2022
Nguyễn Việt Hồn

THIẾT KẾ TỦ ĐƠNG GIĨ NĂNG SUẤT 1500KG/MẺ ĐỂ CẤP ĐƠNG THỊT BỊ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT NHIỆT
CHUYÊN NGÀNH: NHIỆT ĐIỆN LẠNH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ TỦ ĐƠNG GIĨ NĂNG SUẤT
1500KG/MẺ ĐỂ CẤP ĐƠNG THỊT BỊ

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Cơng Vinh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn
Mã sinh viên: 1811504310113
Lớp: 18N1

Đà Nẵng, 06/2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT
CHUN NGÀNH: NHIỆT ĐIỆN LẠNH

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ TỦ ĐƠNG GIĨ NĂNG SUẤT
1500KG/MẺ ĐỂ CẤP ĐƠNG THỊT BỊ

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Cơng Vinh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồn
Mã sinh viên: 1811504310113
Lớp: 18N1
Đà Nẵng, 06/2022


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người hướng dẫn, hoặc thay trang
này bằng Nhận xét của người hướng dẫn}


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét, đánh giá của đại diện doanh nghiệp
(nếu có), hoặc thay trang này bằng Nhận xét, đánh giá của doanh nghiệp}


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị


{Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người phản biện, hoặc thay trang
này bằng Nhận xét của người phản biện}


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

TĨM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn
Mã SV: 1811504310113 Lớp: 18N1
Nội dung đồ án:
-

Giới thiệu tổng quan
Xác định kích thước
Tính tốn tổn thất cho hệ thống
Chu trình lạnh và chọn máy nén
Tính chọn và bố trí các thiết bị phụ
Vận hành và bảo trì hệ thống


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

{Trang trắng này dùng để dán bản Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp, hoặc thay trang
này bằng Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp}


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị


LỜI NĨI ĐẦU

Trong những năm qua ngành kĩ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh trong
các ngành như : Sinh học , hóa chất, công nghiệp dệt, thuốc lá, bia, rượu, điện tử, tin
học, y tế… đặc biệt trong ngành chế biến và bỏa quản thực phẩm. Q trình chuyển đổi
cơng nghệ chế biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh mới đã
tạo nên một cuộc cách mạng thật sự cho ngành kĩ thuật nước ta.
Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kĩ thuật lạnh là bảo quản thực phẩm theo
thống kê thì khoảng 80% cơng suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp bảo quản thực
phẩm, nước ta là một nước nhiệt đới có thời tiết nóng và ẩm nên q trình ơi thiu thực
phẩm xảy ra càng nhanh. Muốn làm ngưng trệ hoặc làm chậm q trình ơi thiu, thì
phương pháp có hiệu quả nhất là bảo quản lạnh.
Khi nước ta đang trên đà hội nhập nền kinh tế thế giới, thì việc phát triển ngành
chế biến và bảo quản thực phẩm là một nhu cầu tất yếu. Do đó các nhà máy đang được
dựng ngày càng nhiều, và quy mô hoạt động rất lớn. Nhằm cung cấp các mặt hang chất
lượng cao cho thị trường trong nước và xuất khẩu. Xuất phát từ những yêu cầu đó và
được sự cho phép của thầy giáo hướng dẫn chọn đề tài thiết kế tủ đông gió cơng suất
1500 kg/mẻ
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh đã chỉ dạy
và giúp đỡ tận tình để đồ án hồn thành đúng thời hạn.Trong q trình hồn thành, khơng
khỏi những sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của thầy.

i


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

CAM ĐOAN


Tơi tên là: Nguyễn Việt Hồn, sinh viên lớp 18N1 ngành Công nghệ kỹ thuật
Nhiệt, khoa Cơ Khí, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật- Đại học Đà Nẵng. Tôi xin cam
đoan đồ án này là sản phẩm do tôi thực hiện và tự bản thân tính tốn và thiết kế.

Sinh viên thực hiện

ii


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn
Nhận xét của người phản biện
Tóm tắt
LỜI NĨI ĐẦU ..................................................................................................................i
CAM ĐOAN................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ .........................................................................vi
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... vii
Trang
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC CÔNG NGHỆ ĐƠNG LẠNH THỰC
PHẨM
2
1.1.

Khái niệm về cấp đơng ..........................................................................................2


1.2.

Mục đích của q trình lạnh đơng .........................................................................2

1.3.

Ý nghĩa của cấp đơng và bảo quản thực phẩm ......................................................2

1.4.

Các công nghệ lạnh đông thực phẩm ....................................................................3

1.5.

Xử lý sản phẩm thủy sản sau khi lạnh đơng ..........................................................4

1.5.1.

Mạ băng sản phẩm đơng ....................................................................................4

1.5.2.

Bao gói thực phẩm ............................................................................................. 5

1.5.3.

Tái đông thực phẩm ...........................................................................................5

1.6.


Các hệ thống lạnh ..................................................................................................6

1.6.1.

Tủ đông tiếp xúc ................................................................................................ 6

1.6.2.

