1.1 Tổng quan về tình hình đánh bắt và nuôi trồng thủy hải sản ở Việt Nam trong những năm gần đây

Băng được mạ đều trên bề mặt sản phẩm 5 Tạp chất Không được phép * Màu của miếng cá fillet được xác định bằng cách so màu với thang màu chuẩn ** Khối lượng của mỗi đơn vị sản phẩm trên m

Chương I TỔNG QUAN 1.1Tổng quan về tình hình đánh bắt và nuôi trồng thủy hải sản ở Việt Nam trong những năm gần đây

Sản lượng thuỷ sản cả năm ước tính 3432,8 nghìn tấn, tăng 9,2% so với năm 2004, trong đónuôi trồng 1437,4 nghìn tấn, tăng 19,5%, khai thác 1995,4 nghìn tấn, tăng 2,9% (khai thác biển1809,7 nghìn tấn, tăng 4,4%) Nuôi trồng thuỷ sản tăng do diện tích tăng 4,3% và đa dạng hoáhình thức nuôi trồng theo hướng hiệu quả cao và bền vững Khai thác thuỷ sản tăng, do các địaphương đã hướng dẫn ngư dân hợp tác sản xuất, bám biển dài ngày, tìm ngư trường mới, tổchức các đội tàu dịch vụ thu mua sản phẩm và cung ứng nhiên liệu cho tàu đánh bắt xa bờ, gópphần giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất tàu, thuyền [5]

Bảng 1.1 Sản lượng thuỷ sản năm 2005

Thực hiện (Nghìn tấn) Năm 2005 so với

năm 2004 (%)Năm 2004 Ước tính năm 2005

109.2107.7113.4112.7

109.2107.7113.4112.7Nuôi trồng

Cá

Tôm

Thủy sản khác

1202.5761.6281.8159.1

119.5122.6117.2109.2

119.5122.6117.2109.2Khai thác

Cá

Tôm

Thủy sản khác

1940.01467.9107.1365.0

102.9100.0103.5114.3

102.9100.0103.5114.3

Tổng sản lượng thuỷ sản năm 2006 ước tính đạt 3695,9 nghìn tấn, tăng 6,6% so với nămtrước, trong đó nuôi trồng tăng 14,6% và khai thác tăng 0,7% (khai thác biển tăng 0,9%).Trong tổng sản lượng thuỷ sản, cá 2633,1 nghìn tấn, tăng 6,6% ; tôm 459,3 nghìn tấn, tăng5,6%

Sản lượng thuỷ sản nuôi trồng 1694,2 nghìn tấn, trong đó cá 1148 nghìn tấn, tăng 18,2%; tôm354,6 nghìn tấn, tăng 8,4% Mặc dù bị ảnh huởng của bão, lũ lớn, nhiều diện tích nuôi trồngthuỷ sản ven biển bị mất trắng hoặc giảm năng suất, nhưng nuôi trồng thuỷ sản tăng khá dodiện tích nuôi tăng 3,3%; các địa phương tiếp tục đa dạng hóa đối tượng và hình thức nuôi theohướng đạt hiệu quả cao và phát triển bền vững, không những phục vụ cho xuất khẩu mà còntiêu thụ mạnh trên thị trường trong nước Sản lượng thuỷ sản khai thác 2 triệu tấn, tăng 0,7%

so với 2005, trong đó khai thác biển 1,81 triệu tấn, tăng 0,9%

Bảng 1.2 Sản lượng thuỷ sản năm 2006

Thực hiện (Nghìn tấn) Năm 2006 so với

năm 2005 (%)Năm 2005 Ước tính năm 2006

3695.92633.1459.3603.5

106.6106.6105.6107.4Nuôi trồng

Cá

Tôm

Thủy sản khác

1478.0971.2327.2179.6

1694.31148.0354.6191.6

114.6118.2108.4106.7Khai thác

Cá

Tôm

Thủy sản khác

1987.91497.9107.9382.1

2001.71485.1104.7411.9

100.799.197.0107.8

Giá trị sản xuất thủy sản năm 2007 theo giá so sánh năm 1994 ước tính đạt 46,7 nghìn tỷđồng, tăng 11% so với năm 2006, trong đó nuôi trồng tăng 16,5%; khai thác tăng 2,1% Sảnlượng thủy sản cả năm ước tính đạt 4,15 triệu tấn, tăng 11,5% so với năm 2006, trong đó nuôitrồng 2,09 triệu tấn, tăng 23,1%, do tăng cả diện tích và năng suất (nhất là các địa phươngvùng đồng bằng sông Cửu Long); sản lượng khai thác 2,06 triệu tấn, tăng 1,8% Trong tổng số,sản lượng cá chiếm tỷ trọng 74%, tương đương với 3,1 triệu tấn và tăng tới 13,5%, sản lượngtôm đạt khoảng 500 ngàn tấn và chỉ tăng ở mức 7,6%

Bảng 1.3 Sản lượng thuỷ sản năm 2007

Thực hiện (nghìn tấn) Năm 2007 so với

năm 2006 (%)Năm 2006 Ước tính năm 2007

111.5113.5107.6105.2

2085.21494.8386.6203.8

123.1129.2109.1111.8

2063.81558.8111.6393.4

101.8101.7102.7102.1

Sản lượng thuỷ sản năm 2008 ước tính đạt 4582,9 nghìn tấn, tăng 9,2% so với năm 2007,trong đó cá 3444 nghìn tấn, tăng 11,2%; tôm 505,5 nghìn tấn, tăng 1,9% Sản lượng thuỷ sảnnuôi trồng tăng khá, đạt 2448,9 nghìn tấn và tăng 15,3% so với năm 2007, chủ yếu do các địaphương tiếp tục chuyển đổi và mở rộng diện tích nuôi trồng theo hướng đa canh, đa con kếthợp Tuy nhiên, do phát triển ồ ạt diện tích nuôi trồng cá tra dẫn đến mất cân đối cung, cầu trênthị trường nên đã xảy ra tình trạng tồn đọng số lượng lớn cá tra đến kỳ thu hoạch trong các hộ.Chính phủ đã chỉ đạo ngân hàng cho các doanh nghiệp chế biến thuỷ sản vay vốn với lãi suấtthấp để thu mua cá tra nguyên liệu nên đã góp phần tích cực giải quyết khó khăn cho các hộnuôi

Sản lượng thuỷ sản khai thác năm 2008 ước tính đạt 2134 nghìn tấn, tăng 2,9% so với năm

2007, trong đó khai thác biển đạt 1938 nghìn tấn, tăng 3,3% Hoạt động khai thác thuỷ sảnnhững tháng đầu năm nay thuận lợi hơn so với năm trước do không có mưa bão lớn xảy ra,nhưng giá xăng dầu và các chi phí khác cho đi biển liên tục tăng trong 9 tháng đầu năm đã hạnchế ngư dân ra khơi đánh bắt Tuy nhiên, vào những tháng cuối năm, giá xăng dầu đã giảmmạnh cùng với chính sách của Chính phủ về hỗ trợ tiền xăng dầu, tiền mua mới, đóng mới vàthay máy tàu đã khuyến khích ngư dân tăng cường bám biển

Sản lượng thuỷ sản khai thác và nuôi trồng 6 tháng ước tính đạt 2287,6 nghìn tấn, tăng 5%

so với cùng kỳ năm trước, trong đó sản lượng cá đạt 1785,9 nghìn tấn, tăng 4,7%; tôm 186,5nghìn tấn, tăng 3,7%

