Quá trình làm lạnh, lạnh đông, làm nguội, rã đông

Làm nguội là quá trình trao đổi nhiệt giữa chất tải nhiệt và chất cần làm nguội. Chất tải nhiệt được dùng phổ biến nhất trong quá trình làm nguội là nước và không khí.Rã đông là quá trình chuyển biến nước đang ở trạng thái rắn( tinh thể đá) trong sản phẩm đông lạnh sang trạng thái lỏng mà vẫn giữ nguyên thuộc tính của sản phẩm đã có trước khi làm đông lạnh.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT: QUÁ TRÌNH LÀM NGUỘI

QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH - LẠNH ĐÔNG QUÁ TRÌNH RÃ ĐÔNG

GVHD: Trần Lệ ThuNhóm thực hiện: nhóm 9

1 QUÁ TRÌNH LÀM NGUỘI

1.1 Cơ sở khoa học

Làm nguội là quá trình trao đổi nhiệt giữa chất tải nhiệt và chất cần làm nguội Chất tải nhiệt được dùng phổ biến nhất trong quá trình làm nguội là nước và không khí.

1.2 Các thiết bị phương pháp

Làm nguội

 Làm nguội bằng nước đá.

 Phương pháp tự bay hơi.

 Làm nguội khí

Làm nguội bằng nước đá

Để giảm nhiệt độ của chất lỏng một cách nhanh chóng đến nhiệt

độ thấp hơn nhiệt độ trong phòng thì ta cho nước đá hoặc nước lạnh trộn trực tiếp vào

chất lỏng cần làm nguội.

Làm nguôôi trực tiếp

Phương pháp làm nguội này chỉ dùng trong trường hợp chất lỏng cần làm nguội không tác dụng hoá học với nước và được phép pha loãng.

Phương pháp tự bay hơi

Khi để chất lỏng nóng trong một bình hở, song song với quá trình truyền nhiệt qua thành bình còn có quá trình tự bay hơi trên bề mặt của chất lỏng Khi tự bay hơi chất lỏng phải lấy đi một lượng nhiệt nhất định, do đó nhiệt độ trong toàn khối chất lỏng giảm xuống.

Làm nguội khí

Tác dụng: rửa sạch khí bằng cách cho khí nóng vào tháp rỗng từ dưới lên, nước hoặc chất lỏng được tưới từ trên xuống

Trong quá trình tiếp xúc giữa hai pha - lỏng khí, khí sẽ giảm nhiệt

độ, đồng thời nếu có bụi sẽ bị nước cuốn trôi ra ngoài Có thể dùng các loại chất lỏng hoặc nước để làm nguội khí với điều kiện là chất lỏng không hấp thụ khí.

 Quá trình truyền nhiệt giữa chất cần làm nguội - chất làm nguội

được tiến hành qua tường ngăn trong thiết bị trao đổi nhiệt.

 Tác nhân làm nguội: nước, không khí.

 Làm nguội nhiệt độ 15 ÷ 30 o C, ta dùng chất tải nhiệt có nhiệt độ thấp như nước muối lạnh.

 Làm nguội: chọn chiều lưu thể.

Làm nguôôi gián tiếp

Cấu tạo thiết bị làm nguội

Loại vỏ bọc (vỏ áo)

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vỏ bọc

a,b,c – các dạng kết cấu của ống xoắn với vỏ

1.vỏ thiết bị; 2.ống xoắn Thiết bị trao đổi nhiệt có ống xoắn bên ngoài vỏ

Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm

Thiết bị làm nguội có cấu tạo tương tự như các thiết bị gia nhiệt theo phương pháp gián tiếp.

Có 2 dạng thiết bị:

•Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng

•Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng

Ngoài ra còn có các loại thiết bị như là:

Thiết bị làm nguội kiểu ống lăn (tang trống) SKLG Thiết bị làm nguội kiểu dao động dòng máy SKLB Thiết bị làm nguội ngược dòng SKLN

1.3 Quá trình biến đổi nguyên liệu

• Vật lý: Một số chỉ tiêu vật lý của sản phẩm làm nguội sẽ thay đổi

như nhiệt độ, tỷ trọng, khối lượng riêng,

• Hoá lý

• Hoá sinh

1.4 Mục đích công nghệ và phạm vi thực hiện

Sản xuất bơ:

Làm nguội chậm: trong quá trình thanh trùng cream ở 90-95 0 C, tất

cả dầu béo đều ở trạng thái lỏng Khi làm nguội cream xuống 40 0 C, một số phân tử béo bắt đầu kết tinh Nếu ta làm nguội cream xuống nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chậm, quá trình kết tinh sẽ kéo dài nhưng các tinh thể béo sẽ lần lượt với độ tinh khiết cao.