Thiết bị kết băng kiểu băng chuyền IQF ............................................................ 7

1.6.3.

Tủ đơng gió ........................................................................................................8

1.7.
1.7.1.

Nhiệm vụ đồ án ...................................................................................................11
Các thông số thiết kế, tài liệu ban đầu ............................................................. 11

Chương 2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ ............................................................... 12
2.1.

Kích thước tủ cấp đơng gió .................................................................................12

2.1.1.

Số ngăn tủ.........................................................................................................12

2.1.2.


Kích thước cửa tủ ............................................................................................. 13

2.1.3.

Xác định số khay sản phẩm .............................................................................13
iii


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

2.2.

Tính cách nhiệt cách ẩm ......................................................................................13

Chọn chiều dày lớp cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, chiều lớp
.......................................................................................................................................13
2.2.1.

Tính hệ số truyền nhiệt qua vách .....................................................................14

2.2.2.

Tính hệ số truyền nhiệt qua cửa .......................................................................15

2.2.3.

Kiểm tra đọng sương ........................................................................................15

Chương 3. TÍNH TỐN TỔN THẤT CHO HỆ THỐNG .........................................17

3.1.

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 𝑸𝟏................................................................ 17

3.1.1.

Tổn thất nhiệt qua cửa tủ do chênh lệch nhiệt độ ............................................18

3.1.2.

Tổn thất qua vách do chênh lệch nhiệt độ .......................................................18

3.2.

Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm 𝐐𝟐 ............................................................ 19

3.2.1.

Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21 .............................................................. 19

3.2.2.

Tổn thất do làm lạnh khay và giá cấp đông Q22 .............................................19

3.2.3.

Tổn thất do các thiết bị trong tủ tỏa nhiệt ra Q23 ............................................20

3.3.


Tổn thất nhiệt do làm lạnh khơng khí trong tủ 𝑸𝟑..............................................21

3.4.

Tổn thất do động cơ quạt 𝑸𝟒 ..............................................................................22

3.5.

Tổn thất do mở cửa 𝑸𝟓 .......................................................................................22

Chương 4. CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN ................................ 24
4.1.
4.1.1.

Chọn mơi chất và môi trường giải nhiệt .............................................................. 24
Chọn môi chất lạnh .......................................................................................... 24

Ở đây ta chọn môi chất R134a cho tủ cấp đơng vì R134a có các đặc điểm sau: ..........24
CTHH: CH2F-CF ...........................................................................................................24
Tên gọi: Tetrafloetan .....................................................................................................24
Ưu điểm: ........................................................................................................................24
4.1.2.

Chọn môi trường giải nhiệt ..............................................................................24

4.2.

Thơng số ..............................................................................................................24

4.3.


Tính tốn chu trình .............................................................................................. 25

4.3.1.

Chọn cấp của chu trình ....................................................................................25

4.3.2.

Chọn kiểu chu trình .......................................................................................... 26

4.3.3.

Chọn nhiệt độ quá nhiệt, quá lạnh ...................................................................26

4.3.4.

Xây dựng đồ thị và lập thơng số các điểm nút .................................................26

4.4.

Tính chọn máy nén và động cơ ...........................................................................29

4.4.1.

Tính chọn máy nén ........................................................................................... 29

4.4.2.

Tính chọn động cơ ........................................................................................... 34


Chương 5. TÍNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ .....................35
iv


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

5.1.

Tính chọn thiết bị ngưng tụ .................................................................................35

5.1.1.

Lựa chọn thiết bị .............................................................................................. 35

5.1.2.

Cấu tạo .............................................................................................................35

5.1.3.

Nguyên lý làm việc .......................................................................................... 36

5.1.4.

Tính chọn thiết bị ngưng tụ ..............................................................................36

5.2.

Tính chọn thiết bị bay hơi ...................................................................................36


5.2.1.

Lựa chọn thiết bị .............................................................................................. 36

5.2.2.

Cấu tạo .............................................................................................................37

5.2.3.

Nguyên lý làm việc .......................................................................................... 37

5.2.4.

Tính chọn thiết bị bay hơi ................................................................................38

5.3.

Các thiết bị phụ....................................................................................................38

5.3.1.

Bình chứ cao áp................................................................................................ 38

5.3.2.

Bình tách dầu ...................................................................................................39

5.3.3.


Thiết bị tách khí khơng ngưng .........................................................................41

5.3.4.

Bình trung gian ................................................................................................ 42

5.3.5.

Tháp giải nhiệt .................................................................................................44

5.3.6.

Bình hồi nhiệt ...................................................................................................45

5.3.7.

Bình chứa hạ áp................................................................................................ 46

5.3.8.

Các thiết bị khác ............................................................................................... 48

Chương 6. VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG ................................................49
6.1.

Vận hành..............................................................................................................49

6.2.


