Trường Đại học Nha Trang
Bộ môn Kỹ Thuật lạnh Bài giảng:
Máy và thiết bị thực phẩm
(dành cho sinh viên năm thứ 3)
Người biên soạn :
Khổng Trung Thắng
Dương Văn Trường
Nguyn Vn Trỏng
- 2 -
Nha Trang, th¸ng 03 n¨m 2011
- 3 -
Giới thiệu


nhu cầu đối với thực phẩm là tiện lợi cho chế biến, thích hợp để bảo quản trong tủ lạnh
cũng như có thời gian bảo quản vừa phải ở nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên người tiêu dùng
lại đòi hỏi thực phẩm phải gần giống trạng thái tự nhiên của nó nghĩa là thực phẩm càng ít
- 4 -
biến đổi trong quá trình chế biến, bảo quản càng tốt. Điều này đã có những ảnh hưởng
quan trọng đến những thay đổi của ngành chế biến thực phẩm.
Chi chí năng lượng và nhân công đã ảnh hưởng nhiều đến công nghệ chế biến thực
phẩm. Các nhà chế biến thực phẩm không còn tập trung đầu tư vào các quá trình có chi
phí nhân công cao cũng như hiệu quá năng lượng thấp. Các thiết bị chế biến thực phẩm
hiện nay cho phép điều khiển các quá trình chế biến phức tạp nhằm hai mục tiêu là giảm
chi phí sản xuất và giảm ảnh hưởng xấu đến chất lượng cảm quan cũng như dinh dưỡng
của thực phẩm. Tiết kiệm năng lượng hiện nay là một trong những tính năng quan trọng
nhất của các thiết bị chế biến thực phẩm điều này đòi hỏi chi phí đầu tư cao hơn.
Độ cứng Mềm, chắc, cứng
Độ liên kết Độ cứng Dễ vỡ vụn, dòn
Độ dai Mềm, dai
Độ dính Giòn, nhão, dính
Độ nhớt Lỏng, nhớt
Độ đàn hồi Dẻo, dai

1.1.2.1. Mùi, vị
Vị của thực phẩm bao gồm: mặn, ngọt, đắng và chua. Vị của thực phẩm được quyết
định bởi thành phần của thực phẩm cũng như những chất điều vị được sử dụng. Vị của
thực phẩm ít bị ảnh hưởng trong quá trình chế biến ngoại trừ một số quá trình như: quá
trình hô hấp của một số trái cây tươi, quá trình lên men.
Thực phẩm tươi chứa hỗn hợp phức tạp của các chất dễ bay hơi. Các chất này tạo
nên mùi đặc trưng của sản phẩm. Trong quá trình chế biến những chất này có thể bay hơi
làm giảm cường độ mùi của thực phẩm cũng như làm xuất hiện những mùi mới. Các hợp
- 6 -
chất mùi cũng có thể được tạo ra do tác dụng của nhiệt, bức xạ ion hóa, oxy hóa hoặc do
hoạt động của enzyme lên protein, chất béo và cacbohydrate. Ví dụ như sự thủy phân chất
béo thành acid béo và biến đổi tiếp theo thành aldehyde, esters và rượu. Mùi mà chúng ta
cảm nhận được là do sự kết hợp rất phức tạp của hàng trăm các chất tạo mùi.
1.1.2.2. Màu sắc
Nhiều chất màu tự nhiên bị biến đổi trong quá trình chế biến nhiệt, do sự thay đổi
của pH hoặc do oxy hóa trong quá trình bảo quản. Điều này dẫn đến thực phẩm chế biến
bị mất đi màu sắc đặc trưng và làm giảm giá trị của thực phẩm. Các chất màu tổng hợp
thường ổn định hơn đối với nhiệt, ánh sáng và sự thay đổi của pH môi trường do đó chúng
thường được đưa vào thực phẩm để giữ màu sắc cho thực phẩm.
1.1.3. Tính chất dinh dưỡng
Nhiều công đoạn chế biến không sử dụng nhiệt do đó ít ảnh hưởng hoặc không ảnh
hưởng đến giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Một số công đoạn đó bao gồm: trộn, làm
sạch, phân loại, đông khô. Tuy nhiên trong nhiều công đoạn chế biến giá trị dinh dưỡng

