Đề tài tính toán thiết kế tủ cấp Đông tiếp xúc công suất 300kg mẻ 2

 Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp Đồ án có các nội dung chính như sau: Chương 1: Tổng quan về tủ cấp đông tiếp xúc Chương 2: Tính toán kích thước, mặt bằng lắp đặt tủ cấp đông tiếp xúc Chư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC CÔNG SUẤT

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC CÔNG SUẤT

Tên đề tài: Tính toán thiết kế tủ cấp đông tiếp xúc công suất 300kg/mẻ

Sinh viên thực hiện: Đào Đình Nam – MSV: 1911504310130

Trần Đình Nhân – MSV: 1911504310133 Lớp: 19N1

Đề tài: “Tính toán thiết kế tủ cấp đông tiếp xúc công suất 300kg/mẻ” gồm cácchương với các nội dung chính sau:

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC

Giới thiệu tổng quan, vai trò và đặc điểm của tủ cấp đông tiếp xúc, lựa chọn tủ cấpđông phù hợp với công trình

Chương 2: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC, MẶT BẰNG LẮP ĐẶT

Tính toán kích thước tủ đông phù hợp với mặt bằng lắp đặt

Chương 3: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ TỦ CẤP ĐÔNG VÀ CHỌN MÁY NÉN

Lập ra được sơ đồ và lựa chọn sơ đồ tủ cấp đông tiếp xúc phù hợp với công trình vàchọn ra được máy nén phù hợp với đặc điểm tủ cấp đông

Chương 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM

Tính toán các thiết bị phụ tải lạnh của tủ cấp đông tiếp xúc

Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

Chương này sẽ tính chọn ra các thiết bị của hệ thống như: Van tiết lưu, van điện từ,phin lọc… cho tủ cấp đông

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ và yêu cầu của sinh viên để kết thúc khoá học trướckhi tốt nghiệp ra trường, đồng thời nó cũng giúp cho sinh viên tổng kết được những kiếnthức đã học trong suốt quá trình học tập, cũng như phần nào xác định được công việc màmình sẽ làm trong tương lai khi tốt nghiệp ra trường.

Với đề tài “Tính toán thiết kế tủ cấp đông tiếp xúc công suất 300kg/mẻ” Với sựhướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn, đề tài này đã đem lại cho chúng em nhữngkiến thức bổ ích và kinh nghiệm cho công việc tương lai sau này

Trong suốt quá trình làm đồ án với sự nỗ lực của chúng em và sự hỗ trợ tận tình của

cô: ThS Nguyễn Thị Hồng Nhung trong khoa đến nay đồ án của chúng em đã được

hoàn thành Mặc dù chúng em đã cố gắng tìm tòi và học hỏi nhưng do kinh nghiệm, kiếnthức còn hạn chế khó tránh khỏi thiếu sót trong quá trình làm đồ án Chúng em rất mongnhận được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để chúng em hoàn thiện hơn về kiếnthức chuyên môn

Em xin chân thành cảm ơn cô: ThS Nguyễn Thị Hồng Nhung rất nhiều trong quá

trình thực hiện đề tài Và em cũng cảm ơn quý thầy cô đã giúp đỡ em rất nhiều trong quátrình học tập và thực hiện đề tài này

Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô giáo trong khoa công nghệ kỹ thuật nhiệtthật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục công việc mình là truyền đạt kiến thức cho thế

hệ mai sau

Bản đồ án này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên:

ThS Nguyễn Thị Hồng Nhung.

Để hoàn thành đồ án này tôi đã sử dụng những tài liệu ghi trong mục tài liệu thamkhảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện

Đào Đình Nam Trần Đình Nhân

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 2

1.1 Đặc điểm của công việc bảo quản thực phẩm 2

1.2 Giới thiệu về tủ cấp đông tiếp xúc 2

1.2.1 Tủ cấp đông tiếp xúc là gì ? 2

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tủ cấp đông tiếp xúc 3

1.2.3 Đặc điểm kỹ thuật của tủ cấp đông tiếp xúc 3

1.3 Ứng dụng, ưu điểm và hạn chế của tủ cấp đông tiếp xúc 4

1.3.1 Ứng dụng 4

1.3.2 Ưu điểm: 4

1.3.3 Nhược điểm: 4

1.4 Thông số đã cho 4

1.4.1 Điều kiện khí hậu 5

1.4.2 Môi chất lạnh 5

1.5 Các số liệu 5

1.5.1 Các số liệu về chế độ xử lý lạnh sản phẩm 5

1.5.2 Các số liệu về chế độ bảo quản sản phẩm 5

1.6 Những nhân tố làm ảnh hưởng trong quá trình cấp đông 5

1.6.1 Ảnh hưởng yếu tố bên ngoài 5

1.7.2 Lạnh đông tiếp xúc hay lạnh đông bằng đĩa 7

1.7.3 Lạnh đông dạng phun và ngâm thẩm thấu 7

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC, MẶT BẰNG LẮP ĐẶT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 10

