(kèm bản vẽ và slide) Thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy đông lạnh thủy sản kiên long – nha trang công suất cấp đông 10 tấn ngày

Mục đích của quá trình kết đông Quá trình kết đông là làm giảm nhiệt độ sản phẩm xuống dưới điểm băng của sảnphẩm kết đông nhằm mục đích làm giảm khả năng hoạt động của enzym và vi sinh

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nha Trang, đến nay tôi

đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học Tôixin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban Giám Hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến, cùng cácthầy cô giảng dạy

Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Ts Lê Văn Khẩn - người đã trực tiếp hướng dẫn

tận tình để tôi hoàn thành đồ án đúng thời hạn

Ban Giám Đốc và các anh chị ở công ty TNHH Kiên Long – Nha Trang đã tận tìnhgiúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tại công ty

Cuối cùng, tôi bày tỏ lời cảm ơn đến cha mẹ cùng những người thân và toàn thể bạn

bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác tốt nghiệp.Tôi xin chúc quý thầy cô, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiềuthành công trong công việc, học tập và nghiên cứu

Nha Trang, tháng 07 năm 2009

LỜI NÓI ĐẦU

Đã từ lâu, ngành kỹ thuật lạnh đã giữ vai trò hết sức quan trọng trong đời sống phục

vụ cho con người

Ngày nay, trong công cuộc đổi mới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vaitrò của kỹ thuật lạnh càng được khẳng định rõ rệt Nó hỗ trợ tích cực cho các ngành sinhhóa, hóa chất, công nghiệp dệt, công nghệ thực phẩm, chế biến, y tế, thể thao…Nước tavới trên 3000 Km bờ biển trãi dài từ Bắc chí Nam rất thuận lợi cho đánh bắt và nuôi trồngthủy sản Với tiềm năng rất lớn này đã tạo điều kiện cho việc phát triển nghành Thủy sản.Trong giai đoạn hiện nay với xu hướng đẩy mạnh xuất khẩu ngành thủy sản và để đảmbảo cho chất lượng, số lượng sản phẩm thì rất cần đến sự hỗ trợ của ngành kỹ thuật Lạnh.Với sự phát triển mạnh ngành Thủy Sản lớn nên ngày càng có nhiều công ty chếbiến xuất khẩu thủy sản ra đời hoạt động có hiệu quả, xuất khẩu sản phẩm có chất lượngcao sang những thị trường khó tính như Mỹ, Châu Âu, Nhật, Đài Loan,…Đồng thời đểphục vụ cho sự nghiệp quốc gia thì nhu cầu phát triển ngày càng tăng

Xuất phát từ thực tiễn này, nhằm nâng cao, bổ sung kiến thức đã học, kỹ năng thực hành

và thực tế sản xuất Khoa chế biến, bộ môn Kỹ thuật lạnh đã phân công cho em tiến hành

đồ án với nội dung: “ Thiết kế hệ thống lạnh cho nhà máy đông lạnh thủy sản Kiên Long – Nha Trang công suất cấp đông 10 tấn/ngày ” Với các nội dung chính sau:

Chương I: Luận chứng kinh tế.

Chương II: Tổng quan về kỹ thuật lạnh thực phẩm.

Chương III: Tính toán nhiệt tải - chọn máy nén và thiết bị.

Chương IV: Thiết kế mặt bằng nhà máy.

Chương V: Thiết kế hệ thống nước và trang bị điện.

Chương VI: Trang bị tự động hoá và sơ đồ tổng thể hệ thống lạnh liên hoàn Chương VII: Lắp đặt, thử nghiệm, vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Ts.Lê Văn Khẩn và các thầy cô trong bộ môn kỹ

thuật lạnh đã giúp em hoàn thành đồ án này

Nha Trang, tháng 07 năm 2009

Sinh viên thực hiện:

Lê Nhữ Hưng

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I: LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT 1

I SỰ CẦN THIẾT VIỆC LẮP ĐẶT NHÀ MÁY 1

II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 1

III NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VÀ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG 2

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM 3

I QUÁ TRÌNH KẾT ĐÔNG THỰC PHẨM 3

II QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN THỰC PHẨM 4

III TÍNH CÂN BẰNG NGUYÊN VẬT LIỆU 6

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI - CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ 8

I TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI 8

I.1 Tính nhiệt tải thiết bị cấp đông 8

I.3 Tính nhiệt tải máy đá vảy 44

II TÍNH CHỌN MÁY NÉN 55

II.1 Kho bảo quản đông, máy đá vảy 55

II.2 Kho chờ đông - kho đá vảy 61

II.3 Tủ đông tiếp xúc, tủ đông gió, tủ đông băng chuyền IQF 63

III TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 69

III.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 69

III.2 Tính chọn tháp giải nhiệt 70

III.2 Tính chọn thiết bị bay hơi 72

III CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 75

III.1 Tính chọn bình chứa cao áp 75

III.2 Tính chọn bình chứa hạ áp 77

III.3 Tính chọn bình trung gian 77

III.4 Tính chọn bình tách dầu 79

III.5 Bình tập trung dầu 80

III.6 Bình tách khí không ngưng 80

III.7 Tính toán và chọn đường ống trong hệ thống 81

III.2 Đường kính ống đẩy môi chất 82

III.3 Đường kính ống dẫn gas lỏng 84

III.8 Tính chọn bơm dịch cho hệ thống 85

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẶT BẰNG NHÀ MÁY 88

I CÁC CĂN CỨ ĐỂ QUY HOẠCH NHÀ MÁY 88

I.1 Các yêu cầu cơ bản của quy trình công nghệ 88

I.2 Các yêu cầu công nghệ với từng mặt hàng 88

II LẬP DỰ TOÁN VẬT TƯ 89

III BỐ TRÍ MẶT BẰNG NHÀ MÁY 90

III.1 Diện tích tương quan giữa các khu vực sản xuất và các kho 90

III.2 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính và phòng máy (hình vẽ) 90

CHƯƠNG V: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN 91

I THIẾT KẾ HỆ THỐNG NƯỚC 91

I.1 Tổng lượng nước cần cung cấp cho nhà máy 91

I.2 Nguồn nước 92

I.3 Két nước 92

I.4 Xử lý nước thải 93

I.5 Sơ đồ quy trình công nghệ 94

I.6 Thuyết minh quy trình 95

II TRANG BỊ ĐIỆN 95

II.1 Tính điện chiếu sáng 95

II.2 Tính điện tiêu thụ từ máy móc thiết bị … 94

CHƯƠNG VI: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ SƠ ĐỒ TỔNG THỂ HỆ THỐNG LẠNH LIÊN HOÀN 98

I TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA 98

I.1.Sơ đồ điện động lực và điện điều khiển hệ thống tủ đông tiếp xúc 98

I.2 Sơ đồ điện động lực và điện điều khiển của hệ thống tủ đông gió 101

I.3 Sơ đồ điện động lực và điện điều khiển của hệ thống tủ đông băng chuyền 101

I.4 Sơ đồ điện động lực và điện điều khiển của kho bảo quản đông 101

I.5 Sơ đồ điện động lực và điện điều khiển của kho bảo quản lạnh 102

I.6 Điện động lực và điện điều khiển máy đá vảy 102

II SƠ ĐỒ TỔNG THỂ HỆ THỐNG LẠNH LIÊN HOÀN 103

CHƯƠNG VII: LẮP ĐẶT - THỬ NGHIỆM - VẬN HÀNH - SỮA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 104

I LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH 104

I.1 Lắp đặt máy nén 104

I.2 Lắp đặt thiết bị ngưng tụ 106

I.3 Lắp đặt các thiết bị khác 106

I.4 Lắp đặt đường ống 106

II THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 109

II.1 Thử áp lực thiết bị 109

II.2 Đuổi bụi 110

II.3 Hút chân không 110

II.4 Nạp môi chất cho hệ thống lạnh 111

III VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH 112

III.1 Chuẩn bị vận hành 112

III.2 Vận hành 113

III.3 Dừng máy 115

IV BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA VÀ KHẮC PHỤC SỰ CỐ 116

IV.1 Bảo dưỡng hệ thống 116

IV.1.2 Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ 116

IV.1.3 Bảo dưỡng dàn bay hơi 117

IV.1.6 Sửa chữa một số sự cố thường gặp 118

KẾT LUẬN 120

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3-1: Bảng thông số kỹ thuật của tủ đông tiếp xúc 10