Làm nguội nhanh: quá trình kết tinh chất béo trong cream sẽ diễn

ra nhanh Tuy nhiên, trong trường hợp này, một số tinh thể chất béo thu được không đạt độ tinh khiết cao và được gọi là “tinh thể hỗn hợp” (mixed crystals).

•Chuẩn bị: chuẩn bị cho quá trình tiếp theo được thực hiện dễ dàng

hơn và đạt hiệu quả cao hơn Ví dụ như trong công nghệ sản xuất xúc xích

Mục đích: hạ nhiệt độ xúc xích sau khi sấy khô Tạo điều kiện cho quá trình dán nhãn dễ dàng.

• Bảo quản: quá trình làm nguội sử dụng nước lạnh hoặc không khí

lạnh sẽ hạn chế hiện tượng nhiễm vi sinh vật Nhờ đó thời gian bảo quản sản phẩm sẽ kéo dài

Ví dụ như Chế biến rau bó xôi cấp đông: Tại vùng làm nguội, người

ta có thể sử dụng nước lạnh hoặc không khí lạnh Lưu ý không khí lạnh phải vô trùng và làm ẩm trước khi tiếp xúc với nguyên liệu để hạn chế hiện tượng nhiễm vi sinh vật và hiện tượng thoát ẩm từ bề mặt nguyên liệu sau khi chần.

•Hoàn thiện: quá trình làm nguội sẽ làm tăng một vài chỉ tiêu chất

lượng của sản phẩm, do đó nó có mục đích công nghệ là hoàn thiện

Ví dụ như Sản xuất sữa đặc có đường

Mục đích: tăng nồng độ chất khô của sữa từ nồng độ chất khô của dịch trộn ban đầu 23,46% lên giá trị yêu cầu của sản phẩm sữa đặc (72-73%) Loại bỏ khí hoà tan trong dịch sữa nhờ quá trình bốc hơi trong điều kiện chân không.

2 QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH - LẠNH ĐÔNG

2.1 LÀM LẠNH

2.1.1 Cơ sở khoa học

 Làm lạnh là quá trình làm giảm nhiệt độ của sản phẩm đến giá trị từ -10C đến 80C làm giảm biến đổi hóa học hóa sinh và sinh học để kéo dài thời hạn sử dụng

 Cá, thịt xông khói, thịt xay làm lạnh trong khoảng -10C đến 10C

 Kem, thịt thanh trùng đã bao gói, bột nhào bán thành phần, làm lạnh trong 00C đến 50C

 Bơ, phô mai, nước hoa quả làm lạnh trong khoảng 00C đến 80C

- Kiểm soát chất lượng của nguồn nguyên liệu

-Kiểm soát các điều kiện của quá trình bảo quản ( nhiệt độ, độ ẩm , thành phần không khí , điều kiện vệ sinh, ) góp phần kéo dài thời

gian bảo quản

2.1.3 Các biến đổi chính của nguyên liệu

Vật lí : hiện tượng thoái hóa tinh bột làm sản phẩm cứng và khô ,

biến đổi cơ lý , biến đổi màu sắc , làm thay đổi độ nhớt , ảnh hưởng quá trình truyền nhiệt và vận chuyển bằng bơm

Hóa lý : lipit kết tinh chuyển từ lỏng sang rắn , làm giảm chất

lượng cảm qua thực phẩm

Hóa học : hàm lượng vitamin giảm

Hóa sinh : làm thay đổi màu sắc, giảm cảm quan thực phẩm

Sinh học : sự trao đổi chất, sự sinh trưởng của vi sinh vật giảm dần

• Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng, ống lồng ống: tác nhân làm

lạnh là nước lạnh, nước muối hoặc glycol Các thiết bị này để làm lạnh nguyên liệu dạng dung dịch hoặc huyền phù

• Hệ thống lạnh đông; Môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống này có

thể là carbon dioxide dạng rắn hoặc dạng lỏng, nitơ lỏng chúng

sẽ hấp thu nhiệt, chuyển pha để làm lạnh thực phẩm Thiết bị có thể làm lạnh gián đoạn hoặc liên tục