2.1 Xác định kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 300kg/mẻ 10

2.1.1 Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông 10

2.1.2 Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 10

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN CẤU TRÚC XÂY DỰNG, CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG 13

3.1 Cấu trúc xây dựng 13

3.2 Xác định chiều dày cách nhiệt 13

3.3 Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương 14

3.4 Tính kiểm tra đọng ẩm 15

CHƯƠNG 4: TÍNH TỔN THẤT NHIỆT 16

4.1 Tính nhiệt tủ cấp đông tiếp xúc 300kg/mẻ 16

4.1.1 Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1 16

4.1.2 Tổn thất do sản phẩm mang vào Q2 16

4.1.3 Tổn thất do sản phầm mang vào 17

4.1.4 Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông 17

4.1.5 Tổn thất do châm nước 18

4.1.6 Tổn thất nhiệt do mở cửa Q3 19

4.1.7 Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén 19

4.1.8 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén 19

Chương 5: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ TỦ CẤP ĐÔNG VÀ CHỌN MÁY NÉN 21

5.1 Tổng quát 21

5.1.1 Chọn môi chất lạnh 21

5.1.2 Chọn môi trường giải nhiệt 21

5.2 Chọn các thông số của chế độ làm việc 21

5.3 Chọn nhiệt độ quá nhiệt, quá lạnh 22

5.3.2 Nhiệt độ quá nhiệt 22

5.3.3 Xây dựng đồ thị và lập thông số các điểm nút 22

5.4 Tính chọn máy nén và động cơ 26

5.4.1 Tính chọn máy nén 26

Chương 6: TÍNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ 28

6.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 28

6.1.1 Tính toán lựa chọn thiết bị 28

6.1.2 Vai trò và thiết bị ngưng tụ 28

6.1.3 Phân loại các thiết bị ngưng tụ 28

6.1.4 Chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống cấp đông 28

6.1.5 Cấu tạo 30

6.1.6 Nguyên lý làm việc 30

6.1.7 Tính chọn thiết bị ngưng tụ 31

6.2 Tính các thiết bị phụ 31

6.2.1 Bình chứa cao áp 31

6.2.2 Mục đích 31

6.2.3 Cấu tạo 32

6.2.4 Tính toán bình chứa cao áp 32

6.3 Bình tách dầu 33

6.3.1 Mục đích 33

6.3.2 Cấu tạo 34

6.3.3 Tính toán 34

6.3.4 Nguyên lý làm việc 35

6.4 Bình chứa hạ áp 36

6.4.1 Mục đích 36

6.4.2 Cấu tạo 36

6.5 Bình trung gian 37

6.5.2 Cấu tạo 38

6.7 Tháp giải nhiệt 41

6.8 Các thiết bị khác 44

6.8.1 Van chặn 44

6.8.2 Van một chiều 44

6.8.3 Van điện từ 45

6.8.4 Phin lọc 45

Chương 7: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC 46

7.1 Quy trình vận hành của tủ cấp đông tiếp xúc 46

7.1.1 Nguyên tắc cơ bản trong vận hành tủ cấp đông tiếp xúc 46

7.1.2 Quy trình vận hành 46

7.1.3 Mở tủ nhập hàng 46

7.1.4 Chạy tủ 46

7.1.5 Ra hàng 47

7.1.6 Rửa tủ 47

7.2 Bảo dưỡng hệ thống 47

7.2.1 Kiểm tra hàng tuần 47

7.2.2 Kiểm tra hàng tháng 47

7.2.3 Kiểm tra hàng quý 47

7.3 Xử lý các sự cố và hư hỏng 47

7.3.1 Ngưng hoạt động tủ thời gian dài 47

7.3.2 Xử lý những hư hỏng thường gặp 48

7.3.3 Ngưng hoạt động tử thời gian dài 48

KẾT LUẬN 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

Q - Lưu lượng không khí tươi; nhiệt lượng.

Vk - Lượng khí CO2 do con người thải ra thông qua hoạt động hít thở

tT, T - Nhiệt độ và độ … khí trong phòng

tN, N - Nhiệt độ và độ ẩm …ng khí ở ngoài trời

ki - Hệ số truyền nhiệt của lớp thứ i

Fi- Diện tích lớp thứ i

N - Hệ số trao đổi nhiệt trên … của kết cấu bao che

RT - Nhiệt trở tỏa nhiệt giữa … không khí trong nhà

T - Hệ số trao đổi nhiệt trên bề … kết cấu bao che

i - Bề dày của lớp vật liệu thứ i

i - Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i

Qtỏa - Nhiệt do các nguồn … không gian điều hòa tỏa ra

Qt - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh nhiệt độ

Qbx - Nhiệt truyền qua … che do bức xạ

QT - Nhiệt thừa trong không gian điều hòa;

