v. Một số tiêu chuẩn về sản phẩm cá tra, cá basa fillet cấp đông
2.2.2 Tại sao phải cấp đông thủy sản ?
Thực phẩm ở nhiệt độ cao dưới tác dụng của men phân giải (enzim) của bản thân và các vi sinh vật sẽ xảy ra quá trình biến đổi về chất, dẫn đến hư hỏng, ươn thối. Khi nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các quá trình trên sẽ bịức chế và kìm hãm, tốc độ các phản ứng hoá sinh sẽ giảm. Nhiệt độ càng thấp, tốc độ phân giải càng giảm mạnh. Khi nhiệt độ giảm thì hoạt động sống của tế bào giảm là do:
Cấu trúc tế bào bị co rút Độ nhớt dịch tế bào tăng
Sự khuếch tán nước và các chất tan của tế bào giảm
Hoạt tính của enzim có trong tế bào giảm. Nhiệt độ thấp ức chế tốc độ của các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm. Nhiệt độ thấp tốc độ giảm, người ta tính rằng cứ giảm 100C thì tốc độ phản ứng hoá sinh giảm xuống còn từ 1/2 đến 1/3. Nhiệt độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng không tiêu diệt được nó. Nhiệt độ giảm xuống 00C hoạt động của hầu hết các enzim bị đình chỉ. Tuy nhiên men lipaza, trypsin, catalaza ở nhiệt độ -1910C cũng không bị phá huỷ. Nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải giảm.
Như vậy khi nhiệt độ thấp quá trình phân giải của thực phẩm sẽ bị chậm lại hoặc chấm dứt hoàn toàn là do:
Hoạt động của các men phân giải bịđình chỉ.
Sự phát triển của các vi sinh vật bị ức chế, đại bộ phận các vi sinh vật ngừng hoạt động trong khoảng -30C ÷ -100C. Tuy nhiên ở -100C vi khuẩn micrococcuss vẫn sống nhưng phát triển chậm. Các loại nấm mốc chịu lạnh tốt hơn, có thể tới -150C. Để nấm mốc sống được độ ẩm phải đảm bảo ít nhất là 15%. Khi nhiệt độ giảm xuống -180C thì nước trong thực phẩm mới đóng băng tới 86%, đạt yêu cầu trên. Vì vậy nhiệt độ bảo quản tốt nhất từ -180C trở xuống mới làm cho toàn bộ vi sinh vật và nấm mốc ngừng hoạt động hoàn toàn.
2.2.3 Cơ chế của đóng băng trong thực phẩm khi lạnh đông
Nước trong thực phẩm do có hoà tan các chất tan nên nhiệt độ đóng băng thấp hơn 0oC. Khi hạ nhiệt độ thực phẩm xuống thấp các dạng nước trong thực phẩm đóng băng dần dần tuỳ mức độ liên kết của chúng với tế bào.
Khi nhiệt độ hạ xuống thấp bằng nhiệt độ cấp đông, trước tiên các tinh thể đá xuất hiện ở gian bào (khoảng trống giữa các tế bào). Khi đến điểm đóng băng đa số nước ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên cao hơn trong tế bào. Do đó áp
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ suất thẩm thấu tăng lên làm cho nước trong tế bào có xu hướng ra ngoài qua gian bào, qua màn bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo nên tinh thể mới.
Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cảở bên ngoài lẫn bên trong tế bào, tinh thểđá sẽ nhuyễn và đều. Do đó nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước và các tinh thểđá tạo ra sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, giảm chất lượng sản phẩm. Khi nước tự do đã đóng băng hết thì đến nước liên kết, bắt đầu từ nước có liên kết yếu đến nước có liên kết mạnh.