Vitamin E Phân hủy bởi mỡ
ôi

Vitamin K Rất ổn định
Bền với nhiệt,
thường không bị
ảnh hưởng bởi
nhiệt trong quá
trình chế biến

Vitamin C Phân hủy bởi
không khí,
enzyme, tia cực
tím, kim loại sắt và
đồng
Không bền với
nhiệt
Vitamin B và
acid
panthothenic
Bền nhiệt hơn
Bị phân hủy bởi kiềm,
ổn định hơn trong môi
trường acid
Do đó trong quá trình chế biến, các biến đổi có lợi cần được phát huy và hạn chế các
quá trình làm giảm giá trị dinh dương của thực phẩm.



Gọt vỏ

Cắt lát

Trộn (thêm đường, nước)

Rót hộp

Ghép mí

Thanh trùng nhiệt

Sản phẩm đồ hộp trái cây cắt lát

Sự kết hợp các công đoạn trong quá trình chế biến đồ hộp trái cây cắt lát

Trong các công đoạn việc sử dụng các máy móc thiết bị sẽ làm giảm chi phí lao
động, tăng năng suất, đảm bảo tính đồng đều của sản phẩm và dễ dàng tự động hóa toàn
bộ quá trình sản xuất.
- 9 -
1.2.2. Phân loại các máy chế biến thực phẩm
Máy và thiết bị chế biến thực phẩm rất đa dạng, tùy thuộc vào nguyên lý làm việc,
hãng chế tạo, năng suất,... Tuy nhiên các máy và thiết bị này có thể được phân chia theo
một số đặc điểm chung sau:
(a) tính chất tác dụng lên nguyên liệu chế biến
(b) cấu tạo của chu trình làm việc

- Diện tích chiếm chỗ lớn
- 10 -
- Tính đồng đều của sản phẩm thấp
Các máy, thiết bị làm việc gián đoạn thường được sử dụng khi chủng loại sản phẩm
thường thay đổi, khi sản xuất nhỏ hoặc sản xuất không liên tục trong cả năm do tính chất
mùa vụ của nguyên liệu. Ngược lại các máy, thiết bị làm việc liên tục có tính đa dạng sản
phẩm thấp, chi phí đầu tư ban đầu cao nhưng chi phí vận hành thấp, quá trình sản xuất dễ
dàng điều khiển và chất lượng sản phẩm đồng đều.
Theo mức độ tự động hóa, máy và thiết bị được phân thành:
(a) máy không tự động (thủ công, manual)
(b) máy bán tự động (semi-automatic)
(c) máy tự động (automatic)
ở những máy thủ công, các khâu phụ như nạp liệu, lấy sản phẩm, kiểm tra, được thực
hiện trực tiếp bởi con người.
ở những máy bán tự động, hầu hết các nguyên công công nghệ đều thực hiện bằng máy
chỉ một số nguyên công phụ được thực hiện bằng tay
Với các máy tự động, tất cả cả nguyên công chính phụ đều được thực hiện bằng máy

1.3. Tính toán động lực
1.3.1. Cân bằng vật chất (material balance)
Người ta thiết lập cân bằng vật chất của một công đoạn để xác định lượng tiêu hao
nguyên vật liệu đưa vào chế biến, lượng thành phẩm thu được để từ đó xác định được năng
suất, số lượng của thiết bị sử dụng trong quá trình chế biến. Cân bằng vật chất được thiết
lập dựa trên định luật bảo toàn khối lượng.
Khối lượng nguyên liệu = Khối lượng thành phẩm và phế liệu + Khối lượng lưu lại
trong máy + Hao phí
Đối với quá trình liên tục, cân bằng vật chất được lập cho một đơn vị thời gian. Còn
quá trình gián đoạn, cân bằng vật chất được lập cho một mẻ.
1.3.2. Cân bằng năng lượng (energy balance)
Cân bằng năng lượng được thiết lập dựa trên cơ sở của định luật bảo toàn năng lượng

