNG SÔI

GV : TS Nguyễn Anh Tuấn

HV : Trà Ngô Thùy Dương MHV : 54CH097

Lớp : CNSTH 2012

Nha Trang tháng 7 năm 2013

I GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐÔNG RỜI IQF DẠNG TẦNG SÔI

Trong những năm gần đây cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ngành kỹ thuật lạnh cũng phát triển mạnh mẽ Nó đã xâm nhập vào rất nhiều nghành kinh tế và thúc đẩy các nghành đó phát triển Đặc biệt công nghiệp kỹ thuật lạnh đã được ứng dụng rộng rãi trong đời sống dân cư, trong y học, trong công nghệ sinh học…

Cùng với công nghệ chế biến thủy sản hệ thống máy và thiết bị lạnh đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu trong các nhà máy chế biến từ nông lâm đến thủy sản Vì nó đảm nhận những nhiệm vụ cơ bản nhất trong quy trình công nghệ chế biến như: Bảo quản nguyên liệu, làm lạnh đông sản phẩm và bảo quản thành phẩm… Hệ thống lạnh đồng bộ và hiện đại sẽ làm tăng năng suất sản xuất, tăng chất lượng và hạ giá thành sản phẩm

Trong lạnh đông nhanh có khái niệm lạnh đông IQF hay còn gọi là lạnh đông rời Bán

gọi là IQF Với sản phẩm được cấp đông IQF thì thời gian bảo quản sản phẩm được lâu hơn mà chất lượng sản phẩm gần như được giữ nguyên vẹn

Hệ thống dây chuyền lạnh IQF dạng tầng sôi chế tạo theo tiêu chuẩn châu Âu Kích thước mắt lưới phù hợp với sản phẩm nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo được chất lượng quạt thổi khí lạnh

1.1 Nguyên lý hoạt động

Các sản phẩm trái cây như dứa cắt khoanh, seri… được băng tải lưới đưa qua lồng đông Dòng khí lạnh tuần hoàn, do quạt cao áp tạo thành thổi xuyên qua bề mặt băng tải tạo thành lớp đệm gồ hàng ngàn các tia khí lạnh tốc độ đều cao phâm bố đều suốt

bề mặt làm việc của băng tải

Đầu tiên các sản phẩm được rải kin thành lớp trên bề mặt băng tải, dưới tác dụng của các tia khí lạnh, sản phẩm được bao quanh bởi lớp băng mỏng kín chống mất nước Tiếp đến sản phẩm được chuyển sang giai đoạn thứ hai Trong giai đoạn này sản phẩm chịu tác động nhiều hơn của dòng khí lạnh hướng lên trên sản phẩm được thổi sôi bùng lên và được cấp đông hoàn toàn

1.2 Ưu điểm của hệ thống

Rất phù hợp với sản phẩm rau, quả các loại

Các sản phẩm ướt rất ít khi bị đóng thành khối lớn như khi cấp đông bằng các nguyên

lý khác

Thời gian cấp đông ngắn Chất lượng sản phẩm sau khi cấp đông hoàn hảo, không bị bất cứ biến dạng nào

Vận hành đơn giản, rất ít công bảo trì và bảo dưỡng

Có thể cấp đông đa dạng nhiều loại sản phẩm với các quy cách cắt gọt khác nhau Đặc điểm cấu tạo

Thích hợp với nhiều loại rau quả:chuối, dưa, lê, seri… đảm bảo được điều kiện vệ sinh an toàn thực phẩm theo HACCP/FDA

Do sử dụng băng tải nhựa kết hợp với hiệu ứng tầng sôi nên các loại quả có hàm lượng nước và đường cao như dứa vẫn không bị bám dính trên bề mặt băng tải

Băng tải dạng lưới thưa đảm bảo việc vệ sinh thuận tiện, dễ dàng Tốc độ băng tải có thể điều chỉnh vô cấp tùy thuộc vào chủng loại và kích thước sản phẩm cần cấp đông Toàn bộ khung thiết bị đều bằng thép không rỉ, đảm bỏa độ bền và phù hợp các tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm

Vở thiết bị được lắp ghép từ các tấm panel cách nhiệt PU

Được trang bị plc và màng hình giao tiếp nên việc vận hành và điều chỉnh thuận tiện Thiết bị điều khiển có thể mở rộng để kết nối với hệ thống giám sát và điều khiển trung tâm Và được trang bị thiết bị đo lường và bảo vệ hoàn chỉnh, các nút dừng khẩn cấp được lắp đặt thuận tiện cho sự điều chỉnh

Tủ điện làm bằng thép không rỉ và chống thấm nước

1.3 Sơ đồ cấu tạo

1.4. Các thông số kỹ thuật

seri, chuối…và các loại rau

Dứa cắt khoanh, vuông…, seri, chuối…và các loại rau

Xả băng Bằng nước Bằng nước

1.5 Hình ảnh về dây chuyền cấp đông IQF dạng tầng sôi

II CÁC THÔNG SỐ CẦN KIỂM TRA, KIỂM SOÁT ĐỐI VỚI HỆ THỐNG

ĐÔNG RỜI IQF DẠNG TẦNG SÔI

2.1 Tính kiểm tra năng suất lạnh của máy nén

Mục đích tính kiểm tra là xem máy nén có đủ năng suất lạnh khi làm việc ở điều kiện thực tế hay không

Đối với hệ thống lạnh tủ đông tiếp xúc, sau khi tính toán năng suất lạnh của máy nén nếu thỏa mãn điều kiện sau là được





















 sp k kk mt qn

mn Q Q Q Q Q

Q

Trong đó:

-Qmt [KW]: Nhiệt lượng tổn thất do môi trường bên ngoài xâm nhập bên trong

tủ cấp đông

lạnh có thể khai thác lớn hơn so với thiết kế, khấu hao do dòng nhiệt xâm nhập qua

2.2 Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí

Qkk = 2.Gkk.(i1− i2) ,KJ

Với:

đông

2.3 Nhiệt lượng do xâm nhập từ môi trường qua đường ống làm quá nhiệt hơi

môi chất lạnh hút về máy nén

kk k sp

Q Q Q Q









Tính toán tổng nhiệt tải





















 Q sp Q k Q kk Q mt Q qn

Q

Kiểm tra năng suất lạnh của máy nén

2.4 Tính kiểm tra công suất của động cơ của máy nén

Việc tính kiểm tra công suất động cơ máy nén là để xem công suất động cơ máy nén có đáp ứng được khi làm việc trong điều kiện nặng tải nhất hay không

2.5 Tính kiểm tra thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ rất quan trọng nếu khả năng trao đổi nhiệt tại dàn ngưng không tốt thì sẽ ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả làm việc của hệ thống

Mục đích của việc tính kiểm tra là xem diện tích trao đổi nhiệt của dàn ngưng có đủ công suất hay không để có biện pháp khắc phục sữa chữa cho phù hợp

2.6 Tính nhiệt tải dàn ngưng bay hơi

Nhiệt tải dàn ngưng tính cho một máy nén trục vít

Qk1 = m3’.qk

Hệ thống lạnh được thiết kế liên hoàn, cứ 6 máy nén chạy liên hoàn thì sử dụng một dàn ngưng bay hơi

2.7 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt

Sau khi xác định được diện tích trao đổi nhiệt yêu cầu của thiết bị, ta tính diện tích trao đổi nhiệt hiện tại của thiết bị, rồi đem so sánh hai thông số và rút ra kết luận

2.8 Kiểm tra diện tích trao đổi nhiệt dàn ngưng

- Đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt

- Chiều dài ống

- Số ống

Tính kiểm tra đường ống dẫn môi chất

Mục đích của công việc là kiểm tra xem đường ống dẫn môi chất sử dụng có đường kính phù hợp với thực tế không