2.2.4 Các thiết bị dùng trong cấp đông i. Máy nén i. Máy nén
Chu trình hai cấp nén, hai tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn
Hình 19: Sơđồ máy nén hai cấp, hai tiết lưu làm mát không hoàn toàn
QK NT TL1 NCA BTG MTG QTG TL2 NHA BH Q0 NHA: Nén hạ áp TL1: Van tiết lưu 1
NCA: Nén cao áp TL2: Van tiết lưu 2
MTG: Máy trung gian BTG: Bình trung gian
NT: Thiết bị ngưng tụ BH : Thiết bị bay hơi
Hơi ở thiết bị bay hơi ra có trạng thái bão hòa được máy nén hạ áp nén lên trạng thái quá nhiệt. Trong thiết bị làm mát trung gian hơi quá nhiệt được làm mát xuống nhiệt
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ độ bằng nhiệt độ ngưng tụ. Hơi quá nhiệt hòa trộn với hơi bão hòa ở bình trung gian (tách lỏng), sau khi hòa trộn hơi được hút về máy nén cao áp và được nén, sau đó được làm mát và ngưng tụ xuống trạng thái bão hòa lỏng. Qua van tiết lưu (điều chỉnh áp suất từ áp suất ngưng tụđến áp suất bay hơi) vào bình trung gian, lượng hơi bão hòa sẽ được đưa về máy nén trộn với hơi quá nhiệt và được nén cao áp, lượng lỏng qua van tiết lưu 2 và vào thiết bị bay hơi.
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ Trong chu trình nén, môi chất (Freon 22) được nén hạ áp, qua ống làm mát trung gian về đầu hút của nén cao áp tiếp tục nén lần 2. Hơi đưa ra khỏi máy nén được đưa vào bình tách dầu, sau khi tách dầu môi chất đi vào bình ngưng tụ, được giải nhiệt, làm mát đến nhiệt độ ngưng tụ. Ra khỏi bình ngưng tụ môi chất ở dạng lỏng và được chứa trong bình cao áp, sau đó thoát ra qua van tiết lưu.Sự chênh lệch áp suất theo quán tính môi chất được làm lạnh sẽ vào bình hạ áp. Theo thiết kế của thiết bị, môi chất lạnh trong bình hạ áp sẽ đi từ thấp đến cao và môi chất chảy tràn vào thiết bị bay hơi. Ở thiết bị bay hơi, sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm, môi chất chuyển từ lỏng sang hơi về bình tách lỏng và về máy nén, tiếp tục chu trình nén.
Các thiết bị phụ của hệ thống lạnh Bình tách dầu
Máy nén lạnh cần có dầu bôi trơn để bôi trơn các bề mặt ma sát. Khi máy nén làm việc, luôn có một lượng dầu bị cuốn theo hơi nén vào đường đẩy rồi vào bình ngưng việc, luôn có một lượng dầu bị cuốn theo hơi nén vào đường đẩy rồi vào bình ngưng tạo một lớp trở nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng, bình bay hơi…làm giảm hiệu suất máy lạnh. Để tránh hiện tượng trên, người ta bố trí bình tách dầu lắp đặt trên đường hơi nén từ máy nén đến bình ngưng.
Nhiệm vụ: Tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vào dàn ngưng mà dẫn dầu quay trở lại máy nén. Tùy theo hiệu quả tách dầu của thiết bị mà dầu được tách ra nhiều hay ít, tuy nhiên một phần nhỏ dầu còn lại vẫn đi vào thiết bị ngưng tụ, bay hơi nên vẫn phải áp dụng các biện pháp khác để rửa dầu, xả dầu ra khỏi các thiết bị này.
Nguyên tắc làm việc
Làm giảm tốc độ dòng hơi thay đổi hướng chuyển động (bằng cách bố trí các tấm chặn vuông góc với dòng chảy hoặc xoắn để các bụi dầu mất động năng tích tụ lại và chảy xuống đáy bình).
Làm mát hơi nén xuống nhiệt độ thấp 50 – 600C bằng ống xoắn ruột gà cho nước làm mát chảy bên trong.
Phương pháp hồi dầu về máy nén
Bố trí cơ cấu tự động hồi dầu về máy nén, có một van phao trong bình tách dầu, khi dầu trong bình tách dầu tăng lên, van phao mởđể dầu trở lại máy nén.
Bình ngưng tụ nằm ngang làm mát bằng nước
Cấu tạo: Gồm một bình hình trụ nằm ngang chứa bên trong nhiều ống trao đổi nhiệt, đường kính nhỏ.
Nguyên tắc hoạt động: Hơi vào bình ngưng chiếm khoảng không gian giữa các ống dẫn nước lạnh, truyền nhiệt cho nước lạnh và ngưng lại thành lỏng. Lỏng ngưng tụ ở phần dưới bình được dẫn ra ngoài vào bình chứa.