Bảo trì ..................................................................................................................50

KẾT LUẬN ...................................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 52

v


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Hình 1.1 Tủ đơng tiếp xúc ............................................................................................. 6
Hình 1.2 Hệ thống cấp đơng IQF ..................................................................................8
Hình 1.3 Tủ đơng gió ...................................................................................................10
Hình 2.1 Cấu tạo lớp tủ................................................................................................ 14
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh 2 cấp sử dụng thiết bị hồi nhiệt ...........26
Hình 4.2 Đồ thị T-S và LgP-i ......................................................................................27
Hình 4.3 Giao diện chính phần mềm BITZER ............................................................ 32
Hình 4.4 Nhập thơng số ............................................................................................... 33
Hình 4.5 Kết quả thơng số máy nén ............................................................................33
Hình 4.6 Bản vẽ chi tiết máy nén ................................................................................34
Hình 5.1 Cấu tạo bình ngưng tụ ..................................................................................35
Hình 5.2 Dàn bay hơi...................................................................................................37
Hình 5.3 Bình chứa cao áp .......................................................................................... 38
Hình 5.4 Bình tách dầu ................................................................................................ 40
Hình 5.5 Bình trung gian ............................................................................................. 42
Hình 5.6 Tháp giải nhiệt .............................................................................................. 44
Hình 5.7 Bình hồi nhiệt ............................................................................................... 46
Hình 5.8 Bình chứa hạ áp ............................................................................................ 47
Bảng 1.1


Các thông số về nhiệt độ và độ ẩm ..................................................................... 11

Bảng 2.1

Kích thước tủ đơng ............................................................................................. 12

Bảng 2.2

Thơng số Panel của vách. ................................................................................... 14

Bảng 2.1

Bảng thông số panel của cửa. ............................................................................. 15

Bảng 3.1

Các lớp cách nhiệt tủ đơng gió ........................................................................... 18

Bảng 3.2

Dịng nhiệt riêng và diện tích buồng khi mở tủ kết đơng gió ............................. 23

Bảng 4.1

Thơng số các điểm nút ........................................................................................ 28

Bảng 4.2

Bảng thơng số của chu trình lạnh tiêu chuẩn: ..................................................... 31


Bảng 5.1

Thơng số bình ngưng .......................................................................................... 36

Bảng 5.2

Các đặc tính kỹ thuật cơ bản tháp RINKI........................................................... 45

vi


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
k: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
δi: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, mm
λi: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K
α1: Hệ số tỏa nhiệt ngoài tường, W/m2.K
α2: Hệ số tỏa nhiệt đối lưu cững bức mạnh bên trong tủ, W/m2.K
k : hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường, [W/m2K]
ks :hệ số truyền nhiệt thực tế qua tường khi bề mặt ngoài là nhiệt độ đọng sương,
[W/m2K]
t1: nhiệt độ khơng khí bên ngồi tủ
t2: nhiệt độ khơng khí bên trong tủ
ts: nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái khơng khí bên ngồi tủ
Fv, Fc – Diện tích bền mặt vách và cửa m2,
t = t KK N − t KK T ;


tKKN – Nhiệt độ khơng khí ngồi tường, ℃
tKKT – Nhiệt độ khơng khí bên trong kho cấp đông tt = -35℃
kv, kc – Hệ số truyền nhiệt qua vách và cửa tủ, W/m2.K
M – Khối lượng hàng trong một mẻ, kg.
i1 – i2: Entanpi ở sản phẩm đầu vào và đầu ra khỏi tủ, J/kg.
Mkh – Tổng khối lượng khay câp đông, kg;
Cp – Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, J/kg.K
t1, t2 - Nhiệt độ khay trước và sau cấp đông, ℃
mi – Khối lượng thiết bị thứ i, kg;
Cpi – Nhiệt dung riêng của thiết bị thứ i, J/kg.K;
Δt – Độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau cấp đông, oK;
τ - Thời gian làm việc của 1 mẻ cấp đơng, giây;
GKK: Khối lượng của khơng khí khơ ứng với lượng khơng khí trong thể tích tủ [kg];
i1, i2: entalpi của khơng khí lúc bắt đầu và kết thúc q trình lạnh đơng [kJ/kg]
P: Áp suất khí quyển, P = 9,81×104 N/m;
RKK: Hằng số khí của khơng khí khơ
TKK: Nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí khơ
VKK: Thể tích khơng khí khơ trong tủ m3
vii


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

Pn: Áp suất riêng phần của hơi nước N/m.
B – Dòng nhiệt riêng khi mở cửa, W/m
K: là hệ số kể đến tổn thất lạnh trên đường ống và các thiết bị trong hệ thống lạnh.
b: hệ số kể đến thời gian làm việc ngày đêm của kho lạnh.
CHỮ VIẾT TẮT:

viii



Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

MỞ ĐẦU

-

Mục đích thực hiện đề tài:

Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 kg/mẻ để cấp đơng thịt bị
-

Mục tiêu đề tài:

Nghiên cứu, thiết kế, tính tốn tủ đơng gió
-

Đối tượng nghiên cứu:

Tủ đơng gió
-

Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Nội dung chính là tính tốn tổn
thất nhiệt, ẩm; thành lập sơ đồ ; tính chọn các thiết bị chính và thiết bị phụ.
-

Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp:


Đồ án gồm các nộp dung như sau:
+
+
+
+
+
+
+

Tổng quan
Tính kích thước tủ
Tính tổn thất nhiệt và ẩm
Thành lập sơ đồ, vẽ đồ thị
Tính chọn các thiết bị phụ
Vận hành và bảo trì hệ thống
Kết luận

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Cơng Vinh

1


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC CÔNG NGHỆ ĐÔNG LẠNH THỰC
PHẨM


1.1. Khái niệm về cấp đơng
Cấp đơng là gì: Thực tế thì đây là một cách thông dụng thường được dùng để giữ sự
tươi ngon cho các loại sản phẩm như thực phẩm, rau củ quả, thịt, hải sản...Để làm được
điều này, người ta sẽ giảm nhiệt độ của thực phẩm xuống đến nhiệt độ đơng lạnh trong
thời gian ngắn sau đó mới đưa vào kho lạnh để bảo quản.
So với việc bảo quản chỉ dùng kho lạnh, việc cấp đông đưa thực phẩm vào tình trạng
đơng lạnh trong thời gian ngắn nên giữ được chất lượng sản phẩm ở mức tốt nhất.
Ngoài ra, việc cấp đông thường được sử dụng trong trường hợp cần giữ thực phẩm
có hạn sử dụng ngắn, dễ bị hỏng. Nếu chỉ đưa vào kho lạnh bảo quản theo cách thông
thường, thực phẩm sẽ bị hư hỏng do không được làm lạnh kịp thời. Như vậy, đến đây
hẳn chúng ta đã hiệu thực sự cấp đơng là gì.
Ưu điểm phương pháp cấp đông: Không chất bảo quản, tươi ngon và bố dưỡng, sử
dụng quanh năm, an toàn thực phẩm, tránh lãng phí, thuận tiện và linh hoạt, đảm bảo
cung cấp sản phẩm ổn định.
1.2. Mục đích của q trình lạnh đơng
Mục đích: Làm lạnh đơng thực phẩm cũng như làm lạnh đông các sản phẩm khác
(huyết, chất kháng sinh, kén, tằm….) là để tăng thời gian bảo quản. Nếu bảo quản sản
phẩm với thời gian 15, 20 ngày thì bảo quản sản phẩm đã làm lạnh đơng có thể từ 5, 6
đến 10, 12 tháng có khi lên dến 20 tháng. Trong thực tế nhiều khi cần bảo quản lâu như
vậy mới đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu, thực phẩm cho sản xuất và tiêu dùng. Nhiều
trường hợp cần phải bảo quản lâu những sản phẩm, thực phẩm quý (bảo quản rau, quả
tươi, thịt ….. cho các tàu đánh cá, nghiên cứu khoa học ở các đại dương xa xơi ở Nam
Cực, Bắc Cực…). Làm lạnh đơng cịn được xem là một giai đoạn chế biến thực phẩm
trong kĩ thuật sấy thăng hoa, tăng hiệu suất ép rau quả. Làm lạnh đơng cịn để tạo nên
tính chất vốn có của sản phẩm ( sản xuất đá, kem…).
1.3. Ý nghĩa của cấp đông và bảo quản thực phẩm
Năm 1745 nhà bác học Nga Lômônôxốp trong một luận án nổi tiếng “Bàn về nguyên
nhân của nóng và lạnh” đã cho rằng: Những quá trình sống và thối rửa diễn ra nhanh
hơn donhiệt độ cao và kìm hãm chậm lại do nhiệt độ thấp.
Thực vâỵ, sự biến đổi của thực phẩm tăng nhanh ở nhiệt độ 40oC - 50oC vì ở nhiệt

độ này rất thích hợp cho hoạt hóa men phân giải (Enzym) của bản thân thực phẩm và vi
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Cơng Vinh

2


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

sinh vật. Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hóa sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm
vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 10oC thì tốc độ phản ứng giảm 1/2 đến 1/3 lần. Nhiệt
độ thấp tác dụng đến các men phân giải nhưng không tiêu diệt được chúng.
Nhiệt độ xuống dưới 0oC phần lớn hoạt động của các Enzym bị đình chỉ. Tuy nhiên,
một số men như Lipaza, Tripsin, catalaza ở nhiệt độ -191oC cũng không bị phá hủy,
nhiệt độcàng thấp khả năng phân giải càng giảm mạnh.
Khi nhiệt độ giảm tốc độ của phản ứng giảm là do:
-

Cấu trúc tế bào bị co rút

-

Độ nhớt dịch bào tăng
Sư khuếch tán nước và các chất tan của tế bảo giảm.
Hoạt tính của enzim có trong tế bào giảm.

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản hoạt động sống có thể độc lập với cơ
thểsống. Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi nước
trong nó chưa bị đóng băng.

Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống vì
vậy khả năng chịu lạnh kém, đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ xuống q 4 oC so
với thân nhiệt bình thường của nó. Tế bào động vật chết chủ yếu là do độ nhớt tăng và
sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể.
Một số lồi động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ thay đổi,
cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức không cần nhu cầu bình thường của điều kiện
mơi trường trong một khoảng thời gian nhất định. Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống
của chúngsẽ phục hồi, điều này ứng dụng trong vận chuyển động vật đặt biệt là thủy sản
ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển.
1.4. Các cơng nghệ lạnh đơng thực phẩm
Hiện nay có rất nhiều cơng nghệ để làm lạnh đơng thực phẩm, ở nước ta sử dụng phổ
biến các công nghệ lạnh đơng sau:
- Kho cấp đơng gió (Air Blast Freezer).
- Tủ cấp đông tiếp xúc (Contact Freezer).
- Tủ cấp đơng gió.
- Hệ thống cấp đơng dạng rời, có băng chung IQF.
+ Hệ thống cấp đơng có băng chuyền cấp đơng thẳng.
+ Hệ thống cấp đơng có băng chuyền dạng xoắn.
+ Hệ thống cấp đông siêu tốc.
-

Hệ thống cấp đông nhúng N2 lỏng.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh

3



Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

Ngồi ra cịn một số cơng nghệ lạnh đơng khác như: Làm đơng thực phẩm trong
khơng khí lạnh, làm đông bằng hỗn hợp đá và muối, làm đông bằng nước muối lạnh.
❖ Làm đông thực phẩm trong khơng khí lạnh
-

Thực phẩm được làm lạnh bằng khơng khí có nhiệt độ âm sâu đối lưu cưỡng bức
qua bề mặt. Quá trình truyền nhiệt là trao đổi nhiệt đối lưu.

-

Sản phẩm cấp đơng có thể dạng block hoặc rời, nhưng thích hợp nhất là dạng rời.
Khơng khí có nhiệt dung riêng nhỏ nên giảm nhiệt độ nhanh.
Khi tiếp xúc khơng gây các tác động cơ học, vì thế giữ ngun hình dáng kích
thước thực phẩm, đảm bảo thẩm mỹ và khả năng tự bảo vệ cao của nó.

-

Hoạt động liên tục, dễ tự động hóa sản xuất.

-

Thực phẩm dễ bị khô do bay hơi nước bề mặt và dễ bị oxy hóa do tiếp xúc nhiều
với khí 𝑂2 .

❖ Làm đông tiếp xúc
Các sản phẩm được đặt trên các khay và được kẹp ở giữa các tấm lắc cấp đông. Các
tấm lắc kim loại bên trong rỗng để môi chất lạnh chảy qua, nhiệt độ bay hơi đạt
𝑡0 =-40÷-45 0C. Nhờ tiếp xúc với các tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệt

tương đối hiệu quả và thời gian làm đông được rút ngắn đáng kể so với làm đông dạng
khối trong các kho cấp đơng gió.
❖ Làm đơng cực nhanh
Thực phẩm được di chuyển trên các băng chuyền và được phun làm lạnh bằng nitơ
lỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp, -1960 C. Vì thế thời gian làm lạnh đơng cực nhanh từ
5 ÷ 10 phút.
❖ Làm đông bằng hỗn hợp đá và muối
- Phương pháp này thực hiện ở những nơi không có điện để chạy máy lạnh. Khi
cho muối vào nước đá thì tạo nên hỗn hợp có khả năng làm lạnh. Tùy thuộc vào
tỷ lệ muối pha mà đạt được các hỗn hợp nhiệt độ khác nhau.
-

Đơn giản, dễ thực hiện.

-

Nhiệt độ hỗn hợp tạo ra không cao cỡ -12 0C

- Giảm trọng lượng và giảm phẩm chất bề mặt
- Khả năng bảo quản trong thời gian ngắn và chỉ có thực phẩm tươi sạch.
1.5. Xử lý sản phẩm thủy sản sau khi lạnh đông
1.5.1. Mạ băng sản phẩm đông
Ý nghĩa: Mạ băng là q trình làm đóng băng một lớp nước đá trên bề mặt sản phẩm.
Việc mạ băng có tác dụng sau:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh

4



Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

-

Lớp băng có tác dụng bảo vệ thực phẩm chống oxy hóa các thành phần dinh

-

dưỡng do tiếp xúc với khơng khí.
Chống q trình thăng hoa nước đá trong thực phẩm.

-

Làm đẹp các sản phẩm.
Trữ thêm lạnh cho thực phẩm để bảo quản lâu dài.