nhiệt. Việc thiết lập và tính toán cân bằng năng lượng cho phép xác định năng lượng tổn
thất để từ đó có các biện pháp nhằm giảm chi phí năng lượng.
1.3.3. Năng suất của máy, thiết bị (output)
Lượng nguyên liệu (thành phẩm) đưa vào (lấy ra) trong một đơn vị thời gian được
gọi là năng suất của máy, thiết bị
1.3.4. Công suất của máy, thiết bị (capacity)
Là công của máy thực hiện trong một đơn vị thời gian. Đơn vị của công suất w.
1.3.5. Cường độ của quá trình:
Cường độ của quá trình là năng suất của máy, thiết trị trên một đơn vị đại lượng
đặc trưng cho máy và thiết bị đó.
Ví dụ: đối với thiết bị cô đặc đại lượng đặc trưng là bề mặt bay hơi, năng suất của
thiết bị là lượng hơi nước bay hơi được trong một đơn vị thời gian. Vậy cường độ của quá
trình bay hơi của thiết bị cô đặc là lượng hơi nước bay hơi trong một đơn vị thời gian trên
một đơn vị diện tích bề mặt bay hơi.

1.4. Cấu tạo chung của máy, thiết bị
Để nghiên cứu những máy, thiết bị khác nhau, cần phải biết cấu tạo của chúng và chức
năng từng chi tiết. Nói chung, một máy, thiết bị bao gồm những bộ phận cơ bản sau
1.4.1. Bộ phận cấp liệu và lấy sản phẩm
- Nhiệm vụ của bộ phận cấp liệu là cung cấp nguyên liệu cho máy, thiết bị. Bộ phận
này có thể làm việc gián đoạn hay liên tục tùy theo loại máy. Trong một số máy,
thiết bị, bộ phận cấp liệu còn đóng vai trò định lượng.
- Bộ phận lấy sản phẩm có nhiệm vụ đưa sản phẩm ra khỏi máy và có thể đưa đến
máy làm việc tiếp theo.
1.4.2. Bộ phận làm việc (cơ cấu thi hành)
Bộ phận làm việc là bộ phận cơ bản nhất của máy, nó xác định chức năng hay tên
gọi của nó. Cơ cấu này trực tiếp tác dụng lên nguyên liệu cần chế biến.
Máy đơn giản chỉ có một bộ phận làm việc. Máy phức tạp có nhiều bộ phận làm
việc và mỗi bộ phận thực hiện một nguyên công xác định.
1.4.3. Bộ phận động lực

1: Bộ phận động lực
3: Bộ phận tiếp liệu
2: Bộ phận truyền động
4, 5, 6: Bộ phận làm việc
7 : Bộ phận điều khiển và bảo vệ
1.5. Một số yêu cầu về máy và thiết bị thực phẩm
-Thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến, tạo ra được những thông số mà công nghệ
yêu cầu.
-Tính tiêu chuẩn hóa cao (đơn giản trong thiết kế, sửa chữa).
-Dễ vận hành, an toàn, dễ làm vệ sinh, bền, chắc chắn, dễ tự động hoá.
-Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao, chi phí/đơn vị sản phẩm là thấp nhất, năng suất, giá
thành đầu tư, diện tích chiếm chỗ, chi phí vận hành bảo dưỡng.
-Độ bền hoá học của máy: không bị ăn mòn hoá học, chịu nhiệt, độ bền cơ học cao
: độ bền vật liệu chế tạo phụ thuộc vào điều kiện sản xuất. Vì vậy khi chọn thiết bị trước
1 2 5 7
3
4
6
- 13 -
hết phải xác định chính xác các thông số công nghệ như : nhiệt độ, áp suất, môi trường
tiếp xúc.