2.2 LẠNH ĐÔNG

2.2.1 Cơ sở khoa học

Lạnh đông là quá trình bảo quản thực phẩm bằng cách giảm nhiệt

độ của sản phẩm xuống thấp hơn mà tại đó nước trong thực phẩm

sẽ kết tinh Thông thường giảm xuống -10 o c đến -20 o C, những phản ứng ảnh hưởng xấu đến chất lượng cảu sản phẩm sẽ bị đình chỉ hoặc dễn ra ở cường độ rất thấp Tại nhiệt độ đó hần như các

vi sinh vật đều bị ức chế, không hoạt động Khi đó chất lượng sản phẩm sẽ được ổn định , nhiệt độ càng thấp thời hạn sử dụng càng dài

2.2.2 Mục đích của quá trình

• Bảo quản: Khi hạ nhiệt độ xuống thấp, chất lượng sản phẩm sẽ được

duy trì trong khoảng thời gian dài

• Khai thác: qua trình lạnh đông có thể được áp dụng để cô đặc bằng

phương pháp kết tinh đối với các loại dịch trái cây Khi nguyên liệu được lạnh đông, nước sẽ kết tinh và tách ra khỏi dung dịch Khi đó, nồng độ chất khô của dung dịch sẽ tăng lên

• Quá trình lạnh đông thường được sử dụng trong chế biến thịt, thủy

sản, sản xuất ice-cream và một số loại sản phẩm khác

Các biến đổi của nguyên liệu

• Sự thay đổi thể tích của nguyên liệu: Khi thực hiện qua trình lạnh

đông thể tích của khối nguyên liệu có thể tăng lên Mức độ tăng thể tích của khối nguyên liệu phụ thuộc các yếu tố (hàm lượng ẩm

trong nguyên liệu, trật tự sắp xếp của các tế bào, nồng độ chất hòa tan trong nguyên liệu, các thành phần tạo tinh thể khác).

• Sự biến đổi cấu trúc; Mức độ thay đổi cấu trúc của nguyên liệu

phụ thuộc vào khích thước cuả các tinh thể đã tạo thành cũng như tốc độ của quá trình lạnh đông.

2.2.4 Thiết bị

 Tủ đông

 Lạnh đông gió

Thiết bị lạnh đông dạng băng tải

 Thiết bị lạnh đông tầng sôi

 Thiết bị lạnh đông bằng chất lỏng lạnh

 Thiết bị lạnh đông tiếp xúc (thiết bị lạnh đông dạng bản)

3 CÔNG NGHỆ RÃ ĐÔNG

3.1 Cơ sở khoa học

Rã đông là quá trình chuyển biến nước đang ở trạng thái rắn( tinh thể đá) trong sản phẩm đông lạnh sang trạng thái lỏng mà vẫn giữ nguyên thuộc tính của sản phẩm đã có trước khi làm đông lạnh

3.2 Mục đích công nghệ

 Chuẩn bị, phục hồi tính chất ban đầu của sản phẩm

 Chuẩn bị cho quá trình chế biến

3.2.2 Tiến hành

3.2.1 Mục đích

 Rã đông nhanh, là phương pháp tan hết đá trong sản phẩm

trong khoảng thời gian ngắn

 Rã đông chậm, thời gian tan đá trong sản phẩm sẽ diễn ra

chậm tạo điều kiện cho quá trình hoàn nguyên hàm ẩm về tế bào được thuận lợi

 Ưu điểm: tạo tính thuận nghịch của quá trình tốt

 Nhược điểm: do thời gian kéo dài sản phẩm có nguy cơ nhiễm

vsv

3.3 Sự biến đổi của sản phẩm khi thực hiện rã đông

3.3.2 Biến đổi hóa học và sinh học

Sự biến đổi hóa học và sinh

học xảy ra với tốc độ nhanh

hơn so với khi làm lạnh, vì có

sự phân hủy cấu trúc và làm

tăng sự tiếp xúc giữa các cấu

tử riêng rẽ

3.4 Một số yếu tố kỹ thuật trong rã đông

 Khi rã đông cần phải tiêu hao một lượng nhiệt cần thiết nhất

định để rã đông cho một khối lượng thực phẩm đông lạnh

 Nhiệt lượng cần thiết để rã đông còn phụ thuộc vào nhiệt độ

làm lạnh đông

 Lượng nhiệt làm lạnh đông càng thấp thì lượng nhiệt cần cho

rã đông càng cao

 Thực phẩm có hàm lượng mỡ cao thì khi rã đông sẽ càng ít tốn

nhiệt lượng hơn

180C, vì nếu chọn nhiệt độ cao hơn sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và gây hại cho bề mặt sản phẩm.

Rã đông sản phẩm trong môi trường không khí tĩnh sẽ đảm bảo lượng dịch bào tổn thất ra ngoài ít, không gây ảnh hưởng đến

sự suy giảm về chất lượng sản phẩm

3.5.2 Rã đông bằng quạt gió

Thực phẩm rã đông trong môi trường không khí đối lưu nhanh hơn trong môi trường không khí tĩnh

Thời gian rã đông tùy thuộc vào nhiệt độ không khí, tốc độ không khí di chuyển trên sản phẩm và hình dạng , kích thước sản phẩm

Không khí trong phòng rã đông không được nóng hơn 20oC, nếu không lớp bề mặt sản phẩm sẽ bị hư hại trước khi kết thúc quá trình rã đông

Khi thực hiện rã đông với dòng không khí đối lưu, sản phẩm nào có diện tích bề mặt bày ra càng lớn thì thời gian rã đông cho sản phẩm đó càng nhanh

3.5.3 Rã đông trong môi trường nước

 Theo phương pháp này có thể dùng nước ở nhiệt độ 100C với thời gian tan giá 20h hoặc nước ở nhiệt độ 200C trong 10 ÷ 11h (đối với lợn, bò) và 3 ÷ 4 (đối với gà, vịt), không nên dùng nước nóng hơn vì sẽ làm tăng sự tổn thất dịch chất

 Nước làm tan giá cần phải vô trùng để vừa kết hợp làm tan giá, vừa rửa sản phẩm luôn

3.5.3 Rã đông trong môi trường nước

Rã đông bằng phương pháp phun nước trong công

nghiệp

3.5.4 Rã đông trong chân không

Dưới đáy phòng là một bể chứa nước được đun nóng để

cấp hơi nước lên trên, hơi nước này được kiểm soát về

nhiệt độ bởi một thiết bị để giữ nhiệt độ ở 18 o C

Thực phẩm được đưa vào phòng khí kín

Thực hiện rút chân không

Làm lạnh để ngưng tụ lại thành nước trên bề mặt sản phẩm

Nước ngưng tụ sẽ giải phóng ra một lượng nhiệt lớn được sản phẩm

hấp thụ ngay và làm cho sản phẩm tan giá hoàn toàn

Mục đích của việc hút chân không là để tạo điều kiện cho việc ngưng tụ của hơi nước được diễn ra nhanh hơn khiến cho việc cung cấp nhiệt lượng vào tận bên trong sản phẩm được diễn ra liên tục.

3.5.4 Rã đông trong chân không

Hơn nữa việc tách không khí ra còn giúp cho hơi nước len vào những khoảng cách nhỏ của từng sản phẩm, làm cho thời gian

rã đông được rút ngắn lại

3.5 Rã đông bằng dòng điện cao tầng

 Phương pháp này có nhiều ưu điểm:

 Tan giá nhanh hoặc cực nhanh, có thể tính bằng phút

 Sản phẩm được làm nóng đều hơn

 Thích hợp cho các sản phẩm có hình dáng cố định, chính xác, kể cả sản phẩm có bao gói

 Tuy nhiên phương pháp này về mặt kỹ thuật và thiết bị

phức tạp, có nhiều khó khăn trở ngại nên chưa được dùng nhiều trong thực tiễn

MỘT SỐ THIẾT BỊ RÃ ĐÔNG

3.6 Ứng dụng của rã đông

 Ứng dụng trong ngành chế biến thuỷ sản

 Ứng dụng như: rã đông các bánh cá thu, bánh cá

trích,bánh cá filê

 Ứng dụng trong nông nghiệp:

Trong nông nghiệp người ta sử dụng các biện pháp rã đông để đưa các loại giống chăn nuôi và trồng trọt được làm lạnh đông trở về trạng thái ban đầu của chúng, chuẩn

bị cho các quá trình lai tạo, gieo trồng

VD: Thực hiện rã đông cho những lô viên tinh đông của các giống bò đực quý trên thế giới Ngoài ra còn dùng

rã đông cho một số hoa quả đông lạnh để ép lấy nước như dứa, cam…

03/03/17