Phương pháp mạ băng sản phẩm
Có hai phương pháp mạ băng: Nhúng trong nước lạnh và phun nước lên bề mặt sản
phẩm.
Phương pháp nhúng đảm bảo đều hơn, đẹp hơn, thực hiện đơn giản nhưng tổn hao
lạnh lớn, sau khi nhúng một số lần thì nước bị nhiễm bẩn nên phải thay thế. Nước nhúng
có nhiệt độ khoảng 3 ÷ 5 0𝐶 .
Phương pháp phun thực hiện từ nhiều phía, hệ thống điều khiển tự động phải nhịp
nhàng giữa các khâu. Tuy nhiên khi phun mặt dưới của sản phẩm sẽ không đượ mạ nên
phải có biện pháp bổ sung.
Do vậy người ta thường sử dụng hai phương pháp trên là vừa nhúng vừa phun. Ở vị
trí phun sản phẩm chuyển động vịng xuống máng chứa nước nên cả hai mặt đều mạ
băng: Mặt trên được mạ do phun còn mặt dưới được mạ nhờ nước trong máng. Phương

pháp này đảm bảo đều cả hai mặt nhưng lượng nước không nhiều và mất mát lạnh không
đáng kể.
Sau khi làm ướt bề mặt sản phẩm được để trong khơng khí, nước lấy lạnh từ thực
phẩm và kết tinh trên bề mặt thực phẩm tạo thành lớp băng bám chặt bề mặt thực phẩm.
Để tăng lớp băng mạ không nên kéo dài thời gian mạ băng, vì như vậy sẽ bị mất nhiệt
mà nên thực hiện nhiều lần, giữa các lần xen kẽ làm lạnh tiếp thực phẩm.
Để mạ đều sản phẩm cần tiến hành nhiều lần, không để cho các lớp thực phẩm tiếp
xúc với nhau nhiều. Chiều dày mạ băng mạ ít nhất là 0,3mm.
Sau khi mạ băng xong do nhiệt độ sản phẩm tăng nên người ta đưa vào tái đông lại
lần nữa để làm lạnh thực phẩm.
1.5.2. Bao gói thực phẩm
Để bảo vệ, bảo quản và làm tăng thẩm mỹ thực phẩm, sau cấp đơng thực phẩm được
chuyển sang khâu đóng gói bao bì. Đây là khâu hết sức quan trọng làm tăng giá trị thực
phẩm, thu hút khách hàng và quảng bá sản phẩm. Bao bì phải đáp ứng các u cầu cơ
bản sau đây:
Phải kín tránh tiếp xúc khơng khí gây ra oxy hóa sản phẩm. Mặt khác phải chống
thâm nhập hơi ẩm hoặc thoát ẩm của thực phẩm. Thường sản phẩm được bao bọc bên
trong là bao nylon bên ngồi là thùng cacton tráng sáp.
1.5.3. Tái đơng thực phẩm
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh

5


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

Các mặt hàng thực phẩm sau khi cấp đông được phải trải qua một số khâu như mạ
băng và đóng gói nên mất một phần nhiệt. Vì thế trước khi đem bảo quản thường người

ta đưa qua thiết bị tái đông lại để hạ nhiệt độ nhằm bảo quản tốt hơn
1.6. Các hệ thống lạnh
1.6.1. Tủ đông tiếp xúc

Hình 1.1 Tủ đơng tiếp xúc
Tủ đơng tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hang dạng block. Tủ gồm nhiều
tấm lắc cấp đông bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điều chỉnh được bằng ben
thủy lực, thường dịch chuyển từ 50 đến 105mm. Kích thước chuẩn của các tấm lắc là
2200L × 1250W × 22D (mm). Đối với tủ cấp đông lớn từ 2000kg/mẻ trở lên, người ta
sử dụng những tấm lắc lớn có kích thước 2400L × 1250W × 22D (mm). Sản phẩm cấp
đơng được đặt trong các khay cấp đơng sau đó đặt trực tiếp lên các tấm lắc hoặc lên các
mâm cấp đơng, mỗi mâm có 4 khay. Đặt trực tiếp lên các tấm lắc tốt hơn đặt lên các
mâm vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt.
Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ cấp đông. Piston và cần dẫn ben thủy
lực làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bộ phận đối đầu cho
truyền động bơm thủy lực. Khi cấp đông, ben thủy lực ép các tấm lắc để cho các khay
tiếp xúc 2 mặt với tấm lắc. Quá trình trao đổi nhiệt. Trong các tấm lắc chứa ngập dịch
lỏng ở nhiệt độ âm sâu -400C đến -450C . Theo ngun lí cấp dịch, hệ thống tủ lạnh tiếp
xúc có thể được cấp dịch bằng bình chống tràn hoặc cấp dịch nhờ bơm dịch. Ở trong hệ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Cơng Vinh

6


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

thống lạnh liên hồn này tủ đơng tiếp xúc được cấp dịch bằng bơm cấp dịch. Môi chất

