TÌM HIỂU QUY TRÌNH LẠNH ĐÔNG CỰC NHANH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI : TÌM HIỀU PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN LÀM LẠNH ĐƠNG CỰC NHANH GVHD:Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn SVTH: Võ Trường Khương – MSSV: 13096681 Văn Đăng Thành – MSSV: 13092841 Lớp :DHTP9aTT Tháng năm 2016 Mục Lục I Khái niệm làm lạnh đông cực nhanh: Khái niệm: Hệ thống lạnh IQF hay gọi hệ thống cấp đông siêu tốc sản phẩm rời Ký hiệu IQF viết tắt tiếng Anh Individual Quickly Freezer Hệ thống sử dụng băng chuyền chuyển động với vận tốc chậm Trong trình di chuyển, sản phẩm cần đông lạnh tiếp xúc với khơng khí lạnh nhiệt độ thấp dần Hệ thống lạnh IQF chuyên dùng với sản phẩm cấp đông dạng rời Tốc độ di chuyển băng chuyền điều chỉnh được, điều phụ thuộc sản phẩm cấp đông yêu cầu thành phẩm Nhiệt tiếp xúc với đồ cấp đơng khơng khí đối lưu cưỡng tốc độ lớn, nhiệt từ -35 đến -43 độ C với thời gian nhanh, thất thoát nhiệt nhờ vỏ buồng cách nhiệt bọc hai lớp inox làm từ poyurethan Phân loại hệ thống lạnh IQF có ba dạng sau: - Buồng cấp đơng băng chuyền kiểu xoắn, hay cịn gọi Spiral IQF Buồng cấp đông băng chuyền kiểu thẳng: Straight IQF Buồng cấp đông băng chuyền siêu tốc: Impingement IQF Trong xưởng hay nhà máy, buồng hệ thống lạnh IQF liền với băng chuyền khác băng chuyền hấp, làm nguội, làm khô, băng chuyền mạ băng buồng tái đơng Hình 1: Dây chuyền hệ thống IQF Nguyên lý hoạt động : Hệ thống lạnh IQF sử dụng môi chất NH3(Nito lỏng) kết hợp với nhiều kiểu băng chuyền cấp đông sử dụng phương pháp cấp dịch dàn lạnh bơm.Nito lỏng có lợi sản phẩm phụ hóa lỏng khí,nó khơng bị xử lý khơng khí,nito lỏng hồn tồn vơ hại,khi bảo quản phương pháp thực phẩm khơng bị biến đổi.Ngồi nito lỏng có số tính chất có lợi khơng màu,khơng mùi,khơng cháy,khơng nổ ,trơ hóa học đặc biệt nito lỏng làm giảm nước sản phẩm mức tối thiểu- 1% Những lợi chất Nito lỏng hệ thống IQF là: - Thời gian đóng băng nhanh Giữ thuộc tính ban đầu sản phẩm,mà chất lượng thực phẩm lại giữ nguyên vẹn Thiết bị làm lạnh nhỏ Năng suất cao Sử dụng Nito lỏng hệ thống IQF có cách chính,đó là: - Bằng cách ngâm:tuy nhiên ngày khơng cịn sử dụng sử dụng lượng nhiệt ngầm q trình bay đặc biệt cịn tạo vết nứt khơng mong muốn bề mặt sản - phẩm làm giảm chất lượng sản phẩm Bằng cách phun:cách khắc phục nhược điểm cách ngâm,lượng nhiệt sử dụng cung cấp từ tồn tác nhân đơng lạnh,phun với Nito lỏng suất làm mát sử dụng mức tối đa Đi kèm với băng chuyền cấp đông băng chuyền tái đông Người ta dùng nước để xả băng dàn lạnh băng chuyền cấp đông tái đơng Tiếp theo đó, để làm khơ băng chuyền, người ta sử dụng khí nén Các thiết bị khác hệ thống lạnh IQF bao gồm: bình chứa cao áp, hạ áp, bình tách dầu, bình thu hồi dầu, bình trung gian, thiết bị ngưng tụ, bơm nước giải nhiệt, bơm dịch, xả băng bể nước xả băng II Phân loại hệ thống cấp