Sản lượng thuỷ sản nuôi trồng 6 tháng đầu năm 2009 ước tính đạt 1125,5 nghìn tấn, tăng2,4% so cùng kỳ năm trước (cá 904,3 nghìn tấn, tăng 2%; tôm 128,5 nghìn tấn, tăng 2,2%).Riêng sản lượng cá tra thu hoạch ước tính đạt 470 nghìn tấn, giảm 10% so với cùng kỳ năm

2008 Hiện nay các cơ sở nuôi cá tra đang gặp khó khăn trong tiêu thụ do các doanh nghiệpchế biến cá tra xuất khẩu bị tồn đọng sản phẩm nên hạn chế thu mua cá tra nguyên liệu Mặtkhác, giá thức ăn của thuỷ sản nuôi trồng vẫn ở mức cao và nhiều cơ sở nuôi cá tra khó tiếpcận nguồn vốn vay hỗ trợ lãi suất nên diện tích nuôi thả cá tra chỉ còn 5,5 nghìn ha, giảm 15%

so với cùng kỳ năm trước Các địa phương có diện tích nuôi thả cá tra giảm nhiều là: ĐồngTháp giảm 30%; An Giang giảm 20%; Cần Thơ giảm 17%

Nuôi trồng các loại thuỷ sản khác có xu hướng tăng nhanh, chủ yếu do các địa phương tiếptục thực hiện chuyển đổi và mở rộng diện tích nuôi trồng thuỷ sản theo hướng kết hợp đa canh,

đa con, hướng vào thị trường nội địa nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trườngsinh thái Mô hình nuôi kết hợp tôm-cá, tôm-cua, tôm-lúa đang trở thành phổ biến ở Bạc Liêu,

Cà Mau, Kiên Giang và mô hình lúa-cá cũng bắt đầu phát triển mạnh ở Quảng Bình, ThanhHoá Bên cạnh đó, nhiều địa phương còn phát triển nuôi cá lồng, cá bè So với cùng kỳ nămtrước, số lồng nuôi cá của Hậu Giang hiện nay tăng 615 lồng (53,8%), Tiền Giang tăng 274lồng (21%), Phú Yên tăng 268 lồng (37%), Bình Thuận tăng 143 lồng (18,2%), An Giang tăng

118 lồng (6%), Đồng Nai tăng 101 lồng (6,5%), ,

Sản lượng thuỷ sản khai thác 6 tháng ước tính đạt 1162,1 nghìn tấn, tăng 7,7% so với cùng

kỳ năm trước, trong đó sản lượng khai thác biển đạt 1076,7 nghìn tấn, tăng 8% Sản lượng khaithác đạt khá do thời tiết ngư trường tương đối thuận lợi, các loại cá xuất hiện nhiều trong thờigian dài, nhất là cá ngừ đại dương Sản lượng khai thác cá ngừ đại dương của Phú Yên đạt 4,2nghìn tấn, tăng 16% so với cùng kỳ năm trước; Bình Định 3,7 nghìn tấn, tăng 46% Mặt khác,chính sách hỗ trợ vốn của Nhà nước đã tạo điều kiện cho ngư dân mua mới, đóng mới tàu vàthay máy, chuyển sang sử dụng loại tiêu hao ít nhiên liệu đã làm tăng số lượng tàu, thuyền cơgiới khai thác hải sản trong thời gian qua

Bảng 1.4 Sản lượng thuỷ sản 6 tháng đầu năm 2009 so với cùng kỳ năm 2008

Thực hiện (nghìn tấn) 6 tháng đầu năm 2009

so với cùng kỳ năm 2008

(%)

6 tháng đầu năm 2008 6 tháng đầu năm 2009

105.0104.7103.7107.9Nuôi trồng

Cá

Tôm

Thủy sản khác

1098.8886.3125.586.6

1125.5904.1128.592.7

102.4102.0102.2106.8

1162.1881.658.0222.5

107.7107.5107.2108.4

1.2 Quy trình công nghệ của quá trình bảo quản sau đánh bắt

Bảo quản – vận chuyển

Bao gói – ghi nhãn

Kiểm tra kí sinh trùng

Phân cỡ, phân loại

Tiếp nhận nguyên liệu và cắt tiết

Rửa 1

Fillet

Rửa 2

Lạn da

Hình 1.1 Quy trình công nghệ sản xuất cá Tra cá Basa fillet đông lạnh

* Thuyết minh quy trình:

1.2.1 Tiếp nhận nguyên liệu, cắt tiết và rửa 1

Cá từ vùng nuôi được vận chuyển bằng ghe đục (để giữ cá còn sống) về bến cá của công

ty, sau đó cho vào thùng vận chuyển đến khu tiếp nhận nguyên liệu của xí nghiệp đông lạnh.Tại khu tiếp nhận cá được QC kiểm tra cảm quan và các các hồ sơ có liên quan Sau khi kiểmtra, cá được cân, rửa sạch và vớt lên cắt tiết, mục đích của quá trình cắt tiết là để xả hết máu cátrước khi chuyển sang fillet Sau đó cá đã cắt tiết được vận chuyển bằng xe ôtô đến xí nghiệpđông lạnh cùng với hồ sơ nguyên liệu Tại khu tiếp nhận nguyên liệu, QC tiếp nhận hồ sơnguyên liệu và cá được cho vào bồn rửa sạch nhớt, huyết cá rồi vớt lên fillet [7]

1.2.2 Fillet – rửa 2

Cá đã cắt tiết được công nhân fillet bằng dao chuyên dụng, mục đích là tách phần thịt cá

ra khỏi xương, đầu và nội tạng nhằm tạo ra các miếng fillet phù hợp với yêu cầu chế biến

Cá sau khi fillet xong còn phần xương, đầu và nội tạng cho vào sọt và được chuyển ngay rakhỏi khu xử lý Sau đó các miếng cá đã fillet được cho vào bể nước sạch để rửa sạch máu, nhớt

và tạp chất làm cho miếng cá sạch và trắng hơn Sau đó dùng rổ vớt cá lên Yêu cầu miếng cásau khi fillet bề mặt phải phẳng, ít vấp dao, không còn sót xương, không làm rách bụng cá, vàthịt còn dính lại ở xương càng ít càng tốt

1.2.6 Kiểm tra kí sinh trùng

Cá đã được rửa xong sẽ đưa qua bàn soi để kiểm tra ký sinh trùng, các miếng cá bị bệnh

sẽ được loại bỏ ra ngoài, các miếng còn lại sẽ được chuyển sang bàn phân loại

1.2.7 Phân loại, phân cỡ

Phân loại, phân cỡ với mục đích tạo ra sự đồng đều giữa các miếng cá nhằm đánh giáđúng chất lượng và trọng lượng của từng miếng cá Cá được đổ lên bàn, công nhân lựa từngmiếng theo màu của thịt cá gồm có 5 màu: trắng trong, vàng nhạt, vàng đậm, hồng nhạt vàhồng đậm đồng thời loại ra các miếng sót nhiều xương, mỡ Sau khi lựa màu cá được phân cỡbằng cân điện tử, mỗi cỡ sau khi phân ra được cho vào từng rổ riêng biệt có nhiều cỡ loại khác

nhau thường thì theo các cỡ sau: 60-120, 120-170, 170-220, 220-300, 300-UP, 220-UP Trọnglượng cá được tính bằng gr/miếng cá, kích cỡ sai số cho phép là 5gr.