chuyển động vào các tấm lắm dưới dạng cưỡng bực nên hệ số trao đổi nhiệt lơn, thời
gian cấp đông cho mỗi mẻ là 3 đến 3,5 giờ.
Phía trên, bên trong tủ là cùm ben vừa là giá nâng các tấm lắc và là các tấm ép khi
ben ép các tấm lắc xuống. Để các tấm lắc không di chuyển qua lại khi chuyển dộng trên
mỗi tấm lắc có gắn các tấm định hướng, các tấm này luôn tựa lên thanh định hướng
trong quá trình chuyển động. Bên trong tủ cịn có cịn có ống góp cấp lỏng và hơi ra. Do
các tấm luôn di chuyển nên đường ống môi chất nối từ các ơng góp cào các tấm lắc là
các ống nối mêm cao su chịu áp lực cao, bên ngồi có lớp inox bảo vệ. Khung sườn vỏ
tủ được chết tạo từ thép chịu lực và gỗ để trành cầu nhiệt. Vật liệu bên trong tủ làm bằng
thép không gỉ,đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm. Vỏ tủ thường có kết cấu cửa tủ là
nhựa mêm có thể cuống vào một thanh cuốn khi thao tác xếp khay vào tủ và bng
xuống làm kín khơng gian tủ trong q trình cấp đơng.
Tấm lắc trao đổi nhiệt làm từ nhơm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mịn cao, tiếp
xúc hai mặt. Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận
hành.
Sản phẩm được đặt trong các khay nhôm và được sắp xếp trên các tấm trao đổi nhiệt
của tủ đơng tiếp xúc. Q trình trao đổi nhiệt xảy ra trực tiếp từ sản phẩm qua mặt dưới
khay đến các tấm trao đổi nhiệt và gió từ hệ thống quạt với công suất và vận tốc lớn hai
bên. Nhờ hệ thống quạt gió với vận tốc lớn giúp tăng hệ số trao đổi nhiệt với bề mặt của
sản phẩm.Việc truyền nhiệt tiếp xúc đồng thời xảy ra ở cả hai bên mặt khay nên thời
gian cấp đông ngắn.
- Tủ cấp đông bán tiếp xúc với phương pháp cấp dịch bằng bơm tuần hồn.
- Tủ đơng bán tiếp xúc có thêm giàn lạnh giúp giảm thời gian cấp đơng.
- Sản phẩm cấp đông đa dạng: Thủy hải sản, thịt…
- Khơng có ben thủy lực,các tấm plate đặt cố định
1.6.2. Thiết bị kết băng kiểu băng chuyền IQF
Có nhiều loại băng chuyền như: Băng chuyền phẳng, băng chuyền lới, băng chuyền
xoắn ốc, băng chuyền cho hàng nông sản. Sản phẩm thơ sau ki qua vệ sinh, chế biến
thóc võ, bỏ đầu phần cơ sẽ được đưa vào băng chuyền bắt đầu công đoạn luộc sản phẩm.
Thiết bị luộc sản phẩm là một băng chuyền thép đặt cách nhiệt, thiết bị được cung cấp

nhiệt bằng hơi bão hòa ở nhiệt độ 1000C (trích từ lị hơi) tốc độ băng chuyền có thể có
điều chỉnh được. Sau khi ra khỏi băng chuyền, sản phẩm được làm nguội bằng hệ thống
vòi phun nước đã được xử lý vi sinh, rồi qua băng chuyền rung làm ráo nước. Tại thiết
bị cấp đông nhanh sản phẩm được làm nguội bằng hệ thống vòi phun hơi sương nước
lạnh ( nhiệt đồ từ 2 đến 50C). Sauk hi sản phẩm được đưa vào phịng tải đơng, ra khỏi
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh

7


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

phịng tải đơng sản phẩm được bọc lớp băng mỏng bảo vệ. Sử dụng IQF có những ưu
nhược điểm là:

Hình 1.2 Hệ thống cấp đơng IQF
❖ Ưu điểm:
- Băng chuyển cấp đơng dạng xoắn có những đặc điểm riêng của nó chứng tỏ sự
ưu việt, thiết kế các lớp băng chống lên nhau, khơng thể có được ở các kiểu máy
xoắn truyền thông khác.
- Hệ thống này tạo thành khu vực cấp đơng kín bảo đảm cấp đơng liên tục, tính vệ
sinh và chất lượng thực phẩm rất cao và công suất đạt được tối đa
- Thiết kế tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm bởi sản phẩm đi trong thiết bị hầu như là
kín
❖ Nhược điểm:
- Do kích cỡ lưới khơng đồng đều khi bận chuyển trong thiết bị: ô lưới gấn tấm
quay sẽ nhỏ hơn ô lưới xa tấm quay, gây nên khó khăn trong việc tính tồn lựa
chọn kích cỡ

- Giá thành cao hơn so với các thiết bị băng chuyền thẳng.
1.6.3. Tủ đơng gió
Tủ đơng gió được sử dụng để cấp đơng các sản phẩm đông rời với khối lượng nhỏ,
được trang bị cho các xí nghiệp nhỏ và trung bình. Thiết bị chính của hệ thống là tủ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hồn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Cơng Vinh

8


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

đơng làm lạnh nhờ gió cưỡng bức. Cấu tạo và hình dáng bên ngồi tương tự tủ đơng tiếp
xúc. Bên trong tủ có các cụm dàn lạnh , quạt gió, hệ thống giá đặt các khay chứa hàng
cấp đông. Các sản phẩm dạng rời như tôm, cá phile vv… được đặt trên khay với một
lớp mỏng, được làm lạnh nhờ gió tuần hồn với tốc độ lớn, nhiệt độ rất thấp, khoảng 350C, do đó thời gian làm lạnh ngắn. Phương pháp cấp dịch cho tủ đông gió là từ bình
chống tràn theo kiểu ngập dịch
- Cấp dịch: Phương pháp cấp dịch, ngập lỏng từ bình chống tràn.
- Xả băng: Bằng nước nhờ hệ thống bơm riêng.
-

Kiểu cấp đơng: Đơng gió cưỡng bức.