Bảng 3-2: Nhiệt tổn thất của tủ đông tiếp xúc 14

Bảng 3-3: Bảng thông số kỹ thuật của tủ đông gió 16

Bảng 3-4: Nhiệt tổn thất của tủ đông gió 19

Bảng 3-5: Bảng thông số kỹ thuật của băng chuyền IQF 21

Bảng 3-6: Nhiệt tổn thất của băng chuyền IQF 24

Bảng 3-7: Bảng thông số kỹ thuật của cối đá vảy 33

Bảng 3-8: Kích thước các kho bảo quản 34

Bảng 3-9: Tổn thất nhiệt của 2 kho bảo quản đông 40

Bảng 3-10: Nhiệt tổn thất kho chờ đông - kho đá 43

Bảng 3-11: Nhiệt tổn thất của hệ thống cối đá vảy 55

Bảng 3-12: Bảng thông số các điểm nút to = -300C 57

Bảng 3-13: Bảng thông số kỹ thuật của máy nén N62B 61

Bảng 3-14: Bảng thông số các điểm nút to = -140C 62

Bảng 3-15: Bảng thông số kỹ thuật của máy nén N2WA 63

Bảng 3-16: Bảng thông số các điểm nút to = -450C 65

Bảng 3-17: Bảng thông số kỹ thật của máy nén N124B 68

Bảng 3-19: Các thông số của tháp giải nhiệt FRK 225 71

Bảng 3-20: Chọn dàn lạnh cho kho bảo quản đông 1 72

Bảng 3-21: Chọn dàn lạnh cho kho bảo quản đông 2 73

Bảng 3-22: Chọn dàn lạnh cho kho chờ đông 73

Bảng 3-23: Chọn dàn lạnh kho đá vảy 1 74

Bảng 3-24: Chọn dàn lạnh cho kho đá vảy 2 74

Bảng 5-1: Công suất điện tiêu thụ từ chiếu sáng 96

Bảng 5 -2: Bảng thống kê điện năng tiêu thụ từ máy móc, thiết bị 97

Bảng 7-1: Quy cách đường ống thép áp lực 107

Bảng 7-2: Chiều dày cách nhiệt đường ống môi chất 108

Bảng 7-3: Màu sắc đường ống môi chất 108

DANH MỤC HÌNH

Hình 3-1: Tủ đông tiếp xúc 9

Hình 3-2: Cấu tạo bên trong tủ đông gió 15

Hình 3-3: Tủ cấp đông IQF có băng truyền dạng thẳng 20

Hình 3-4: Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của khóa Cam - Blocking 26

Hình 3-6: Kết cấu kho bảo quản lắp ghép panel 27

Hình 3-8: Cấu tạo bên trong máy đá vảy 45

Hình 3-9: Kết cấu cách nhiệt máy đá vảy 47

Hình 3-10: Cấu tạo bình trung gian 77

Hình 3-11: Bình tách dầu kiểu nón chắn 79

Hình 3-12: Bình tập trung dầu 80

Hình 3-13: Cấu tạo bơm TEIKOKU 87

Hình 7-1: Nền móng cụm máy nén kho lạnh 105

Hình 7-2: Lắp đặt đường ống vào ra máy nén 108

Hình 7-3: Phác đồ thử kín và thử bền hệ thống 110

Hình 7-4: Sơ đồ nạp môi chất cho hệ thống 112

Một số ký hiệu của mạch điều khiển

MCB -… : Aptomat cung cấp điên cho mạch điêu khiển

51-… : Các tiếp điểm của rơle bảo vệ dòng điện

Cuộn dây rơle phụCác cuộn dây contactorRơle phao

Rơle thời gianRơle hiệu áp suất dầuRơle bảo vệ áp suất nướcRơle bảo vệ áp suất thấpRơle bảo vệ áp suất cao

Chuông báo động

sự cốVan điện từ

Đèn báo sự cố

Tiếp điểm thường mởTiếp điểm thường đóngTiếp điểm thường đóng mở trễ Tiếp điểm thường mở đóng trễ

CHƯƠNG I LẬP LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT

I SỰ CẦN THIẾT VIỆC LẮP ĐẶT NHÀ MÁY

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế đất nước.Ngành kinh tế thủy sản là một trong những ngành mũi nhọn góp phần thúc đẩy mạnh nềnkinh tế quốc dân nước nhà Nước ta nằm ở phía Tây biển Đông trong khu vực Châu ÁThái Bình Dương, có bờ biển dài trên 3200 km Phía Bắc giáp với vịnh Bắc Bộ, phía Namgiáp với vịnh Thái Lan và có hơn 3000 đảo lớn nhỏ, 112 cửa sông và 1 triệu km2 vùng đặcquyền kinh tế trên biển Mặt khác, nước ta nằm ở xứ nhiệt đới rất thuận lợi cho việc sinhtrưởng và phát triển của các loài động vật nói chung và sinh vật nói riêng, tài nguyênphong phú đa dạng về chủng loại lẫn số lượng Có thể nói Việt Nam có vị trí địa lý rấtthuận lợi cho việc khai thác và nuôi trồng thủy sản, đây là nguồn nguyên liệu thủy sản dồidào tạo điều kiện tốt để phát triển ngành chế biến thủy sản đông lạnh

Bên cạnh đó, trong những năm gần đây với chính sách mở cửa và hợp tác quốc tếmạnh mẽ, tạo điều kiện thu hút vốn và khoa học kỹ thuật hiện đại từ các nước tiên tiếnvào nước ta ngày càng nhiều Do đó, ngành thủy sản Việt Nam không những phát triểnmạnh ở trong nước mà hiện nay đã chiếm lĩnh được thị trường thế giới hết sức mạnh mẽđặc biệt là các thị trường khó tính như Nhật Bản, Mỹ, Châu Âu… đây là những thị trườngđòi hỏi sản phẩm xuất khẩu có độ vệ sinh an toàn thực phẩm và chất lượng rất cao

Đứng trước thuận lợi như vậy thì việc xây dựng một nhà máy chế biến thủy sản là rấtcần thiết và khả thi, vừa đáp ứng nhu cầu xã hội, giải quyết công ăn việc làm, vừa manglại hiệu quả kinh doanh sản xuất cao

II ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

Địa điểm xây dựng được chọn để đặt nhà máy đông lạnh thủy sản là tại công ty TNHHKiên Long tại thành phố Nha Trang tỉnh Khánh Hòa Nha Trang là một thành phố du lịch

đã phát triển mạnh về kinh tế, mật đố dân cư đông, mức sinh hoạt của người dân cao nênnhu cầu về hải sản là rất nhiều (các địa điểm nhà hàng, khách sạn đông…) Mặt khác, NhaTrang là một thành phố biển nên nguồn nguyên liệu cung cấp cho nhà máy là rất phongphú, chủ yếu từ hai nguồn chính là khai thác và nuôi trồng thủy sản Nguyên liệu đượcvận chuyển tới nhà máy từ nhiều nơi trong tỉnh như cảng cá Vĩnh Nguyên, Ninh Hòa,Cam Ranh, Phú Yên, Ninh Thuận,…

Vì vậy địa điểm này rất thích hợp cho việc xây dựng một nhà máy đông lạnh thủy sản

III NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VÀ KHẢ NĂNG ĐÁP ỨNG

Sự ra đời của nhà máy chế biến thủy sản luôn kèm theo những yêu cầu có tính bắtbuộc, có liên quan đến khả năng hoạt động và phát triển của nhà máy, các yêu cầu đó như:giao thông, điện, nước, nhân công, nguồn nhiên liệu, thông tin liên lạc,…Khi tiến hànhxây dựng nhà máy phải khảo sát những yêu cầu đó và xem xét đến khả năng đáp ứng củachúng được đến đâu

- Yêu cầu về giao thông: nhà máy nằm gần quốc lộ 1A, nên thuận tiện cho việc thu

mua nguyên liệu và vận chuyển thành phẩm bằng đường bộ như ôtô, xe lửa Ngoài ra,nhà máy còn nằm gần cảng Nha Trang nên rất thuận lợi cho việc vận chuyển hàng hóabằng đường thủy

- Yêu cầu về điện, nước: đối với nhà máy chế biến thủy sản thì điện và nước là hai yếu

tố quan trọng nhất và không thể thiếu, do nhà máy nằm trong khu vực thành phố NhaTrang nên có thể sử dụng điện lưới quốc gia và nguồn nước thành phố nên về khả năngđáp ứng thì hai yếu tố này đều thuận lợi Ngoài ra nhà máy còn củng cố thêm bằng cáchxây dựng trạm biến áp để cung cấp điện cho sản xuất đề phòng mất điện và khoan thêmgiếng ngầm để cung cấp nước cho xí nghiệp và phòng khi thành phố mất nước