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ Hư hỏng và cách khắc phục
Chất lượng nước làm mát xấu và chếđộ bão dưỡng không đảm bảo thì bình ngưng rất dễ bị bám cáu bẩn làm tắc nghẽn đường nước, giảm khả năng truyền nhiệt nên nhiệt ngưng tụ tăng cao, công suất lạnh không đáp ứng được yêu cầu công nghệ. Nếu không thay thế bình ngưng mới được thì phải tẩy rửa cặn bằng cơ học (bàn chải lông), hoặc kết hợp hóa chất (Na2CO3 5%), rồi thổi sạch bằng khí nén.
Bơm nước hỏng hay đường ống dẫn bị rò làm mất nước làm mát bình ngưng sẽ gây sự cố nguy hiểm cho cả hệ thống. Vì vậy phải đảm bảo hệ thống điều chỉnh tự động và bảo vệ tựđộng hoạt động tốt để cấp đủ nước cho bình ngưng, hoặc ngừng máy nén khi lưu lượng và nhiệt độ nước làm mát không đảm bảo. Định kỳ xả dầu để không có dầu bám ở bề mặt ống trao đổi nhiệt làm giảm điều kiện truyền nhiệt.
Bình chứa cao áp
Chứa chất lỏng môi chất ở áp suất cao, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Được đặt dưới bình ngưng và được cân bằng áp suất với bình ngưng bằng các đường ống cân bằng hơi và lỏng. Bình được đặt nằm ngang, sức chứa của bình khoảng 30% sức chứa của toàn hệ thống bay hơi.
Bình trung gian
Dùng để làm mát trung gian hơi môi chất sau cấp nén áp thấp và để quá lạnh lỏng môi chất trước khi vào van tiết lưu bằng cách bay hơi một phần môi chất lỏng.
Bình tách lỏng
Tách các giọt chất lỏng khỏi luồng hơi hút về máy nén, đảm bảo hơi hút về máy nén ở trạng thái bão hòa khô, tránh cho máy nén không hút phải lỏng gây va đập thủy lực làm hư hỏng máy nén. Bình tách lỏng cũng làm việc theo nguyên tắc giảm tốc độ và thay đổi hướng chuyển động của dòng hơi. Do đó các giọt chất lỏng và bụi lỏng bị tách ra, rơi xuống đáy bình, chỉ có hơi khô đi về máy nén. Bình tách lỏng có bố trí bộ điều chỉnh và chỉ báo mức lỏng, khi mức lỏng dâng lên đến vị trí nguy hiểm, thiết bị tự động sẽ cho máy nén ngừng hoạt động để tránh nguy cơ va đập thủy lực do hút phải lỏng.
Thiết bị bay hơi
Hóa hơi gas bão hòa ẩm sau tiết lưu, đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh. Quá trình làm việc của thiết bị bay hơi ảnh hưởng đến thời gian, hiệu quả làm lạnh. Khi quá trình trao đổi nhiệt ở thiết bị bay hơi kém thì thời gian làm lạnh tăng, trong một số trường hợp do không bay hơi hết lỏng trong dàn lạnh dẫn tới máy nén có thể hút ẩm về gây ngập lỏng.
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí (đông gió, IQF, kho chờ đông): Không khí lưu động ngoài chùm ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống, không khí được làm lạnh là không khí được tuần hoàn cưỡng bức nhờ quạt gió đẩy qua thiết bị. Không khí được đưa ngang theo hướng vuông góc với chùm ống, còn R22 được đưa qua thiết bị phân phối vào các xec-xi đặt nằm ngang nối tiếp theo chiều cao thiết bị. Bão dưỡng thiết bị bay hơi: Khi băng bám trên dàn lạnh nhiều sẽ làm tăng nhiệt trở của dàn lạnh, dòng không khí đi qua giàn bị tắc, giảm lưu lượng gió, một số trường hợp làm tắc các cánh quạt, mô tơ quạt không thể quay làm cháy mô tơ. Vì vậy phải thường xuyên xả băng dàn lạnh.
ii. Tủđông tiếp xúc
Hình 21: Tủđông tiếp xúc
Nguyên tắc hoạt động
Các sản phẩm được đặt trên các khay và được kẹp giữa các tấm lắc cấp đông. Các tấm lắc kim loại bên trong có các đường ống chứa môi chất lạnh, nhiệt độ bay hơi đạt t
o = -40 ÷ -45oC. Nhờ tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệt tương đối hiệu quả và thời gian làm đông được rút ngắn, có thể đạt 1,5÷2 giờ. Truyền nhiệt trong tủđông tiếp xúc là dẫn nhiệt. Sau khi nhận nhiệt từ sản phẩm, môi chất lỏng hóa hơi theo ống hơi vào bình và trở về máy nén tiếp tục chu trình nén. Phương pháp làm đông tiếp xúc thường áp dụng cho các loại sản phẩm dạng khối.
