Chửụng 3 LÀM LẠNH THỰC PHẨM
VI. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH TP
2. Làm lạnh TP bằng không khí lạnh
a. Ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng
* ệu ủieồm :
- Không khí có nhiệt dung riêng nhỏ nên rất dễ thay đổi nhiệt độ, nhờ vậy hao phí lạnh nhỏ, thời gian khởi động cho phòng lạnh ngắn (tkk→ t0).
- Không khí nhẹ, thực phẩm không bị tác động cơ học, giữ nguyên được hình
dạng, kích thước.
- Không khí linh hoạt, dễ lưu thông trong phòng lạnh và tiếp xúc bao quanh thực phẩm để trao đổi nhiệt.
- Dễ cơ giới hóa tự động hóa.
* Nhược điểm:
- Môi trường không khí chứa ôxy nên dễ gây ôxy hóa, ảnh hưởng xấu đến thực phaồm.
- Dễ làm bay hơi nước trên bề mặt TP gây giảm trọng lượng và CLCQ.
* Phạm vi ứng dụng:
- Thích hợp để làm lạnh với hầu hết các loại thực phẩm.
- Được ứng dụng phổ biến.
Vấn đề cần quan tâm: Giải pháp phát huy ưu điểm, khắc phục nhược điểm?
b. Điều kiện làm lạnh TP bằng không khí lạnh
* Nhiệt độ làm lạnh thực phẩm (tc).
- Nhiệt độ làm lạnh thực phẩm (tc) là nhiệt độ của bề mặt thực phẩm ở cuối quá trình làm lạnh.
- Để thực phẩm không bị ảnh hưởng xấu bởi sự đóng băng của nước thì tc phải lớn hơn tb.
- Đa số thực phẩm có tc gần tb. Một số tc cao hơn tb do tgh của nó cao hơn tb.
- tc được xác định theo tgh của từng loại thực phẩm và mục đích của quá trình
làm lạnh, điều kiện ràng buộc là tc ≥ tgh. - Ngoài ra việc chọn tc còn phụ thuộc vào
tính kinh tế (hạ 1oC, chi phí sản xuất taêng 2÷3%).
* Nhiệt độ của môi trường không khí (t0) - Nhiệt độ của môi trường không khí càng
thấp thì khả năng trao đổi nhiệt sẽ càng tăng, thời gian làm lạnh càng giảm.
- Tuy nhiên khi hạ thấp t0 sẽ dẫn đến
chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và mặt ngoài của thực phẩm, nhiệt độ giữa các cá thể không đồng đều, mặt khác sẽ có nguy cơ nước mặt ngoài của thực
- Điều kiện để quá trình trao đổi nhiệt diễn ra tốt nhất là ∆t = tc – t o = 5 ÷ 10oC.
- Đối với thực phẩm có kích thước lớn thì khả năng chênh lệch nhiệt độ giữa trung tâm và mặt ngoài lớn, cân bằng nhiệt
chậm vì vậy cần giảm ∆t, tăng thời gian làm lạnh để tránh thiệt hại do nước đóng băng và làm lạnh không đều.
* Vận tốc lưu thông không khí (v)
- Vận tốc lưu thông không khí ảnh hưởng lớn tới quá trình trao đổi nhiệt và các
biến đổi trong quá trình làm lạnh.
- Khi v = 0 m/s, không khí đứng yên khả năng trao đổi nhiệt thấp nhất. Thực
phẩm sẽ có nhiệt độ không đồng đều,
- Khi v tăng, khả năng trao đổi nhiệt tăng, thời gian làm lạnh giảm, nhưng chi phí năng lượng cho quạt gió và chi phí do nước bay hơi làm mất trọng lượng thực phẩm lại tăng.
Vì vậy cần xác định vận tốc gió tối ưu để hiệu quả kinh tế là cao nhất.