- Yêu cầu về nhân công: nhà máy thu hút được lượng nhân công lao động dồi dào

trong tỉnh và khắp các vùng trong cả nước Mặt khác, thu hút nguồn nhân lực có trình độcao từ các trường đại học trong cả nước như Đại học Nha Trang, Đại học Nông Lâm,

- Yêu cầu về nhiên liệu: việc cung cấp nhiên liệu cho nhà máy như xăng, dâu, là rất dễ

dàng và thuận tiện vì xung quanh nhà máy có rất nhiều đại lý Mặt khác Khánh Hòa cónhiều cảng là nơi trung chuyển của các mặt hàng hóa nên không sợ thiếu nguồn cung cấpnhiên liệu

- Khí hậu: nhà máy nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, một năm chỉ có 2 mùa: mùa

nắng và mùa mưa Mua mưa ngắn, lượng mưa tập trung chủ yếu vào tháng 9

- Yêu cầu về thông tin liên lạc: nhà máy được xây dựng trong khu vực thành phố du

lịch Nha Trang nên về thông tin liên lạc là rất dễ dàng và thuận tiện

Mặt khác, trên địa thành phố có rất nhiều công ty, doanh nghiệp kinh doanh các sảnphẩm liên quan đến thủy sản như công ty bao bì, công ty xử lý phế liệu, công ty điện lực,cấp thoát nước…tạo điều kiện cho việc phối hợp sản xuất, giảm bớt thời gian xây dựng,vốn đầu tư, và hạ giá thành sản phẩm

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH THỰC PHẨM

I QUÁ TRÌNH KẾT ĐÔNG THỰC PHẨM

I.1 Mục đích của quá trình kết đông

Quá trình kết đông là làm giảm nhiệt độ sản phẩm xuống dưới điểm băng của sảnphẩm kết đông nhằm mục đích làm giảm khả năng hoạt động của enzym và vi sinh vật vìchính vi sinh vật và enzym là nhân tố gây lên hư hỏng trong quá trình bảo quản, nó là tácnhân gây ra các phản ứng hóa sinh làm biến đổi chất trong thực phẩm do đó khi ta muốnvận chuyển (xuất nhập khẩu) thì ta phải kết đông sản phẩm không làm hư hỏng và mấttrọng lượng sản phẩm Thường nhiệt độ bề mặt cấp đông khoảng -180C còn nhiệt độ tâmsản phẩm khoảng -250C

I.2 Các phương pháp kết đông thực phẩm

Kết đông chậm: Đây là phương pháp kết đông cổ điển thời gian kết đông kéo dài

khoảng 15÷20 giờ, nhiệt độ không khí khoảng -25 0C [3] Phương pháp này có ưu điểmđơn giản dễ thực hiện Nhược điểm là thời gian kết đông kéo dài nên các tinh thể nước đálớn do đông chậm nên khi một tinh thể nước đá kết đông các tinh thể bên cạnh bị khuếchtán và kết đông lại do đó tinh thể nước đá lớn làm chèn ép tế bào gây vỡ tế bào làm mấtnước, mất chất dinh dưỡng làm giảm trọng lượng và chất lượng sản phẩm Chính vì vậyphương pháp này hiện nay rất ít được sử dụng

Kết đông nhanh: Là phương pháp kết đông với thời gian nhanh hơn, thời gian kết

đông phụ thuộc từng loại sản phẩm, có thể thực hiện trong môi trường không khí hoặctrong chất tải lạnh lỏng, phương pháp kết đông trong không khí là phương pháp cho thựcphẩm cần kết đông tiếp xúc trực tiếp lên bề mặt lạnh gọi là phương pháp dẫn nhiệt,phương pháp này có ưu điểm là khả năng trao đổi nhiệt lớn, tốc độ kết đông nhanh, năngsuất lạnh yêu cầu giảm, tiêu tốn cho một đơn vị sản phẩm giảm Ngành thủy sản chủ yếucấp đông các dạng khối (đông tiếp xúc), đông gió, đông rời (IQF)

Phương pháp kết đông nhanh có ưu điểm hơn so với phương pháp đông chậm là tinhthể nước đá mịn hơn nhỏ hơn khi tan rã, sự vỡ tế bào giảm hơn ít làm giảm trọng lượng

và mất chất dinh dưỡng, ít làm giảm chất lượng của sản phẩm

Kết đông cực nhanh: Đặc điểm của phương pháp này là kết đông cực nhanh thời gian

kết đông chỉ còn từ 5 – 10 phút, tốc độ kết đông có thể đạt tới 300 – 500cm/h Thực hiệnbằng cách nhúng thực phẩm vào trong khí hóa lỏng, thường thực hiện với nitơ lỏng có

nhiệt độ sôi -1960C Phương pháp này so với hai phương pháp kia thì phương pháp kếtđông cực nhanh có độ chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa thực phẩm với nhiệt độ sôi củachất tải lạnh, do đó làm đông thực phẩm gần như tức thời, nó có thể giữ nguyên vẹn tếbào và chất lượng thực phẩm, phương pháp này bảo quản rất tốt sản phẩm nhưng chi phíquá đắt và thực hiện rất khó.

I 3 Điều kiện để có sản phẩm kết đông tốt

Chất lượng kết đông phụ thuộc vào các điều kiện sau:

- Chất lượng ban đầu của thực phẩm khi đưa vào kết đông

- Điều kiện vệ sinh khi ra công chế biến

- Phụ thuộc vào chín tới của sản phẩm

- Phụ thuộc vào bao bì bảo quản

- Phụ thuộc vào quá trình kết đông

- Phụ thuộc vào quá trình làm ấm sản phẩm

- Phụ thuộc vào quy trình vận hành và chất lượng máy…

Qua phân tích các phương pháp cấp đông, ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng củacác phương pháp thì hệ thống cấp đông nhanh là phù hợp nhất, phương pháp kết đôngnhanh trong luồng không khí lạnh, hay trong kết đông tiếp xúc, tủ đông gió

I.4 Các yêu cầu trong quá trình cấp đông

Trong quá trình cấp đông thì yếu tố được quan tâm đó là nhiệt độ cấp đông và thờigian cấp đông Nhiệt độ cấp đông phải đảm bảo yêu cầu về công nghệ, nhiệt độ tối thiểucủa bề mặt phải đạt -180C, còn tâm sản phẩm phải đạt -120C Với phương pháp kết đôngnhanh thời gian kết đông phải đạt yêu cầu, tránh sản phẩm cấp đông bị giảm trọng lượng

và chất lượng sản phẩm Đối với tôm, mực thời gian kết đông khoảng từ 1,5 ÷ 2 giờ

II QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN THỰC PHẨM

II.1 Mục đích của quá trình bảo quản đông

Sau quá trình kết đông sản phẩm phải được đưa vào bảo quản đông để hạn chế quátrình biến đổi về mặt hóa học, hóa sinh, vật lý, sinh vật, biến đổi chất trong thực phẩm,nhằm mục đích giữ nguyên chất lượng, trạng thái của thực phẩm đến người tiêu dùng.Nhiệt độ kho bảo quản đông phụ thuộc vào yêu cầu quy định, tùy thuộc vào vị trí địa lýcũng như yêu cầu của đối tác đòi hỏi

II.2.Các biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản đông

Biến đổi vật lý: Biến đổi vật lý là biến đổi về màu sắc, hình dạng cũng như sự mất

nước gây khô hao ngót sản phẩm, có hiện tượng này là vì sản phẩm bị đè nén, làm biến

dạng, còn hiện tượng co ngót là do hơi nước của sản phẩm bị bốc hơi vào dàn lạnh, điềunày phụ thuộc vào diện tích trao đổi nhiệt của dàn lạnh và tốc độ gió của quạt dàn lạnh,

do sự tan rã và tái kết tinh, bao gói…

Ngoài ra sự kết tinh nước trong cấu trúc thực phẩm cũng có thể làm hư hỏng thựcphẩm, sự thăng hoa của nước đá sẽ tạo ra cấu trúc rỗng, xốp trong sản phẩm làm khôngkhí dễ xâm nhập vào gây ôxy hóa sản phẩm, khi làm tan băng do nước tự do trong sảnphẩm lớn làm hao hụt trọng lượng cũng như chất lượng của sản phẩm, giảm mùi vị, màusắc đặc trưng của sản phẩm…

Biến đổi về mặt hóa học: Trong quá trình bảo quản đông thực phẩm ở nhiệt độ thấp

nên sự biến đổi về mặt hóa học diễn ra chậm và chỉ xảy ra ở một số thành phần hóa học

và chúng chỉ xảy ra khi nhiệt độ kho bảo quản không ổn định, không đồng đều như chấtbéo, protein, đường, vitamin… các thành phần cơ bản của cấu trục như xenlulo, protit,muối khoáng không bị biến đổi

