Các thiết bị cấp đông| Môn Thiết kế hệ thống lạnh và điều hòa không khí| Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Sơ đồ phân loại các thiết bị kết đông
1. Tủ/buồng kết đông gió
• Phạm vi: Tủ kết đông thổi gió (Air - blast freezer) là dạng máy kết
đông có năng suất nhỏ, kết đông trong luồng gió lạnh, làm việc theo
từng mẻ, sản phẩm đã: trên khay hoặc trên xe đẩy, theo kiểu rời,
không đóng thành bánh hoặc khuôn định hình.
• Kết cấu: Tủ kết đông gió do Searefico (Bộ Thuỷ Sản) chế tạo bao
gồm một vỏ tủcách nhiệt dầy 150 mm bằng polyurethanc, bên trong
bố trí một hệ thốngđàn lạnh với quạt gió cưỡng bức hiệu suất cao
và giá đặt sản phẩm kết đông.Phòng kết đông sản phẩm được chia
làm 2 ngăn loại 100/125 kg, 4 ngăn loại 200/250 kg, 6 ngăn loại 300
kg và 8 ngăn loại 400 kg, mỗi ngăn chứa 50 kg hoặc 62,5 kg có cửa riêng biệt.
• Ưu điểm: Các ngăn kết đông được thiết kế độc lập nên có thể hoạt
động riêng rẽvà có thể quay vòng sản phẩm, rất thích hợp cho các
nhà máy ở vùng nguyên liệu không ổn định hoặc thường xuyên
thay đổi sản phẩm với kích cỡ và chủng loại khác nhau.
1. Tủ/buồng kết đông gió
2. Máy kết đông tầng sôi
• Phạm vi: Các sản phẩm có kích thước nhỏ như đậu Hà Lan, cà rốt,
su hào thái vuông, khoai tây rán, các loại quả đâu có thể dùng phương pháp tầng sôi.
• Nguyên tắc của phương pháp: thực phẩm được đưa vào một
kênh cố định bố trí theo chiều dọc hầm sấy, sau khi kết đông xong
sẽ chảy ra phía bên kia. Dòng không khí được quạt thổi từ phía
đưới lên. Các sản phẩm được nâng lên lơ lửng trong đệm khí. Do
được tiếp xúc với dòng không khí lạnh từ nhiều phía nên sản phẩm kết đông rất nhanh. • Ưu điểm:
- Sản phẩm không bị vón cục và kết dính lại với nhau do đóng băng.
- Đơn giản được hầu hết các cơ cấu vận chuyển sản phẩm trong
hầm đông, thường là các cơ cấủ rất dễ hỏng hóc như băng chuyền,
cơ cấu đẩy, cơ cấu nâng hạ, động cơ và hộp số.
- Làm việc liên tục. Năng suất cao.
2. Máy kết đông tầng sôi
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
3. Máy kết đông băng chuyền xoắn
Máy kết đông băng chuyển xoắn làm việc theo phương pháp kết đông
sản phẩm trong luồng gió lạnh. Các sản phẩm nằm riêng rẽ trên băng
chuyển nên còn gọi là máy kết đông rời IQF (Individual Quick Freezer).
• Kết cấu: Sản phẩm được đặt trên bảng chuyển đan bảng dây thép
không rỉ xoắn nhiều vòng, hai bên có vây ngăn sản phẩm rơi ra
ngoài băng chuyền. Nhiệt độ không khí đạt tới -40°C. Do yêu cầu
năng suất trao đổi nhiệt lớn và hiệu quả nên thường cấp dịch cho
đàn lạnh bằng bơm tuần hoàn. Tốc độ băng chuyển được điều
chỉnh vô cấp phù hợp với thời gian cấp đông của từng loại sản
phẩm. Để tránh sản phẩm dính vào nhau và dính vào băng tải có búa gõ làm rung.
• Nhược điểm: Công nghệ chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng, sửa
chữa phức tạp, giá thành đắt. • Ưu điểm:
- Máy kết đông băng chuyền xoắn có kích thước nhỏ gọn chiếm ít diện tích lắp đặt.
- Làm việc liên tục, năng suất cao.
3. Máy kết đông băng chuyền xoắn
4. Máy kết đông băng chuyền thẳng
Máy kết đông băng chuyển xoắn đòi hỏi công nghệ chế tạo
cao, giá thành đắt. Một dạng máy kết đông khác có công nghệ
chế tạo phù hợp với Việt Nam và giá thành cũng phù hợp hơn
với túi tiền của các doanh nghiệp Việt Nam là loại băng thẳng.