1.2.8 Cân – rửa 4

Cá sau khi phân loại, cỡ thì tiến hành cân cá theo trọng lượng đa hợp đồng với kháchhàng nhưng thường thì cân khoảng 5kg hoặc 1kg, sau khi cân trên mỗi rổ cá được cho thẻ cỡ,loại lên trên Sau đó rửa cá lại một lần cuối cùng trong 3 bồn nước sạch lạnh chuẩn bị xếpkhuôn

1.2.9 Xếp khuôn

Khuôn để xếp cá phải được rửa sạch, để khô và bao PE phải được rửa sạch Mục đíchcủa quá trình là định hình dạng sản phẩm ngay phẳng trước khi cấp đông, tạo điều kiện choviệc cấp đông được nhanh, đều đặn tránh gây ảnh hưởng đến sản phẩm đồng thời làm tăngthêm vẻ mỹ quan Tùy theo sản phẩm mà có kiểu xếp khuôn khác nhau nhưng nguyên tắc quantrọng đó là các miếng cá (đối với đông rời) hay lớp cá (đối với đông block) phải được ngăncách với nhau bởi một lớp PE Dạng đông rời IQF: đặt một miếng PE dưới khuôn sau đó xếp

cá ngay ngắn, phẳng cứ một miếng cá thì được ngăn cách với nhau bởi 1 lớp PE Trên cùngphủ một lớp PE và gói phần dư lại Dạng đông khối (block): cũng lót một miếng PE dưới đáykhuôn, xếp phần lưng cá quay ra ngoài mặt đáy và mặt trên cùng khuôn, cứ một lớp cá một lớp

PE và châm nước vào (nhiệt độ nước châm khuôn gần 10C), sau cùng là tấm PE, gói phần dưlại rồi chuyển sang khâu cấp đông Dạng đông băng chuyền IQF: cá không xếp vào khuôn màđược xếp trực tiếp trên bề mặt của băng chuyền Yêu cầu khi xếp khuôn là miếng fillet phảingay, phẳng, dè cá phải được giấu vào trong, vuốt miếng cá cho láng và để dính vào PE đuổibớt không khí ra ngoài Khi xếp cá xong trên cùng phải đặt thẻ cỡ vào rồi gói PE lại

1.2.11Cấp đông

Mục đích của quá trình cấp đông là để đạt nhiệt độ trung tâm sản phẩm ≤ -180C để bảoquản sản phẩm, duy trì trạng thái, chất lượng sản phẩm gần như ban đầu Cá sau khi xếpkhuôn đủ số lượng hay từ kho chờ đông được chuyển ngay đi cấp đông Tủ đông phải đượclàm vệ sinh sạch sẽ đa được chạy trước để hạ nhiệt độ của tủ xuống đến khi tuyết bám đều nhẹ,nhập các khuôn vào cấp đông, đóng cửa tủ gài chắc chắn bắt đầu cấp đông thời gian cấp đôngnhỏ hơn 4 giờ, thường thời gian là 2h- 2h30’, nhiệt tủ đông đạt từ -38 ÷ -420C, đủ thời gian đãqui định thì kiểm tra sản phẩm và tiến hành ra tủ Đối với cấp đông băng chuyền IQF nhiệt độkhoảng -380C ÷ -420C, thời gian cấp đông là 12-20 phút Bán thành phẩm phải dưới 100C thìcấp đông mới nhanh

1.2.12Tách khuôn mạ băng – Bao gói ghi nhãn

Mục đích của quá trình nhằm bảo vệ sản phẩm tránh bị mất nước, bị oxi hóa trong quátrình bảo quản lạnh, tăng vẻ mỹ quan sản phẩm, khắc phục được hiện tượng cháy lạnh, làm nứtsản phẩm, bảo vệ sản phẩm khỏi ảnh hưởng của các tác nhân bên ngoài

Đối với sản phẩm đông rời IQF, tiến hành tách khuôn bằng tay, dùng tay tách rời từnglớp PE trong khuôn cho vào mỗi rổ để tách sản phẩm rời ra Sau đó đưa vào mạ băng trong bồnnước lạnh nhiệt độ nhỏ hơn 4oC để lớp băng áo đều bên ngoài sản phẩm, nhanh chóng lấy rổ

sản phẩm ra, xốc ráo nước, cho sản phẩm vào túi PE (1kg/1PE) hàn kín miệng lại rồi cho vàothùng carton 10 PE/thùng và dùng đai nẹp 2 ngang 2 dọc.

Đối với sản phẩm khối (block), tiến hành tách khuôn bằng cách tác động cơ học vàomép khuôn và úp mặt khuôn xuống bàn để lấy miếng cá ra không mạ băng cho ngay vào thùngcarton, 2 block/1 thùng carton và dùng đai nẹp 2 ngang 2 dọc

Đối với cá cấp đông băng chuyền IQF, các miếng fillet sau khi ra khỏi băng chuyền cấpđông sẽ đi qua hồ chứa nước đá để mạ băng sau đó được tái đông một lần nữa mới cho vào baogói

1.2.13Bảo quản, vận chuyển

Sản phẩm sau khi bao gói hoàn chỉnh, chuyển ngay đến kho bảo quản lạnh và nhập khoqua cửa sổ nhỏ, xếp các thùng vào cây hàng theo chủng loại, chất đúng qui cách Xuất hàngtheo nguyên tắc “vào trước ra trước, vào sau ra sau”, và khi xuất phải được đai kiện đầy đủ vàđược sự đồng ý của người đứng đầu công ty, phòng kỹ thuật, cơ quan có thẩm quyền Nhiệt độcủa kho thành phẩm và xe chuyển hàng là ≤ -180C, cho phép sai lệch ± 20C Thời gian bảoquản 24 tháng kể từ ngày sản xuất

1.3 Tiêu chuẩn chất lượng cá sau bảo quản

Bảng 1.5 Thành phần dinh dưỡng của cá Tra và cá Basa (170g/con)

170 cal607g2g22mg70,6mg028g

Cá Basa có buồng mỡ chiếm gần 25% khối lượng con cá Trong thành phần của mỡ cáBasa có gần 50 các axít béo trong đó có đủ các axít béo cơ bản có trong các dầu mỡ thựcphẩm, 75% là các axít béo không no, các axít béo mạch dài, mức không no cao hơn so vớitrong mỡ lợn Vì vậy nó có giá trị sinh học cao hơn so với mỡ các loài động vật trên cạn khi sửdụng làm thực phẩm cho người [8]

Sản phẩm khi sản xuất phải đảm bảo chất lượng vệ sinh, an toàn cho người tiêu dùng,đảm bảo đúng kích cỡ trọng lượng tịnh, nhiệt độ trung tâm sản phẩm ≤ -180C và phải theođúng cơ cấu hợp đồng đã được xác nhận giữa khách hàng, thị hiếu, thị trường và nhà sản xuất

Để đảm bảo được các yêu cầu trên sản phẩm phải đạt yêu cầu về các chỉ tiêu sau:

Bảng 1.6 Tiêu chuẩn cảm quan

1 Màu sắc* Màu miếng cá fillet được quy thành 5 thang màu: màu trắng

trong, hồng nhạt, vàng nhạt, hồng đậm, vàng đậm

2 Mùi Có mùi tự nhiên đặc trưng của cá Tra – cá Basa

3 Vị Đặc trưng của cá Tra – cá Basa không có vị lạ

Trạng thái Thớ thịt to, săn chắc, vết cắt nhẵn; không sót xương, da, mỡ;cho phép tối đa 2 điểm máu Băng được mạ đều trên bề mặt

sản phẩm

5 Tạp chất Không được phép

* Màu của miếng cá fillet được xác định bằng cách so màu với thang màu chuẩn

** Khối lượng của mỗi đơn vị sản phẩm trên mẫu kiểm tra sau khi rã đông nhanh để ráo nước cho phép sai khác ±2,5%

Bảng 1.7 Chỉ tiêu hóa học

1 Hàm lượng tổng số nitơ bazơ bay hơi (TVB-N) tínhbằng số mg trong 100g sản phẩm; không lớn hơn 25

2 Hàm lượng phôt pho được tính bằng số mg P2O5

3 Dư lượng nitrofuran và các dẫn xuất của nó

Theo qui định của Ủy ban liên minh Châu Âu

4 Dư lượng chloramphenicol

5 Malachite Green và Leuco Malachite Green

4 E.Coli, tính bằng số khuẩn lạc trong 1g sản phẩm Không

5 Salmonella, tính bằng số khuẩn lạc trong 25g sản phẩm Không

6 Vibrio cholera, tính bằng số khuẩn lạc trong 25g sản phẩm Không

1.4 Công nghệ cấp đông

a) Làm đông thực phẩm trong không khí lạnh

Thực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưu cưỡng bứcqua bề mặt Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức Sản phẩm cấp đông cóthể dạng block hoặc rời nhưng thích hợp nhất là sản phẩm dạng rời

 Ưu điểm:

- Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ nên giảm nhiệt độ nhanh

- Khi tiếp xúc không gây các tác động cơ học vì vậy giữ nguyên hình dạng kích thướcthực phẩm, bảo đảm thẩm mỹ

- Hoạt động liên tục, dễ tự động hóa sản xuất

 Nhược điểm: thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ bị oxi hóa do tiếpxúc nhiều với oxi

b) Làm đông tiếp xúc

Các sản phẩm được đặt trên khay và được kẹp giữa các tấm lắc cấp đông Các tấmlắc kim loại bên trong rỗng để môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độ bay hơi đạt t0 = -45 ÷ -400C.Nhờ tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ cực thấp, quá trình trao đổi nhiệt tương đối hiệu quả

và thời gian làm đông được rút ngắn đáng kể so với làm đông dạng khối trong các kho cấpđông gió, đạt T = 1,5 ÷ 2h nếu cấp dịch bằng bơm hoặc 4 ÷ 4,5h nếu cấp dịch từ bình giữ mứctheo kiểu ngập dịch

c) Làm đông cực nhanh

Thực phẩm được di chuyển trên các băng chuyền và được phun làm lạnh bằng nitơlỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp -1960C Vì thế thời gian làm lạnh đông cực nhanh, từ 5 – 10phút Phương pháp này có nhiều ưu điểm nổi trội nên được ứng dụng ngày càng nhiều

d) Làm đông bằng hỗn hợp đá và muối

Thực hiện ở những nơi không có điện chạy máy lạnh Tùy thuộc vào tỉ lệ muối pha

mà được hỗn hợp có nhiệt độ khác nhau Ưu điểm là đơn giản dễ thực hiện nhưng nhược điểm

là tạo ra nhiệt độ âm không cao, thực phẩm mất trọng lượng và giảm phẩm chất bề mặt

e) Làm đông bằng nước muối lạnh

- Ngâm trong nước muối:

Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước muối làm lạnh bằng dàn bốc hơiamoniac Nước muối được lưu động bằng bơm, nhiệt độ -180C, thời gian khoảng 3 giờ

- Phun nước muối lạnh:

Được ứng dụng trong chế biến thủy sản Cá được vận chuyển trên băng chuyền vàđược phun nước muối lạnh -250C Ưu điểm chính là thời gian làm đông ngắn, hao hụt trọnglượng nhỏ và lượng muối ngấm vào tương đối ít

 Thiết bị cấp đông chia thành các loại chính:

 Kho cấp đông gió

Ngyên lí cấp đông của kho là làm lạnh bằng không khí đối lưu cưỡng bức Sản phẩmcấp đông dạng block hoặc dạng rời được chất lên các khay đặt trên các xe bằng inox Khôngkhí lạnh tuần hoàn cưỡng bức trong kho xuyên qua khe hở giữa các khay và trao đổi nhiệt về

cả hai phía Quá trình trao đổi nhiệt ở đây là trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức

Nhiệt độ không khí trong buồng cấp đông đạt -350C Do đó thời gian cấp đông tươngđối nhanh, đối với sản phẩm dạng rời khoảng 3h/mẻ, sản phẩm dạng block khoảng 7÷9h/mẻ

Ưu điểm: khối lượng hàng cấp đông mỗi mẻ lớn, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

Nhược điểm: dàn lạnh thường đóng tuyết nhiều nên phải xả băng thường xuyên, thờigian cấp đông lâu

 Tủ cấp đông tiếp xúc

Thường được sử dụng cấp đông các sản phẩm dạng block có khối lượng khoảng 2kg

Tủ gồm nhiều tấm lắc cấp đông bên trong, khoảng cách giữa các tấm lắc có thể điềuchỉnh được bằng ben thủy lực, hành trình 50 – 105mm Sản phẩm được đặt trên các khay cấpđông sau đó đặt trực tiếp lên tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông Quá trình trao đổi nhiệt làdẫn nhiệt trong các tấm lắc chứa ngập dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu -45÷- 400C Thời gian cấp

τ1 τ2 τ30

tf

tk

t0

t1t

đông phụ thuộc nhiều vào phương pháp cấp dịch Cấp dịch bằng bơm thời gian từ 1,5÷2,5h;cấp dịch từ bình trống tràn từ 4÷6h/mẻ

 Tủ cấp đông gió

Sử dụng để cấp đông các sản phẩm dạng rời với khối lượng nhỏ, trang bị cho các xínghiệp vừa và nhỏ Thiết bị chính của hệ thống là tủ đông làm lạnh nhờ gió cưỡng bức Cácsản phẩm dạng rời như tôm, cá fillet được đặt trên khay một lớp mỏng, được làm lạnh nhờ giótuần hoàn với tốc độ cao, nhiệt độ rất thấp, khoảng -350C, thời gian làm lạnh ngắn

Ưu điểm chính của tủ là chi phí đầu tư thấp, vận hành tiện lợi, có thể chạy với sốlượng hàng nhỏ

 Hệ thống cấp đông dạng rời, có băng chuyền IQF

Sử dụng cho cấp đông nhanh các sản phẩm dạng rời Sản phẩm được đặt trên cácbăng chuyền, chuyển động với tốc độ chậm, trong quá trình đó nó tiếp xúc với không khí lạnh

ở nhiệt độ thấp và hạ nhiệt độ rất nhanh Tốc độ băng tải có thể điều chỉnh được tùy loại sảnphẩm và yêu cầu công nghệ Nhiệt độ không khí đối lưu trong buồng từ -43÷-350C Buồng cấpđông IQF có 3 dạng chính:

- Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu xoắn

- Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu thẳng

- Buồng cấp đông có băng chuyền siêu tốc

 Hệ thống cấp đông nhúng nitơ lỏng

Thời gian cấp đông cực nhanh, gần như ngay tức khắc Tuy vậy, chi phí rất cao nên

hệ thống này không phổ biến và chỉ được ứng dụng cho một số sản phẩm có giá trị kinh tế cao

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH THỜI GIAN CẤP ĐÔNG THỰC PHẨMQuá trình cấp đông gồm có 3 giai đoạn như Hình 2.1, gồm: τ1 là thời gian hạ nhiệt độvật ẩm từ nhiệt độ ban đầu t1 đến nhiệt độ đóng băng t0 = 00C, τ2 là thời gian đông kết ẩmtrong vật ở nhiệt độ t0 = const, τ3 là thời gian quá lạnh khối băng từ nhiệt độ t0 đến nhiệt độ tk

yêu cầu [4]