Biến đối về mặt sinh lý, sinh hóa: Biến đổi sinh lý chỉ chủ yếu xảy ra ở những sản

phẩm có hô hấp như rau, củ, quả… Những loại này sau khi tách khỏi cây tế bào củachúng vẫn còn hô hấp do đó chúng trao đổi chất cho nhau

Sự biến đổi hóa sinh của thực phẩm làm cho thực phẩm bị hư hỏng, phân hủy, thốirữa…nó làm giảm giá trị sử dụng hoặc không còn giá trị sử dụng

Biến đổi về mặt vi sinh vật: Biến đổi về mặt vi sinh vật sẽ giảm nếu trong quá trình

chế biến đảm bảo đúng quy trình, quy trình vận hành hệ thống sao cho nhiệt độ kho lạnhphải ổn định và đồng đều, nếu nhiệt độ không ổn định sẽ là nguyên nhân gây ra sự biếnđổi vi sinh vật Nếu bị nhiễm vi sinh vật chúng sẽ là tác nhân gây ra các phản ứng có hạicho sản phẩm và gây thối rữa sản phẩm, chật lượng sản phẩm sẽ giảm từ loại I xuống loại

II hoặc III thậm chí còn là phế phẩm

II.3 Các yêu cầu trong bảo quản đông thực phẩm

Trong bảo quản đông thực phẩm có các yêu cầu về mặt nhiệt độ, yêu cầu về không khítuần hoàn trong kho, nhiệt độ ổn định trong kho Nhiệt độ trong kho phải đảm bảo yêucầu về nhiệt độ bảo quản, nhiệt độ phải giao động trong mức cho phép, không được quácao, không khí tuần hoàn trong kho phải đều, tốc độ của không khí tuần hoàn không đượcquá lớn sẽ gây ra hao ngót sản phẩm

II.4 Các nguyên tắc xếp hàng trong kho

Sản phẩm trong kho không được xếp vào và lấy ra cùng một lúc vì thời gian sản phẩmlưu kho là khác nhau, vì vậy sản phẩm nhập kho trước phải được lấy ra trước do đó khi

xếp hàng phải theo một quy luật nào đó trong kho như từ trong ra ngoài hay từ trái sangphải sao cho thuận tiện trong việc xếp hàng điều này nhằm mục đích hàng cũ không bị tồnđọng quá lâu trong kho sẽ bị hư hỏng Trong quá trình bảo quản đông sản phẩm luôn bịbốc hơi, tốc độ bốc hơi phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của sản phẩm, do đó ta phải duychì lượng hàng trong kho vừa phải không được quá ít và phải xếp lại thành khối.

III TÍNH CÂN BẰNG NGUYÊN VẬT LIỆU

III.1 Lượng sản phẩm sản xuất trong một ngày

Do nguồn nguyên liệu chính của nhà máy là tôm nên chọn cơ cấu sản phẩm của nhà máy như sau:

MC = 10 x 10020 = 2 tấn

III.2 Lượng nguyên liệu cần thiết

a/ Đối với tôm

NLT = ĐMT x MT

ĐMT: là định mức nguyên liệu tôm (nguyên liệu/thành phẩm);

Theo thực nghiệm ta lấy: ĐMT = 2,08

Lượng nguyên liệu tôm cần cho 1 ngày sản xuất là:

NLT = ĐMT x MT = 2,08 x 8 = 16,64 tấn

b/ Đối với cá

NLC = ĐMC x MC

ĐMC: là định mức nguyên liệu cá (nguyên liệu/thành phẩm);

Theo thực nghiệm ta lấy: ĐMC = 1,92

Lượng nguyên liệu cá cần cho 1 ngày sản xuất là:

NLC = ĐMC x MC = 1,92 x 2 = 3,84 tấn

Tổng lượng nguyên liệu cần cho 1 ngày sản xuất:

NL = NLT + NLC = 16,64 + 3,84 = 20,48 tấn

III.3 Năng suất các công đoạn

Năng suất các công đoạn là khối lượng bán thành phẩm được tạo ra ở các công đoạn trong thời gian nhất định Đây là căn cứ để tính toán, bố trí lực lượng lao động,máy móc thiết bị, dụng cụ sản xuất đảm bảo việc sản xuất được tiến hành bình thường, tránh xảy ra tình trạng quá thừa hoặc quá thiếu nhân lực lao động, máy móc gây lãng phí hoặc làm giảm năng suất chế biến của nhà máy

Theo kết quả thực nghiệm về định mức tiêu hao nguyên liệu, bán thành phẩm và kết quả tính toán ở các công đoạn ta lập được bảng sau:

Công đoạn Khối lượng, kg Định mức tiêu hao Lượng hao hụt, kg

Tiếp nhận nguyên liệu 16640 3840 1,000 1,000 0,000 0,000

Phân cỡ, loại 8625,78 2068,52 1,01 1,02 86,26 41,37Cân, xếp khuôn 8557,32 2056,18 1,008 1,006 68,45 12,34Cấp đông, bao gói 8196,67 2009,95 1,044 1,023 360,66 46,229

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI - CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ

I TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI

I.1 Tính nhiệt tải thiết bị cấp đông

Với yêu cầu năng suất cấp đông 10 tấn/ngày, nguyên liệu là tôm và cá, do đó ta phảitính toán để chọn các loại tủ cấp đông sao cho phù hợp với yêu cầu Do đó, ta chọn cácthiết bị cấp đông là tủ đông tiếp xúc, tủ đông gió và tủ đông băng truyền IQF

I.1.1 Tủ đông tiếp xúc

Tủ đông tiếp xúc là thiết bị đang được sử dụng rộng rãi, dùng đông nhanh các loại mặthàng thủy sản Sản phẩm gần như được tiếp xúc với dàn lạnh cho nên rút ngắn được thời gian đông lạnh Là thiết bị không thể thiếu được của các nhà máy chế biến thủy sản và thực phẩm xuất khẩu

a/ Cấu tạo của tủ đông tiếp xúc

Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng block Mỗi block thường có khối lượng 2 kg Trên hình 3-1 là cấu tạo của một tủ cấp đông tiếp xúc Tủ gồm có nhiều tấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điều chỉnh được bằng ben thuỷ lực, thờng chuyển dịch từ 50÷105mm Kích thước chuẩn của các tấm lắc là 2200L x 1250W x 22D (mm) Đối với tủ cấp đông lớn từ 2000

kg /mẻ trở lên, người ta sử dụng các tấm lắc lớn, có kích thước là 2400L x 1250W x 22D (mm) Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau đó đặt trực tiếp lên các tấp lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay Đặt trực tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn khi có khay vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt

Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ cấp đông Pittông và cần dẫn ben thuỷ lựclàm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh Hệ thống có bộ phân phối dầu cho truyền động bơm thuỷ lực

Khi cấp đông ben thuỷ lực ép các tấm lắc để cho các khay tiếp xúc 2 mặt với tấm lắc Quá trình trao đổi nhiệt là nhờ dẫn nhiệt Trong các tấm lắc chứa ngập dịch lỏng ở nhiệt

độ âm sâu: -40 ÷ -45oC

Theo nguyên lý cấp dịch, hệ thống lạnh tủ đông tiếp xúc có thể chia ra làm các dạng:

- Cấp dịch từ bình trống tràn: (có chức năng giống bình giữ mức - tách lỏng) Với tủ

cấp dịch dạng này, dịch lỏng chuyển dịch dần vo các tấm lắc nhờ chênh lệch cột áp thuỷ tĩnh, nên tốc độ chuyển động chậm và thời gian cấp đông lâu 4÷6 giờ /mẻ

- Cấp dịch nhờ bơm dịch: Môi chất chuyển động vào các tấm lắc dưới dạng cưỡng bức

do bơm tạo ra nên tốc độ chuyển động lớn, thời gian cấp đông giảm còn 1h30 đến 2h30 phút/mẻ Hiện nay người ta thường sử dụng cấp dịch dạng này

Phía trên bên trong tủ là cùm ben vừa là giá nâng các tấm lắc và là tấm ép khi ben ép các tấm lắc xuống Để các tấm lắc không di chuyển qua lại khi chuyển động, trên mỗi tấmlắc có gắn các tấm định hướng, các tấm này luôn tựa lên thanh định hướng trong quá trìnhchuyển động Bên trong tủ còn có ống góp cấp lỏng và hơi ra

Trên tủ cấp đông người ta đặt bình trống tràn, hệ thống máy nén thuỷ lực của ben và nhiều thiết bị phụ khác

Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ, đảm bảo vệ sinh thực phẩm

Hình 3-1: Tủ đông tiếp xúc

Tấm lắc trao đổi nhiệt làm từ nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếpxúc 2 mặt Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dỏi nhiệt độ trong tủ trong quá trình vận hành

b/ Chọn tủ đông tiếp xúc

Thời gian vận hành một mẻ cấp đông:

+ Thời gian đưa khuôn vào là: 30 phút

+ Thời gian làm đông là: 2giờ 30 phút

+ Thời gian lấy khuôn ra là: 30 phút

+ Thời gian xả tuyết là: 30 phút

+ Thời gian hao phí khác là: 30 phút

Vậy thời gian vận hành 1 mẻ đông là: 4,5h

Thời gian làm việc của tủ trong 1 ngày là: 16h

Vậy mỗi tủ vận hành được: 16 / 4,5 = 3,5 mẻ/ngày

Ta chọn 50% tổng sản lượng cấp đông là cấp đông tiếp xúc, do đó lượng bán thànhphẩm cấp đông mỗi ngày là:

50% x (8196,67 + 2009,95 ) = 5103,31 kg/ngàyCăn cứ vào các loại tủ đông hiện nay ta chọn tủ cấp đông có công suất 1000 Kg/mẻ

Số lượng tủ cần thiết là:

n = 5103,313500 = 1,458 tủVậy để làm đông lượng bán thành phẩm trên ta chọn 2 tủ đông tiếp xúc có năng suất:

1000 kg/mẻ và 500 kg/mẻ của hãng Searefico với các thông số sau:

Bảng 3-1: Bảng thông số kỹ thuật của tủ đông tiếp xúc

2020122022

Công suất môtơ ben thủy lực (kW) 0,75 0,75

c/ Tính nhiệt tổn thất cho tủ đông tiếp xúc

Q01 = QKC + QSP + QK + QN + QTLTrong đó:

QKC: tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che, W;

QSP : tổn thất nhiệt làm đông sản phẩm, W;

QK: tổn thất nhiệt từ khuôn khay, W;

QN: tổn thất nhiệt làm đông nước châm khuôn, W;

QTL: tổn thất nhiệt làm lạnh tấm lắc, W

 Tổn thất nhiệt do truyền qua kết cấu bao che:

Kết cấu bao che của tủ gồm có vách tủ và cửa tủ Do chiều dày cách nhiệt vách tủ vàcửa tủ khác nhau nên cần phải phân biệt tổn thất Qkc ra thành 2 phần: vách tủ và vỏ tủ.Trong trường hợp tổng quát:

QKC = ( kV .FV + kC.FC) x ( tKKN– tKKT )

kV, kC: hệ số truyền nhiệt qua vách và cửa tủ, W/m2.K;

FV,FC: diện tích của vách tủ, m2;

tKKN : nhiệt độ của không khí bên ngoài tủ, tKKN = 250C;

tKKT : nhiệt độ không khí trong tủ cuối quá trình cấp đông, tKKT = -350C

1 1

1 1

1: hệ số toả nhiệt bên ngoài tường, 1= 23,3W/m2K;

2: hệ số toả nhiệt đối lưu tự nhiên trong tủ , 2 = 9 W/m2K;

0012 , 0 03 , 0

15 , 0 3 , 23 1

1 22

0012 , 0 03 , 0

12 , 0 3 , 23 1

G: khối lượng sản phẩm của một mẻ cấp đông, kg;

i1: entany của sản phẩm ở nhiệt độ bắt đầu đưa vào cấp đông, kJ/kg;

i2: entany của sản phẩm ở nhiệt độ sau khi cấp đông, kJ/kg;

: thời gian cấp đông một mẻ sản phẩm, s

Do sản phẩm đã được bảo quản trước khi đưa vào làm đông nên nhiệt độ sản phẩmtrước khi cấp đông, ta chọn là t1 = 150C

Nhiệt độ trung bình của sản phẩm lấy ra là t2 = -180C, với cấp đông cưỡng bức bằngbơm dịch do đó thời gian cấp đông 2,5 giờ.

t t M C







Mk: khối lượng khuôn khay, kg/mẻ

Ck: nhiệt dung riêng của vật liệu làm khay, với vật liệu làm khay bằng kẽm theo tàiliệu [5], Ck =0,094kcal/kg = 0,39 kJ/kg;

t1k: nhiệt độ khay trước khi đưa vào cấp đông, lấy t1k = 250C;

t2k: nhiệt độ của khay sau quá trình cấp đông, lấy t2k = -350C;

: thời gian của một mẻ cấp đông,  = 2,5 giờ

 Nhiệt tổn thất làm đông nước châm khuôn:

Để hạ nhiệt độ nước châm khuôn từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ cuối quá trình cấp đôngcần qua ba giai đoạn:

QN = Q1 + Q2 + Q3

Q1: nhiệt lượng để làm hạ nước châm khuôn từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ điểmbăng của nước, W;

Q2: nhiệt tổn thất để làm đóng băng nước châm khuôn, W;

Q3: nhiệt tổn thất để hạ nhiệt độ nước châm khuôn từ nhiệt độ điểm băng đến nhiệt độcuối của sản phẩm, W

Tính Q 1 :

Q1 = Mnck x C x (tN1 – tN2) Trong đó:

Mnck: khối lượng nước châm khuôn chiếm khoảng 5% khối lượng hàng cấp đông;C: nhiệt dung riêng của nước, C = 4,186 kJ/kg.K;

tN1: nhiệt độ của nước châm khuôn 50C;

tN2: nhiệt độ điểm băng của nước 00C;

Thời gian cấp đông mỗi mẻ là 2,5 giờ

C3: nhiệt dung riêng của nước đá, C3 = 2,18 kJ/kg.k;

tN2: nhiệt độ điểm băng của nước, tN2 = 00C;

tN2: nhiệt độ của nước cuối quá trình cấp đông, tN2’ = -180C

Tủ đông tiếp xúc làm việc từng mẻ sau khi làm đông xong sẽ dừng máy và ra hàng,khối lượng và diện tích của tấm lắc rất lớn do đó nhiệt để làm lạnh các tấm lắc là rất lớn

vì vậy ta phải tính lượng nhiệt này

Q M TL C TL t1 t2



MTL : khối lượng các tấm lắc, kg;

CTL: nhiệt dung riêng của các tấm lắc (nhôm) nên có CTL = 0,92KJ/kg.K;

: thời gian cấp đông,  = 2,5 giờ;

t1, t2: nhiệt độ trước và sau khi cấp đông, t1 = 250C, t2 = -350C

Vật liệu tấm lắc làm bằng nhôm đúc  = 2670 kg/m3, do đó có thể tích là:

V = 2,2 x 1,25 x 0,022 = 0,06 m3Khối lượng một tấm lắc:

Tủ cấp đông MTL (kg) CTL (KJ/kg.K) QTL (W)

Nhiệt tổn thất của tủ đông tiếp xúc được tính ở bảng sau:

Bảng 3-2: Nhiệt tổn thất của tủ đông tiếp xúc

Tủ cấp đông QKC (W) QSP ( W ) QK (W) QN (W) QTL (W) Q0 (W)

Tủ 500 kg/mẻ 310,02 17181 1123,2 1153,23 5924,8 25692,25

Tủ 1000 kg/mẻ 381,95 34377,8 2059,2 2195,38 10862,1 49876,43Vậy để tủ hoạt động an toàn ở mọi điều kiện nhân thêm với hệ số an toàn k = 1,1 do

đó, năng suất lạnh của tủ đông tiếp xúc là:

 Tủ 500 kg/mẻ: Q0 = 25,69 x 1,1 = 28,3 kW

 Tủ 1000 kg/mẻ: Q0 = 49,88 x 1,1 = 54,87 kW

I.1.2 Tủ đông gió

Tủ cấp đông gió được sử dụng để cấp đông các sản phẩm đông rời với khối lượng nhỏ,được trang bị cho các xí nghiệp nhỏ và trung bình, vì chi phí đầu tư thấp, vận hành tiệnlợi, có thể chạy với số lượng hàng nhỏ và rất nhỏ Năng suất chủ yếu từ 200 ÷ 500 kg/h.Trong trường hợp với khối lượng nhiều, ta chuyển sang dạng cấp đông băng truyềnIQF Thiết bị chính của hệ thống là tủ làm lạnh nhờ gió cưỡng bức Bên trong tủ có cáccụm dàn lạnh, quạt gió, hệ thống các giá đặt các khay hàng cấp đông Các sản phẩm dạngrời như tôm, cá phile…được đặt trên khay với một lớp mỏng, được làm lạnh nhờ gió tuầnhoàn với tốc độ lớn, nhiệt độ rất thấp, khoảng -350C, do đó thời gian làm lạnh ngắn

a/ Cấu tạo của tủ đông gió

Tủ đông gió có cấu tạo dạng tủ chắc chắn, có thể dễ dàng vận chuyển đi nơi khác khi cần Trên hình 3-2, là cấu tạo của một tủ đông gió, tủ gồm có:

- Vỏ tủ: Cách nhiệt vỏ tủ bằng polyurethan dày 150mm, có mật độ khoảng 40 ÷ 42 kg/

m3, hệ số dẫn nhiệt λ = 0,018 ÷ 0,020 W/m.K

- Dàn lạnh: Có 1 hoặc 2 dàn lạnh hoạt động độc lập Dàn lạnh có ống, cánh tản nhiệt

và vỏ là thép nhúng kẽm nóng hoặc bằng inox Dàn lạnh được thiết kế để sử dụng chomôi chất NH3 Dàn lạnh đặt trên sàn tủ, xả băng bằng nước Hệ thống đường ống xả

băng, máng hứng nước là thép mạ kẽm- Giá đỡ khay cấp đông: Mỗi ngăn có 1 giá đỡ

khay cấp đông, giá có nhiều tầng để đặt khay cấp đông, khoảng cách giữa các tầng hợp lý

để đưa khay cấp đông vào ra và lưu thông gió trong quá trình chạy máy

Hình 3-2: Cấu tạo bên trong tủ đông gió

b/ Chọn tủ đông gió

Thời gian vận hành một mẻ cấp đông:

+ Thời gian đưa khuôn vào là: 30 phút

+ Thời gian làm đông là: 2 giờ 30 phút

+ Thời gian lấy khuôn ra là: 30 phút

+ Thời gian xả tuyết là: 30 phút.

+ Thời gian hao phí khác là: 30 phút

Vậy thời gian vận hành 1 mẻ đông là: 4,5h

Thời gian làm việc của tủ trong 1 ngày là: 16h

Vậy mỗi tủ vận hành được: 16 / 4,5 = 3,5 mẻ/ngày

Ta chọn 30% tổng sản lượng cấp đông là cấp đông gió, do đó lượng bán thành phẩm cấp đông gió là: 30% x (8196,67 + 2009,95 ) = 3061,986 kg/ngày

Căn cứ vào các loại tủ cấp đông hiện nay chọn tủ cấp đông có công suất: 400 kg/mẻ

Số lượng tủ cần thiết là:

2,25,3400

986,3061



Vậy để làm đông lượng bán thành phẩm trên ta chọn 3 tủ cấp đông gió với năng suất

là 400 kg/mẻ của Searefico Bộ Thủy Sản với các thông số như sau:

Bảng 3-3: Bảng thông số kỹ thuật của tủ đông gió

QK: tổn thất nhiệt từ khuôn khay, W;

QĐC: tổn thất nhiệt do động cơ quạt, W

 Tổn thất nhiệt do truyền qua kết cấu bao che:

Kết cấu bao che của tủ gồm có vách tủ và cửa tủ Do chiều dày cách nhiệt vách tủ vàcửa tủ khác nhau nên cần phải phân biệt tổn thất Qkc ra thành 2 phần: vách tủ và vỏ tủ.Trong trường hợp tổng quát:

Qkc = ( kv .Fv + kc.Fc ) x ( tKKN– tKKT )

kv, kC: hệ số truyền nhiệt qua vách và cửa tủ, W/m2 K;

Fv, Fc: diện tích của vách tủ, m2;

tKKN: nhiệt độ của không khí bên ngoài tủ, tKKN = 250C;

tKKT: nhiệt độ không khí trong tủ cuối quá trình cấp đông, tKKT = -350C

1 1

11

1: hệ số toả nhiệt bên ngoài tường, 1= 23,3W/m2K;

2: hệ số toả nhiệt đối lưu tự nhiên trong tủ , 2 = 9 W/m2K;

0012 , 0 03 , 0

15 , 0 3 , 23 1

0012 , 0 03 , 0

12 , 0 3 , 23 1

Q SP    ,WG: khối lượng sản phẩm của một mẻ cấp đông, kg;

i: entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ bắt đầu đưa vào cấp đông, kJ/kg

i2: entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ sau khi cấp đông, kJ/kg;

: thời gian cấp đông một mẻ sản phẩm, s

Do sản phẩm đã được bảo quản trước khi đưa vào làm đông nên nhiệt độ sản phẩmtrước khi cấp đông, ta chọn là t1 = 150C

Nhiệt độ trung bình của sản phẩm lấy ra là t2 = -180C, với cấp đông cưỡng bức bằngbơm dịch do đó thời gian cấp đông 2,5 giờ

Với: t1 = 150C  i1 = 314,4 kJ/kg

t2 = -180C  i2 = 5 kJ/kg

75,1336005

,2

)54,314(

ρkk: khối lượng riêng của không khí, ρkk = 1,2 kg/cm3;

CPK: nhiệt dung riêng của không khí, kJ/kg.K;

Δt t: độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ sau xả băng, 0C;

V: dung tích tủ đông gió, m3;

τ: thời gian cấp đông, s

Ta có bảng nhiệt tổn thất làm đông nước châm khuôn:

Tủ cấp đông QXB (W)

Tủ 400 kg/mẻ 33,23

 Tổn thất nhiệt do khuôn khay:



k k k k k

t t M C





Trong đó:

Mk: khối lượng khuôn khay, kg/mẻ;

: thời gian của một mẻ cấp đông,  = 2,5 giờ;

Ck: nhiệt dung riêng của vật liệu làm khay, với vật liệu làm khay bằng kẽm theo tàiliệu [5], Ck =0,094kcal/kg = 0,39 kJ/kg;

t1k: nhiệt độ khay trước khi đưa vào cấp đông, lấy t1k = 250C;

t2k: nhiệt độ của khay sau quá trình cấp đông, lấy t2k = -350C

Đối với tủ đông gió thường sử dụng khay cấp đông loại 5 kg và tủ có 100 khay nên:

Q k 1 , 3kW 1300W

3600 5

, 2

) 35 ( 25 100 5 39 ,

N: công suất động cơ điện, kW;

n: số quạt của tủ đông gió;

Thường các dàn lạnh của tủ đông gió mỗi ngăn có 2 quạt Quạt có 2 buồng, có tất cả 8quạt Công suất mỗi quạt nằm trong khoảng 0,75 ÷ 1,5 kW

QĐC = 1000 x 1 x 8 = 8000 W

Nhiệt tổn thất của hệ thống tủ đông gió được tính như bảng sau:

Bảng 3-4: Nhiệt tổn thất của tủ đông gió

Hệ thống lạnh I.Q.F 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 I.Q.F là các sản phẩm được đặt trên cácbăng chuyền, chuyển dộng với tốc độ chậm, trong quá trình đó nó tiếp xúc với không khílạnh nhiệt độ thấp và nhiệt độ hạ xuống rất nhanh

Buồng cấp đông kiểu I.Q.F chuyên sử dụng để cấp đông các sản phẩm dạng rời Tốc

độ băng tải di chuyển có thể điều chỉnh được tuỳ thuộc vào loại sản phẩm và yêu cầucông nghệ Trong quá trình di chuyển trên băng chuyền sản phẩm tiếp xúc với không khíđối lưu cưỡng bức với tốc độ lớn, nhiệt độ thấp -35 ÷ -43oC và hạ nhiệt độ rất nhanh Vỏbao che buồng cấp đông là các tấm cách nhiệt polyurethan, hai mặt bọc inox

a/ Cấu tạo băng truyền dạng thẳng

Trên hình 3-3 giới thiệu một buồng cấp đông I.Q.F có băng chuyền dạng thẳng Cácdàn lạnh được bố trí bên trên các băng chuyền, thổi gió lạnh lên bề mặt băng chuyền cósản phẩm đi qua Vỏ bao che là polyurethan dày 150mm, bọc inox hai mặt Toàn bộ băngchuyền trải dài theo một đường thẳng Băng chuyền dạng thẳng đơn giản dễ chế tạo, sảnphẩm cấp đông được đưa vào một đầu và ra đầu kia Để thời gian cấp đông đạt yêu cầu,chiều dài của băng chuyền khá lớn nên chiếm nhiều diện tích

Hình 3-3: Tủ cấp đông IQF có băng truyền dạng thẳng b/ Chọn tủ đông IQF có băng truyền dạng thẳng

Ta chọn 20% tổng sản lượng cấp đông là cấp đông gió, do đó lượng bán thành phẩm cấp đông gió là:

20% x (8196,67 + 2009,95 ) = 2041,324 kg/ngàyVậy để làm đông lượng bán thành phẩm trên ta chọn 1 tủ cấp đông IQF dạng thẳng

với năng suất là 250 Kg/h của Searefico Bộ Thủy Sản với các thông số như sau:

Bảng 3-5: Bảng thông số kỹ thuật của băng chuyền IQF

Model Đơn vị S-IQF 250T

Nhiệt độ không khí trong buồng 0C -32 ÷ -36

Phương pháp cấp dịch Bơm dịch hoặc tiết lưu trực tiếp

Phương pháp xả băng Bằng nước hoặc môi chất nóng

c/ Tính toán nhiệt tổn thất tủ cấp đông băng chuyền IQF

Q0 = QT + QSP + QDC + QC + QBC + QMB

Q0: nhiệt tổn thất cho tủ IQF, W;

QT: nhiệt tổn thất do xâm nhập qua thân tủ, W;

QSP: nhiệt tổn thất do quá trình làm đông sản phẩm, W;

QĐC: nhiệt tổn thất do động cơ trong tủ, W;

QC: nhiệt tổn thất qua khe hở của tủ, W;

QBC: nhiệt tổn thất do làm lạnh băng tải, W;

QMB: nhiệt tổn thất do mạ băng, W

 Nhiệt tổn thất do xâm nhập qua thân tủ:

QT = k x F x ( t1 – t2)F: tổng diện tích 6 mặt của tủ cấp đông, m2;

 





2 1

11

: hệ số cách nhiệt của lớp dẫn nhiệt, dẫn ẩm, W/mK

Bảng cấu trúc bao cheVật liệu Độ dầy, mm Hệ số dẫn nhiệt, W/mK

1 22

0012 , 0 03 , 0

15 , 0 3 , 23 1

Q SP    , kWTrong đó:

E: năng suất của tủ, E = 250 kg/h;

i1, i2: entany của sản phẩm ở nhiệt độ vào và ra sản phẩm, J/kg

Nhiệt độ của sản phẩm khi vào là: t1 = 100C  i1 = 310 kJ/kg;

Nhiệt độ của sản phẩm sau khi ra là: t2 = -180C  i2 = 5 kJ/kg

Qsp = 250 x (310 - 5) / 3600 = 21,18 kW = 21180 W

 Nhiệt tổn thất do động cơ trong tủ:

QĐC = 1000.n.NTrong đó:

n: số lượng quạt sử dụng trong tủ, chọn n = 8 quạt;

N: công suất mỗi quạt, chọn N = 2 kW

QĐC = 1000 x 8 x 2 = 16000 W

 Nhiệt tổn thất qua khe hở của tủ:

Đối với hệ thống cấp đông băng chuyền trong quá trình hoạt động có gió lọt vào quakhe của cửa đưa sản phẩm vào và sản phẩm ra (cửa nạp liệu và lấy sản phẩm) Nhiệt tổnthất này được tính như sau:

QC = Ckk x Gkk x (t1 – t2)

Ckk: nhiệt dung riêng của không khí, nhiệt dung riêng của không khí trong khoảngnhiệt độ: -400C  200C, lấy Ckk = 1,009 kJ/kg.độ;

t1, t2: nhiệt độ không khí ngoài và trong tủ, lấy t1 = 250C, t2 = - 350C;

Gkk: lưu lượng không khí lọt, kg/s

Gkk = kk x  x F

kk: khối lượng riêng của không khí, kk = 1,205 kg/m3 tra trong bảng nhiệt độ trungbình: - 400C ÷ 200C;

F: tổng diện tích khoảng hở ra và vào cửa băng tải, m2;

Chiều cao khoảng hở là 50mm, chiều rộng ben là 1200mm, nên có:

F = 2 x 0,05 x 1,2 = 0,12m2;

: vận tốc của băng tải, phụ thuộc vào sản phẩm cần cấp đông, để tính được nhiệt tổnthất do khoảng hở lấy  = 0,04 m/s

QC = 1,009 x 1,205 x 0,04 x 0,12 x 60 = 0,35 kW = 350 W

 Tổn thất nhiệt do làm lạnh băng chuyền:

Băng chuyền có một phần nằm bên ngoài để nạp liệu và tháo liệu Khi băng chuyềnchuyển động từ tủ đông ra băng chuyền có nhiệt độ thấp sẽ trao đổi nhiệt với môi trườngxung quanh Băng chuyền chạy từ đầu vào đến đầu ra mất 5 phút, chiều dài của băngchuyền là:

Lbc = 2 x (ltủ + 1,2 + 0,5) = 2 x (10 + 1,2 + 0,5) = 23,4m

ltủ: chiều dài tủ, ltủ = 10m;

1,2: chiều dài đầu nạp liệu

0,5: Chiều dài đầu tháo liệu

Vậy vận tốc băng chuyền là:

 = 23,4 / 5 = 4,68 m/phút = 281 m/h Khối lượng 1m băng chuyền là 5 kg

Trong 1giờ khối lượng băng chuyền là:

Gb = 281 x 5 = 1405 kg/h

Nhiệt tổn thất làm lạnh băng chuyền là:

QBC = Gb x Cb x t

Gb: khối lượng của băng chuyền, Gb = 1405 kg/h;

Cb: nhiệt dung riêng của vật liệu làm băng tải, Cb =0,394 kJ/kg.K;

t = t1 – t2;

t1: nhiệt độ của băng tải khi tiếp xúc với môi trường bên ngoài, t1 = -100C;

t2: nhiệt độ của băng tải trong tủ đông, t2 = -300C

Vậy tổn thất nhiệt do làm lạnh băng truyền là:

QBC =1405 x 0,394 x 20 = 11071 kJ/h = 3070 W

 Tổn thất nhiệt do nước mạ băng:

KW q G

tv: nhiệt độ nước phun vào sản phẩm lấy bằng nhiệt độ nước chế biến, lấy tv = 50C;

Cpn: nhiệt dung riêng của nước, Cpn = 4,186 kJ/kg;

r: nhiệt ẩn đông đặc của nước, r = 33,6 kJ/kg;

Cpđ: nhiệt dung riêng của đá, Cpđ = 2,18 kJ/kg.K;

tc: nhiệt độ sản phẩm lúc ra khỏi buồng tái đông, tc = -180C

kg kJ

= 4,1 kW = 4100 WVậy nhiệt tổn thất của tủ đông IQF là:

Bảng 3-6: Nhiệt tổn thất của băng chuyền IQF

Tủ cấp đông QT(W) QSP(W) QĐC(W) QC(W) QBC(W) QMB(W) Q0(W)Băng chuyền IQF 1843,8 21180 16000 350 3070 4100 46543,8

Để hệ thống làm việc an toàn ở mọi điều kiện và bù vào những lượng nhiệt quá nhỏ

mà ta không tính đến Năng suất máy nén đáp ứng cho tủ IQF là:

Q0 = 1,1 x 46543,8 = 51198,18 W

I.2 Tính nhiệt tải kho bảo quản

I.2.1 Yêu cầu chung

- Kho cần được lắp đặt ở vị trí thuận tiện làm việc hiệu quả

- Cần phải tiêu chuẩn hóa các dạng kho lạnh

- Cần phải đáp ứng ưu cầu khắt khe của sản phẩm xuất khẩu.