đông: Buồng cấp đơng hệ thống dạng xoắn (Spiral IQF): Buồng có cấu tạo khối hộp, vách hai mặt inox sử dụng vật liệu polyurethan dày 150mm, tỷ trọng 40kg/m3 Bên băng tải theo dạng xoắn lò xo từ lên Dàn lạnh khơng khí đối lưu cưỡng với tốc độ cao nhiệt thấp, khoảng -40 đến -30 độ C So với hệ thống IQF khác,Spiral IQF có lợi riêng Spiral IQF gồm có thành phần vành đai băng chuyền xếp chồng lên thành hình xoắn ốc,một trao đổi nhiệt bay hơi,một buồng cách nhiệt.Băng chuyền thiết kế hình thức lưới thép để khơng khí dễ dàng Các băng tải tự xếp ,do tạo thành vịng xoắn ốc Băng tải hàng làm inox nhựa chịu nhiệt, chuyển động nhanh chậm nhờ biến tần điện tử Có hệ thống tháo rửa vệ sinh nước khí nén, có búa làm rung buồng cấp đơng để chống dính sản phẩm Dàn lạnh có quạt hướng trục, mô tơ chịu nước, môi chất NH3, ống trao đổi nhiệt inox, cánh nhôm, xả băng nước Tất chi tiết hệ thống lạnh IQF (khung đỡ dàn lạnh băng chuyền, vỏ che dàn lạnh) làm vật liệu không gỉ - Ưu điểm Spiral IQF: Toàn thiết bị bay làm hợp kim nhôm để thuận tiện cho việc vệ sinh,ngồi cịn tăng hiệu cao q trình cấp đơng.Nó hoạt động mà khơng cần rã đông Vành đai Mesh:được làm dây thép khơng gỉ.Các thực phẩm đơng lạnh trực tiếp đây.Các vành đai trơn tru,cho nên không để lại dấu vết thực phẩm qua Tháp xoắn ốc chắn gió bên ngồi thiết bị bay có thiết kế thiết kế chắn gió đối - xứng vịng trịn trượt.Thiết kế làm tăng trao đổi nhiệt để đơng lạnh thực phẩm Thành phần làm từ thiết bị không gỉ,đáp ứng yêu cầu vệ sinh thiết bị Nhược điểm: Sửa chữa bảo dưỡng lại phức tạp cách bố trí băng tải Hình 2: Cấu tạo buồng cấp đông hệ thống dạng xoắn Buồng cấp đơng hệ thống dạng thẳng (Straight IQF): Buồng có cấu tạo dạng khối, vách hai mặt inox bao bọc polyurethan dày 150mm.Bao gồm phần băng chuyền thiết bị bay hơi,quạt phần vỏ cách nhiệt bao quanh Có hai kiểu hệ thống Straight IQF Conventional Flow Pressure Tunnel Flow Conventional Flow phương pháp sử dụng lạnh thơng thường,cịn Pressure Tunnel Flow sử dụng lạnh truyền xuống đường hầm băng chuyền tốc độ cao,qua q trình làm lạnh tốn thời gian phương pháp Hình 3: Nguyên lý hoạt động Conventional Flow Pressure Tunnel Flow - Ưu điểm: Thiết bị đơn giản,sản phẩm đưa vào hai đầu dễ dàng nhanh chóng.Thiết bị - khơng gỉ giúp vệ sinh dễ dàng Nhược điểm: Chiều dài băng chuyền lớn nên tốn diện tích Để hạn chế tổn thất nhiệt cửa vào hàng, hệ thống dùng cửa khe hở nhỏ phù hợp với loại nguyên liệu Buồng cấp đông hệ thống IQF siêu tốc (Impingement IQF): Cấu tạo tương đối giống với dạng buồng cấp thẳng Tuy nhiên, bên bố trí đến băng tải điều chỉnh tốc độ tùy sản phẩm nhu cầu Các dàn lạnh xếp thành hai dãy hai bên băng tải Ống hướng gió giúp nhiệt lạnh từ khí tập trung vào sản phẩm.Buồng cấp có bao che cách nhiệt polyurethen day 150-200mm hai bên mặt inox Buồng cấp đơng có cửa vào kiểu kho lạnh với hệ thống điện trở nhiệt sưởi cửa, đồng