• Phạm vi: tôm, cá philê và các sản phẩm có kích cỡ gần tương tự nhau.
• Kết cấu: Tốc độ kết đông và thời gian kết đông phụ thuộc
vào cỡ và hình dạng cũng như loại sản phẩm. Thời gian kết
đông có thể được điều chỉnh qua tốc độ băng chuyền. Vì
băng chuyển chỉ chuyển động theo một hướng nên chiều dài
của máy lớn hơn loại xoắn để có thể kết đông đồng thời được nhiều sản phẩm.
• Nguyên tắc hoạt động: là sản phẩm được đặt lên băng tải
và cho chuyển động qua luồng gió có nhiệt độ thấp (-45°C)
và tốc độ đến 5 m/s. Để tăng hiệu quả kết đông và tiết kiệm
năng lượng ta phải bố trí dàn lạnh, quạt gió, băng chuyền ra
sao để đạt được các thông số tối ưu cả về kỹ thuật, chất
lượng sản phẩm và chỉ phí năng lượng.
4. Máy kết đông băng chuyền thẳng
5. Máy kết đông tiếp xúc
• Phạm vi: Máy kết đông tiếp xúc là loại máy
kết đông cho sản phẩm thường ở dạng bánh,
khay hoặc có kích thước tiêu chuẩn tiếp xúc
trực tiếp với bề mặt lạnh.
• Bề mặt lạnh có thể được làm lạnh bằng môi
chất lạnh sôi trực tiếp hoặc bằng nước muối.
Theo kết cấu có thể chia ra các loại máy kết
đông tiếp xúc kiểu tấm đứng, tấm ngang hoặc kiểu thùng quay.
5. Máy kết đông tiếp xúc a) Kiểu tấm
• Nguyên lý hoạt động: Sản phẩm được kết đông bằng cách
cho tiếp xúc trực tiếp với các tấm kim loại. Bên trong các tấm
kim loại là dàn bay hơi trực tiếp của môi chất lạnh. Sản
phẩm được đóng sẩn vào các khuôn có kích thước tiêu
chuẩn, sau đó được sắp xếp vào giữa các tấm dàn bay hơi,
tiếp theo, xilanh thuỷ lực bơm dầu từ bình vào xilanh thuỷ
lực. Xilanh sẽ ép các tấm lại để sản phẩm tiếp xúc với cả bề mặt
trên và bể mặt dưới, lực ép duy trì từ 1,5 đến 7
kPa.Šau khi ép xong, các dàn lạnh được cấp lỏng và bắt đầu
hoạt động. Nhiệt độ sôi đạt -34 độ C. Sau khi kết đông xong
dầu được xả trở lại bình thường, xilanh đi xuống, các tấm
được tách ra và người ta có thể lấy sản phẩm ra dễ dàng.
5. Máy kết đông tiếp xúc a) Kiểu tấm
• Thiết bị làm việc theo từng mẻ. • Kết cấu:
- Chiều dày khuôn sản phẩm từ 25 đến 100mm.
- Thời gian kết đông rút xuống đáng kể. Bề dày khuôn sản
phẩm 90 mm - thời gian kết đông khoảng hơn 3 h. Tuy nhiên
thời gian kết đông còn phụ thuộc vào sản phẩm, sự tiếp xúc
giữa các bể mặt sản phẩm trong khuôn và bao bì của khuôn.
• Năng suất: của các thiết bị đạt 3-25 t/ngày đêm.
• Hình 6-13 giới thiệu hình áng, kết cấu tủ kết đông tiếp xúc
củaSearefico (Bộ Thuỷ sản) được thiết kế và chế tạo với các
cụm thiết bị nhập ngoại kết hợp với các bộ phận sản xuất
trong nước. Máy lạnh là loại 2 cấp amoniäc hoặc freon R22,
vỏ tủ được phun polyurethane trực tiếp dây 150mm, thời
gian kết đông bình thường 4-5 h, siêu nhanh 1,5-2 h, mặt
trong và mặt ngoài tủ bọc bằng thép không rỉ, tấm lắc bằng hợp kim nhôm.
5. Máy kết đông tiếp xúc
5. Máy kết đông tiếp xúc b) Kiểu thùng quay
• Ngoài máy kết đông tiếp xúc kiểu tấm nằm ngang, còn có
loại tấm thẳng đứng dùng để kết đông cá nhưng ít phổ biến.