Như vậy môi trường buồng lạnh cần phải có nhiệt độ tf thỏa:

tf < tk < t0 < t1

Hình 2.1 Đồ thị t(τ) của thực phẩm khi cấp đông

Thời gian cấp đông thực phẩm là:

Các thông số của bài toán đông lạnh thực phẩm: xét thực phẩm dạng hình hộp V có kíchthước 2δ x D x R, độ ẩm φ, khối lượng riêng ρ, nhiệt dung riêng C, hệ số dẫn nhiệt λ, hệ số tỏanhiệt α

2.1.1 Thời gian làm lạnh thực phẩm τ 1

Giả thiết tại mỗi thời điểm τ nhiệt độ trong thực phẩm t là phân bố đều, các thông số

đã cho không thay đổi trong thời gian khảo sát

Phương trình cân bằng nhiệt cho thực phẩm V trong dτ là:

0

f

t t VC

2.1.2 Thời gian kết đông ẩm τ 2

Gọi x là độ dày lớp băng đạt được lúc τ, dx là độ dày lớp băng mới tạo ra sau thời

gian dτ Phương trình cân bằng nhiệt cho lớp băng mới tạo ra dV = (1m2.dx) là:

t

t f

.0

2 0

2

f

t t r

2.1.3 Thời gian quá lạnh băng τ 3

Thời gian τ3 để tâm vật ẩm V đạt nhiệt độ tk đượctính theo công thức nghiệm bài toándẫn nhiệt không ổn định trong vách phẳng dày 2d, có dạng:

θ(x=0,τ3 ) =

f

f k

t t

t t

1

2 sin 2

sin 4

k k

k

 Như vậy:

 k f 

f

t t

t t C k



0 1 2 1

2

ln



CẤP ĐÔNG

Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có:

 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che của buồng cấp đông

 Tổn thất do làm lạnh sản phẩm

 Tổn thất do động cơ quạt và truyền động của băng chuyển

 Tổn thất do lọt không khí qua cửa vào ra hàng

Mặc dù có trang bị hệ thống xả băng nhưng trong khi cấp đông người ta không xả băng,

mà chỉ xả băng sau mỗi mẻ cấp đông nên ở đây không tính tổn thất nhiệt do xả băng

Trong trường hợp hệ thống cấp đông I.Q.F có trang bị thêm buồng tái đông và hoạtđộng cùng chung máy nén với buồng cấp đông I.Q.F thì phải tính thêm tổn thất nhiệt ởbuồng tái đông Các thành phần tổn thất ở buồng tái đông giống như buồng cấp đông

2.2.1 Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Tổn thất qua kết cấu bao che của các buồng cấp đông có thể tính theo công thức truyềnnhiệt thông thường [3]:

Trong đó

F: tổng diện tích 6 mặt của buồng cấp đông, m2

Δt t = tKKN – tKKT

tKKN : Nhiệt độ không khí bên ngoài, oC

Thường tủ cấp đông đặt trong khu chế biến, có nhiệt độ khá thấp do có điều hoà không khí,lấy tKKN= 20÷22oC

tKKT - Nhiệt độ không khí bên trong kho cấp đông, lấy tKKT = -35oC

Bảng 2.1 Nhiệt độ không khí trong các dạng buồng I.Q.F

Dạng buồng I.Q.F Dạng thẳng Dạng xoắn Siêu tốc

Nhiệt độ, 0C - 35 0C - 35 0C - 40 ÷ 43 0C

k: hệ số truyền nhiệt, W/m2K

α1: hệ số tỏa nhiệt bên ngoài tường, α1 = 23.3 W/m2K

α2: hệ số tỏa nhiệt bên trong Do tốc độ đối lưu cưỡng bức không khí trong buồng rất mạnhnên lấy α2 = 10.5 W/m2K

δi và λi là chiều dày và hệ số dẫn nhiệt các lớp vật liệu của panel tường, trần

Bảng 2.2 Các lớp cách nhiệt buồng I.Q.F

mm

Hệ số dẫn nhiệt W/m.K

Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm được tính theo công thức sau:

E: Năng suất kho cấp đông, kg/h

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

Nhiệt độ sản phẩm đầu vào lấy t1 = 10oC

Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông phải đạt yêu cầu là -18oC

N: Công suất động cơ của quạt, kW

n: Số quạt của buồng cấp đông

b) Do động cơ băng tải gây ra

Động cơ băng tải nằm ở bên ngoài buồng cấp đông, biến điện năng thành cơ năng làmchuyển động băng tải Trong quá trình băng tải chuyển động sinh công và tỏa nhiệt ra môitrường bên trong buồng Có thể tính tổn thất nhiệt do động cơ băng tải gây ra như sau:

η: Hiệu suất của động cơ băng tải

N2: Công suất điện mô tơ băng tải, kW

2.2.4 Tổn thất nhiệt do lọt khí bên ngoài vào

Đối với các buồng cấp đông I.Q.F, trong quá trình làm việc do các băng tải chuyểnđộng vào ra nên ở các cửa ra vào phải có một khoảng hở nhất định Mặt khác khi băng tảivào ra buồng cấp đông nó sẽ cuốn vào và ra một lượng khí nhất định, gây ra tổn thất nhiệt.Tổn thất nhiệt này có thể tính như sau:

Gkk : Lưu lượng không khí lọt, kg/s

Cpkk : Nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng -40÷20oC

t1, t2 : Nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng

Việc tính toán Gkk thực tế rất khó nên có thể căn cứ vào tốc độ băng chuyền và diện tíchcửa vào ra để xác định Gkk một cách gần đúng như sau:

Gkk = ρkk.ω.F

ρkk : khối lượng riêng của không khí kg/m3

ω : tốc độ chuyển động của băng tải, m/s

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

Diện tích khoảng hở được xác định căn cứ vào khoảng hở giữa băng tải và chiều rộng của

 Trong máy lạnh máy nén pittông là thường dùng nhất Phân loại máy nén pittông:

 Theo sự bố trí các xylanh có thể có các loại như: nằm ngang, thẳng đứng, đặt nghiênggóc, bố trí hình V, W, hướng tâm

 Theo cách chuyền động qua xylanh có thể có các loại như: trực lưu (chuyển động theomột hướng từ lúc vào đến lúc ra) và không trực lưu (hướng chuyển động thay đổi)

 Theo cấu tạo của hệ thanh truyền và theo số lượng của khoang nén làm việc có cácloại:máy nén không có con trượt hoạt động giản đơn chỉ nén về một phía và loại máynén có con trượt hoạt động hai phía và nén hai phía

 Theo số lượng cáp nén gồm có: máy nén một cấp và nhiều cấp

 Theo cách bố trí xylanh và hộp máy (cacte) gồm có: loại đặt chung (bloc-cacte) và đặtriêng

 Theo độ kín và số lượng các bộ phận có thể tháo lắp gồm có: loại xylanh và động cơchưa trong một hộp kín hoàn toàn không tháo lắp được; loại xylanh và động cơ chứtrong hộp không có chèn nhưng có nắp tháo mở được: loại hộp máy có chứa hơi tácnhân lạnh chịu áp suất và có chèn đầu trục khuỷu (loại máy nén không có con trượt);loại có hộp máy hở và chèn trục pittông ở đoạn ra khỏi xylanh (loại máy nén có contrượt hoạt động hai phía)

 Theo cách truyền động gồm có: truyền động trực tiếp và truyền động bằng dây đai [3]

2.3.1.3 Cơ sở tính toán máy nén hai cấp

a) Tính cấp nén hạ áp (NHA)

- Năng suất lạnh riêng:

'