thời bên có đèn chiếu sáng Hệ thống băng tải thiết bị làm inox Dàn lạnh thép không gỉ cánh tản nhiệt nhơm thích hợp với bơm cấp dịch tuần hoàn R22 NH3, bước cánh thiết kế đặc biệt để tăng hiệu truyền nhiệt vệ sinh dễ dàng Tất bề mặt sàn kín nước, bên có máy cấp đơng có độ dốc nghiêng giúp tháo nước dễ dàng - Ưu điểm: Cùng thời gian cấp đông nhanh máy cấp đông sử dụng nitơ lỏng Hạn chế nước tối thiểu, với chi phí vận hành nửa so với cách dùng nitơ lỏng Chất lượng tuyệt vời, không cháy lạnh, sản phẩm không dịch chuyển máy Sản phẩm giữ nguyên hình dạng ban đầu Đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp Lắp đặt nhanh, theo khối hồn chỉnh, mở rộng để tăng công suất, dùng cho hệ thống lạnh NH3 Freon Thích hợp với sản phẩm mỏng dẹt cá phi lê, tôm, bánh khoai, bánh nướng sản phẩm - trứng Nhược điểm: Hầu hệ thống khắc phục nhược điểm loại hệ thống kia,tuy nhiêm song hành với thiết bị đại giá thành thiết bị cao III Thiết bị: Băng chuyền cấp đông Newtechco TL-ABT-03: a Cấu tạo: Băng chuyền cấp đông IQF siêu tốc loại phẳng, Newtechco thiết kế chế tạo chuyên dùng cho cấp đông nhanh sản phẩm nông sản, thuỷ hải sản dạng rời đóng gói rút chân không, đặc biệt sản phẩm cá tra, ba sa, nghêu sị, tơm vỏ với hiệu suất cao Băng chuyền thiết kế dựa ứng dụng triệt để ngun lý khí động học, sản phẩm đơng lạnh hao hụt, tiết kiệm đáng kể lượng điện tiêu thụ b Thơng số kỹ thuật: Kích thước buồng đông : D 14000 x R 3200 x C 3550 mm Bề rộng băng tải : 1200 mm Loại băng tải : Băng tải inox phẳng nhật sản xuất Tốc độ băng tải : Tự động hoá điều chỉnh từ đến 30 phút theo loại sản phẩm tương ứng với nhiệt độ buồng Tổng công suất điện Quạt : 10 x 2.2 kW = 17,6 kW Điện trở sưởi joint cửa : 0,3 kW,18,45 kW Công suất lạnh cần thiết : 110 Kw lạnh, nhiệt độ hút = -45°C Nhiệt độ gió = -40oC Thời gian chạy lấy độ : 40 phút đạt – 38°C Nhiệt độ buồng bắt đầu nạp liệu : -34°C Môi chất lạnh : NH3 Cấp dịch : Bơm dịch tuần hoàn, đến lần tỷ lệ dịch bốc Xã đá : Bằng nước Điều khiển vận hành : Tự động hoá vi xử lý điện tử Thông tin sản phẩm cấp đông: Loại sản phẩm : Cá ba sa, cá tra phi lê Nhiệt độ sản phẩm vào : + 10°C Nhiệt độ sản phẩm : -18°C, nhiệt độ cân tâm sản phẩm Mật độ nạp liệu : 7kG/1m băng tải Thời gian đơng : 12 phút (theo tính tốn) Cơng suất : 500 kG/giờ c Quy trình cấp đơng : Sản phẩm băng tải qua vùng có khe gió thổi tốc độ cao, khe gió bố trí thổi từ xuống trực tiếp vào sản phẩm từ lên làm lạnh băng tải, tiếp tục thổi gió liên tục từ hai phía suốt chiều dài buồng đơng Buồng đơng thiết kế khe gió thổi đến sản phẩm tạo hiệu ứng COANDA, hiệu ứng làm cho luồng gió tiếp xúc xung quanh bề mặt sản phẩm liên tục, nên sản phẩm đông nhanh đồng đều, chất lượng thành phẩm đạt mức tối ưu với nhiệt độ tâm sản phẩm đạt mức – 18°C.Hiệu ứng COANDA với luồng gió tốc độ cao làm cho sản phẩm làm lạnh cứng (khô) nhanh xung quanh bề