-

Nhiệt độ sản phẩm cấp đơng: 10 đến 120C

-


Nhiệt độ trung bình của sản phẩm cấp đông: - 180C
Nhiệt độ tâm của sản phẩm sau cấp đông: - 120C
Thời gian cấp đông: 1 đến 2 giờ/mẻ (tùy sản phẩm)

- Sản phẩm cấp đơng: Thịt bị
Tủ đơng gió có cấu tạo dạng tủ chắc chắn, có thể dễ dàng vận chuyển đi nơi khác khi
cần. Tủ có cấu tạo như sao:
-

Vỏ tủ: Cách nhiệt vỏ tủ bằng polyurethan dày 150mm, có mật độ khoảng

40

÷ 42kg/m3, hệ số dẫn nhiệt λ. Các lớp bao bọc bên trong và bên ngồi vỏ tủ là
inox 0,6 mm.
Tủ có hai buồng, có khả năng hoạt động độc lập, mỗi buồng có hai cánh cửa nhiệt
cách nhiệt, kiểu bản lề, mỗi cánh tương ứng mở vào một ngăn tủ. kích thước cánh
tủ là 800 x 2000 x 125. Hai mặt các cánh tủ là hai tấm inox dày 0,6 mm. Cánh tủ
có trang bị điện trở sấy chống đóng băng, bản lề, tay khóa bằng inox, roăng làm
kín có khả năng chịu lạnh cao. Khung vỏ tủ được gia công từ thép chịu lực, mạ
kẽm và gỗ chống cầu nhiệt tại các vị trí cần thiết.
- Dàn lạnh: Có 1 hoặc 2 dàn lạnh hoạt động độc lập. Dàn lạnh có ống, cánh tản
nhiệt và vỏ là thép nhúng kẽm nóng hoặc bằng inox. Dàn lạnh đặt trên sàn tủ, xả
băng bằng nước. Hệ thống đường ống xả băng, máng hứng nước là thép mạ kẽm.
Động cơ quạt là loại chống ẩm ướt, cánh quạt loại hướng trục, có lồng bảo vệ
chắc chắn. Lồng quạt và máng hứng nước có trang bị điện trở chống đóng băng.
- Giá đỡ khay cấp đơng: Mỗi ngăn có một giá đỡ khay cấp đơng, giá có nhiều tầng
để đặt khay cấp đơng, khoảng cách giữa các tầng hợp lý để đưa khay cấp đông
vào ra và lưu thơng gió trong q trình chạy máy.

Nếu tủ đơng tiếp xúc có cơng dụng cấp đơng nhanh đối với thực phẩm dạng block
hay thiết bị kết đông kiểu IQF thời gian cấp đông rút ngắn một nữa ứng dụng phù hợp
-

với tơm, tơm tẩm bột, hambuger… thì tủ đơng gió với thiết kế 1500kg/mẻ để làm cấp
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh

9


Thiết kế tủ đơng gió năng suất 1500 Kg/mẻ để cấp đơng thịt bị

đơng sản phẩm thịt bị sau khi chế biến, với thiết bị này phù hợp với việc ứng dụng trong
các xí nghiệp vừa và nhỏ, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Vì thế việc lựa chọn thiết kế
này để đem vào ứng dụng thực tế là một điều cần thiết . Cho nên em lựa chọn nó để thiết
kể tủ đơng gió có năng suất 1500 kg/mẻ dùng cấp đơng cho sản phẩm thịt bị.

Hình 1.3 Tủ đơng gió
❖
-

Ưu điểm:
Thời gian cấp đơng nhanh, tiết kiệm điện năng và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Các bề mặt tủ được làm bằng thép không gỉ.
Cách nhiệt bằng panel polyurethane foam.

Buồng đông được chia làm các ngăn riêng biệt. Mỗi ngăn có hai cửa để vào hoặc
ra hàng dễ dàng.

- Từng ngăn cấp đơng có thể hoạt động riêng lẻ, đáp ứng được nhu cầu vận hành
khi ít hàng. Vận hành linh hoạt phù hợp với các sản phẩm đa dạng về chủng loại
và kích cỡ.
- Vận hành, bảo trì bảo dưỡng và vệ sinh dễ dàng, đơn giản.
❖ Nhược điểm:
Giống như các hệ thống lạnh có xả băng khác, tủ đơng gió sau khi xả băng nhiệt độ
tăng khá lớn, tức là có một phần nhiệt xả băng đã truyền cho khơng khí trong phịng,
-

gây nên tổn thất.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn

Người hướng dẫn: ThS.GVC. Nguyễn Công Vinh

10