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ Cấu tạo của tủ cấp đông tiếp xúc.
Tủ gồm có nhiều tấm lắc cấp đông bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điều chỉnh được bằng ben thuỷ lực. Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ cấp đông, Pittông và cần dẫn ben thủy lực làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Khi cấp đông ben thủy lực ép các tấm lắc để cho các khay tiếp xúc 2 mặt với tấm lắc thực hiện quá trình trao đổi nhiệt. Trong các tấm lắc có đường ống chứa dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu -40÷-45oC . Phía trên bên trong tủ là cụm 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 tấm lắc có gắn các tấm định hướng, các tấm này luôn tựa lên thanh định hướng trong quá trình chuyển động. Bên trong tủ còn có ống góp cấp môi chất lỏng và hơi ra. Do các tấm lắc luôn di chuyển nên đường ống môi chất nối từ các ống góp vào các tấm lắc là các ống nối mềm bằng cao su chịu áp lực cao.
Trên tủ cấp đông người ta đặt bình trống tràn, hệ thống máy nén thủy lực của ben và nhiều thiết bị phụ khác. Bình trống tràn thực chất là bình giữ mức – tách lỏng, bình có 2 nhiệm vụ:
Chứa dịch ở nhiệt độ thấp để cấp cho các tấm lắc. Bình phải đảm bảo duy trì trong các tấm lắc luôn luôn ngập đầy dịch lỏng, như vậy hiệu qủa trao đổi nhiệt khá cao.
Tách lỏng môi chất hút về máy nén, tránh không gây ngập lỏng máy nén. Để đảm bảo không hút lỏng về máy nén trên bình trống tràn có trang bị van phao duy trì mức lỏng, khi mức lỏng vượt quá mức cho phép thì van phao tác động ngắt điện van điện từ cấp dịch vào bình trống tràn.
Khung sườn vỏ tủđược chế tạo từ thép chịu lực và gỗđể tránh cầu nhiệt. Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm. Vỏ tủ có hai bộ cánh cửa ở hai phía: bộ 4 cánh và bộ 2 cánh, tấm lắc trao đổi nhiệt làm từ nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc 2 mặt. Tủ có trang bị nhiệt kếđể theo dỏi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành.
Thông số kỹ thuật của tủ như sau Kiểu cấp đông : Tiếp xúc trực tiếp, 2 mặt Sản phẩm cấp đông : Cá tra, cá basa Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: 10oC ÷12oC Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông : -18oC Thời gian cấp đông: 1.5 – 2.5 giờ
Thực tập tốt nghiệp Trường Đại Học Cần Thơ Môi chất lạnh: R22
Ưu nhược điểm
Ưu điểm: Thời gian lạnh đông nhanh, tính chính xác hiệu quả cao.
Nhược điểm: Chỉ lạnh đông sản phẩm dạng khối có bề mặt tiếp xúc rộng. Cán bộ kỹ thuật phải có trình độ cao. Giá thành cao.
iii. Tủđông gió
Hình 22: Tủđông gió
Nguyên lý hoạt động
Thực phẩm được làm lạnh bằng không khí có nhiệt độ âm sâu đối lưu cưỡng bức qua bề mặt. Quá truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đối lưu. Không khí tuần hoàn cưỡng bức về và được làm lạnh tiếp tục quá trình trao đổi nhiệt với thực phẩm. Sản phẩm cấp đông có thể dạng block hoặc dạng rời, nhưng thích hợp nhất là dạng sản phẩm rời.
Cấu tạo
Vỏ tủ: Vỏ tủ có lớp cách nhiệt, các lớp bao bọc bên trong và bên ngoài vỏ tủ là inox dày 0,6mm. Tủ có 02 buồng, có khả năng hoạt động độc lập, mỗi buồng có 02 cánh