1.6. Những thiết bị gặp trong nhà máy chế biến đồ hộp thực phẩm
1.6.1 Băng tải nguyên liệu
Băng tải sử dụng để vận chuyển nguyên liệu thực phẩm trong nhà máy chế biến thực
phẩm. Băng tải thường hay được đặt tại kho chứa nguyên liệu, nơi sản xuất thực hiện quá
trình vận chuyển thay thế sức lao động con người. Có rât nhiều dạng băng tải dùng vận
chuyển các loại nguyên liệu khác nhau. Băng tải thường đặt nằm ngang trên mặt bằng
phân xưởng, khi cần vận chuyển theo phương nghiêng, băng tải được chế tạo dạng
nghiêng như vậy theo phương thức vận chuyển có hai loại băng tải là băng tải nằm ngang

xát thực phẩm...
1.6.5 Máy khuấy trộn:
Thiết bị khuấy trộn sử dụng đề hòa trộn nhiều cấu tử thực phẩm với nhau. Các loại sản
phẩm dạng rắn, dạng dẻo và dạng lỏng sẽ có các loại thiết bị khuấy trộn khác nhau. Các
thiết bị khuấy trộn chất rắn như thiết bị khuấy trộn dạng thùng quay nằm ngang, dạng
thùng quaycó trục thẳng đứng, thùng quay dạng lục lăng, thùng quay dạng chữ Y, thùng
quay dạng lăng trụ. Các thiết bị khuấy trộn chất lỏng là các cánh khuấy như cánh khuấy
mái chèo, cánh khuấy chân vịt và cánh khuấy tuốc bin. Các thiết bị khuấy trộn nguyên
liệu dạng dẻo là thiết bị khuấy trộn một cánh khuấy, thiết bị khuấy trộn hai cánh khuấy.
1.6.6 Máy rót hộp
Quá trình rót hộp cải tiến điều kiện vệ sinh, đảm bảo năng suất cao và định lượng sản
phẩm một cách chính xác. Quá trình rót vào hộp thường là phương pháp khối lượng,
phương pháp thể tích và phương pháp phân lượng theo mức. Hai phương pháp sau cùng
thường được phổ biến và sử dụng nhiều nhất trong quá trình rót vào hộp. Quá trình rót
được thực hiện trên các thiêt bị như định lượng kiểu đĩa quay đối với các sản phẩm rắn,
thiết bị dạng định lượng dạng cốc đong, dạng pittông đẩy, dạng cột khí...
1.6.7 Máy ghép nắp
Ghép nắp chai hoặc hộp là một giai đoạn quan trọng vì nó tác dụng bảo quản và chứa
đựng, tránh sự tiếp xúc của thực phẩm với môi trường bên ngoài. Quá trình ghép nắp chai,
lọ thực hiện nhờ vào phương pháp dập, vặn ren... quá trình ghép nắp hộp sắt được thực
hiện trong các máy ghép mí, sử dụng các con lăn ghép mí cuộn các mí lại với nhau và ép
chúng lại. Có các loại máy ghép mí bán tự động, máy ghép mí tự động, máy ghép mí chân
không tự động.
1.6.8 Thiết bị đun nóng, chần, hấp
Đây là quá trình sử dụng nhiệt nóng tác động vào thực phẩm, là một quá trình chuẩn bị
cho các quá trình tiếp theo. Quá trình đun nóng sử dụng nồi hai vỏ để luộc, nấu chín thực
phẩm. Các thiết bị ống lồng ống, thiết bị đun nóng ống chùm vỏ bọc nằm ngang, dạng bản
để gia nhiệt cho các sản phẩm lỏng. Quá trình chần, hấp sử dụng hơi nước bão hòa trong
các thiết bị liên tục như thiết bị chần, hấp băng tải, thiết bị chần thùng quay.
1.2.9 Thiết bị thanh trùng:

cách cho vật liệu nằm trên mặt băng chuyển động. Vật liệu sẽ được mang từ đầu này tới
đàu kia của băng và được tháo ra ở cuối băng.
Băng tải được sử
dụng nhiều trong các nhà
máy chế biến thực phẩm như
vận chuyển lúa gạo, cà chua
từ kho chứa ra nơi sản xuất,
dứa ... Băng tải đã được sử
dụng trong các thiết bị nhiệt
: như thiết bị hấp băng tải,
thiết bị rán, thiết bị sấy băng
tải...
2.1.2 . Cấu tạo chung và
nguyên lý hoạt động
Trong đó:
1.Khung máy 6.Con lăn đỡ trên
2.Tang bị động 7.Phễu nạp nguyên liệu
3.Tang chủ động 8.Phễu tháo nguyên liệu
4.Tấm băng 9.Cơ cấu căng băng tảI
6.Con lăn đỡ dưới 10.Mô tơ điện
Băng tải
1
2
4
3
8
5
7
6
9

loại tấm băng này dùng với các công đoạn cần có sự chịu
nhiệt, chịu lạnh, tang quay của dạng tấm băng này dạng
hình trụ tròn bề mặt có bọc các lớp cao su để tăng ma sát.
Tấm băng lưới thép được ứng trong các quá trình trần, rửa, hấp, cấp đông băng tải,
tang quay của băng tải loại này là hình lục lăng
Cao su
Cao su
Vải bố
Mặt cắt ngang bề mặt băng tải
L
tang
= B + 100

Ví trí lắp đặt tấm băng trên
tang
Thanh trượt

Tấm băng lưới thép
- 18 -
Một số loại tấm băng


luôn lớn hơn chiều rộng của
tấm băng. Khoảng cách giữa hai giá đỡ con lăn cạnh nhau trên nhánh có tải gần hơn
khoảng cách 2 giá đỡ con lăn trên nhánh không tải. Khoảng cách giữa hai giá đỡ con lăn
được xác định như sau:
L
t
= A - 0,625 . B
A: Hệ số thực nghiệm phụ thuộc
vào khối lượng riêng của vật liệu
B : Chiều rộng tấm băng, mm
Đối với vật liệu có khối lượng riêng
< 1000 kg/m
3
thì A= 1750 (mm)
1000 kg/m
3
< < 1500 kg/m
3
thì A =
1640 (mm)
1500 kg/m
3
< < 2000 kg/m
3
thì A
= 1550 (mm) Giá đỡ con lăn lòng máng: mục đích là để tăng năng suất vận chuyển của băng tải thường
dùng cho các loại vật liệu rời. 2.1.3. Ưu và nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Không làm hư hỏng vật liệu vận chuyển do không co chuyển động tương đối giữa
tấm băng và vật liệu.
+ Cấu tạo đơn giản, vận hành an toàn, bền, dễ sử dụng, dễ tự động hóa, ít gây ồn.
+ Có khả năng vận chuyển vật liệu đơn chiếc hoặc vật liệu rời
+ Năng suất vận chuyển cao, vốn đầu từ thấp, tiêu hao năng lượng thấp hơn so với
các thiết bị vận chuyển cùng năng suất.
- Nhược điểm
+ Diện tích chiếm chỗ lớn
+ Không vận chuyển được các vật liệu lên độ dốc quá lớn (nhỏ hơn 24
o
), nếu sử dụng
băng tải để vận chuyển vật liệu lên cao thì tấm băng của băng tải phải có gờ.
2.1.4. Phân loại băng tải và một số ứng dụng
- Băng tải cố định : các loại dạng thẳng, dạng xoắn, nếu vận chuyển với độ dốc lên cao
thì tấm băng phải có các gờ để mang nguyên liệu.
- Băng tải lưu động: băng tải có thể di chuyển được trên mặt bằng phân xưởng nhờ hệ
thống bánh xe.
2.1.5. Các thông số chủ yếu của băng tải :
2.1.5.1 Vận tốc của tấm băng: Vận tốc của tấm băng phụ thuộc vào loại vật liệu cần vận
chuyển, tránh hiện tượng vật liệu sẽ văng ra ngoài tấm băng khi nạp liệu và vận chuyển.
+Vật liệu đơn chiếc : v = 0,6 - 1,2 (m/s)
+Vật liệu bột v = 1,5 - 2,5 (m/s)
+Vật liệu hạt v = 2,5 - 4,5 (m/s).
Cơ cấu căng bằng bu lông

N ,
.367
..