III GIẢI PHÁP CÓ THỂ LÀM GIẢM THỜI GIAN LÀM ĐÔNG CHO HỆ

THỐNG

3.1 Biện pháp làm giảm chi phí điện năng

Trong tất cả các chi phí, có thể nói chi phí điện năng là nhiều nhất Bởi vì tất cả mọi sự hoạt động của nhà máy đều sử dụng điện năng Điện được sử dụng ở đây là nguồn lưới điện quốc gia, ngoài ra còn có máy phát điện riêng đề phòng khi mạng bị

sự cố

Trong hệ thống lạnh, điện năng được sử dụng cho motor kwwo, máy nén, quạt, bơm, băng tải, ngoài ra còn để thắp sáng… Chi phí điện năng cho mọi hoạt động của

hệ thống là không thể thiếu nhưng chúng ta vận hành và bảo dưỡng hợp lý để giảm bớt điện năng tiêu hao Để có biện pháp giảm điện năng tiêu hao mà công suất mãy vẫn đảm bảo, trước hết ta phải tìm ra nguyên nhân tiêu hao điện năng vô ích và có biện pháp khắc phục

Công suất motor máy nén phải phù hợp với năng suất lạnh máy nén Nếu như công suất dư thừa sẽ làm cho công tiêu hao lớn do tải điện cơ lớn nhưng năng suất lạnh vẫn không thay đổi, thường xuyên chú ý đến cơ cấu truyền động Ở đây máy nén truyền động chủ yếu từ hệ thống đai chỉ có máy trục vít là truyền động qua khớp nối

Vì nếu như cơ cấu truyền động không tốt, tức là tỷ số truyền động không đảm bảo dẫn đến công vô ích nhiều Hệ thống truyền động đai thường bị giãn ra và làm tăng hệ số trượt đo đó ta phải chú ý thay đai mới

Cơ cấu bôi trơn và làm mát máy nén không tốt, một phần là để bảo vệ máy, một phàn để giảm chi phí điện năng Vì máy chyaj ở điều kiện khắc nghiệt thì dòng điện tăng sẽ làm tiêu hao điện năng

Ngoài ra khi máy khởi động máy cần điều chỉnh hệ thống giảm tải phù hợp để cho máy nhẹ tải, giảm được dòng khởi động, giảm chi phí điện năng

3.2 Biện pháp giảm chi phí lạnh của quá trình cấp đông

- Chi phí lạnh của quá trình cấp đông chính là lượng nhiệt cần lấy ra khỏi sản phẩm trong quá trình cấp đông Nó được tính bằng tổng các lượng nhiệt và các thành phần khác nhau của thực phẩm mà không phụ thuộc vào sự liên hệ trong chúng

- Chi phí lạnh của quá trình cấp đông gồm tất cả các chi phí sau:

Qsp= Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5

Trong đó:

Q2: nhiệt lượng lấy ra để làm nước tự do đóng băng

đông

của quá trình cấp đông

cầu công nghệ đặt ra, do đó rất khó thay đổi được, nếu thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và ảnh hưởng đến các yếu tố khác như giảm khối lượng sản phẩm sau khi cấp đông từ đó làm giảm giá trị kinh tế Vì vậy chỉ có thể thay đổi một cách chủ quan mà vẫn đảm bảo được yêu cầu công nghệ

Ta có: Q1= C1 *G * (t1 – tđb) (kj/h)

Trong đó:

t1: nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu

G: khối lượng nguyên liệu cấp đông trong 1h

thấy nếu t1 giảm 10C thì sẽ giảm chi phí lạnh Q1 là 4843kj/h

Qua đó thấy việc giảm nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu sẽ rất có hiệu quả trong việc giảm chi phí lạnh mà vẫn đảm bảo được yêu cầu công nghệ Bên cạnh việc giảm nhiệt