6 1

0

P

P P P

P P C P

P

i

Trở lực đầu hút = trở lực đầu đẩy: P h = P d= 0.05  1 at

C: thể tích tương đối của khoảng chết, C = 0.03  0.05

- Hệ số tổn thất không thấy được:

- Thể tích chuyển dời của pittông:

- Hiệụ suất chỉ thị:

0

b: hệ số thực nghiệm, có thể chọn như sau

Đối với các máy nén NH3 có con trượt: b = 0.002

Đối với các máy nén NH3 không có con trượt: b = 0.001

Đối với các máy nén freon: b = 0.0025

- Công suất chỉ thị:

i

a i

N N



- Công suất ma sát:

2 10 m

hNHA m

P V

Với V hNHA(m3/h), P m(at)

m

P : áp suất riêng ma sát, có thể chọn như sau:

Đối với các máy nén NH3 trực lưu không có con trượt:

- Công suất trên trục động cơ:

tr e

N N

3 1 1

' 2

i i

i i G G





- Lượng chất lỏng đi qua van tiết lưu 1 dùng để làm lạnh chất lỏng trong ống xoắn:

'' '

5 3

7 5 1

''

2

i i

i i G

' 2

d K tg

h tg i

P

P P P

P P C P

P P

m

hNCA m

P V

Với V hNCA(m3/h), P m(at)

- Công suất hiệu dụng:

m i

- Công suất trên trục động cơ:

tr e

eNCA eNHA

e

N N

Q K

- Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng

- Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng

- Công nén tăng, mô tơ có thể quá tải

- Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơle áp suất cao tác động ngừng máynén, van an toàn hoạt động

- Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu

2.3.2.2 Phân loại

Thiết bị ngưng tụ có nhiều loại và nguyên lí làm việc cũng rất khác nhau Có thể phânloại thiết bị ngưng tụ theo nhiều đặc tính khác nhau: theo môi trường làm mát, theo đặc điểmcấu tạo, theo đặc điểm đối lưu của không khí Trong phần này ta chỉ đi sâu vào nghiên cứu ưu

và nhược điểm của từng loại để chọn ra thiết bị ngưng tụ thích hợp nhất về yêu cầu kĩ thuật,kinh tế… cho hệ thống

1) Bình ngưng giải nhiệt bằng nước

- Hiệu quả trao đổi nhiệt khá ổn định, ít phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

- Cấu tạo chắc chắn, gọn và thích hợp lắp đặt trong nhà, suất tiêu hao kimloại nhỏ, độ thẩm mỹ cao

- Quá trình bám bẩn trên bề mặt đường ống khá nhanh, phải thường xuyên

vệ sinh, xả cặn bẩn bằng hóa chất hoặc cơ khí

- Khả năng bám bẩn ít do các ống trao đổi nhiệt đặt đứng

- Lỏng môi chất và dầu chảy ra ngoài thuận lợi, thu hồi dầu dễ dàng, do đó

bề mặt trao đổi nhiệt được giải phóng nhanh

 Nhược điểm

- Chế tạo, vận chuyển, lắp đặt, vận hành khá phức tạp

- Lượng nước tiêu thụ lớn nên chỉ thích hợp ở nơi dồi dào nguồn nước

c) Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống

Được sử dụng rộng rãi trong các máy lạnh nhỏ, đặc biệt là các máy điều hòakhông khí công suất trung bình Thiết bị gồm 2 ống đồng lồng vào nhau và cuộn lại chogọn Nước chuyển động bên trong ống, môi chất lạnh chuyển động ngược lại ở phầnkhông gian giữa các ống

 Ưu điểm: hiệu quả trao đổi nhiệt lớn, thiết bị nhỏ gọn

 Nhược điểm: chế tạo tương đối khó khăn, lưu lượng môi chất nhỏ do chỉ chuyển

động vào ra một ống duy nhất Do đó thiết bị chỉ thích hợp đối với hệ thống nhỏ vàtrung bình

d) Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản

Cấu tạo có đặt trưng là gợn sóng được dập trên các tấm kim loại có tác dụnglàm rối dòng chuyển động của môi chất và như vậy tăng hệ số truyền nhiệt

 Ưu điểm

- Do được ghép từ các tấm bản mỏng nên diện tích trao đổi nhiệt khá lớn,cấu tạo gọn

- Dễ tháo lắp để vệ sinh, sửa chữa thay thế

- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao

 Nhược điểm

- Chế tạo rất khó khăn

- Khả năng rò rỉ đường nước lớn

2) Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước và không khí

a) Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi

 Ưu điểm

- Do cấu tạo dạng dàn ống nên công suất có thể thiết kế rất lớn

- Ít tiêu tốn nước vì nước được sử dụng theo kiểu tuần hoàn

- An toàn, dễ chế tạo, vận hành và sửa chữa

 Nhược điểm

- Năng suất lạnh riêng nhỏ nên suất tiêu tốn vật liệu khá lớn

- Các cụm ống trao đổi nhiệt thường xuyên tiếp xúc với nước và không khínên bị ăn mòn mạnh Buộc phải nhúng kẽm nóng chống ăn mòn

- Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào khí hậu và thay đổi theo mùa trong năm

- Chỉ thích hợp lắp đặt ngoài trời

b) Dàn ngưng kiểu tưới

 Ưu điểm

- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao

- Suất tiêu hao kim loại nhỏ, giá thành rẻ do không sử dụng các thiết bị phụnhư khung đỡ, bao che

- Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, có thể sử dụng nước bẩn do dàn ống để trần,rất dễ vệ sinh, thích hợp cho nông thôn

- So với bình ngưng ống vỏ, tiêu hao nước không lớn, lượng nước bổ sungchỉ khoảng 30% lượng nước tuần hoàn

 Nhược điểm

- Khi làm việc nước thường bắn ra xung quanh nên chỉ lắp đặt xa khu nhà xưởng

- Do thường xuyên tiếp xúc với nước và không khí nên dàn bị ăn mòn rất nhanh,nếu không được nhúng kẽm nóng sẽ bị hư hỏng rất nhanh

- Hiệu quả giải nhiệt phụ thuộc môi trường khí hậu

3) Dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí

 Ưu điểm

- Không sử dụng nước nên chi phí vận hành giảm

- Không sử dụng hệ thống bơm, tháp giải nhiệt nên ít tốn kém và khônglàm ẩm ướt khu nhà xưởng, có thể treo tường hoặc lắp mái

- Thiết bị đơn giản và dễ sử dụng, ít hư hỏng hay bị ăn mòn

 Thông số ban đầu:

- Điều kiện khí hậu nơi lắp đặt hệ thống (Tp Hồ Chí Minh)

- Phụ tải nhiệt yêu cầu

 Chọn thiết bị ngưng tụ:

Với tất cả những ưu – nhược điểm của các thiết bị ngưng tụ nêu ở phần trên, xétđến yêu cầu công nghệ, kinh tế của công trình ta có thể chọn bình ngưng giải nhiệt bằngnước ống chùm nằm ngang Thiết bị ngưng tụ này có các đặc điểm chính như sau:Bình ngưng có thân bình nằm ngang làm từ thép CT3, bên trong là các ống trao đổinhiệt bằng thép áp lực C20 Các ống trao đổi nhiệt thường được núc lên hai mặt sànghai đầu Hai đầu thân bình là nắp bình, các nắp bình tạo thành vách phân dòng nước đểnước tuần hoàn nhiều lần trong bình ngưng, làm tăng thời gian tiếp xúc giữa nước vàmôi chất Một vất đề quan trọng khi chế tạo bình ngưng là phải bố trí các ống của cácpass phải đều nhau, tránh tổn thất áp suất không cần thiết