=

Trong đó: - G : năng suất của băng tải (kg/h)
- L : khoảng cách vận chuyển, m
- f: hệ số ma sát (đối với con lăn đỡ f= 0,3 đến 0,8, con lăn lòng máng f= 1 đến 4)
- : hiệu suất truyền động ( = 0,7 đến 0,8)
- Dạng nằm nghiêng :
Kw
HGfLG
N ,
.367
...

+
=

Trong đó: - G : năng suất của băng tải (kg/h)
- L : khoảng cách vận chuyển, m
- H : chiều cao vận chuyển, m
- f: hệ số ma sát (đối với con lăn đỡ f= 0,3 đến 0,8, con lăn lòng máng f= 1 đến 4)
- : hiệu suất truyền động ( = 0,7 đến 0,8)
- 22 -
2.2 Gầu tải

từ tâm của tang quay đến tâm của gầu .
Quá trình đổ vật liệu của gầu
- 23 -
Nếu F
lt
> G : gọi là đổ (tháo) ly tâm, phương pháp này áp dụng cho các vật liệu
dạng hạt. Nếu F
lt
< G : gọi là đổ (tháo) trọng lực, phương pháp này áp dụng cho vật liệu
dạng cục lớn. Nếu F
lt
= G : gọi là đổ (tháo) hỗn hợp, phương pháp này áp dụng cho các vật
liệu dạng bột.
2.3 Vít tải
2.3.1.Công dụng : Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu rắn ở dạng bột, hạt nhỏ, dạng cục
theo phương ngang, nghiêng hay thẳng đứng. Vít tải được ứng dụng trong dây chuyền sản
xuất bột cá, bột cà chua, trong dây chuyền sản xuất bia dùng để vận chuyển malt, tinh
bột...
2.3.2. Cấu tạo và hoạt động
động tịnh tiến theo chiều song song với trục, chỉ một
phần nhỏ bị cuốn theo chiều xoắn của vít. Vật liệu
được vận chuyển đến cửa tháo liệu và đi ra ngoài. phía
cuối của vít tải cần lắp thêm van an toàn cho vật liệu
thoát ra ngoài khi máng quá đầy.
Tại vị trí nạp liệu và tháo liệu thường có van
chắn để điều chỉnh chế độ nạp liệu và tháo liệu. Cửa
quan sát (7) để quan sát chế độ làm việc của vít tải.
Cánh vít
Thành vít tải
- 25 -
2.4. Vận chuyển bằng không khí:
Vận chuyển vật liệu bằng không khí được ứng dụng đầu tiên vào vận chuyển những
vật liệu dạng sợi và hạt. Nhờ có nhiều uu điểm nên hình thức vận chuyển này được ứng
dụng rộng rãi và trong rất nhiều trường hợp được thay thế hoàn toàn cho phương pháp vận
chuyển cơ khí.
Vận chuyển vật liệu bằng không khí dựa trên nguyên lý sử dụng dòng khí chuyển
động trong ống dẫn với tốc độ đủ lớn để mang vật liệu từ chỗ này đến chỗ khác dưới trạng
thái lơ lửng. Theo lý thuyết, dòng khí có vận tốc đủ lớn có thể vận chuyển vật liệu có khối
lượng riêng và kích thước bất kỳ. Nhưng vì năng lượng để vận chuyển và tiêu tốn tăng
nhanh rất nhiều lần so với trọng lực của hạt vật liệu, cho nên trong phạm vi thực tế ứng