- Càn có khả năng cơ giới hóa cao trong khâu bốc dỡ, xếp hàng

- Kho cần phải cách nhiệt, cách ẩm tốt

- Cần đảm bảo các quy tắc an toàn, phòng cháy, chữa cháy và bảo hộ lao động

I.2.2 Phương án xây dựng kho

Hiện nay có 2 phương án xây dựng: phương án xây và lắp ghép

Phương án 1: có ưu điểm là giá thành rẻ, tận dụng được các vật liệu co sẵn ở địa

phương, kích cỡ kho tùy ý, khả năng chịu tải trọng của nền lớn Nhưng có nhược điểm là thời gian xây dựng kho lâu, không di rời kho được

Phương án 2: tất cả các chi tiết kho lạnh lắp ghép đều sử dụng các panel tiêu chuẩn,

chế tạo sẵn nên có thể vận chuyển dễ dàng đến nơi lắp giáp một cách nhanh chóng trong một vài ngày, có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi cần thiết, có thể lắp đặt ngay trong phân xưởng có mái che, tổ hợp lạnh không cần có buồng máy mà có thể đặt ở vị trí nào thuận lợi nhất Nhược điểm cơ bản nhất là giá thành cao hơn khá nhiều so với kho lạnh xây (cao hơn 3 ÷ 4 lần)

Do đó tôi chọn phương án 2 để thiết kế kho lạnh

I.2.3 Tính cách nhiệt, cách ẩm cho kho bảo quản

Hầu hết các kho lạnh bảo quản hiện nay đều sử dụng các tấm panel polyurethan đãđược chế tạo theo các kích thước tiêu chuẩn

Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt của các nhà sản xuất Việt Nam như sau:

Chiều dài tối đa: 12.000 mm

Chiều rộng tối đa: 1.200 mm

Chiều rộng tiêu chuẩn: 300, 600, 900 và 1200 mm

Chiều dày tiêu chuẩn: 50, 75, 100, 125, 150, 175 và 200 mm

Phương pháp lắp ghép: Ghép bằng khoá camlocking hoặc ghép bằng mộng âm

dương Phương pháp lắp ghép bằng khoá camlocking được sử dụng nhiều hơn cả do tiệnlợi và nhanh chóng hơn

Hình 3-4: Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của khóa Cam - Blocking

Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0, 018 ÷ 0,020 W/m.K

Vì vậy khi thiết kế cần chọn kích thước kho thích hợp: kích thước bề rộng, ngang phải

là bội số của 300mm Chiều dài của các tấm panel tiêu chuẩn là 1800, 2400, 3000, 3600,

4500, 4800 và 6000mm

Cấu tạo của 1 tấm panel gồm có 3 lớp chính: Hai bên là các lớp tôn dày0,5 ÷ 0,6mm, ởgiữa l lớp polyurethan cách nhiệt dày từ 50 ÷ 200mm tuỳ thuộc phạm vi nhiệt độ làmviệc Hai chiều cạnh có dạng âm dương để thuận lợi cho việc lắp ghép So với panel trần

và tường, panel nền do phải chịu tải trọng lớn của hàng nên sử dụng loại có mật độ cao,khả năng chịu nén tốt Các tấm panel nền được xếp vuông góc với các con lươn thông gió.Các tấm panel đuợc liên kết với nhau bằng các móc khoá gọi l camlocking đã đợc gắnsẵn trong panel, vì thế lắp ghép rất nhanh, khít và chắc chắn

Sau khi lắp đặt xong, cần phun silicon hoặc sealant để làm kín các khe hở lắp ghép

Do có sự biến động về nhiệt độ nên áp suất trong kho luôn thay đổi Để cân bằng áp suấtbên trong và bên ngoài kho, người ta gắn trên tường các van thông áp thì khi áp suất trongkho thay đổi sẽ rất khó khăn khi mở cửa hoặc khi áp suất lớn cửa sẽ tự động mở ra

Để giảm tổn thất nhiệt khi mở cửa, ở ngay cửa kho có lắp quạt màng dùng ngăn cảnluồng không khí thâm nhập vào ra Mặt khác do thời gian xuất nhập hàng thường di nên người ta có bố trí trên tường kho 1 cửa nhỏ, kích thước 680x680mm để ra vào hàng.Không nên ra, vào hàng ở cửa lớn vì như thế tổn thất nhiệt rất lớn

Cửa kho lạnh có trang bị bộ chốt tự mở chống nhốt người, còi báo động, bộ điện trởsấy chống đóng băng

Do khả năng chịu tải trọng của panel không lớn, nên các dàn lạnh được treo trên bộgiá đỡ và được treo giằng lên xà nhà nhờ hệ thống tăng đơ, dây cáp

Hình 3-6: Kết cấu kho bảo quản lắp ghép panel

Cách nhiệt cho kho lạnh nhằm mục đích:

- Hạn chế dòng nhiệt xâm nhập qua vách vào trong kho

- Tránh ngưng ẩm bề mặt, nâng cao tuổi thọ cho vật liệu cách nhiệt và tránh hưhỏng hàng hóa tại vị trí tiếp xúc với tường

 Tính chiều dày cách nhiệt:

CN

1 1

1: hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài, 1 = 23,3kJ/m2;

2: hệ số tỏa nhiệt của vách buồng lạnh vào kho lạnh, 2 = 9 kJ/m2K (không khí đốilưu cưỡng bức vừa phải)

1 Tấm trần 2,3 Tấm tường 4,6 Tấm cửa

Bảng thông số kích thước cách nhiệt

Kho lạnh có nhiệt độ -200C, không khí lưu thông cưỡng bức, tra bảng 3–3[2] và bảng3–7[2] chọn k = 0,21 W/m2K

 Chiều dầy cách nhiệt của kho lạnh là:

138 , 0 9

1 29 , 0

0005 , 0 3 , 45

001 , 0 3 , 23

1 21 , 0

1 03

Theo chiều dày tiêu chuẩn của các tấm panel, ta chọn CN = 150 mm

 Chiều dầy cách nhiệt của kho chờ đông là:

Nhiệt độ kho chờ đông là 00C nên ta chọn k = 0,3[2]:

096 , 0 9

1 29 , 0

0005 , 0 3 , 45

001 , 0 3 , 23

1 3 , 0

1 03 ,

 Kiểm tra đọng sương:

Điều kiện để vách không bị đọng sương là:

kt < ksTrong đó:

kt: hệ số truyền nhiệt thực sau khi tính được chiều dài cách nhiệt, W/m2K;

ks: hệ số truyền nhiệt đọng sương, W/m2K

2 1

1 1

95 , 0

t t

t t

1:hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài kho, W/mK;

t1: nhiệt độ không khí bên ngoài kho, t1 =370C;

Vật liệu Chiều dày, mm Hệ số dẫn nhiệt, W/m.k

t2: nhiệt độ không khí trong kho, t2 = -200C.

Tra đồ thị I-d, T(t,φ) tại Nha Trang (36,6; 79%)  tư = 330C

 





2 1

1 1

1 29 , 0

0005 , 0 3 , 45

001 , 0 03 , 0

15 , 0 3 , 23 1

33 37 3 , 23 95 ,

Vậy kho lạnh không bị đóng băng do thoả mãn điều kiện tiêu chuẩn

 Hệ số truyền nhiệt thực của kho chờ đông:

286 , 0 9

1 29 , 0

0005 , 0 3 , 45

001 , 0 03 , 0

1 , 0 3 , 23 1

 Chiều dày cách nhiệt nền:

10 16 , 0

10 4 4

, 1

10 200 29

, 0

10 25 , 0 2 3

, 45

10 5 , 0 2 3 , 23

1 21 , 0

1 03

15 , 0

Tương tự như trên bề dầy cách nhiệt nền kho chờ đông là 100 mm

Do trong đất có nước nên khi bị đóng băng thể tích riêng của nước đá lớn hơn thể tíchriêng của nước nên khi nước đóng băng sẽ làm phồng nền Vậy ta làm lỗ thông gió ở dướinền, lắp đặt kho lạnh trên các con lươn, các con lươn được xây dựng bằng bê tông hoặcgạch thẻ cao khoảng 200 mm và đảm bảo thông gió tốt, khoảng cách giữa các con lươn tối đa

là 400 mm

I.2.4 Tính kích thước kho bảo quản

I.2.4.1 Kích thước kho bảo quản đông

 Tính sức chứa của kho:

G = GNM x Z x nTrong đó:

GNM : năng suất nhà máy, tấn/ngày;

Z: số ngày tối đa cho phép lưu sản phẩm trong kho 30 ngày;

n: hệ số dao động, n = 1,1

Kho chứa sản phẩm tôm:

GT = 8 x 30 x 1,1 = 264 tấnKho chứa sản phẩm cá:

GC = 2 x 30 x 1,1 = 66 tấnVậy ta thiết kế 2 kho:

Kho 1: 270 tấn (chứa sản phẩm tôm)

Kho 2: 70 tấn (chứa sản phẩm cá)

 Tính thể tích và diện tích xây dựng:

- Thể tích hữu ích của kho là:

V g

G



h

V

Hh là chiều cao chất tải, phụ thuộc vào phương pháp xếp hàng trong kho, m.

F F

I.2.4.2 Kích thước kho chờ đông

 Tính sức chứa của kho:

G: sức chứa của kho, tấn;

Với hlà chiều cao chất khuôn, chọn theo kinh nghiệm lấy h = 1,5m Kho được lắp ghép bằng các tấm ghép panel tiêu chuẩn nên chiều cao xây dựng kho là:

Hxd = h + h1 + h2

h1: chiều cao của tấm panel, lấy h1 = 0,2m;

h2: khoảng cách từ đỉnh khuôn đến xà ngang, lấy h2 = 0,8m;