Nguyên lí làm việc của bình như sau: Gas từ máy nén được đưa vào bình từ hainhánh ở hai đầu và bao phủ lên không gian giữa các ống trao đổi nhiệt và thân bình.Bên trong bình gas quá nhiệt trao đổi nhiệt với nước lạnh chuyển động trong ống vàngưng tụ thành lỏng Lỏng ngưng tụ được lập tức chảy về bình chứa đặt phía dưới bìnhngưng

a) Tính diện tích trao đổi nhiệt

k k

Q F

α1, α2 : hệ số tỏa nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K

d1, d2 : đường kính trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, mm

λ : hệ số dẫn nhiệt vật liệu ống, W/mK

 Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình logarit

ax min ax min

lnt

m tb

Δt tmax, Δt tmin : hiệu nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất ở đầu vào và đầu ra

 Xác định lưu lượng nước giải nhiệt

k n

n n n

Q G

c  t



Cn = 4,186 : nhiệt dung riêng của nước, kJ/kgK

ρn = 1000 : khối lượng riêng của nước, kg/m3

Δt tn : độ chênh nhiệt độ nước vào và ra thiết bị, Δt tn = 4÷60C

b) Xác định hệ số tỏa nhiệt về các môi trường

 Về phía môi chất: ngưng tụ trên chùm ống trơn nằm ngang

3 '

Δt i : hiệu entalpi môi chất lạnh vào và ra khỏi bình ngưng, J/kg

ρ : khối lượng riêng của môi chất lỏng trong bình ngưng, kg/m3



với n: tổng số ống trong bình

S1, S2: bước ngang và bước đứng, m

 Về phía môi trường giải nhiệt: nước chuyển động trong ống

Chế độ chảy rối: Re > 104



d i

 Re

43 , 0 8 ,

0 Pr Re 021 , 0



Nu

i i

đầu tư cao, độ quá nhiệt hơi ra thiết bị lớn gây tăng công suất nén do nhiệt độ cuối quátrình nén cao

- Bình bay hơi frêon: có 2 loại là môi chất sôi ngoài ống và trong ống.Trong đó, loại môi chất sôi trong ống thường được sử dụng để làm lạnh các môi chất cónhiệt độ đóng băng cao như nước trong hệ thống water chiller

 Dàn lạnh panen

Dàn lạnh panen thường dùng để làm lạnh các chất lỏng trong chu trình hở.Dàn gồm hai ống góp lớn nằm phía trên và phía dưới, được nối bởi các ống trao đổi nhiệtdạng thẳng và trơn Môi chất đi vào ống góp lớn và đi ra ống góp trên, chuyển động và sôitrong ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống

Nhược điểm của dàn lạnh pannen ống thẳng là quảng đường của môi chất quángắn và kích thước cồng kềnh

đó khi hư hỏng không có vật tư thay thế

b) Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí

 Dàn lạnh đối lưu tự nhiên

Dàn lạnh đối lưu tự nhiên không dùng quạt được dùng để làm lạnh không khítrong các buồng lạnh Dàn có thể lắp đặt áp trần hoặc áp tường, ống trao đổi nhiệt là ống

trơn hoặc ống có cánh bên ngoài Cánh tản nhiệt là cánh thẳng hoặc cánh xoắn Nhượcđiểm của dàn lạnh đối lưu tự nhiên là hiệu quả trao đổi nhiệt thấp nên ít được sử dụng

 Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức

Dàn lạnh đối lưu không khí cưỡng bức được sử dụng rất rộng rãi trong các hệthống lạnh để làm lạnh không khí như kho lạnh, thiết bị cấp đông, hệ thống điều hòakhông khí…

Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức có hai loại: loại ống đồng và ống sắt Thường cácdàn được làm cánh nhôm hoặc cánh sắt Dàn lạnh có vỏ bao bọc, lồng quạt, ống khuếchtán gió, ống xả nước ngưng Việc xả nước ngưng thường được thực hiện bằng điện trở xảbăng Mỗi dàn có từ 1 đến 6 quạt, hút không khí chuyển động qua các dàn

Với dàn lạnh ống trơn NH3 có k = 35÷43 W/m2K, frêon có k = 12 W/m2K

Q F

α1, α2 : hệ số tỏa nhiệt bên trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, W/m2K

d1, d2 : đường kính trong và ngoài ống trao đổi nhiệt, mm

λ : hệ số dẫn nhiệt vật liệu ống, W/mK

- Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit

ax min ax min

lnt

m tb

Δt tmax, Δt tmin : hiệu nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất ở đầu vào và đầu ra

- Lưu lượng không khí làm lạnh

0

kk

kk kk kk

Q G



 , kg/s

Ckk = 1 : nhiệt dung riêng của không khí, kJ/kgK

ρkk = 1,15÷1,2 : khối lượng riêng của không khí, kg/m3

Δt tkk : độ chênh nhiệt độ không khí vào và ra thiết bị, 0Cb) Hệ số tỏa nhiệt về phía môi chất

Với NH3 sôi trong ống nằm ngang:

0,667 1,5 w

αw : hệ số tỏa nhiệt của lỏng NH3 khi chuyển động trong ống, W/m2K

αp : hệ số tỏa nhiệt của NH3 khi sôi mạnh, W/m2K

0,7 0,21 0

0, 22

p q P ng

 

qng : mật độ dòng nhiệt theo bề mặt ngoài dàn lạnh, W/m2

P0 : áp suất sôi của NH3, bar

c) Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí: không khí chuyển động ngang qua chùm ống:

Xét các thông số sản phẩm cấp đông [6]:

- Kích thước V = 2δRD = 2x5x10 cm

- Độ ẩm φ = 82%

- Khối lượng riêng ρ = 1050 kg/m3

- Nhiệt dung riêng C = 3749,5 kJ/kg.K

- Hệ số dẫn nhiệt λ = 0,528 W/m.K

- Hệ số tỏa nhiệt α = 33 W/m2K

3.1.1 Thời gian làm lạnh thực phẩm τ1: từ nhiệt độ đầu t1 = 120C đến t0 = 00C

1 1

0

f

t t VC

35 12 ln 016 , 0 33

5 , 3749 10

01 , 0 285 82 , 0 1050 2

1 2

01,0ln

2 0

1 2 1

f

t t

t t C k a



Vậy tổng thời gian cấp đông:

τ = τ1 + τ2 + τ3 = 220 + 3 + 139 = 362 [s]

3.2 Tính toán kích thước buồng cấp đông

3.2.1 Kích thước buồng cấp đông

Thông số ban đầu

- Nhiệt độ tâm xử lý lạnh : tt = -18C

- Nhiệt độ sản phẩm đưa vào : tv = 12C

- Thời gian cấp đông yêu cầu chọn :t = 10 phút

Khối lượng chất tải (cá) tức thời trong tủ :

2

83,316,7

t sp

g

Chọn chiều rộng băng chuyền: Bbc = 1,2 m

Như vậy chiều dài băng chuyền có chứa sản phẩm là:

16,7

13,92

1, 2

sp sp bc

3.2.2 Tính cách nhiệt cách ẩm cho buồng cấp đông

Nhiệt độ không khí ngoài buồng: t1 = 20C (vì đặt trong nhà kín có điều hoà không khí)Chọn hệ số truyền nhiệt k qua vách ngoài: coi hệ số truyền nhiệt qua các mặt tủ bằng nhau

và bằng vách bao ngoài

Nhiệt độ buồng : t2 = -35C  k=0,19W/m2.K

Chọn hệ số toả nhiệt trong và ngoài vách ta có

- Bề mặt ngoài của vách ngoài (tường bao ) và mái: ng =23,3W/m2.K

- Bề mặt trong tủ đối lưu cưỡng bức: tr =10,5W/m2.K

Mặt trong và ngoài của buồng cấp đông là lớp inox có độ dày là  = 0,6mm và hệ số dẫnnhiệt là   22W/mK

* Chiều dày cách nhiệt

Vách bao, trần và nền có chung kết cấu nên chiều dày cách nhiệt được tính chung như sau.