1, 2, 3, 4 - Hệ số kể đến độ trong suốt của kính, độ bẩn của kính, độ che khuất củacửa và của hệ thống che nắng

qbx - Cường độ bức xạ mặt trời

 - Hệ số hấp thụ của kết cấu bao che

g - Lượng ẩm do một người tỏa ra

q - Lượng nhiệt do một người tỏa ra

W - Năng suất làm khô

p1 - Tổn thất áp suất trên một mét chiều dài

MỞ ĐẦU

 Mục đích thực hiện đề tài

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện vào kỳ cuối của chương trình đào tạo hệ đại học, nhằmgiúp sinh viên ôn lại cũng như tìm hiểu và tự học, có khả năng sáng tạo tìm kiếm thông tin,khả năng sử dụng các phần mềm hiện nay

 Mục tiêu đề tài

Áp dụng những kiến thức đã học và thực tế để thiết kế đưa ra giải pháp và hệ thống tủcấp đông tiếp xúc phù hợp tiết kiệm cho kho lạnh, trau dồi những kỹ năng cần có hiện nay

 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Tính toán thiết kế hệ thống tủ cấp đông tiếp xúc tại thành phố Đà Nẵng

 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu các giáo trình, bài giảng và các tiêu chuẩn, quychuẩn Việt Nam về thiết kế hệ thống tủ cấp đông tiếp xúc

 Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Đồ án có các nội dung chính như sau:

Chương 1: Tổng quan về tủ cấp đông tiếp xúc

Chương 2: Tính toán kích thước, mặt bằng lắp đặt tủ cấp đông tiếp xúc

Chương 3: Tính toán cấu trúc xây dựng, chiều dày cách nhiệt

Chương 4: Tính cân bằng nhiệt ẩm

Chương 5: Thành lập sơ đồ tủ cấp đông tiếp xúc và chọn máy nén

Chương 6: Tính toán thiết bị phụ

Chương 7: Vận hành và bảo dưỡng tủ cấp đông tiếp xúc

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC

1.1 Đặc điểm của công việc bảo quản thực phẩm

Kỹ thuật lạnh đã ra đời và phát triển hàng trăm năm nay, được sử dụng rộng rãi trongnhiều ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng Một trong những ứng dụng quan trọng của kỹ thuậtlạnh đó là làm lạnh đông ( cấp đông ) và bảo quản lạnh sản phẩm

Làm lạnh đông là quá trình hạ nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống dướiđiểm đóng băng của dịch bào Tại nhiệt độ này các tinh thể băng bắt đầu được hình thànhtrong các mô tế bào của sản phẩm Quá trình bảo quản lạnh có tác dụng như sau:

- Làm ức chế các hoạt động của vi sinh vật

- Dưới tác động của nhiệt độ thấp, nước trong thịt heo bị đóng băng làm cơthể bị mất nước, vi sinh vật bị giảm tốc độ phát triển và có khi còn bị tiêudiệt

1.2 Giới thiệu về tủ cấp đông tiếp xúc

1.2.1 Tủ cấp đông tiếp xúc là gì ?

Nếu như hệ thống tủ cấp đông gió và hệ thống dây chuyền làm lạnh IQF được sử dụngcho những sản phẩm rời , thì tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để dành cho các mặt hàngdạng block Trung bình, mỗi block được cấp đông thường có khối lượng khoảng 2kg

Nó bao gồm nhiều tấm lắc cấp đông bên trong Khoảng cách giữa cách tấm này có thểđiều chỉnh được bằng ben thủy lực, dịch chuyển được từ 50 -105 mm Bằng sự lấy nhiệt từmặt trên và mặt dưới của khây, sau quá trình đông, nhiệt độ tâm sản phẩm phải đạt tối thiểu là-180C

HÌNH 1.1: Tủ cấp đông tiếp xúc

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tủ cấp đông tiếp xúc

Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng block Mỗi blockthường có khối lượng 2kg Vỏ tủ có hai bộ cánh cửa ở 2 phía: bộ 4 cánh và bộ 2 cánh, cáchnhiệt polyurethan dày 125÷150 mm, hai mặt bọc inox dày 0,6mm Khung sườn vỏ tủ đượcchế tọ từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt Để tăng tuổi thọ cho gỗ người ta sử dụng loại

gỗ satimex có thấm dầu Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ, đảm bảo điều kiện vệsinh thực phẩm Tủ gồm có nhiều tấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cáchgiữa các tấm có thể điều chỉnh được bằng ben thủy lực, thường chuyển dịch từ 50 – 105 mm.Kích thước chuẩn của các tấm lắc là 2200L×1250W×22D (mm) Đối với tủ cấp đông lớn từ

2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng các tấm lắc lớn, có kích thước là 2400L×1250W×22D(mm)

Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau đó đặt trực tiếp lên các tấmlắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay Đặt trực tiếp khay lên các tấm lắc tốthơn khi có khay vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc trên tủcấp đông Pitong và cần dẫn ben thủy lực làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh

Hệ thống có bộ phân phối dầu cho truyền động bơm thủy lực Khi cấp đông ben thủy lực épcác tấm lắc để cho các khay tiếp xúc 2 mặt với tấm lắc Quá trình trao đổi nhiệt là nhờ dẫnnhiệt

1.2.3 Đặc điểm kỹ thuật của tủ cấp đông tiếp xúc

- Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo bằng nguyên vật liệu ngoại nhập trên dây chuyền thiết bịcông nghệ mới, đồng bộ của Italya, sản xuất theo công nghệ sạch ( CFC free ) bằng máy phunfoam áp lực cao

- Vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm Tỷ trọng đạt tiêu chuẩn

40 ¿ 42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ =0,018÷0,02W/m.K có độ đồng đều và độ bám cao Hai

mặt của vỏ tủ được bọc bởi thép không rỉ INOX dày 0,6mm

- Khung đỡ ben bằng thép mạ kẽm được lắp ở mặt bên trên của tủ có kết cấu chịu lực

để đỡ ben và bơm dầu thuỷ lực

- Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ Pittông và cầu dẫn ben thuỷ lực làmbằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh Hệ thống có bệ phân phối dầu cho truyền độngbơm thuỷ lực

- Các vật liệu bên trong tủ có khả năng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều là loại vậtliệu không rỉ

- Khung cùm plate, ống dẫn hướng và các ống góp hút cấp dịch bằng INOX

- Các thanh đỡ của các tấm plate trên cùng và dưới cùng làm bằng nhựa PA

- Vỏ tủ đông được trang bị 1 bộ cửa kiểu bản lề ở cả 2 bên, một bên 2 cánh và một bên

4 cánh, vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm, 2 mặt cửa bọc bằng thép không rỉINOX Các chi tiết bản lề, tay khoá cửa bọc bằng thép không rỉ Inox, roăn cửa bằng cao suchịu lạnh định hình đặc chủng với điện trở chống dịch

- Vỏ tủ đông được chế tạo nguyên khối, bọc bằng Inox có kết cấu chống bọt nước vàobên trong tủ Khung sườn tủ bên trong cách nhiệt bằng các thanh thép chịu lực định hìnhvà gia cường, xương gổ khung tủ để tránh cầu nhiệt được làm bằng gổ satimex tẩm dầunhờ đó mà tủ có độ bền và cứng vững rất cao trong suốt quá trình sử dụng.

- Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc 2mặt Các ống cấp dịch cho các tấm lắc bằng cao su chịu áp lực cao

- Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành

1.3 Ứng dụng, ưu điểm và hạn chế của tủ cấp đông tiếp xúc

1.3.1 Ứng dụng

- Tủ cấp đông tiếp xúc bao gồm nhiều tấm lắc cấp đông bên trong Khoảng cách giữacác tấm này có thể điều chỉnh được bằng ben thuỷ lực, dịch chuyển được từ 50 - 150mm.Bằng sự lấy nhiệt từ bề mặt trên và mặt dưới của khây, sau quá trình đông, nhiệt độ tâm sảnphẩm phạt đạt tối thiểu là -180C

1.3.2 Ưu điểm:

- Cấp đông nhanh, hiệu quả và đảm bảo chất lượng sản phẩm

- Thời gian cấp đông nhanh, tiết kiệm điện năng

- Các tấm lắc được làm bằng hợp kim nhôm Các chi tiết bên trong và bên ngoài tủ bằng InoxSUS 304 và các loại vật liệu chống sét rỉ khác

- Cách nhiệt tốt bằng Polyurethane foam tỷ trọng 40-43kg/m2 Hai mặt bằng inox 304

- Sản phẩm cấp đông phù hợp với tiêu chuẩn HACCP/FDA

- Dễ dàng chọn lựa công suất đông cụ thể cần thiết

- Lắp ráp, vận hành, vệ sinh cũng như bảo trì bảo dưỡng rất dễ dàng, đơn giản

1.3.3 Nhược điểm:

- Trong quá trình làm việc, khu vực nền và không gian xung quanh thường ẩm ướt do đó phảilắp đặt ở vị trí riêng biệt tách hẳn các công trình

- Do thiết bị đặt ngoài trời nên nếu không sử dụng bơm loại đặc biệt chống nước mưa thì động

cơ sẽ nhanh hỏng và gấy sự cố

-Điều kiện khí hậu tại: Đà Nẵng

-Thời gian cấp đông: 2h

-Nhiệt độ đầu vào của sản phẩm: 12 0C

-Nhiệt độ đầu ra của sản phẩm:-18 0C

+Nhiệt độ tâm sản phẩm: -12 0C

1.4.1 Điều kiện khí hậu

Thành phố Đà Nẵng, từ bảng 1-1, sách HDTKHTL – Trang 7, ta có các thông số vềnhiệt độ và độ ẩm như sau:

Bảng 1.1 Thông số về nhiệt độ và độ ẩm đà nẵngĐịa

phương

TB cảnăm

Môi chất lạnh sử dụng cho kho lạnh là R22

Gas R22 có tên hóa học là Hydro Cloflocacbon (mã hóa học là HCFC-22), biết đếnbằng các mã hóa học HCFC-22, Genetron 22 hay Freon 22 được sử dụng chủ yếu cho cácmáy lạnh Ở điều kiện nhiệt độ thường, gas R22 là chất khí không màu, không mùi và khônggây độc hại

1.5 Các số liệu

1.5.1 Các số liệu về chế độ xử lý lạnh sản phẩm

Sản phẩm chính của xí nghiệp là chế biến thịt heo thành phẩm

Thịt heo sau khi chế biến xong cần thiết phải cấp đông đạt nhiệt độ tâm là -12C để cóthể bảo quản được dài ngày trong các kho trữ đông

1.5.2 Các số liệu về chế độ bảo quản sản phẩm

Sau khi được cấp đông sản phẩm được đóng thành từng gói và cho vào thùng giấycactông và đưa vào kho trữ tại đây nhiệt độ tâm sản phẩm vẫn được duy trì ở khoảng dưới -12

C

1.6 Những nhân tố làm ảnh hưởng trong quá trình cấp đông

1.6.1 Ảnh hưởng yếu tố bên ngoài

- Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm bảo

quản như nhiệt độ, độ ẩm, … làm ảnh hưởng đến các thiết bị và cấu trúc kho cấp đông hay tủđông

- Cấu trúc kho lạnh đông: nếu cấu trúc kho cấp đông cách nhiệt và cách ẩm không tốt,

cấu trúc không hợp lý thì sẽ lâu đạt nhiệt độ yêu cầu và chất lượng của sản phẩm sẽ giảm

- Chế độ vận hành máy lạnh: nếu vận hành không hợp lý làm cho hệ thống máy lạnh

hoạt động không ổn định thời gian làm đông tăng lên sẽ làm cho sản phẩm bị giảm khốilượng và giảm chất lượng nhiều

- Chất lượng: của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh cũng ảnh hưởng

lớn đến sản phẩm cấp đông

- Thời gian cấp đông sản phẩm: thời gian cấp đông sản phẩm càng dài thì khối lượng và

chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút

1.6.2 Ảnh hưởng yếu tố bên trong

Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo vệ môi trường trong khođược ổn định theo đúng quy trình công nghệ đề ra như:

- Nhiệt độ cấp đông: nhiệt độ cấp đông sản phẩm phải được lựa chọn trên cơ sở kinh tế và kỹthuật Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian cấp đông sản phẩm đó Thời giancấp đông càng lâu thì chất lượng sản phẩm càng thấp Nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông tốithiểu phải bằng nhiệt độ bảo quản sản phẩm đó Tránh hiện tượng sản phẩm bị vi sinh vật oxihoá làm hư sản phẩm

- Độ ẩm của không khí trong quá trình lạnh đông: độ ẩm của không khí trong kho lạnh haytrong tủ đông có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm khi sử dụng Bởi vì độ ẩm củakhông khí có liên quan mật thiết đến hiện tượng thoát ẩm trong sản phẩm ảnh hưởng tới chấtlượng sản phẩm Do vậy tuỳ từng loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm của không khí chothích hợp

- Tốc độ không khí trong quá trình lạnh đông: không khí chuyển động trong kho lạnhhay trong tủ đông có tác dụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm, nhiệt truyền vào do mởcửa, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt động trong kho lạnh đông Ngoài ra cònđảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chế sự hoạt động của tủ cấp đông

1.7 Các phương pháp làm lạnh

1.7.1 Lạnh đông bằng không khí

Ở đây không khí làm lạnh được thổi liên tục qua sản phẩm

- Ưu điểm lớn của phương pháp này là tính linh hoạt của không khí Có thể thích ứngvới hình dạng bất thường của sản phẩm Nếu sản phẩm có hình dạng kích thước thay đổitrong phạm vi rộng thì lạnh đông bằng không khí là phương pháp lựa chọn tốt nhất

- Tốc độ dòng khí thổi 5m/s thường được áp dụng cho tất cả các hệ thống lạnh đôngdạng không khí thổi Tuy nhiên con số này có thể thay đổi vượt định mức từ 10 -15m/s vàmạng lại hiệu quả kinh tế cao

- Nhược điểm: phương pháp này có tốc độ dòng không khí thổi không đều trên bề mặtsản phẩm

1.7.2 Lạnh đông tiếp xúc hay lạnh đông bằng đĩa

Các sản phẩm được đặt trên các khay và được kẹo giữa các tầm lắc đông Nhờ tiếpxúcvới các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đỏi nhiệt tương đối hiệu quả và thời gianlàm đông được rút ngắn đáng kể so với làm đông dạng khối trong các kho cấp đông gió

 Mức độ tiếp xúc và khả năng truyền nhiệt từ thực phẩm vào dàn lạnh giảm do

- Nhiệt truyền qua lớp kim loại

- các bề mặt tiếp xúc không phẳng

- Kích thước, hình dạng các khuôn đựng thực phẩm không đúng tiêu chuẩn

- Chiều cao khuôn và bề dày sản phẩm khác nhau

- Sự ép nén không đạt yêu cầu

 Tăng khả năng truyền nhiệt của thực phẩm trong tủ đông tiếp xúc có các biện pháp sau:

- Thay khay đựng khuôn bằng khung ghép khuôn

- Dùng thép không rỉ làm khuôn

- Dùng nắp đậy khuôn phù hợp

- Đảm bảo lực ép nên đều và đủ cho dàn lạnh

1.7.3 Lạnh đông dạng phun và ngâm thẩm thấu

Dạng thiết bị lạnh đông này ít được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến mà chỉthường được sử dụng để lạnh đông các sản phẩm đặt biệt hoặc sản phẩm có giá trị cao

Phương pháp làm đông tiếp xúc thường được áp dụng cho các sản phẩm dạng khối

* Ảnh hưởng của mức độ tiếp xúc các bề mặt truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc

- Mức độ tiếp xúc và khả năng truyền nhiệt từ thực phẩm vào dàn lạnh giảm do:

+ Nhiệt truyền qua nhiều lớp kim loại

+ Các bề mặt tiếp xúc không phẳng

+ Kích thước, hình dạng các khuôn đựng thực phẩm không đúng tiêu chuẩn

+ Chiều cao khuôn và bề dày sản phẩm khác nhau

+ Sự ép nén không đạt yêu cầu

+ Đảm bảo lực ép nên đều và đủ cho dàn lạnh

+ Lạnh đông dạng phun và ngâm thẩm thấu.

+ Lạnh đông dạng phun (cấp đông băng chuyền).

- Lạnh đông dạng phun là phương pháp mà hơi lạnh được phun vào sản phẩm và nhiệttách ra làm thay đổi trạng thái môi trường lạnh

- Với phương pháp lạnh đông này CO2 lỏng được phun trên sản phẩm ngang qua cácống trên băng tải, phiá dưới có các vòi phun CO2 sẽ thay đổi trạng thái khi ngang qua các vòiphun và hấp thụ một lượng nhiệt lớn Kết quả làm cho sản phẩm lạnh xuống nhanh Trongmột số hệ thống, các lớp CO2 rắn (nước đá khô) được đặt nằm dưới băng tải và sản phẩmđược đặt nằm phiá trên CO2 lỏng sau đó được phun trên đầu; sự thăng hoa của nước đá khôxảy ra ở nhiệt độ -780C, có thể

Làm lạnh đông xuống ít nhất -750C Quá trình lạnh đông xảy ra trong những trường hợpnày rất nhanh và sự mất dịch sẽ giảm xuống ít hơn 1%

- Trong trường hợp lạnh đông bằng N2 lỏng, khí hoá lỏng được phun lên sản phẩm thổingang qua băng tải đang chuyển động Khí N2 đi ngược chiều với băng tải Vì vậy sản phẩm

nên được làm lạnh sơ bộ trước khi đưa đến phun N2 lỏng Ở áp suất bình thường, nitơ lỏng sôi

ở -1960C, vì vậy nó cần được làm lạnh sơ bộ xuống trong đường ống trước để tránh cho sảnphẩm bị nứt ra do quá trình làm lạnh xuống quá nhanh (tức thời) Sau khi phun, sản phẩm cầnphải được để ổn định trước khi đưa ra khỏi băng tải của phòng lạnh đông Điều này có thể doảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ từ môi trường bên ngoài với nhiệt độ tâm sản phẩm đểđưa đến trạng thái cân bằng Sản phẩm sau khi đạt đến trạng thái cân bằng hoàn toàn đượcđưa đến phòng bảo quản lạnh

1.8 Giới thiệu tổng quan về cách bảo quản thực phẩm đông lạnh

1.8.1 Biết cách bảo quản thịt heo đúng tiêu chuẩn

Trước tiên bạn cũng cần phải sơ chế cho thịt heo thật sạch bằng cách rửa với nước sạch(không cần rửa nước muối)

Sau đó cho phần thịt heo vào túi nylon, túi zip hoặc túi cấp đông chuyên dụng Nếuđược, bạn nên hút chân không bên trong túi để không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng củasản phẩm

Cho túi thịt heo vào ngăn đá của tủ lạnh hoặc tủ đông, nhiệt độ đảm bảo từ - 18 độ C trởxuống Với phương phàp này, phần mực có thể sử dụng được trong vòng 4 - 5 tháng

Lưu ý khi bảo quản thịt heo bằng cách cấp đông

 Bạn cần kiểm tra túi đựng thịt heo trước khi cấp đông thực phẩm Đảm bảo rằng túikhông bị hở hoặc thủng, điều này có thể thịt heo bị ngấm nước và ảnh hưởng đến chất lượngthịt heo sau bảo quản

 Khi tủ lạnh, tủ động bị mất điện hoặc không hoạt động, bạn không được mở ngăn đácủa tủ lạnh hoặc tủ đông Khi chúng hoạt động bình thường lại thì bạn mới mở tủ và kiểm tralại nhiệt độ thích hợp

 Khi chế biến thịt heo được bảo quản đông lạnh thì bạn cần rã đông trước khi chế biến

 Một khi đã rã đông để chế biến thì không được cấp đông lại một lần nữa vì có thể khiến cho thực phẩm bị nhiễm khuẩn và gây hại cho sức khỏe

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC, MẶT BẰNG LẮP ĐẶT TỦ CẤP

ĐÔNG TIẾP XÚC2.1/ Xác định kích thước tủ cấp đông tiếp xúc 300kg/mẻ

2.1.1/ Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông

Khi cấp đông các mặt hàng thịt heo thường người ta cấp đông sản phẩm theo từng

- Số lượng sản phẩm chứa trên một tấm lắc :

1 tấm lắc chứa được 36 khay sản phẩm, 1 khay chứa 2 kg sản phẩm

Như vậy : Khối lượng sản phẩm trên 1 tấm lắc là :

2.1.2/ Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc

Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng các tấmlắc

Ta bố trí 36 khay trên 1 tấm lắc như sau:

Hình: Bố trí khay cấp đông trên một tấm lắc

L = L1 + 2 δCN

Trong đó δCN : Chiều dày của lớp cách nhiệt.

L = 3.000 + 300 = 3.300 mm

b/ Xác định chiều rộng bên trong tủ

Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm

khoảng hở ở hai bên, khoảng hở mỗi bên là 125 mm

Vậy chiều rộng của tủ là :

W1 = 1250 + 2 x 125 = 1500 mm Khi lắp các cánh tủ, một phần 45mm cánh lọt vào bên trong tủ và phần còn lại 80 mmnhô ra ngoài, vì vậy kích thước bề rộng phủ bì là:

W = 1500 + 2 × 80 = 1660 mm

c/ Xác định chiều cao bên trong tủ

Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc hmax = 105 mm Chiều cao bên trong tủ :

H1 = N1 x 105 + h1 + h2

Trong đó :

N1 : Số tấm lắc chứa hàng

h1 : Khoảng hở phía dưới các tấm lắc, h1 = 100 mm

h2 : Khoảng hở phía trên, h2 = 400 ¿450 mmVậy ta có : H1 = 6 x 105 + 100 + 450 = 1180 mmChiều cao bên ngoài hay chiều cao phủ bì của tủ là :

H = H1 + 2 δCN = 1180 + 2 δCN

Trong đó : δCN: Chiều dày của lớp cách nhiệt.

CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN CẤU TRÚC XÂY DỰNG, CHIỀU DÀY CÁCH

NHIỆT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG3.1/ Cấu trúc xây dựng

- Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp : Lớp cách nhiệt poly- urethane dày

150 mm được chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 40¿42 kg/m3, có

hệ số dẫn nhiệt λ= 0,018 ¿0,02 W/m.K , có độ đồng đều và độ bám cao, haimặt được bọc bằng Inox dày 0,6 mm

Bảng: Các lớp vỏ tủ cấp đông

mm

Hệ số dẫn nhiệt W/m.K

3.2/ Xác định chiều dày cách nhiệt

- Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k

k =

11

δ cn: độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m

λ cn: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K

k : hệ số truyền nhiệt, W/m2.K

α1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ cấp đông,

W/m2.K

α2 : hệ số toả nhiệt của vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m2.K

- Tra bảng 3.7/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (HDTKHTL) Trang 65chọn :

α1 = 23,3 W/ m2.K

α2 = 10,5 W/ m2 .K

- Trang bảng 3.3/ Sách HDTKHTL trang 63 chọn :

k = 0,19 W/ m2.K

δi : Bề dày của lớp vật liệu thứ i, m

λi : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK

3.3 Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương

Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là :

Trong đó : t1: Nhiệt độ không khí bên ngoài 0C

t2 : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông 0C

tS : Nhiệt độ đọng sương 0CTra bảng 1.1/ Sách HDTKHTL _Trang 7 : Thì nhiệt độ vào mùa hè ở Đà Nẵng là : t1= 380C

Độ ẩm là : ϕ= 77%

Ta tra đồ thị h-x/ Sách HDTKHTL _Trang 9 :

Ta sẽ tìm được :

Nhiệt độ đọng sương tS = 340CNhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 34,50C

Mặc khác ta có nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t2 = -350C

Do đó : ks = 0,95 23,3

38−34

38−(−35)=1,2128

Ta thấy kt = 0,13 < ks = 1,2128Như vậy vách ngoài không bị đọng sương

3.4 Tính kiểm tra đọng ẩm

- Đối với tủ cấp đông, vở tủ được bao bọc bằng Inox ở cả hai bên nên hoàn toànkhông có ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn không có hiện tượng ngưng

tụ ẩm trong lòng kết cấu

CHƯƠNG 4: TÍNH TỔN THẤT NHIỆT 4.1 Tính nhiệt tủ cấp đông tiếp xúc 300kg/mẻ

Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có :

- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che

- Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào

- Tổn thất nhiệt do mở cửa

4.1.1 Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q 1

- Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt tổnthất qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông do sự chênh lệch nhiệt độgiữa môi trường bên ngoài và bên trong tủ cộng với các dòng nhiệt tổn thất dobức 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 tường bao, trần và nền của tủcấp đông

- Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau tức là đều dày

150 mm kể cả cửa tủ cấp đông Do vậy ta có :

Q1 = kt F ( t1 – t2), W Trong đó :

- kt : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo chiềudày cách nhiệt , W/m2.K

Theo tính toán ở mục ( 2.2.3) ta có Kt = 0,13 W/m2.K

- F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2

- t1: Nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C t1 = 380C

- t2 : Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông, 0C t2 = -350C Theo tính toàn ở mục ( 2.1.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là :

2F2 : Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, m2

2F3 : Diện tích hai mặt bên của tủ , m2

==> F = 2 ( F1 + F2 + F3)

= 2 ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m2

Vậy : Q1 = kt F ( t1 – t2 ) , W

- Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm nước

để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi hoá thựcphầm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q23

- E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 300 kg/mẻ

- i1 , i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra,kJ/ kg Do sản phẩmtrước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên nhiệt độsản phẩm đầu vào sẽ là t1 = 120C Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩmcấp đông là t2 = -180C

ℑ : Thời gian cấp đông 1 mẻ, giờ/mẻ

ℑ = 2 giờ

Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có :

i1 = 248,2 kJ/kg

i2 = 4,6 kJ/kg Vậy :

MKh: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg

- Theo tính toán ở mục 2.1.1 thì số khay chứa sản phẩm sẽ là :

6 x 36 = 216 khay

- Một khay có khối lượng khoảng 1,5 kg và có dung tích chứa 2 kg sản phẩm

Do vậy tổng số khối lượng khay cấp đông sẽ là :

MKh = 216 x 1,5 = 324 kg

CP : Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K

- Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có CP = 0,896 kJ/kg.K

t1 , t2 : Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông, 0C

- Nhiệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức là :

t1 = 380C

- Nhiệt độ của khay sau khi cấp đông t2 = - 350C

ℑ : thời gian cấp đông, giờ

Mn : Khối lượng nước châm, kg

- Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5 ¿10 % khối lượng hàng cấp đông,thường người ta châm dày khoảng 5mm

Theo tính toán ở mục ( 2.3.2.2 ) thì tổng số khay chứa sản phẩm là 216 khay, mà

1 khay chứa được 2 kg sản phẩm

- Do đó khối lượng hàng cấp đông là : 216 x 2 = 432 kg

- Khối lượng nước châm là : Mn = 432

- t1 : Nhiệt độ nước đầu vào , oC

t1 = 5oC

- t2 : Nhiệt độ đông đá, oC

t2 = -5oC ¿ -10oCThay vào ta có :

Q2 = Q21 + Q22 + Q23

=10141,666 + 2943,36 + 1851,54 = 14986,566W = 14,986 KW

4.1.6 Tổn thất nhiệt do mở cửa Q 3

Tổn thất nhiệt do mở cửa được tính theo công thức

Q3 = B F , W

F : Diện tích của tủ cấp đông, m2

Theo như tính toán ở mục ( 2.4.1 ) ta có :

Chiều dài tủ là : L = 3,3 mChiều rộng tủ là : W = 1,8 m

Do dó F = 3,3 x 1,8 = 5,94 m2

B : Dòng nhiệt khi mở cửa, W/m2

Tra bảng 4.4/ Sách HDTKHTL – Trang 87 chọn B = 20 W /m2

Vậy Q3 = 20 x 5,94 = 118,8 W = 0,118 KW

4.1.7 Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén

 Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho thiết

bị bay hơi Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ ở những điều kiện bất lợi nhất, taphải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có giá trị caonhất

QTB = Q1 + Q2 + Q3 , W = 296,657 + 14986,566+ 118,8 = 15402,023 W = 15,402 KW

 Tải nhiệt cho máy nén :

= 15312,992 W = 153,12992 kW

4.1.8 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén

Công suất lạnh yêu cầu của hệ thống lạnh là:

Công suất nhiệt yêu cầu của máy nén phải đảm bảo bù lại tổn thất nhiệt cấp cho

tủ Q Nhưng vì khi môi chất đi từ máy nén đến dàn lạnh thì sẽ có các tổn thất trênđường ống và tổn thất tại các thiết bị trong hệ thống Bên cạnh đó thì máy nén khôngthể vận hành liên tục 24h trong 1 ngày được vì nếu như thế sẽ gây ra ứng suất mỏilàm hỏng máy nén Vì vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén được xác định nhưsau:

Q0MN

= Q k bTrong đó: k – hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệthống lạnh Đối với phòng cấp đông thì nhiệt độ tủ là -350C nên dùng nội suy ta tínhđược nhiệt độ dàn bay hơi k = 1,085 ( trang 92, tài liệu [1] )

b – hệ số kể đến thời gian làm việc của máy nén Dự tính máy nénlàm việc khoảng 22h/ngày đêm => chọn b = 0,9 ( trang 92, tài liệu [1] )

Vậy công suất lạnh yêu cầu của máy nén là:

Q0MN

= 15312,992 1,085 0 , 9 = 18460,66 W = 18,46066 kW