Có thể xác định vận tốc gió tối ưu bằng phương pháp sau:
C, ∆g,τ (C, ∆g,τ)
∆g C
τ
Trong đó
v : Vận tốc của không khí τ : Thời gian làm lạnh
vt.ư : Vận tốc tối ưu
∆g : % mất nước của TP
Chi phí phụ thuộc vào v:
τ = f1(v) (1);
∆g = f2(v) (2) C = f3(v) (3)
Toồng chi phớ TCP=f(C, ∆g,τ)=(f1+f2+f3) v đạt giá trị tối ưu f(C, ∆g,τ) đạt cực tiểu
=> Phương pháp sẽ là:
- Xác định f1, f2, f3 bằng thực nghiệm => f - Giải bài toán tìm cực tiểu của f(C, ∆g,τ) Trong SX, vt.ư nằm trong khoảng 2 ÷ 4m/s
* Độ ẩm của không khí ()
- Khi tăng: khả năng bay hơi nước làm giảm trọng lượng của thực phẩm giảm nhưng hoạt động của enzyme và vi sinh vật tăng lên và ngược lại.
- Nếu thời gian làm lạnh ngắn, nhiệt độ giảm nhanh đến tc thì ảnh hưởng của là không dáng kể,
- Nếu quá trình làm lạnh và bảo quản
- Trong sản xuất, tùy từng loại thực phẩm mà chọn ϕkk thích hợp:
• Điều kiện lý tưởng: ϕkk = aw.100
• Thực phẩm tươi, nhiều nước: ϕkk > 80%
• Thực phẩm khô, dễ hút ẩm: ϕkk <80%
c. Thiết bị làm lạnh bằng không khí
* Cấu tạo thiết bị:
Là phòng lạnh hoặc băng chuyền làm
lạnh có cấu tạo tùy theo đặc điểm của thực phẩm.
Yêu cầu tối thiểu thiết bị làm lạnh phải có:
• Phòng cách nhiệt, cách ẩm
• Hệ thống lạnh để làm lạnh không khí
• Có hệ thống băng chuyền hoặc giá đỡ thực phẩm cần làm lạnh
• Hệ thống hướng dòng để phân bố không khí và nhiệt độ đồng đều
* Phương thức trao đổi nhiệt:
Phương thức trao đổi nhiệt là đối lưu
- Không khí được quạt gió đưa vào giàn lạnh.
Tại giàn lạnh không khí trao nhiệt cho giàn lạnh, hạ nhiệt độ xuống đến t0.
- Sau khi đạt t0, không khí chuyển đến tiếp xúc với thực phẩm thực hiện quá trình trao đổi
nhieọt.
- Thực phẩm: trao nhiệt cho không khí, giảm nhiệt độ.
- Không khí: nhận nhiệt của thực phẩm tăng nhiệt độ lên t’ > t0.
- Không khí t’ được tuần hoàn trở lại giàn lạnh. Tại giàn lạnh, không khí trao nhiệt cho giàn lạnh, hạ từ t’0 → t0 và tiếp tục được đưa đến trao đổi nhiệt với TP.
- Quá trình cứ như vậy mà lập lại cho đến khi nhiệt độ của thực phẩm đạt tc thì kết thúc quá trình.
- Bên cạnh quá trình trao đổi nhiệt còn có quá trình trao đổi ẩm: nước bay hơi trên bề mặt thực phẩm và hóa tuyết trên giàn lạnh.
- Không khí đóng vai trò vận chuyển nhiệt và ẩm từ thực phẩm đến giàn lạnh liên tục nhờ tuần hoàn đối lưu cưỡng bức thông qua quạt gió.
- Khó khăn lớn trong quá trình làm lạnh là sự trao đổi nhiệt không đồng đều của
thực phẩm do nhiệt độ và vận tốc của không khí giảm dần trên đường đi.
- Có thể áp dụng các giải pháp:
• Xắp xếp thực phẩm trong buồng làm lạnh hợp lý để không khí lạnh lưu thông tốt.
• Lắp đặt hệ thống hướng dòng, phân phối gió sao cho cho không khí lạnh có vận tốc
Cấu tạo của buồng lạnh
Hệ thống giá đỡ trong phòng làm lạnh
Thiết bị làm lạnh băng chuyền