11

5 , 10

1 22

0006 , 0 2 3 , 23

1 19 , 0

1 025 ,

Chiều dày và hệ số dẫn nhiệt các lớp vật liệu cách nhiệt buồng cấp đông

Vật liệu Độ dày, mm Hệ số dẫn nhiệt, W/mK

Kiểm tra đọng sương:

Điều kiện để mặt ngoài không bị đọng sương là nhiệt độ bề mặt ngoài tw lớn hơn nhiệt độđọng sương hoặc hệ số truyền nhiệt của vách kt phải nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt đọng sươngtức k<ks

Mà

2 1

1

1 95 , 0

t t

t t

t1: nhiệt độ môi trường bên ngoài t1=20C

t2: nhiệt độ môi trường bên trong t2=-35C

ts : nhiệt độ đọng sương

1:hệ số toả nhiệt về phía không khí 1=23,3

k K m W t

t

t t

14 20 3 , 23 95 , 0

95 ,

2 1

1 1



Vậy bề mặt tủ không đọng sương

3.3 Tính toán phụ tải lạnh cho hệ thống

3.3.1 Tổn thất do truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Q1 = k.F.Δt t , WTrong đó

F: tổng diện tích 6 mặt của buồng cấp đông, m2

F = 2.(3,3.15 + 3,3.3 + 3.15) = 208,8 m2

Δt t = tKKN – tKKT

tKKN : Nhiệt độ không khí bên ngoài, tKKN = 20oC

tKKT : Nhiệt độ không khí bên trong kho cấp đông, lấy tKKT = -35oC

k: hệ số truyền nhiệt của tường và trần, W/m2K

Q1 = 0,131.208,8(20 + 35) = 1504W =1,5 kW

3.3.2 Tổn thất do làm lạnh sản phẩm

Q2 = E.(i1 – i2)/3600 , kW E: Năng suất kho cấp đông, E = 500 kg/h

i1, i2 : Entanpi của cá ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra, kJ/kg

Nhiệt độ cá đầu vào t1 = 12oC, i1 = 290 kJ/kg

n: Số quạt của buồng cấp đông, n = 8

Q31 = 1000.8.2 = 16000 W = 16 kW

b) Do động cơ băng tải gây ra

Q32 = 1000.η.N2 , W η: Hiệu suất của động cơ băng tải, η = 0,9

N2: Công suất điện mô tơ băng tải, N2 = 1,5 kW

Q32 = 1000.0,9.1,5 = 1350 W = 1,35 kW

c) Tổn thất nhiệt do lọt khí bên ngoài vào

Q4 = Gkk.Cpkk(t1-t2) , kW

Gkk : Lưu lượng không khí lọt, kg/s

Cpkk = 1,009 kJ/kg độ, nhiệt dung riêng trung bình của không khí trong khoảng -40÷20oC

t1= 200C và t2= -350C, nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong buồng

Việc tính toán Gkk thực tế rất khó nên có thể căn cứ vào tốc độ băng chuyền và diện tích cửa vào ra để xác định Gkk một cách gần đúng như sau:

Gkk = ρkk.ω.F , kg/s

ρkk: khối lượng riêng trung bình của không khí trong khoảng -40÷20oC , ρkk = 1,36 kg/m3

ω: tốc độ chuyển động của băng tải, ω = 0,04 m/s

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

Chiều cao khoảng hở là 50mm, chiều rộng bên là 1200 mm

F = 2x0,05x1,2 = 0,12 m2

Gkk = 1,36.0,04.0,12 = 6,528.10-3 kg/s

Q4 = 6,528.10-3.1,009.(20 + 35) = 0.36 kW

- Không hòa tan dầu bôi trơn

- Có mùi khai nên dễ nhận biết khi rò rỉ

- Tan vô hạn trong nước

- Nhiệt độ đông đặt thấp bằng -770C

- Nhiệt độ tới hạn cao bằng 132,40C

- Vận chuyển và bảo quản dễ dàng

 Nhược điểm:

- Là môi chất độc hại

- Dễ gây cháy nổ, ở nồng độ 16÷20% gây nổ

- Khi ẩm ăn mòn mạnh mẽ kim loại màu như: Cu, Zn và các hợp kim của nó

Nói chung NH3 tuy có nhược điểm độc hại nhưng có ưu điểm về mặt kinh tế, theo tính chất nhiệt động thì NH3 là một trong các tác nhân lạnh tốt nhất, tổn thất áp suất trên đường ống

và các cửa van nhỏ vì vậy trong hệ thống cấp đông này ta chọn môi chất lạnh là NH3

3.4.1.2 Các thông số của chế độ làm việc và chọn chu trình lạnh của hệ thống hai cấp

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0

Nhiệt độ sôi của môi chất phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí trong tủ đông ở cuối quá trìnhlàm đông theo yêu cầu công nghệ

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau:

to = tb – t o

tb : nhiệt độ buồng cấp đông

o

t

 : hiệu nhiệt độ yêu cầu

Nhiệt độ của không khí trong tủ vào khoảng -35

Nhiệt độ sôi của môi chất bao giờ cũng thấp hơn nhiệt độ của không khí trong buồng cấp đông

từ (56)oC Ta chọn: t o= 5oC

Suy ra: to = - 35 – 5 = - 40oC

Nhiệt độ ngưng tụ tk

Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ Ở đây

ta sử dụng thiết bị ngưng tụ là bình ngưng ống vỏ nằm ngang làm mát bằng nước bằng tháp giải nhiệt, ta có:

tw2: nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng

tw1: nhiệt độ nước vào bình ngưng

w

t

 = 2 60C: độ chênh nhiệt độ nước đầu vào và đầu ra, chọn t w=40C

Do sử dụng nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt để làm mát bình ngưng nên có thể lấy nhiệt độnước vào bình ngưng là :

Suy ra: tw2 = 34 + 4 = 380C

tk = 38 + 4 = 420CNhiệt độ quá lạnh sau bình ngưng

Là nhiệt độ môi chất lạnh trước khi đi vào van tiết lưu Nhiệt độ quá lạnh càng thấp năngsuất lạnh càng lớn do đó người ta hạ được nhiệt độ quá lạnh xuống càng thấp càng tốt Ở đâyviệc quá lạnh được thực hiện ngay trong thiết bị ngưng tụ là bình ngưng ống chùm nằm ngang

tql = tw1 + (3÷5) = 35 + 3 = 380CNhiệt độ quá nhiệt môi chất

Là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớnhơn nhiệt độ sôi của môi chất Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng thì hơi hút về máynén nhất thiết phải là hơi quá nhiệt

429 , 16 p

3.4.1.3 Sơ đồ nguyên lý và thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý

Chú thích NHA: Máy nén hạ áp

NCA: Máy nén cao ápNT: Thiết bị ngưng tụBH: Thiết bị bay hơiBTG: Bình trung gian có ống xoắn

TL1: các van tiết lưu 1

TL2: các van tiết lưu 2

 Các quá trình nhiệt trong chu trình:

1-1’ : quá nhiệt hơi hút hạ áp

1’-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp