Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Ý NGHĨA KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA ĐỒ ÁN
Kỹ thuật lạnh đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh
tế xã hội. Đặc biệt là đối với nước ta nền kinh tế chủ yếu là
nông nghiệp, ngư nghiệp. Sản phẩm nông nghiệp của chúng
ta dồi dào, bên cạnh đó là quá trình phát triển nền kinh tế
xã hội chúng ta đang dần tiến tới công nghiệp hóa hiện đại
hóa. Sản phẩm bán ra ngày càng nhiều và chế biến tinh chế
hơn, các ngành nông sản, chế biến thủy sản ngày càng
chiếm vị thế trong nền kinh tế xã hội.
Đặc biệt với ngành chế biến thủy sản, sản phẩm sau
chế biến phải được cấp đông để có thể bảo quản trong thời
gian dài. Do đó để phát triển được ngành này thì công nghệ
lạnh đóng vai trò rất quan trọng với ngành trưng bày và bán
hàng tại các trung tâm thương mại, siêu thị. Và việc nghiên
cứu và ứng dụng kỹ thuật lạnh đúng hướng ở nước ta là rất
cần thiết để đưa nền kinh tế nước nhà đi lên.
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 1
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH
1.1. Lịch sử phát triển ngành lạnh
Từ lâu con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh. Cách đây khoảng
5000 năm con người đã biết bảo quản lương thực - thực phẩm trong các
hang động có nhiệt độ thấp do các mạch nước ngầm nhiệt độ thấp chảy
qua.
Cách đây khoảng 2500 năm trong các tranh vẽ trên tường ở các kim
tự tháp Ai Cập đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay
hơi làm mát không khí.
Người Ấn độ và người Trung quốc cách đây 2000 năm đã biết trộn
động được Gerppt (Đức) đăng ký phát minh 1899 và được Platen cùng
Munter (Thụy điển) hoàn thiện năm 1922. Máy lạnh Ejector hơi nước đầu
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 2
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
tiên do Leiblane chế tạo năm 1910. Nó cấu tạo sất đơn giản, năng lượng
tiêu tốn là nhiệt năng do đó có thể tận dụng các nguồn phế thải.
- Một sự kiện quan trọng của lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh là
việc sản xuất và ứng dụng Freon ở Mỹ vào năm 1930. Freon là các khí liên
carbon được thay thế một phần hay toàn bộ các nguyên tử hidro bằng các
nguyên tử halogen như: Cl, F, Br. Freon là những chất lạnh có nhiều đặc
tính quý báu như không cháy không nổ, không độc hại, phù hợp với chu
trình làm việc của máy lạnh nén hơi. Nó đã góp phần tích cực vào việc
thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển. Nhất là kỹ thuật điều hòa không khí .
Ngày nay kỹ thuật lạnh hiện đại đã phát triển rất mạnh mẽ, cùng với
sự phát triển của khoa học, kỹ thuật lạnh đã có những bước tiến vượt bậc.
- Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày càng được mở rộng.
Người ta đang tiến dần nhiệt độ không tuyệt đối .
- Công suất lạnh của máy cũng được mở rộng, từ máy lạnh vài mW
sử dụng trong phòng thí nghiệm đến các stoor hợp có công suất triệu W ở
các trung tâm điều tiết không khí.
- Hệ thống lạnh ngày nay thay vì lắp ráp các chi tiết, thiết bị lại với
nhau thì tổ hợp này ngày càng hoàn thiện nên sử dụng sẽ thuận tiện và chế
độ làm việc hiệu quả hơn.
- Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và chi phí cho một
đơn vị lạnh giảm xuống. Tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên. Mức độ tự động
hóa của các hệ thống lạnh và các máy lạnh tăng lên rõ rệt. Những thiết bị tự
động hóa hoàn toàn bằng điện tử và vi điện tử thay thế cho các thiết bị thao
tác bằng tay.
1.2. Tổng quan về công nghệ làm đông và bảo quản sản phẩm đông
dưới -15
0
C.
Như vậy, quá trình bảo quản lạnh có tác dụng như sau:
- Ở nhiệt độ thấp các phản ứng sinh hoá trong nguyên liệu giảm
xuống. Trong phạm vi hoạt động bình thường cứ hạ 10
0
C thì các phản ứng
sinh hoá giảm xuống 1/2 ÷ 1/3, khi hạ xuống thấp sẽ làm ức chế các hoạt
động về sinh lý của vi khuẩn cũng như nấm men.
- Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp, nước trong động vật thuỷ sản bị
đóng băng làm cơ thể động vật bị mất nước, vi khuẩn thiếu nước nên giảm
phát triển và có khi còn bị tiêu diệt. Nói chung khi nhiệt độ hạ xuống thấp
thì chỉ có tác dụng kiềm chế vi khuẩn hơn là giết chết chúng.
1.2.2. Các vấn đề về cấp đông thực phẩm
1.2.2.1. Phân loại giới hạn làm lạnh
• Nhiệt độ đóng băng của thực phẩm
Nước nguyên chất đóng băng ở 0
0
C. Tuy nhiên điểm đóng băng của
thực phẩm thì khác, vì nồng độ muối khoáng và các chất hòa tan trong dịch
tế bào của thực phẩm thay đổi tùy theo từng loại thực phẩm nên chúng có
điểm đóng băng khác nhau và thường nhỏ hơn 0.
• Các cấp làm lạnh thực phẩm
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 4
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Ứng với khoảng nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông người ta phân biệt
các cấp làm lạnh thực phẩm như sau:
- Làm lạnh: khi nhiệt độ sản phẩm cuối quá trình nằm trong
nước trong tế bào có xu hướng ra ngoài qua gian bào, qua màng bán thấm
của tế bào. Nếu tốc độ làm lạnh chậm thì nước trong tế bào ra sẽ làm cho
các tinh thể hiện diện lớn lên mà không tạo tinh thể mới.
Nếu tốc độ làm lạnh nhanh thì tinh thể sẽ tạo ra cả ở bên ngoài lẫn
bên trong tế bào, tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều.
Do đó, nếu hạ nhiệt chậm tế bào bị mất nước, các tinh thể đá tạo ra
sẽ to và chèn ép làm rách màng tế bào, cấu tạo mô cơ bị biến dạng, làm
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.
1.2.2.2. Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh
đông
a. Sự biến đổi về nhiệt vật lý
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 5
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Sự kết tinh của nước đá
Trong quá trình cấp đông nước tách ra và đông thành các tinh thể,
làm cho sản trở nên rắn, tăng thể tích một ít. Khi nước trong thực phẩm kết
tinh tạo thành mạng tinh thể xen kẽ giữa các thành phần khác tạo nên cấu
trúc vững chắc, nhưng khi làm tan băng, phục hồi trạng thái ban đầu thì cấu
trúc thực phẩm bị mềm yếu hơn, kém đàn hồi hơn do các tinh thể làm rách
cấu trúc tế bào thực phẩm.
Đối với các sản phẩm đông lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng
ta không duy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại
của nước đá. Đây là hiện tượng gây ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản.
Do nồng độ chất tan trong các tinh thể nước đá khác nhau thì khác nhau,
nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy cũng khác nhau.
Sự biến đổi màu sắc
Đồng thời với quá trình trên màu sắc thực phẩm cũng biến đổi do
- Biến đổi hệ số dẫn nhiệt.
- Biến đổi hệ số dẫn nhiệt độ.
b. Biến đổi hóa học
Trong quá trình bảo quản đông lạnh các biến đổi sinh hóa, hóa học
diễn ra chậm. Các thành phần dễ bị biến đổi là các protein hòa tan, lipid,
vitamin, chất màu…
- Sự biến đổi protein: trong các loại protein thì protein hòa tan
trong nước là dễ bị phân giải nhất, sự phân giải chủ yếu dưới dạng tác dụng
của enzyme có sẵn trong thực phẩm. Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và
thăng hoa của nước đá gây nên sự biến tính protein hòa tan. Biến đổi
protein làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng.
- Sự biến đổi của lipid: dưới tác động của enzyme nội tạng làm cho
chất béo bị phân giải cộng với quá trình thăng hoa nước đá làm cho oxy
xâm nhập vào thực phẩm. Đó là điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa
chất béo xảy ra. Quá trình oxy hóa này sinh ra các hợp chất có mùi vị xấu
làm giảm giá trị của sản phẩm.
- Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của sản
phẩm.
c. Biến đổi do vi sinh
Trước khi làm lạnh thực phẩm thường được rửa sạch để loại bỏ các
tạp chất nơi chứa nhiều loại vi sinh vật.
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 7
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Đối với sản phẩm đông lạnh có nhiệt độ thấp hơn -15
0
C và được bảo
quản ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian. Ngược lại nếu
sản phẩm làm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ
bảo quản không ổn định sẽ làm cho các sản phẩm bị lây nhiễm vi sinh vật,
Ngoài ra còn dựa vào tính độc hại và tính dễ cháy nổ để phân loại
1.3.2. Môi chất lạnh NH
3
- NH
3
là chất khí không màu, có mùi khai, cháy trong oxy có ngọn lửa
màu vàng.
- Là chất lạnh rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản, có thể sản xuất trong
nước.
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 8
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
- Tuy NH
3
độc hại nhưng vẫn được coi là môi chất của hiện tại và
tương lai.
• Tính chất nhiệt động:
- Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển: -33,35ºC
- Nhiệt độ đông đặc: -77,7ºC
- Nhiệt độ ngưng tụ: 32ºC
-
Áp suất ngưng tụ khoảng 12 ÷ 15 kg/cm
2
-
ρ(0
0
C) = 0,64kg/dm
3
-
3
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Áp suất Mpa 0,43 0,43
Thể tích riêng dm
3
/kg 1,57 289,3
Nhiệt dung riêng
- Đẳng áp
- Đẳng tích
kJ/(kg.K)
kJ/(kg.K)
4,26
2,80
2,68
1,92
Độ nhớt 10
-6
Pa.s 170,09 9,06
Hệ số dẫn nhiệt W/(m.K) 0,559 0,023
Sức căng bề mặt N/m 0,033
Nhiệt hóa hơi kJ/kg 1262,2
Tính chất hóa học
– NH
3
không tác dụng với phi kim, kim loại đen chế tạo máy và kim
loại màu (trừ Cu và hợp kim của Cu).
– NH
3
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
– Khi bị ngạt phải đưa ra chỗ thoáng nhưng phải ấm, xông hơi ấm và
uống các chất kích thích: cà phê, trà nóng,…
– Khi bị bỏng phải nhanh chóng rửa bằng nước sạch và ấm. Nếu
nặng thì phải đưa đi bệnh viện.
1.4. Ứng dụng của kỹ thuật lạnh
1.4.1. Bảo quản thực phẩm
Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là dùng để bảo
quản thực phẩm. Theo thống kê thì khoảng 80% năng suất lạnh được sử
dụng trong công nghiệp bảo quản thực phẩm. Thực phẩm hầu hết là các sản
phẩm bị ôi thiu hư hỏng do vi khuẩn gây ra.
Để bảo quản thực phẩm ngoài phương pháp sấy khô, phóng xạ, bao
bì, xử lý khí…phương pháp làm lạnh tỏ ra có rất nhiều ưu điểm như ít làm
giảm chất lượng, màu sắc, mùi vị thực phẩm trong nhiều tháng, thậm chí
nhiều năm bảo quản.
Bảng 1.2. Số ngày bảo quản phụ thuộc vào nhiệt độ đối với cá, thịt bò, gia cầm
Nhiệt độ (
0
C) Cá Thịt bò Gia cầm
20 3 8 2
10 7 16 5
0 15 30 7
-10 40 100 70
-20 110 1000 230
-30 230 2300 800
Thực ra thời gian bảo quản còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ
ẩm, phương pháp bao gói, thành phần không khí nơi bảo quản, chất lượng
bán thành phẩm,…nhưng nhiệt độ đóng vai trò quan trong nhất.
Ngày nay, công nghiệp thực phẩm xuất khẩu đang giữ một vai trò hết
sức quan trọng trong nền kinh tế của nước ta và nền công nghiệp chế biến
thiếu và thực sự đang phát triển rất mạnh mẽ. Các yêu cầu nghiêm ngặt về
nhiệt độ, độ ẩm và thành phần không khí trong các quy trình công nghệ sản
xuất như vải, sợi, in ấn, thuốc lá, điện tử, vi điện tử, máy tính, quang học…
nhất thiết phải có điều hòa không khí.
Các dịch vụ như khách sạn, du lịch, vui chơi giải trí, y tế, thể dục thể
thao, giao thông vận tải…cũng không thể thiếu được điều hòa không khí.
Ngày nay kỹ thuật lạnh đã thâm nhập và hỗ trợ cho hàng trăm ngành kinh
tế khác nhau.
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 12
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Chương 2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ QUÁ
TRÌNH THIẾT BỊ
2.1. Sơ đồ tủ cấp đông cấp dịch nhờ bơm
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 13
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
2.2. Nguyên lý hoạt động
Trên hình là sơ đồ lạnh và nguyên lý hoạt động của tủ cấp đông tiếp
xúc. Hệ thống cấp đông làm lạnh ở nhiệt độ thấp -40
0
C vì vậy máy nén có
tỉ số nén cao do đó phải sử dụng chu trình nén 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát
bằng bình trung gian có ống xoắn.
Hơi môi chất sẽ được hút về máy nén hạ áp và nén lên bình trung gian,
tại đây môi chất sẽ được làm mát trung gian hoàn toàn. Sau khi được làm
mát, hơi môi chất được máy nén cao áp hút về và tiếp tục nén cao áp. Hơi
sau khi nén cao áp sẽ đi qua bình tách dầu. Tại đây, dầu sẽ được tách ra
khỏi hơi môi chất để tránh trường hợp dầu sẽ theo hơi vào các thiết bị trao
đổi nhiệt làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt. Sau đó, môi chất sẽ đi vào thiết
nguy hiểm,gây va đập thủy lực hư hỏng máy nén. Bình tách lỏng nhỏ
không có khả năng tách hết lượng lỏng quá lớn, vì thế chỉ có bình chứa hạ
áp mới có khả năng tách hết lượng lỏng này. Hơi môi chất sau tách lỏng sẽ
lại được hút về lại máy nén hạ áp và như vậy chu trình mới sẽ được lặp lại
và tiếp tục.
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 15
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Chương 3. TÍNH TOÁN SƠ BỘ TỦ CẤP ĐÔNG
3.1. Cấu tạo tủ cấp đông
Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng cấp đông các mặt hàng dạng
block, mỗi block thường có khối lượng 2kg.
Trên hình 2.1 là cấu tạo một tủ đông tiếp xúc. Tủ có nhiều tấm lắc cấp
đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách các tấm có thể điều chỉnh
được bằng ben thủy lực, thường chuyển dịch từ 50 - 100mm. Kích thước
chuẩn của các tấm lắc là 2200L x 1250W x 22D (mm). Đối với tủ cấp đông
từ 2000kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng các tấm lắc lớn kích thước 2400L x
1250W x 22D (mm). Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông
sau đó đặt trực tiếp len các tấm lắc hoặc các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 16
Hình 2.1. Tủ cấp đông tiếp xúc
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
khay. Thông thường người ta đặt trực tiếp lên tấm lắc vì hạn chế được nhiệt
trờ dẫn nhiệt.
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. Hệ
thống có bộ phận phân phối dầu cho truyền động bơm thủy lực.
Khi cấp đông, ben thủy lực ép các tấm lắc để cho các khay tiếp xúc hai
mặt với tấm lắc. Quá trình trao đổi nhiệt là nhờ dẫn nhiệt. Trong các tấm
Các sản phẩm cho vào tủ cấp đông đều được đặt vào trong các khay
nhỏ và đặt trên các tấm trao đổi nhiệt (tấm lắc-freezer plates).
Kích thước khay cấp đông tiêu chuẩn như sau:
+ Đáy trên: 290 x 210 mm
+ Đáy dưới: 280 x 200 mm
+ Chiều cao: 70 mm
Ta chọn tấm lắc chứa 36 khay, mỗi khay chứa 2kg sản phẩm
→ Khối lượng hàng trên một tấm lắc: 36.2 = 72kg
Tỉ lệ châm nước từ 25% - 30%, chọn 28%
→ Khối lượng trên một tấm lắc kể cả nước châm:
m= = 100kg/lắc
Số lượng tấm lắc có chứa hàng:
N
1
= = = 10 tấm
→ Số lượng tấm lắc của tủ: N= N
1
+1= 10 +1= 11 tấm
3.2.2. Kích thước tủ cấp đông
Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng
các tấm lắc
Ta bố trí 36 khay trên 1 lắc như sau:
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 18
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Từ hình vẽ trên ta có:
+ Chiều rộng của tấm lắc: W = 4.290 + 3.30 = 1250 mm
+ Chiều dài của tấm lắc: L = 9.210 + 8.13 + 206 = 2200 mm
→ Tấm lắc có kích thước : 2200L x 1250W x 22D (mm)
3.2.2.1. Xác định chiều dài bên trong tủ
H
1
=N
1
.105 + h
1
+ h
2
N
1
- Số tấm lắc chứa hàng
h
1
- Khoảng hở phía dưới cùng các tấm lắc: h
1
=100mm
h
2
- Khoảng hở phía trên các tấm lắc: h
2
=400÷450mm
3.3. Tính cách nhiệt cách ẩm
Cấu tạo vỏ tủ cấp đông gồm các lớp như sau: lớp cách nhiệt chủ yếu là
polyurethan dày 150mm, được chế tạo theo phương pháp rót ngập có mật
độ 40 - 42 kg/m
3
, có độ đồng đều và độ bám cao, hai mặt trong và ngoài
của vỏ tủ được bọc bằng inox dày 0,6mm bảo vệ khỏi tác động cơ học,
chống ẩm và chống đọng sương bên ngoài mặt tủ.
Ngoài ra bên trong vỏ tủ là hệ thống khung chịu làm bằng thép có mạ
nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
Do tủ cấp đông được đặt trong nhà xưởng nên không chịu ảnh
hưởng bởi bức xạ mặt trời. Vì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua vách tủ, cửa
tủ cấp đông.
Tổn thất nhiệt qua thân tủ gồm vách tủ, cửa tủ được tính như sau:
Q= k.F(t
1
-t
2
)
→ Q
1
=(k
v
F
v
+ k
c
F
c
)(t
KKN
-t
KKT
)
+ k
v
, k
c
- Hệ số truyền nhiệt qua vách và qua thân tủ (W/m
Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức sau:
+ α
1
- Hệ số toả nhiệt bên ngoài tường, α
1
= 23,3W/m
2
K.
+ α
2
- Hệ số toả nhiệt đối lưu tự nhiên trong tủ, α
2
= 9W/m
2
K.
+ δ
1
- Bề dày lớp cách nhiệt cách ẩm.
+ λ
1
- Hệ số dẫn nhiệt của các lớp cách nhiệt, cách ẩm.
Vậy:
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 21
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
k
v
= =0,194 W/m
2
K
thống lạnh phải lấy đi ở sản phẩm một lượng nhiệt nào đó trong suốt quá
trình làm đông.
Nhiệt tổn thất để làm đông thực phẩm lấy theo công thức sau:
Q
SP
= G
+ G - Khối lượng sản phẩm một mẻ cấp đông (kg).
+ i
1
- entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ ban đầu đưa vào cấp đông
(kJ/kg), i
1
= 314,4 kJ/kg (mặt hàng thủy sản).
+ i
2
- entanpy của sản phẩm ở nhiệt độ sau khi cấp đông (kJ/kg), ), i
1
= 5 kJ/kg.
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 22
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
+ τ – Thời gian cấp đông một mẻ sản phẩm (giờ).
Do sản phẩm đã được bảo quản trước khi đưa vào làm đông nên nhiệt
độ sản phẩm ta chọn là 15
0
C.
Nhiệt độ trung bình của sản phẩm lấy ra là -18
0
C, với cấp đông cưỡng
bức bằng bơm dịch do đó thời gian cấp đông 2 giờ.
= M
nck
C (t
N1
– t
N2
)
+ M
nck
: khối lượng nước châm khuôn M
nck
= 280 kg/ mẻ.
+ C: nhiệt dung riêng của nước, C = 4,186 kJ/kg
0
C.
+ t
N1
: nhiệt độ của nước châm khuôn 5
0
C.
+ t
N2
: nhiệt độ điểm băng của nước 0
0
C.
Q
N1
= 280.4,186.(5 - 0) = 5860,4 kJ/mẻ
Thời gian làm việc mỗi mẻ là 2 giờ:
→ Q
+ t
N3
- Nhiệt độ của nước cuối quá trình cấp đông t
N3
= -18
0
C.
→ Q
N3
= 280.2,18.(0+18)= 16027,2 kJ/mẻ =1,52 kW
Vậy nhiệt tổn thất làm đông nước châm khuôn:
→ Q
N
= 0,81 + 13 + 1,52 = 15,33 kW
4.2.3. Tổn thất nhiệt làm lạnh khay cấp đông (Q
K
)
Q
K
= C
K
M
K+ M
K
- Tổng khối lượng khay cấp đông (kg).
+ C
K
→ Vậy tổn thất nhiệt do sản phẩm mang vào
Q
2
= Q
SP
+ Q
N
+ Q
K
= 31 + 15,33 + 2,24 = 48,67 kW
4.3. Tổn thất nhiệt từ các nguồn khác nhau (Q
3
)
Ngoài những tổn thất nhiệt nói trên còn phải kể đến:
- Tổn thất nhiết làm lạnh các tấm lắc Q
TL
- Tổn thất nhiệt làm lạnh không khí trong tủ Q
KK
- Tổn thất nhiệt khi mở cửa Q
C
4.3.1. Tổn thất nhiệt làm lạnh tấm lắc (Q
TL
)
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 24
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu Đồ án thiết bị
Khoa Hóa học & Công nghệ thực phẩm
Tủ đông tiếp xúc làm việc từng mẻ sau khi làm đông xong sẽ dừng
máy và ra hàng, khối lượng và diện tích của tấm lắc rất lớn do đó nhiệt để
làm lạnh các tấm lắc là rất lớn vì vậy ta phải tính lượng nhiệt này.
Q
0
C.
Vật liệu tấm lắc làm bằng nhôm đúc ρ = 2670 kg/m
3
.
Thể tích tấm lắc: V = 2,2 . 1,25 . 0,022 = 0,06 m
3
Khối lượng một tấm lắc:
M = 0,06 . 2670 = 161 kg
Tủ 1000 kg trên mẻ gồm 11 tấm lắc:
M
TL
= 11 . 161 = 1771 kg
Q
TL
= (25+35)=13,57 kW
4.3.2. Tổn thất nhiệt làm lạnh không khí trong tủ (Q
KK
)
Nhiệt tổn thất do không khí trong tủ được tính như sau:
Q
kk
= C
kk
G
kk
(t
d
– t
c
Kích thước trong của tủ:
L = 3000 mm
GVHD: Th.S Nguyễn Ngọc Hiểu 25
Copyright: Tài liệu đại học ©