độ ban đầu của sản phẩm thì còn đảm bảo chất lượng của bán thành phẩm vì khi ở nhiệt độ này thì sản phẩm ít bị biến đổi tự nhiên và hạn chế được sự phát triển của vi sinh vật

giảm được sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ của dàn lạnh và nhiệt độ của sản phẩm, như vậy sẽ giảm sự khuếch tán nước trên bề mặt sản phẩm vào không khí trong

tủ đông, từ đó hạn chế được lượng ẩm ngưng tụ và hóa tuyết trên dàn lạnh, tăng khả năng trao đổi nhiệt của dàn lạnh, giảm được sự hao hụt trong quá trình cấp đông

Để giảm nhiệt độ ban đầu của bán thành phẩm trước khi cấp đông ta có các biện pháp sau:

- Trong suốt quá trình chế biến, từ lúc tiếp nhận nguyên liệu cho đến thành phẩm phải ướp lạnh (cả trên bàn chế biến và trong các thùng bảo quản) để giữ nhiệt độ của nguyên liệu được thấp và ổn định Trong quá trình ngâm tăng trọng cho nguyên liệu phải chú ý duy trì nhiệt độ thấp để khi đưa vào cấp đông nhiệt độ đạt yêu cầu

- Nguyên liệu sau khi ngâm qua hóa chất được rửa sơ qua nước lạnh, vì thế cần chú ý nhiệt độ nước rửa Phải giảm nhiệt độ nước rửa xuống càng thấp càng tốt bằng cách cho thêm đá vào nước rửa, từ đó làm giảm nhiệt độ nguyên liệu đem cấp đông Sau khi rửa phải tiến hành rải lên băng chuyền IQF ngay không được để lâu vì sẽ làm giảm nhiệt độ của nguyên liệu

- Nhiều khi nguyên liệu chế biến thành các thành phẩm rồi nhưng do tủ cấp đông hoạt động không kịp vì vậy nguyên liệu phải ngâm trong nước đá để bảo quản Những lúc bảo quản như vậy phải luôn chú ý đến hàm lượng đá ướp đúng quy định theo tỷ lệ nguyên liệu: đá là 1:1, định kỳ bổ sung thêm nước đá vào thùng bảo quản để đảm bảo nhiệt độ của nguyên liệu thấp

Như vậy, nếu nhiệt độ của sản phẩm trước khi đưa vào cấp đông càng thấp thì càng làm giảm chi phí lạnh cho quá trình cấp đông sản phẩm Ngoài ra, việc làm giảm nhiệt

độ ban đầu còn bảo đảm được chất lượng của bán thành phẩm trước khi đưa vào cấp đông

3.3 Phương pháp điều chỉnh năng suất lạnh của hệ thống theo sự biến đổi của

chi phí lạnh trong quá trình cấp đông.

Chi phí lạnh trong quá trình cấp đông tính trong toàn bộ thời gian cấp đông 1 đại lượng không đổi Nhưng tính trong 1 đơn vị thời gian là đại lượng biến đổi, có 2 yếu

tố ảnh hưởng đó là nhiệt độ của sản phẩm và sự kết tinh nước

Chi phí lạnh càng thấp thì thời gian làm đông càng nhanh:

Ta có nhiệt tải của dàn lạnh:

Qo= Qsp + Qkk + Qbc + Qmt + Qdc (Kw)

tương đối ổn định Nhìn chung tất cả các chi phí này đều phụ thuộc nhệt độ bên ngoài

tủ Nếu như nhiệt độ bên ngoài thấp, thì chênh lệch nhiệt bên trong và bên ngoài tủ sẽ nhỏ dẫn đến các chi phí qua kết cấu bao che, qua băng chuyền, qua không khí sẽ nhỏ,

do đó sẽ làm giảm chi phí lạnh Muốn làm giảm chi phí làm đông, ta tìm cách giảm chi phí làm đông cho sản phẩm Qsp

Chi phí lạnh cho quá trình làm đông sản phẩm được tính:

Trong tất cả chi phí lạnh thì ta có thể làm giảm lạnh chi phí Q1, còn các chi phí khác

ta không thể giảm được vì nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và yêu cầu công nghệ:

Ta có:

Q1 = C1 G (t1 – tđb)

Trong đó:

G: khối lượng sản phẩm cấp đông

chi phí lạnh do quá trình làm đông sản phẩm, mặc khác còn đảm bảo được yêu cầu công nghệ Để làm được điều này, thì trong quá trình chế biến ta luôn giữ cho sản phẩm ở nhiệt độ thấp Ở nhiệt độ thấp sản phẩm giữ được chất lượng tốt vì ở nhiệt độ này sản phẩm ít bị biến đổi và hạn chế được hoạt động của vi sinh vật, giảm sự chênh lệch nhiệt độ của sản phẩm và giàn lạnh nên hạn chế khuếch tán nước trên bề mặt sản phẩm vào không khí và tách ra bám trên dàn lạnh Nên hạn chế tuyết bám dàn lạnh Dàn lạnh được trao đổi nhiệt tốt hơn và giảm được hao hụt trọng lượng sản phẩm

3.4 Biện pháp làm giảm nhiệt độ ngưng tụ

Như ta đã biết, nếu giảm nhiệt độ ngung tụ thì năng suất lạnh của hệ thống sẽ tăng,

vì thế phải tìm mọi biện pháp làm giảm nhiệt độ ngưng tụ, từ đó tăng năng suất lạnh của hệ thống, giảm nhiệt độ cấp đông

Có nhiều cách làm giảm nhiệt độ ngưng tụ như sau:

- Trong vận hành: phải luôn theo dõi nhiệt độ của môi trường xung quanh, nhiệt độ không khí để lập kế hoạch vận hành hệ thống Tránh cho hệ thống vận hành vào các thời điểm nhiệt độ môi trường tăng quá cao, làm tăng nhiệt độ ngưng tụ, ảnh hưởng đến năng suất lạnh của hệ thống

- Bảo dưỡng hệ thống: trong quá trình hoạt động ta cần chú ý bảo dưỡng hệ thống lạnh, thường xuyên vệ sinh dàn ngưng để tăng khả năng trao đổi nhiệt Bên cạnh đó cần chú ý đến nhiệt độ của máy nén, cần làm mát cho máy nén để tránh nhiệt độ cuối quá trình nén quá cao, gây ảnh hưởng đến nhiệt độ ngưng tụ Vì thế phải kiểm tra các đường nước vào làm mát máy ngoài ra phải luôn kiểm tra tình trạng dầu trong máy nén để dảm bảo được dầu vào còn khả năng giảm ma sát và làm mát cho máy nén

- Cần giảm nhiệt độ ngưng tụ bằng cách làm giảm nhiệt độ của nước đi vào bình ngưng tụ Để giảm nhiệt độ của nước phải tăng hiệu suất của tháp làm máy bằng cách kiểm tra thường xuyên tháp làm mát, kiểm tra nhiệt độ và nước vào làm mát có đạt yêu cầu cho nhiệt độ ngưng tụ hay không

- Cần tăng thêm số lượng bình ngưng tụ để tăng diện tích trao đổi nhiệt, từ đó giảm được nhiệt độ ngưng tụ, nhưng phải chú ý đến kinh tế

3.5 Một số biện pháp rút ngắn thời gian cấp đông

lớn nhất Vì nhiệt độ môi trường càng cao thì áp suất ngưng tụ càng cao làm năng suất lạnh giảm, do đó ta chọn thời điểm chạy máy cho phù hợp Chúng ta có thể cấp đông vào buổi sáng, chiều hoặc đêm, vì lúc này nhiệt độ môi trường là thấp nhất, năng suuaats lạnh lớn, hàng chạy mau đtạ, tiết kiệm được năng lượng

máy làm việc đủ công suất

hàng chạy không đtạ, cong nếu tốc độ chậm quá thì sản phẩm dễ bị oxy hóa làm hư hỏng sản phẩm mà còn kéo dài thời gian làm đông

phép tiến hành và phải luôn giữ nhiệt độ thân tôm ổn định càng thấp càng tốt

phí lạnh sẽ ổn định, tránh được các tổn thất