mặt từ lúc bắt đầu vào buồng đơng nên hạn chế thất nước sản phẩm, giảm hao hụt, mang lại hiệu kinh tế cao d Mô tả đặc tính kỹ thuật: Cách nhiệt phịng đơng panel PU lắp ghép dày 125 mm, hai mặt bọc tolt color bond, phịng thiết kế có dạng máng hàn kín mối ghép nên hạn chế nước xâm nhập vào cách nhiệt Nền phòng có độ dốc hướng vào máng nước thuận lợi cho việc phun nước làm vệ sinh xã đá dàn lạnh Hai cửa phịng đơng có đủ kích thước cho cơng nhân vào bảo dưỡng làm vệ sinh thiết bị Các đầu vào cửa băng tải có trang bị màng chắn chống khơng khí ẩm bên ngồi xâm nhập vào bên buồng đông gây bám đá dàn lạnh ngăn chặn lạnh buồng ngồi gây tốn cơng suất lạnh Màng chặn vật liệu silicone, đảm bảo đàn hồi ổn định bị lạnh đến nhiệt độ lạnh sâu vật liệu đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm HACCP FDA Bộ truyền động có cấu căng băng tự động có khả tránh băng căng lỏng co giản băng theo nhiệt độ Khung đở băng tải lót nhựa, đảm bảo hạn chế ma sát trượt với băng tải, hoạt động hiệu cao có tuổi thọ sử dụng lâu dài đạt yêu cầu vệ sinh thực phẩm Hệ thống phân phối luồng gió bố trí thích hợp, khoảng cách khe thổi đủ xa để hai luồng gió khơng bị ảng hưởng ma sát với dễ tạo hiệu ứng coanda bề mặt sản phẩm, điều có nghĩa hiệu suất truyền lạnh từ luồng gió vào sản phẩm đạt mức tối ưu, thời gian đông ngắn giảm hao hụt sản phẩm Các cửa chắn gió kiểu lề thuận tiện cho đóng mở ca làm vệ sinh Quạt dàn lạnh loại lịng sóc tạo áp lực gió cao, cánh quạt inox VN chế tạo cân động, đường hút cánh quạt có biên dạng hình cong để đạt hiệu suất cao tiết kiệm điện năng, motor Đức sản xuất, loại có khả hoạt động môi trường lạnh sâu tưới nước bên Dàn lạnh loại ống cánh thép mạ kẽm nhúng nóng Đức sản xuất, cánh tản nhiệt dàn lạnh đủ thưa để hoạt động từ 16 liên tục trở lên xã đá Hệ thống điện điều khiển vận hành sản xuất hoàn toàn tự động hệ thống vi xử lý lập trình điều khiển theo yêu cầu quy trình sản xuất nhiều loại nhiều size sản phẩm ca Điều có nghĩa người quản lý sản xuất cần chạm tay vào hình cảm ứng hiển thị loại size sản phẩm ấn nút nhập thông số tên size sản phẩm, điều khiển xử lý thông tin điều khiển tốc độ băng tải theo nhiệt độ buồng đông để sản phẩm sau qua cấp đông đạt hiệu suất, chất lượng cao hạn chế tiêu tốn điện Vỏ tủ điện inox cửa có joint kín nước, bên có điện trở ln sưởi nóng bảo vệ vi xử lý điện tử, mặt trước tủ điện có hình tinh thể lỏng LCD 01 nút ấn dừng khẩn cấp, hình thể chế độ vận hành, thông số làm việc dạng số dạng biểu đồ, có khả thể hướng dẫn vận hành sử dụng, cảnh báo cho người sử dụng nguy hiểm xảy thông báo lỗi cách giải Tiếng Việt Ngồi có u cầu thêm từ phía khách hàng, hệ thống điện điều khiển có khả kết nối với hệ thống theo dõi quan sát quản lý từ xa thông qua mạng máy tính LAN SCADA IQF belt phẳng siêu tốc: IQF belt buồng cấp đông băng chuyền dạng thẳng a Nguyên lý hoạt động: Trong suốt