• Hình 6-14 giới thiệu nguyên lý cấu tạo và làm việc của máy
kết đông tiếp xúc kiểu thùng quay Rota-Freeze của hãng Atlas Đan mạch.
• Máy bao gồm một thùng quay bằng inox được làm lạnh trực
tiếp hoặc gián tiếp từ -30 đến -50°C. Thực phẩm dạng lỏng,
rắn hoặc có dạng khuôn hình tiêu chuẩn được kết đông qua
một vòng quay của thùng quay và được dao nạo ra rơi
xuống băng chuyển đi ra ngoài. Các sản phẩm nhão (cream
rau quả) hoặc lỏng như súp được nén thành bánh quả bàng
hoặc khuôn tiêu chuẩn 1,5 x 2 x 3 cm.
5. Máy kết đông tiếp xúc
6. Một số phương pháp kết đông khác
a) Kết đông trong khí hoá lỏng
Kết đông trong khí hoá lồng thường được thực hiện
với nitơ lỏng. Nitơ lỏng sôi ở nhiệt độ -196°C. Do có độ chênh
nhiệt độ rất lớn giữa sản phẩm và nhiệt độ sôi nên sản phẩm
được kết đông gần như tức thời. Năng suất lạnh của một kg
nitơ lỏng là nhiệt ẩn hoá hơi ở -196°C và nhiệt hiện thu vào khi
khí lạnh nâng nhiệt độ lên đến gần nhiệt độ kết đông sản phẩm.
Nhiệt độ đó cao hay thấp tuỳ thuộc vào cách bố trí trao đổi
nhiệt giữa hơi lạnh và sản phẩm có hiệu quả hay không.
• Nguyên lý hoạt động: Sản phẩm được kết đông liên tục. Từ
bàn nạp vào cửa nạp, sản phẩm được băng chuyển vô tận
đưa vào vùng A đầu tiên để kết đông sơ bộ đến nhiệt độ
đóng băng. ở đây, nhờ có quạt khuấy đảo mạnh khí nitơ lạnh
mà sản phẩm được làm lạnh và kết đông sơ bộ. Sau đó, sản
phẩm đi vào vùng B và được phun nitơ lỏng. Sản phẩm kết
đông nhanh chóng do hiệu quả nitơ lỏng sôi trên bể mặt sản
phẩm. Sau đó là vùng C, ở đây sản phẩm được ủ để nhiệt
độ tâm sản phẩm đạt yêu cầu.
• Nhược điểm: Thường, để kết đông 1 kg sản phẩm cần 1 lít
nitơ lỏng. Phương pháp này bởi vậy rất đất tiền và chỉ có thể
áp dụng cho các sản phẩm lạnh đông có giá trị kinh tế cao.
6. Một số phương pháp kết đông khác
b) Kết đông trong chất lỏng lạnh
Khi nhúng sản phẩm trong nước muối lạnh hoặc
trong chất lỏng lạnh (chuyển động), tốc độ kết đông sản
phẩm rất cao do khả năng trao đổi nhiệtgiữa chất lỏng và
sản phẩm rất lớn tương đương với tấm tiếp xúc kim
loạitrong máy kết đông tiếp xúc. • Ưu điểm:
- Có thể so sánh phương pháp này với phương pháp kết
đông tiếp xúc nhưng với ưu điểm là sản phẩm không cần
cóhình dáng, kích thước cố định.
- Phương pháp này rất thuận lợi cho việc kết đông gà và
gia cầm các loại. Người ta cũng hay kết đông cá trong
nước muối. Khi đó nước muối được giữ ở nhiệt độ đóng
băng, muối sẽ không bị phân li để thấm vào sản phẩm.
6. Một số phương pháp kết đông khác
b) Kết đông trong chất lỏng lạnh • Nhược điểm:
- Tuy nhiên vì phải đưa liên tục sản phẩm nóng vào nên muối
có thể khuếch tán vào sản phẩm làm ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm.
- Nước thừa đóng băng vào các dàn bay hơi ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi nhiệt.
• Khắc phục: Để cải thiện tình trạng này có thể cho thêm
khoảng 10% glycerin vào nước muối để mở rộng phạm vỉ
nhiệt độ từ -15 đến -17°C. Sau khi kết đông có thể mạ băng
cho cá để giảm hao ngót. Để tránh tác động xấu của muối,
có thể sử dụng bao bì nilon kết hợp với hút chân không sản
phẩm. Phương pháp này rất hiệu quả vừa đảm bảo hệ số
trao đổi nhiệt cao vừa đảm bảo vệ sinh và chất lượng sản phẩm.