thời gian cấp đông, sản phẩm di chuyển xuyên qua buồng lạnh băng chuyền, hàng ngàn tin khí lạnh với tốc độ cao hướng trực tiếp lên mặt mặt sản phẩm, thổi nóng bao bọc xung quanh sản phẩm, đẩy nhanh tiến trình trao đổi nhiệt Các tia khí cho phép hệ thống đạt hiệu làm lạnh tương đương máy cấp đông dùng chất nitrogen lỏng b Quy trình cấp đơng: Trong buồng IQF, sản phẩm di chuyển băng tải dạng phẳng vật liệu thép không rỉ Hàng ngàn tia khí lạnh với tốc độ cực cao thổi trực tiếp liên tục lên mặt sản phẩm mặt băng tải, với hệ số dẫn nhiệt cao loại băng tải sử dụng, làm lạnh nhanh sản phẩm hai phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu tiếp xúc Do trao đổi nhiệt diễn đồng thời tất bề mặt sản phẩm, nên q trình cấp đơng diễn nhanh hiệu IQF belt phẳng truyền thống c Thông số kỹ thuật: Môi chất : Các loại Freon d Ưu điểm: - Thời gian cấp đông rút ngắn gần nửa nhờ áp dụng nguyên lý cấp đông siêu tốc Hao hụt trọng lượng sản phẩm thấp Chất lượng sản phẩm cao khơng bị biến dạng q trình cấp đơng Vận hành đơn giản giảm chi phí so với IQF phẳng dùng plate chất tải lạnh - nước muối Chất lượng cao Dễ lắp đặt sử dụng Dùng cho tất hệ thống lạnh, điều hịa khơng khí, làm mát nước … Thích hợp để cấp đơng nhiều loại sản phẩm khác nhau: cá fillet, tôm, tôm tẩm bột, hamburger Nhờ sử dụng băng tải dạng phẳng, sản phẩm sau cấp đông dễ dàng tách rời khỏi bề mặt - băng tải khơng có dấu tì vết bề mặt cấp đông loại băng tải lưới Băng tải thép không rỉ dạng phẳng bảo vệ sản phẩm mỏng manh, giữ - nguyên vẻ hấp dẫn thực phẩm cấp đông Đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm theo HACCP/FDA Tiết kiệm nước nhờ hệ thống vệ sinh rửa belt có tái tuần hoàn nước Khung thiết bị chế tạo thép không rỉ, bền hợp vệ sinh Vỏ thiết bị chế tạo từ cách nhiệt PU chất lượng cao, đảm bảo an toàn vệ sinh thực - phẩm q trình cấp đơng Tốc độ băng chuyền điều chỉnh tuỳ thuộc vào chủng loại kích thước sản phẩm Thuận tiện việc cài đặt, hiệu chỉnh, thể lưu trữ thông số vận hành nhờ sử dụng bàn phím hình tinh thể lỏng LCD 10 - Sử dụng thiết bị điều khiển vi xử lý lập trình trước PLC, làm đơn giản tăng độ tin cậy vận hành Thiết bị điều khiển mở rộng để kết nối với máy tính nhằm nâng cao hiệu - vận hành, kiểm sốt lưu trữ thơng tin Có hệ thống thiết bị đo lường, bảo vệ hoàn chỉnh nút dừng khẩn cấp đặt vị trí vận hành thuận tiện - Tủ điện thép không rỉ chống thấm nước GEA IQF tunel freezer and chillers: a Cấu tạo: Hình 4: Cấu tạo hệ thống GEA IQF tunel freezer and chillers Chú thích: – Nơi tiếp nhận nguyên liệu – Băng tải máy rung: đưa nguyên liệu vào máy – Mặt đáy : làm thép khơng gỉ,cách nhiệt có độ dốc định – Structure: làm thép khơng gỉ,có độ dốc từ mặt sàn đến khu vực làm giảm vi khuẩn.Đây khu vực mà sản phẩm thủy sản làm lạnh đông phương pháp IQF – Product Guard: Khu vực bảo vệ sản phẩm khu bảo quản sản phẩm sau làm lạnh đơng – Đây khu vực an tồn để vệ sinh thiết bị – Evaporators: làm từ ống thép khơng gỉ,bền có tác dụng truyền nhiệt cách tối ta – Accesibility: Cửa làm thép khơng gỉ,cho phép cơng nhân vào vệ sinh b Ưu điểm: 11 Ngoài bảo quản thủy sản,cịn có khả bao quản đa dạng loại sản phẩm khác thịt,rau,quả… Quá trình bảo quản diển cách nhanh chóng nhẹ nhàng,khơng tác động học lên sản phẩm,giảm thiểu tối đa nguy tổn hại cho sản phẩm Năng suất cao Tiết kiệm lượng cách sử dụng nhiệt độ bay cao giảm áp suất Dễ dàng vệ sinh thiết bị,bảo trì Hệ thống IQF siêu tốc Linde: a Quy trình: Tại cổng vào,khi sản phẩm đưa vào đóng băng phun nito lỏng với tốc độ cao.Dọc theo hai vành đai,khí nito phun với vận tốc cao.Hiệu trình đạt tối đa cách di chuyển làm ấm khí nito di chuyển vào sản phẩm xuống theo chiều dài băng chuyền Hình : Cấu tạo hệ thống IQF siêu tốc Linde b Ưu điểm: - Khả đóng băng cao - Tỉ lệ nước 12 - Thiết kế va chạm độc đáo cung cấp nhanh hơn,đóng băng hiệu Thiết kế đơn giảm làm giảm bớt trình vệ sinh Khơng khí xâm nhập mức tối thiểu Thiết kế theo modum cho phép dễ dàng mở rộng Kích thước nhỏ so với hệ thống thông thường Tốc độ truyền nhiệt đối lưu cao sử dụng cách hiệu Giảm chi phí sử dụng Tốc độ truyền nhiệt cách liên tục,nhất quán,thậm chí đóng băng dọc theo vành đai lẫn mặt - mặt sản phẩm Dễ vệ sinh c Thông số kĩ thuật: Model Chất liệu vật liệu Vật liệu cách điện Chiều rộng vành đai Độ cao vành đai Chiều dài thiệt bị đóng băng Tổng bề rộng Dữ liệu điện Vành đai Driver Motor Fan Motor Yêu cầu điện KFIT – 26-xx Thép không gỉ Polyurethane Foam: : in Bottom 28 in 39 in 10 ft lắp đặt theo chiều dài mong muốn 73 in KFIT-38-xx Thép không gỉ in Sides Top 1,5 mã lực (1,1 kW) @ 3HP (2.2 kW) (10 'module) 460V / pha / 60 Hz 1,5 mã lực (1,1 kW) @ 3HP (2.2 kW) (10' module) 460V / pha / 60 Hz 13 40 in 39 in 20 ft lắp đặt theo chiều dài mong muốn 89 in Tài Liệu Tham Khảo Parishrama Bhavan,Basheerbagh, Hyderabad,Project profile on individual quick freezing http://kholanhtuanngocanh.com/San-Pham/iqf-belt-phang-sieu-toc-227.html http://haiau.com/he-thong-lanh-iqf/ http://skt.vn/vi/content/article/41/BangChuyenCapDongIQF.html Bogdan HORBANIUC , Carmen Cătălina IOAN , Gheorghe DUMITRAŞCU, Study of individual quick freezing using liquid nitrogen: an ecological foods freezing technique ...Mục Lục I Khái niệm làm lạnh đông cực nhanh: Khái niệm: Hệ thống lạnh IQF hay gọi hệ thống cấp đông siêu tốc sản phẩm rời Ký hiệu IQF viết tắt tiếng Anh Individual... chuyển động với vận tốc chậm Trong trình di chuyển, sản phẩm cần đông lạnh tiếp xúc với khơng khí lạnh nhiệt độ thấp dần Hệ thống lạnh IQF chuyên dùng với sản phẩm cấp đông dạng rời Tốc độ di chuyển... bọc xung quanh sản phẩm, đẩy nhanh tiến trình trao đổi nhiệt Các tia khí cho phép hệ thống đạt hiệu làm lạnh tương đương máy cấp đông dùng chất nitrogen lỏng b Quy trình cấp đơng: Trong buồng