TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO MÔN CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN LẠNH:
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC
NĂNG SUẤT LẠNH 2 TẤN/NGÀY
GVHD:
SVTH:
Nguyễn Chí Công 10116008
Địch Thị Duyên 10116096
Trần Thị Thu Sang 10116052
Bùi Thị Tâm 10116053
Kiều Xuân Nhật Tuấn 10116089
Sơn Thị Thanh Tuyền 10116091
TP.HCM, 09/2013
Tủ đông tiếp xúc
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
MỞ ĐẦU
Ngày nay, công nghiệp thực phẩm nói chung và thủy hải sản nói riêng rất phát triển. Bên
cạnh đó các nguồn khai thác thủy hải sản tăng mạnh trong những năm qua. Vì những lý do
này mà việc bảo quản nguyên liệu sau khi khai thác để chế biến là một vấn đề rất cần thiết
nhằm mục đích giữ được hương vị cũng như chất lượng sản phẩm. Có nhiều phương pháp
vận dụng để bảo quản trước khi chế biến, trong đó phương pháp làm lạnh thủy sản là một
trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất, đặc biệt là làm lạnh đông. Trong
bai tiểu luận này nhóm sẽ trình bày về hệ thống tủ cấp đông tiếp xúc, đồng thời tính toán
cho một hệ thống tủ đông tiếp xúc năng suất 2 tấn / 1 ngày.
Trang 2
Tủ đông tiếp xúc
Chương 1: Tổng quan lạnh đông.
I. Lịch sử phát triển và ứng dụng của lạnh đông.

1.1. Lịch sử phát triển của lạnh đông.
Đã mấy ngàn năm trôi qua, từ khi con người còn chưa đạt được những thành tựu lớn
về khoa học, chúng ta đã biết sử dụng lửa vào việc sưởi ấm vào mùa đông và cũng biết sử
dụng băng, tuyết vào việc giữ gìn, bảo quản thực phẩm. Cách đây khoảng hơn 2000 năm
người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết cách trộn muối với nước hoặc nước đá để tạo ra nhiệt
độ thấp hơn.
Vào năm 1761 – 1764, giáo sư Black đã tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy.
Từ đó mà con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.
Năm 1810, máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp môi chất H
2
O/H
2
SO
4
đầu tiên do Leslie
(Pháp) đưa ra. Đến giữa thế kỉ XIX nó được phát triển rầm rộ nhờ vào kĩ sư Carré (Pháp)
với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kì và liên tục với các cặp môi chất
khác nhau.
Trang 3
Tủ đông tiếp xúc
Năm 1873, Van der Waals công bố phương trình trạng thái, cùng lúc đó nhà bác học
Pháp là Charler Tellier trình bày luận án ở Viện hàn lâm Pháp về việc dùng lạnh để bảo
quản thịt, ông là người được cả thế giới xem như là ông tổ ngành lạnh.
Năm 1898, Dewar hoá lỏng được H
2
và Linde hoá lỏng O
2
, N
2
và tách bằng chưng cất.

Đến cuối thế kỉ XIX, với hàng loạt cải tiến của Linde với việc sử dụng môi chất NH
3
cho máy
lạnh nén hơi, làm cho máy lạnh nén hơi được sử dụng phổ biến ở nhiều nơi.
Năm 1904: Mollier xây dựng đồ thị i – s và logP – i.
Năm 1930, sự kiện quan trọng phát triển kĩ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng
môi chất lạnh Freon ở Mĩ. Môi chất lạnh Freon là hợp chất hữu cơ hydro cacbua no hoặc
không no như metal (CH
4
) hoặc etan (C
2
H
6
)…, được thay thế một phần hoặc toàn bộ các
nguyên tử hydro bằng các nguyên tử halogen như Clo (Cl), Flo (F) hoặc Brom (Br).
1.2. Ứng dụng của lạnh đông.
Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm: Đây là lãnh vực quan trọng nhất của kỹ thuật
lạnh đông, nhằm đảm bảo cho các thực phẩm: rau, quả, thịt, cá, sữa, …không bị phân hủy
(thối rữa) do vi khuẩn gây ra. Đặc biệt những nước có thời tiết nóng và ẩm như nước ta
thì quá trình phân hủy (thối rữa) sẽ diễn ra càng nhanh. Vì thế việc áp dụng kỹ thuật lạnh
đông vào việc bảo quản thực phẩm là hết sức cần thiết.
Ứng dụng trong thể dục thể thao: Nhờ có kỹ thuật lạnh đông mà người ta có thể tạo ra
sân trượt băng, đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên
luyện tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao, hoặc có
thể để sưởi ấm bể bơi.
Ứng dụng trong công nghiệp hoá chất: Những ứng dụng quan trọng nhất trong công
nghiệp hoá chất là sự hoá lỏng khí bao gồm hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công
nghiệp hoá chất như: Cl
2
, NH

3
, CO
2
, SO
3
, HCl và các loại khí đốt khác. Người ta thường
dùng kỹ thuật lạnh để cô đặc nước quả, rượu nho, nhằm làm tăng hiệu suất ép nước rau,
quả.
Ứng dụng trong ngành Công nghiệp: Luyện kim, Chế tạo máy, Y học, Dược phẩm,
ngành Vải sợi, Cao su nhân tạo.
Ứng dụng trong Nông nghiệp: nhằm bảo quản giống, lai tạo giống, điều hoà khí hậu
cho các trại chăn nuôi trồng trọt, bảo quản và chế biến cá, nông sản thực phẩm.
Ứng dụng trong ngành Y học: Trong y tế người ta ứng dụng lạnh để bảo quản thuốc và
các phẩm vật y tế… kỹ thuật lạnh được sử dụng trong y tế ngày càng nhiều và càng đem lại
những hiệu quả hết sức to lớn. Phần lớn những loại thuốc quí, hiếm đều cần được bảo
quản lạnh ở nhiệt độ thích hợp: như các loại vacxine, kháng sinh, gây mê….
Trang 4
Tủ đông tiếp xúc
Ứng dụng trong đời sống: Sản xuất nước đá và dùng nước đá cho việc trữ lạnh khi vận
chuyển, bảo quản nông sản, thực phẩm, cho chế biến thuỷ sản và cho sinh hoạt của con
người, nhất là ở các vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát.
II. Khái niệm và mục đích của lạnh đông.
2.1. Khái niệm.
Lạnh đông là phương pháp bảo quản thực phẩm bằng cách hạ nhiệt độ xuống dưới
nhiệt độ đóng băng của dịch bào nhằm biến nước trong thực phẩm thành đá do đó làm
ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật dẫn đến sự phân hủy của thực phẩm diễn ra chậm.
Tùy theo mức độ làm lạnh đông mà lượng nước đá trong sản phẩm chuyển thành đá từ
80% trở lên.
2.2. Mục đích.
Mục đích của quá trình lạnh đông thực phẩm là hạ nhiệt độ xuống thấp. Vì vậy làm

chậm lại sự ươn hỏng và sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản lạnh đông
hầu như không bị thay đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi.
Hiện nay lạnh đông là biện pháp kỹ thuật thích hợp nhất cho công nghiệp chế biến bảo
quản thực phẩm. Theo cách này thực phẩm giữ được gần như nguyên vẹn tính chất ban
đầu về hình dáng cũng như chất lượng dinh dưỡng bên trong. Vì ở nhiệt độ thấp, vi sinh
vật sẽ bị đóng băng nên nó sẽ bị ngủ và không làm hư hỏng thực phẩm.
Lạnh đông không những kìm hãm được những biến đổi về hoá học, sinh học mà đôi khi
còn có tác dụng tăng phẩm chất của một số nguyên liệu rau quả như trái cây sẽ tích tụ
được nhiều pectin hơn, mềm hơn từ đó độ tiêu hoá và giá trị hấp thu sẽ tăng lên. Nhất là
các loại đồ hộp trái cây, nước trái cây, kem trái cây, cocktail,… sẽ hấp dẫn người tiêu dùng
hơn.
III. Cơ sở khoa học lạnh đông thực phẩm.
3.1. Sự kết tinh của nước trong thực phẩm khi lạnh đông.
3.1.1. Những tác động sự kết tinh nước đối với thực phẩm.
Sự kết tinh nước là một hiện tượng cơ bản làm thay đổi các tính chất của thực phẩm,
nước chuyển sang trạng thái rắn làm mất đi môi trường lỏng của sự hoạt động vi sinh vật
và các enzym trong thực phẩm. Sự giảm mức năng lượng do kết tinh của nước rất lớn so
với các quá trình giảm nhiệt độ, đây là những yếu tố chủ yếu dẫn đến tiêu diệt hoặc kìm
hãm hoạt động sống của vi sinh vật, hạn chế tác động của enzym. Do đó, làm giảm đi rất
nhiều những biến đổi hoá học xảy ra ttrong thực phẩm, ngoài ra cấu trúc thực phẩm được
Trang 5
Tủ đông tiếp xúc
nước đá bảo vệ hạn chế tác động của môi trường bên ngoải tác động trong quá trình vận
chuyển bảo quản. Vì vậy làm đông là biện pháp bảo vệ tốt nhất những tính chất ban đầu
của thực phẩm trong một thời gian rất dài.
Khi nước kết tinh sẽ dãn nỡ thể tích, thường làm rách vỡ cấu trúc bên trong của thực
phẩm, dẫn đến làm thay đổi một số tính chất của nó. Quá trình kết tinh nước làm tăng tốc
độ mất nước, đồng thời có thể gây biến tính những chất dinh dưỡng có liên kết tốt với
nước, dẫn đến làm giảm mùi vị, khả năng hút nước và giữ nước của thực phẩm, ngoài rra
nó còn thay đổi màu sắc của thực phẩm.

3.1.2. Quá trình kết tinh nước.
Quá trình kết tinh của nước là quá trình tạo thành các mầm tinh thể và tăng kích
thước của chúng, quá trình giảm nhiệt độ tức là quá trình giảm mức năng lượng, dẫn đến
giảm sự chuyển động tự do về nhiệt của các phân tử chất lỏng, đến một mức độ nào đó lực
liên kết giữa các phân tử có thể cố định chúng lại tại những vị trí xác định, tạo thành tinh
thể nước đá. Ở trong nước thường luôn luôn có những phân tử chất rắn với kích thước
nhỏ, ở nhiệt độ gần 0
0
C những phân tử chất rắn này sẽ ngừng chuyển động nhiệt, lực liên
kết giữa chúng với các phân tử nước xung quanh lớn hơn lực kết hợp giữa các phân tử
nước với nhau. Vì vậy, các phân tử nước liên kết với các phân tử chất rắn ở 0
0
C để tạo
thành những mầm tinh thể. Do đó, xu hướng chủ yếu là các mầm tinh thể hút các phân tử
nước để tăng kích thước tinh thể và ít có xu hướng tăng thêm số lượng mầm tinh thể.
Trong cấu trúc thực phẩm, nước chịu nhiều tác động ở các chất tan, chất không tan, ở
những vị trí khác nhau trạng thái của chúng khác nhau, vì vậy nhiệt độ kết tinh của nước
trong thực phẩm khác nhau là khác nhau.
3.1.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh nước.
3.1.3.1. Nồng độ chất ban đầu.
Khi tăng nồng độ các chất hòa tan thì nhiệt độ kết tinh của nước giảm, bởi vì các chất
hòa tan sẽ kéo các phân tử nước ngăn cản chúng kết hợp với nhau.
Độ giảm nhiệt độ để nước kết tinh phụ thuộc vào nồng độ chất tan như sau:
∆t = −1,18.n
Với:
n: Số phân tử gam các chất tan.
∆t: Độ giảm nhiệt độ kết tinh.
Trang 6
Tủ đông tiếp xúc
Khi nhiệt độ kết tinh của nước trong thực phẩm càng giảm thì các tinh thể nước đá

tạo thành có kích thước nhỏ, dài, mức độ ảnh hưởng đến cấu trúc thực phẩm giảm. Ở nhiệt
độ khoảng (−20 ÷ −10)
0
C các tinh thể đá tạo thành có kích thước lớn không đều, ở nhiệt độ
(−22 ÷ −20)
0
C các tinh thể đá tạo thành có kích thước nhỏ đều. Nếu nhiệt độ thấp hơn nữa
thì tinh thể đá tạo thành có kích thước rất nhỏ, số lượng tinh thể rất lớn.
Hiện tượng ở nhiệt độ dưới 0
0
C mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiện tượng quá
lạnh. Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nồng độ chất tan, cấu trúc màng tế bào và tốc độ
hạ nhiệt độ của môi trường xung quanh. Nhiệt độ điểm quá lạnh và nhiệt độ điểm đóng
băng hoàn toàn khác nhau.
Các tinh thể đá xuất hiện ở điểm quá lạnh, tỏa ra ẩn nhiệt đóng băng làm tăng nhiệt
độ thực phẩm. Bởi vì, tốc độ thải nhiệt không kịp với tốc độ sinh nhiệt do tạo mầm tinh thể
đá. Ở điểm này, chủ yếu nước tự do cấu trúc bị tách ra và kết tinh. Nhiệt độ thực phẩm
tăng lên đến một mức cao nhất và dừng ở đó một lúc để hoàn thành quá trình đóng băng
nước (nước tự do – cấu trúc) đây là điểm đóng băng, sau đó tiếp tục giảm nhiệt độ. Ở mỗi
loại thực phẩm khác nhau thì có điểm quá lạnh vá điểm đóng băng khác nhau.
3.1.3.2. Tốc độ làm đông.
Tốc độ làm đông có thể đo bằng tốc độ chuyển dịch của vạch phân cách giữa miền
nước đang kết tinh và miền nước chưa kết tinh, thông thường phân biệt quá trình làm
đông với tốc độ chậm, nhanh và thật nhanh. Đối với nhiều loại thực phẩm giới hạn giữa
làm đông chậm và làm đông nhanh có thể là 3 cm/h, nhưng nói chung tốc độ làm đông sẽ
ảnh hưởng đến tinh thể nước đá và chất lượng sản phẩm
(1) − Lạnh đông chậm.
Do sự giảm nhiệt độ diễn ra chậm, quá trình kết tinh nước đá có điều kiện để hút các
phân tử nước xung quanh dẫn đến số lượng tinh thể ít, thể thích và kích thước tinh thể
nước đá lớn. Do đó, khi làm lạnh đông chậm nó tác động nhiều đến cấu trúc sản phẩm.

(2) − Lạnh đông nhanh.
Do sự trao đổi nhiệt lớn, nhiệt độ thực phẩm giảm nhanh, mức độ di chuyển của nước
trong quá trình kết tinh ít, nên các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, số lượng tinh thể
nhiều. Vì vậy, khi làm lạnh đông nhanh nó ít ảnh hưởng đến cấu trúc, chất lượng sản
phẩm.
(3) − Lạnh đông tức thời.
Chuyển nước về trạng thái rắn ở ngay vị trí tồn tại ban đầu của chúng, với nhiệt độ kết
tinh thấp. Các tinh thể nước đá có kích thước rất nhỏ, ở dạng sợi nhỏ, một số trường hợp
các tinh thể nước đá ở dạng vô định hình. Như vậy, khi làm đông cực nhanh thì hầu như
không ảnh hưởng đến cấu trúc, chất lượng của thực phẩm.
Trang 7
Tủ đông tiếp xúc
3.1.3.3. Trạng thái chất lượng của sản phẩm.
Trạng thái chất lượng của thực phẩm thường gắn liền trạng thái của nước trong thực
phẩm, trong thực phẩm nước tồn tại ở hai dạng, nước tự do không tham gia vào cấu trúc
thực phẩm, nước liên kết tham gia liên kết với các thành phần chất tan, với những chất
rắn trong cấu trúc thực phẩm. Khi chất lượng thực phẩm giảm thì dẫn đến tỉ lệ nước tự do
tăng, nước liên kết giảm. Đặc biệt trong quá trình biến đổi tự nhiên với giai đoạn co cứng
(tê cứng) của động vật làm những trung tâm giữ nước trong cấu trúc thực phẩm giảm dẫn
đến khi nước kết tinh khả năng di chuyển của nước tăng, các tinh thể nước đá có kích
thước tăng, khối lượng thực phẩm giảm và làm ảnh hưởng xấu đối với chất lượng thực
phẩm.
3.1.4. Sự kết tinh của nước trong thực phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ cấp
đông.
Viện đại học Tokyo (Nhật Bản) bằng kỹ thuật hiện đại chụp thực phẩm lạnh đông bằng
tia Rơnghen (tia X) truyền dẫn tín hiệu bằng hệ thống cảm biến kỹ thuật số đã phân tích và
theo dõi được sự kết tinh của nước trong thực phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ lạnh đông
thực phẩm.
Tập thể các nhà khoa học khoa Công nghệ lạnh thực phẩm của Viện đại học Tokyo đã
nghiên cứu trên đối tượng thủy hải sản là chủ yếu. Và kết quả được thể hiện rõ trên hình,

đường (4) nói đến mối quan hệ giữa tỷ lệ nước đóng băng và nhiệt độ cấp đông là tuyến
tính. Các đường nằm trên đường (4) là những đối tượng thủy hải sản có thành phần
protein là chủ yếu, còn lipid chiếm một lượng rất nhỏ, những đường nằm dưới ở dưới
đường (4) là những đối tượng thủy hải sản có thành phần lipid là chủ yếu.
Đường (1) là quan hệ giữa tỷ lệ nước đóng băng và nhiệt độ cấp đông của cá cơm, con
moi.
Đường (2) là quan hệ giữa
tỷ lệ nước đóng băng và nhiệt
độ cấp đông của tôm sú, tôm
bạc.
Đường (3) là quan hệ giữa
tỷ lệ nước đóng băng và nhiệt
độ cấp đông của cá thu, cá ngừ.
Đường (5) là quan hệ giữa
tỷ lệ nước đóng băng và nhiệt
độ cấp đông của cá mập, cá voi.
Trang 8
Tủ đông tiếp xúc
Những loại cá này có thành phần lipid rất lớn. Khả năng truyền nhiệt kém dẫn đến nước
đóng băng chậm.
Tóm lại: Khi đông lạnh thực phẩm thì cẩn phải xác định nhiệt độ cấp đông tối ưu, ứng
với nhiệt độ cấp đông tối ưu đó thì lượng nước tự do và lượng nước liên kết hóa lý trong
thực phẩm phải kết đông hoàn toàn, đồng thời vi sinh vật chết hoặc ngừng hoạt động hết
hoàn toàn.
3.2. Những biến đổi của thực phẩm khi làm đông.
3.2.1. Những biến đổi về vật lý.
Trong quá trình làm đông trạng thái của thực phẩm trở nên cứng, rắn do sự kết tinh
của nước, nhưng khi phục hồi lại trạng thái ban đầu (làm tan nước đá của thực phẩm, tan
giá) thì độ cứng, độ đàn hồi, tính chặt chẽ của cấu trúc thực phẩm giảm đó là do những tác
động đến thực phẩm của sự giản nở các tinh thể nước đá làm rách vỡ cấu trúc thực phẩm.

Trong quá trình làm đông màu sắc của thực phẩm thay đổi, mức độ biến đổi độ cứng phụ
thuộc vào kích thước tinh thể nước đá, nếu kích thước càng nhỏ, số lượng tinh thể nhiều
thì sự biến đổi càng ít, sự mất nước của thực phẩm trong quá trình làm đông diễn ra khá
phức tạp chủ yếu do sự kết tinh của nước. Khi nước kết tinh bắt đầu từ bên ngoài rồi đến
bên trong, các tinh thể nước đá hình thành đầu tiên ở những vị trí nước tự do. Chúng có
khả năng thu hút nước từ vị trí nước kết hợp gây nên sự chuyển dịch của nước, ngoài ra
khi nước ở vị trí tự do kết tinh nồng độ các chất tan ở đây tăng dần gây nên sự chệnh lệch
áp suất thẩm thấu. Sự chênh lệch hàm lượng nước dẫn đến nước sẽ dịch chuyển từ nơi có
vị trí hàm lượng cao về vị trí có hàm lượng thấp, mặc khác quá trình trao đổi nhiệt cũng
tác động đến sự khuếch tán của nước, nước chuyển động từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có
nhiệt độ thấp.
Còn ở trên bề mặt thực phẩm, khi nước chưa đóng băng thì có sự bay hơi nước với
cường độ lớn, khi nước đóng băng thì có sự thăng hoa của các tinh thể nước đá với mức độ
thăng hoa không nhiều. Như vậy, nước có thể kết tinh trong trong cấu trúc thực phẩm,
trọng lượng của nó ít thay đổi, nhưng khi làm tan nước đá để phục hồi trạng thái thực
phẩm thì một phần nước nóng chảy sẽ chảy ra ngoài dẫn đến hao hụt trọng lượng và một
số biến đổi về hình thức chất lượng thực phẩm. Mức độ mất nước của thực phẩm phụ
thuộc vào nhiệt độ thực phẩm và
nhiệt độ môi trường thực phẩm được
biểu diễn trên đồ thị, ở nhiệt độ âm
càng sâu thì độ mất nước càng giảm
và ngược lại.
Trong đó:
∆g: Độ mất nước tương đối
của thực phẩm, %;
Trang 9
Tủ đông tiếp xúc
t: Nhiệt độ của thực phẩm,
0
C;

t
0
: Nhiệt độ môi trường làm lạnh thực phẩm,
0
C.
Khi làm đông, nước sẽ đóng băng làm cho thể tích của chúng tăng lên khoảng từ 8%
đến 10%, tùy theo các loại thực phẩm khác nhau thì thể tích của chúng tăng khác nhau.
Đối với loại thực phẩm thủy hải sản vì thành phần của nước chiếm đến 90% nên thể tích
thực phẩm sau khi cấp đông là 10%, còn đối với gia súc, gia cầm thì nhỏ hơn 8%.
3.2.2. Những biến đổi về hóa học.
Sự biến đổi về mặt hóa học chủ yếu là sự biến tính protein hòa tan trong nước và sự
tạo thành acid lacitc tứ quá trình chuyển hóa glucose (glucogen), bình thường các chất
protein hòa tan cùng với chất béo, glucose và các muối tạo thành dung dịch. Khi nước kết
tinh chúng tách ra khỏi phân tử protein làm cho các phân tử protein biến đổi cấu trúc, làm
giảm đi những trung tâm liên kết với nước trong cấu trúc phân tử của chúng. Do đó, khi
phục hồi trạng thái khả năng hút nước và giữ nước của thực phẩm giảm, các biến đổi này
sẽ được hạn chế khi kích thước các tinh thể nước đá giảm.
Màu sắc bị thay đổi là do các hợp chất màu bản thân của nó sẽ liên kết với protein và
nước, nhưng khi nước đóng băng nước sẽ tách ra, protein bị biến tính hợp chất màu không
còn là bản thân của nó nữa, nó sẽ thay đổi sắc tố. Như vậy, quá trình tách nước là quá
trình làm thay đổi màu sắc không nhiều thì ít vì lúc đó hoạt độ của nước cũng bị thay đổi.
Ngoài ra, khi làm đông thì mùi, vị của thực phẩm cũng bị thay đổi tuy không đáng kể
nhưng nó cũng bị ảnh hưởng.
Các chất béo khi đông lạnh dễ bị oxy hóa, dễ bị chua do lipid thủy phân và hàm lượng
acid béo tự do tăng lên, acid béo tự do có thể phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian bảo quản,
ngoài sự thay đổi của chất béo thì vitamin cũng bị thay đổi nhất là các loại vitamin tan
trong chất béo như A, D,
Trong trường hợp nếu nhiệt độ đông lạnh quá sâu và thời gian làm đông kéo dài, dẫn
đến xảy ra hiện tượng cháy lạnh làm cho protein bị biến tính không thuận nghịch, gây biến
đổi sâu sắc về chất lượng thực phẩm.

3.2.3. Những biến đổi về vi sinh vật.
Hầu hết các vi sinh vật bị tiêu diệt, những vi sinh vật đã xâm nhập trong cấu trúc thực
phẩm khó bị tiêu diệt hơn so với vi sinh vật ở trên bề mặt. Mức độ tiêu diệt vi sinh vật phụ
thuộc vào nhiệt độ chủ yếu là nhiệt độ cấp đông và mức độ hoạt động của chúng trước khi
làm đông.
Cần phải chú ý rằng, cơ thể vi sinh vật nước chiếm một tỷ lệ là 90%. Do đó, khi làm
lạnh đông nước trong tế bào vi sinh vật sẽ đóng băng, thể tích nước tăng làm cho cấu trúc
tế bào vi sinh vật rách, vỡ làm cho vi sinh vật chết, mặc khác khi làm đông protein, nước
Trang 10
Tủ đông tiếp xúc
tách ra làm cho protein bị biến tính phá vỡ toàn bộ cơ quan trao đổi chất và trao đổi năng
lượng, làm cho sự sống vi sinh ngừng hoạt động hoàn toàn.
Ở nhiệt độ −20
0
C trở xuống hầu như tất cả các vi sinh bị tiêu hiệt hoàn toàn, tuy nhiên
trong một số trường hợp các loại vi sinh vật như nấm mốc, nấm men vẫn tồn tại sự sống
nhưng không có khả năng hoạt động
3.3. Xác định thời gian làm đông.
Thông thường xem quá trình làm đông thực phẩm có ba giai đoạn:
− Giai đoạn 1: làm lạnh thực phẩm tới điểm đóng băng.
− Giai đoạn 2: đóng băng ở điểm kết tinh (t
db
= const).
− Giai đoạn 3: kết thúc quá trình làm đông và tiếp tục hạ nhiệt độ thực phẩm xuống tới nhiệt
độ cần thiết bảo quản đông lạnh.
Trong đó: t
1
là nhiệt độ ban đầu
của thực phẩm;
t

db
là nhiệt độ kết tinh của nước
trong thực phẩm;
t
2
là nhiệt độ cuối cùng của quá
trình cấp đông;
1
τ
: là thời gian làm lạnh thực
phẩm
2
τ
: thời gian đóng băng nước và tiếp tục hạ nhiệt độ xuống (thời gian này tính cho cả
hai giai đoạn 2 và 3).
Nếu quá trình làm đông chậm thì giai đoạn 2 sẽ kéo dài, còn làm đông nhanh thì rút
ngắn và có thể làm mất hẳn giai đoạn 2.
Thời gian của làm đông thực phẩm chính là tổng thời gian của ba giai đoạn trên, quá
trình làm lạnh thực phẩm, làm đông thực phẩm và hạ nhiệt độ, quá trình làm lạnh thực
phẩm xảy ra trước, để hạ nhiệt độ thực phẩm từ ban đầu xuống tới nhiệt độ nước trong
thực phẩm bắt đầu đóng băng, quá trình làm đông thực phẩm xảy ra tiếp theo, hạ nhiệt
của thực phẩm từ nhiệt độ nước trong thực phẩm bắt đầu đóng băng xuống tới nhiệt độ
Trang 11
Tủ đông tiếp xúc
mà tại đó nước trong thực phẩm đóng băng hoàn toàn và tiếp tục hạ nhiệt độ xuống tới
nhiệt độ cuối cùng của quá trình cấp đông.
Để xác định thời gian của giai đoạn làm lạnh, có thể xác định như phần trước theo hai
phương pháp bằng giải tích – đồ thị, hoặc bằng phương pháp thực nghiệm.
Để xác định thời gian của giai đoạn làm đông và hạ nhiệt độ thực phẩm tới nhiệt độ
cuối cùng có thể xem xét và áp dụng như sau:

Giả sử sản phẩm có dạng bản phẳng mỏng, trong một khoảng thời gian nước trong bề
dày X tình theo bề dày trao đổi nhiệt đã đóng băng, lớp tiếp theo có bề dày dX nước đang
đóng băng thì lượng nhiệt dQ được lấy ra để cho nước trong khoảng dX này kết tinh có thể
xác định theo phương trình sau:
. . . . .
n
dQ L W F dX
ρ ϕ
=
Trong đó:
L: Nhiệt động đặc của nước, kJ/kg;
F: Diện tích trao đổi nhiệt, m
2
;
ρ
n
: Khối lượng riêng của nước, kg/m
3
;
φ: Hàm lượng nước trong thực phẩm trước khi có sự đóng băng của nước;
W: Tỷ lệ nước đóng băng.
Giả sử lượng nhiệt Q tỏa ra từ sự kết tinh của nước được truyền ra bề mặt trao đổi
nhiệt theo một hướng nhất định thì phương trình truyền nhiệt có thể được viết như sau:
( )
0
. .
1
db
t t F d
dQ

X
τ
α λ
−
=
+
Trong đó:
T
db
: Nhiệt đóng băng của nước trong thực phẩm,
0
C;
t
0
: Nhiệt môi trường làm đông thực phẩm,
0
C;
α: hệ số cấp nhiệt, W/m
2
.độ;
Trang 12
Tủ đông tiếp xúc
λ
: Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm, W/m.độ;
τ: Thời gian làm đông toàn bộ nước trong thực phẩm, h.
Ta có thể viết lại như sau:
0
. . .
1
n

db
L W
X
d dX
t t
ρ ϕ
τ
α λ
 
= +
 ÷
−
 
Như vậy:
2
0 0
0
. . . . . .
1 1
2
n n
db db
L W L W
X
dX
t t t t
δ
ρ ϕ ρ ϕ δ
δ
τ

α λ α λ
   
= + = +
 ÷  ÷
− −
   
∫
Trong quá trình làm đông nhiệt tỏa ra không chỉ để cho nước kết tinh mà còn làm
giảm nhiệt độ của các thành phần trong thực phẩm, tức là biến đổi hàm nhiệt của thực
phẩm. Như vậy, trong công thức tìm được có thể thay L bằng lượng biến đổi hàm nhiệt của
thực phẩm ∆h, ρ
n
=
ρ
(khối lượng riêng trung bình), khi φ.W = 1, R bằng nửa bề dày của
thực phẩm (R = δ/2), t
db
là nhiệt độ trung bình trong quá trình làm đông, α và
λ
được lấy
theo giá trị trung bình thì ta có:
2
0
. . .2 1A h R R
t t
ρ
τ
α λ
∆
 

= +
 ÷
−
 
Trong đó:
A là hằng số hiệu chỉnh thực nghiệm, đối với các loại thực phẩm có hình dạng khác
nhau thì A sẽ có giá trị khác nhau, đặc biệt khi.
A = 1 là thực phẩm ở dạng hình hộp;
A =
1
2
là thực phẩm ở dạng hình trụ;
A =
1
3
là thực phẩm ở dạng hình cầu.
Trang 13
Tủ đông tiếp xúc
∆h là sự biến đổi hàm nhiệt ở trạng thái đầu và trạng thái cuối của thực phẩm đóng
băng (entalpi đầu và cuối của thực phẩm được tính theo giá trị nhiệt độ của chúng), kJ/kg.
Trong thực tế, để xác định thời gian làm đông có nhiều cách xác định khác nhau và rất
phức tạp. Tùy thuộc vào môi trường làm đông, hình dáng, tính chất của thực phẩm làm
đông,
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lạnh đông.
− Loại máy cấp đông.
− Nhiệt độ buồng cấp đông.
− Tốc độ gió trong buồng cấp đông.
− Nhiệt dộ sản phẩm trước cấp đông.
− Bề dày sản phẩm cấp đông.
− Hình dạng sản phẩm.

− Diện tích bề mặt xúc.
− Bao gói sản phẩm.
− Loại thực phẩm.
3.5. Chi phí lạnh quá trình làm đông.
Chi phí làm lạnh của quá trình đông là lượng nhiệt cần lấy ra từ thực phẩm, từ môi
trường chứa đựng thực phẩm để hạ thấp nhiệt độ làm đông thực phẩm.Vì vậy năng suất
lạnh của máy nén lạnh cần phải đáp ứng được để tải lượng nhiệt này đưa trở lại môi
trường bên ngoài.
Chi phí lạnh của quá trình làm đông thực phẩm được xác định theo công thức sau:
Q
sp
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
, kJ
 Q
1
: lượng nhiệt lấy ra từ thực phẩm để làm giảm nhiệt độ của nó xuống trước khi nước
đóng băng, nó được xác định giống như cách tính chi phí lạnh của quá trình làm lạnh.
Q
1

= G.[ c.(t
1
–t
db
) + q.τ + ∆g (L –r)]
Với:
∆g : độ mất nước tương đối của thực phẩm
τ : thời gian của giai đoạn 1, giai đoạn làm lạnh
r : nhiệt hóa hơi của nước
q : nhiệt sinh hóa do 1kg thực phẩm thải ra
 Q
2
: lượng nhiệt lấy ra từ thực phẩm để làm kết tinh nước ở trong đó
Trang 14
Tủ đông tiếp xúc
Q
2
= G.L.W.φ
Với:
G: khối lượng của thực phẩm, KG
L: nhiệt đông đặc của nước, KJ/KG
φ: tỉ lệ hàm lượng ẩm có trong thực phẩm, %
W: tỉ lệ hàm lượng nước đóng băng, %
 Q
3
: lượng nhiệt lấy ra để làm giảm nhiệt độ của phần nước đá được tạo thành trong thực
phẩm xuống nhiệt độ cuối cùng của quá trình làm đông
Q
3
= c.G. φ.W. (t

db
– t
2
)
Với:
c: nhiệt dung riêng của nước đá
 Q
4
: lượng nhiệt lấy ra để làm giảm nhiệt độ của phần nước không kết tinh trong thực
phẩm
Q
4
= c’.G. φ. (l.W).( t
db
– t
2
)
Với:
c’: nhiệt dung riêng của nước
 Q
5
: lượng nhiệt lấy ra để làm giảm nhiệt độ của các chất khô trong thưc phẩm
Q
5
= c”.G.(l. φ).( t
db
– t
2
)
Với:

c”: nhiệt dung riêng của chất khô thực phẩm
 Q
6
: lượng nhiệt lấy ra để đóng băng và giảm nhiệt độ của nước châm khuôn
Năng suất lạnh của máy nén được lắp đặt chạy cho quá trình làm đông được xác định
theo phương trình sau:
Q
o
mn
= ((Q
sp
+ Q
k
+ Q
kk
)/τ + Q
MT
+Q
qn
) β
Trang 15
Tủ đông tiếp xúc
Với:
Q
sp
: chi phí lạnh trong quá trình làm đông, kJ
Q
k
: lượng nhiệt lấy ra để hạ nhiệt độ của khay đựng sản phẩm, kJ
Q

kk
: lượng nhiệt lấy ra để hạ nhiệt độ không khí ở trong môi trường chứa thực
phẩm cần làm đông, KJ
Q
MT
: lượng nhiệt lấy ra do sự xâm nhập từ môi trường bên ngoài vào bên trong môi
trường cấp, KW
Q
qn
: lượng nhiệt lấy ra do quá nhiệt hơi môi chất trên đường hút về máy nén, KW
τ : tổng thời gian làm đông lạnh thực phẩm, s
β: (1.1 ÷ 1.2) hệ số an toàn cho tải của máy nén
3.6. Môi trường làm đông thực phẩm.
− Làm đông bằng môi trường không khí:
Làm đông bằng môi trường không khí thường có các thiết bị tủ đông gió (không khí
đối lưu cưỡng bức), hoặc tủ đông không khí đối lưu tự nhiên không dùng quạt gió.
Làm đông trong không khí phù hợp với thực phẩm có nguồn gốc ở trên cạn, quá trình
làm đông bảo đảm vệ sinh tốt hơn, điều kiện vận hành đơn giản phù hợp vớ mọi hình dáng
kích thước của thực phẩm.Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là dể mất nước, thực phẩm dể
bị tác động oxy không khí, khả năng trao đổi nhiệt chậm.
− Làm đông bằng tủ đông tiếp xúc:
Môi trường làm đông bằng hai tấm panel kim loại kẹp giữa là thực phẩm cần cấp
đông, thiết bị này thường có các tủ đông tiếp xúc.
Nhờ truyền nhiệt môi trường kim loại ở tủ đông tiếp xúc với tốc độ truyền nhiệt lớn,
thực phẩm ít bị tác động môi trường không khí, chất lượng thực phẩm được đảm bảo,
thiết bị có độ tin cậy cao, có khả năng điều chỉnh được năng suất lạnh. Tuy nhiên do hoạt
động không liên tục nên thực phẩm phải chờ đợi trước khi cấp đông, việc tổ chức sản xuất
khó khăn.
− Làm đông bằng khí hóa lỏng:
Trang 16

Tủ đông tiếp xúc
Môi trường làm đông bằng khí hóa lỏng thường có hai loại thiết bị : thiết bị kín và
thiết bị hở. Thông thường dùng khí nito hóa lỏng để làm lạnh. Phương pháp làm đông
bằng khí hóa lỏng, là thiết bị làm đông nhanh, cực nhanh (gọi là thiết bị làm đông siêu tốc),
trước đây thiết bị này thường dùng cho các loại thực phẩm đặc biệt, nhưng hiện nay do sự
phát triển khoa học đạt tới mức hoàn thiện. Vì vậy, nó được ứng dụng rộng rãi.
Các chất lỏng bay hơi ở niệt độ thấp, khi tiếp xúc với thực phẩm sẽ có khả năng trao
đổi nhiệt lớn nhờ có tốc độ làm đông cao, khả năng tiêu diệt vi sinh vật lớn đảm bảo được
chất lượng của thực phẩm, thiết bị làm đông thường có cấu trúc đơn giản, an toàn dể vận
chuyển. Phương pháp này thường được áp dụng với thực phẩm có kích thước nhỏ. Nó
không phù hợp với thực phẩm có kích thước lớn, bởi vì cường độ trao đổi nhiệt rất lớn gây
nên những hư hỏng về cấu trúc thực phẩm và sự chênh lêch nhiệt độ ở các lớp bên trong
và bên ngoài của thực phẩm rất lớn có nhiều lớp bên ngoài đóng băng, các chất khí hóa
lỏng thường có giá thành cao dẫn đến hạn chế sử dụng phương pháp này.
3.7. Các phương pháp làm đông chia theo sản phẩm.
− Làm đông rời:
Làm đông rời: là quá trình làm đông, trong đó các cá thể thực phẩm không có sự liên
kết với nhau do hiện tượng liên kết của nước. So với phương pháp làm đông khối thì
phương pháp làm đông rời tiết kiệm nhiều chi phí sản xuất và đảm bảo yêu cầu làm đông
nhanh, do giữ nguyên kích thước và hình dạng sản phẩm. Vì vậy, tiêu thụ và sử dụng nó
thuận tiện và dễ dàng hơn so với sản phẩm làm đông khối. Tuy nhiên do tác động của môi
trường không khí nên phương pháp làm đông rời chỉ được áp dụng cho các trường hợp về
bản chất hoặc cấu trúc chất lượng thực phẩm, nó có khả năng tự bảo vệ khi chịu sự ảnh
hưởng của môi trường không khí trong quá trình làm đông và bảo quản. Làm đông rời
không cần châm nước, không có khuôn.
Thực phẩm làm đông rời được thực hiện chủ yếu trong môi trường không khí, một số
trường hợp làm đông bằng tủ đông tiếp xúc, tủ đông băng chuyền, khi đó bề mặt thực
phẩm được bao bọc bằng vật liệu cách ẩm, đểngăn cách chúng không tiếp xúc với nhau.
Hiện nay, đông rời được thực hiện trên thiết bị băng chuyền IQF cấp đông nhanh, thiết bị
đông từng sôi.

− Làm đông khối:
Là quá trình làm đông, trong đó các cá thể thực phẩm liên kết với nhau nhờ sự liên kết
của nước. So với phương pháp làm đông rời thì chi phí sản xuất của làm đông khối lớn hơn
nhiều, do phải làm đông, bảo quản và vận chuyển, một lượng nước có thể chiếm tới 25%
Trang 17
Tủ đông tiếp xúc
khối lượng của sản phẩm và khi kích thước của sản phẩm tăng thì thời gian làm đông kéo
dài. Đồng thời khi tan giá phục hồi lại trạng thái như ban đầu của thực phẩm khó khăn,
thời gian tan giá kéo dài. Tuy nhiên lớp nước đá bao bọc trên bề mặt thực phẩm sẽ có tác
dụng bảo vệ cho thực phẩm chống lại những tác động của môi trường không khí. Trong
quá trình làm đông và bảo quản sản phẩm sau khi làm đông, nó còn có tác dụng chống lại
những tác động cơ học trong hộp xếp vận chuyển, đồng thời giữ cho nhiệt độ bên trong của
sản phẩm được ổn định hơn. Do dó phương pháp này được áp dụng để làm đông các loại
thực phẩm có bản chất hoặc do yêu cầu công nghệ làm cho chúng đã bị mất lớp bảo vệ bên
ngoài hoặc chất lượng sản phẩm suy giảm dẫn đến dễ biến đổi do tác động của môi trường
không khí trong quá trình làm đông và bảo quản. Thực phẩm được làm đông khối trong
những khuôn kim loại và có thể làm đông trong những môi trường khác nhau, nhưng
thường gặp nhất trong tủ đông tiếp xúc.
3.8. Mạ băng sản phẩm đông lạnh.
− Mạ băng là quá trình làm đóng băng 01 lớp nước đá trên bề mặt sản phẩm. Việc mạ băng
có các tác dụng sau:
+ Lớp băng có tác dụng bảo vệ thực phẩm chống oxy hóa các thành phần dinh dưỡng do tiếp
xúc với không khí.
+ Chống quá 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 đông lạnh:
Có 2 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
0
C.
Phương pháp phun thực hiện từ nhiều phía, hệ thống điều khiển tự động phải nhịp
nhàng giữa các khâu.
Để mạ đều sản phẩm cần tiến hành mạ nhiều lần, không để cho các lớp thực phẩm tiếp
xúc với nhau nhiều.Chiều dày băng mạ ít nhất là 0,3mm.
IV. Các phương pháp làm lạnh đông thực phẩm.
4.1 Phương pháp lạnh đông chậm.
− Nhiệt độ không khí cao hơn −25
0
C.
− Vận tốc không khí đối lưu nhỏ hơn 1m/s.
− Tốc độ cấp đông dưới 0,5 cm/h.
− Thời gian lạnh đông kéo dài 10 – 15h.
Trang 18
Tủ đông tiếp xúc
4.2 Phương pháp lạnh đông nhanh.
− Không khí lạnh có nhiệt độ −35 ÷ −40
0
C.
− Vận tốc không khí đối lưu 3 – 5 m/s.
− Tốc độ cấp đông từ 1 ÷ 3 cm/h.
− Thời gian lạnh đông kéo dài 2 – 10h.
4.3 Phương pháp lạnh đông cực nhanh.
− Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: 10
0
C ÷ 12
0

C.
− Nhiệt độ trung bình sản phẩm đầu ra: −18
0
C .
− Nhiệt độ dàn lạnh/không khí: −43/−44
0
C.
− Tốc độ cấp đông lớn hơn hoặc bằng 15cm/h.
− Thời gian cấp đông rất ngắn 10 – 15 phút(dưới 20 phút).
− Phương pháp lạnh đông cực nhanh làm tăng năng suất 40 – 50 lần.
− Giảm hao hụt sản phẩm 3 – 4 lần.
− Đảm bảo nguyên vẹn chất lượng sản phẩm.
V. Bảo quản sản phẩm đông lạnh.
5.1. Các điều kiện bảo quản sản phẩm lạnh đông.
Bảo quản sản phẩm đông lạnh chính là giai đoạn cân bằng nhiệt xảy ra giữa các lớp
bên trong và bên ngoài của thực phẩm, chính vì vậy nó phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ
môi trường bảo quản. Mục đích chính của đông lạnh thực phẩm chính là làm giảm sự biến
đổi của thực phẩm trong khi chờ đợi đưa đi sử dụng.
5.1.1. Nhiệt độ.
Nhiệt độ của sản phẩm trong quá trình bảo quản được tính theo nhiệt độ trung bình
của thể tích thực phẩm. Nhiệt độ này được tính như sau, đây cũng là nhiệt độ của môi
trường bảo quản hoặc lớn hơn môi trường bảo quản từ 2
0
C đến 4
0
C cũng có thể chấp nhận
được.
t
f
= 0,5 (t

fs
+ t
fc
)
Trong đó :
t
f
: Là nhiệt độ trung bình cuối của quá trình cấp đông,
0
C ;
t
fs
: Là nhiệt độ bề mặt cuối quá trình cấp đông,
0
C ;
t
fc
: Là nhiệt độ tạm sản phẩm cuối quá trình cấp đông,
0
C.
Trong sản xuất thì nhiệt độ trung bình của sản phẩm cuối cùng của quá trình cấp đông
là t
f
= −18
0
C và nhiêt đô môi trường bảo quản là −20
0
C, nhiệt độ t
fs
= 0.7 t

c
(t
c
là nhiệt độ
môi trường làm đông), nhiêt độ t
fc
= 2t
f
– t
fs
.Vì vậy khi tính toán thiết kế hệ thống lạnh thí
cần phải xác định nhiệt độ nhiệt độ trung bình của quá trình cấp đông và nhiệt độ môi
Trang 19
Tủ đông tiếp xúc
trường làm đông từ đó mới xác định được nhiệt độ bay hơi của môi chất ở dàn bay hơi để
xây dựng được chu trình nhiệt động.
Nhiệt độ này phụ thuộc vào các chất của thực phẩm, với những chất dể biến đổi thì
nhiệt độ bảo quản xuống để kìm chế sự hoạt của enzim có trong chúng.Khi muốn kéo dài
thời gian bảo quản thì nhiệt độ bảo quản phãi thấp, tùy theo nhiệt độ bảo quản của sản
phẩm ta cũng có thể xác định được nhiêt độ sau khi làm đông.
5.1.2. Nhiệt độ môi trường không khí.
Trong kho bảo quản phải đảm bảo cân bằng với nhiệt độ bảo quản của sản phẩm như
vậy sẽ hạn chế đến mức thấp nhất sự trao đổi nhiệt và trao đổi hơi nước giữa sản phẩm và
môi trường không khí. Nhiệt độ môi trường không khí phải ổn định bởi vì sự dao động
nhiệt của không khí dẩn đến sự dao động nhiệt độ của sản phẩm làm cho sản phẩm bị biến
đổi chất lượng. Giới hạn của sự dao động nhiệt độ không khí đối với sản phẩm phụ thộc
vào bản chất của thực phẩm, nhưng nó có thể chênh lệch trong khoảng ±1
0
C, sau khi làm
đông nhiệt độ các lớp bên trong sản phẩm còn cao hơn nhiều so với nhiệt độ của các lớp bề

mặt bởi vì nó chưa hể cân bằng kịp .Vì vậy ở giai đoạn đầu của quá trình bảo quản cần
giảm nhiệt độ của môi trường không khí xuống từ (3 ÷ 5)
0
C so với nhiệt độ bảo quản, nhiệt
độ ổn định của nó là khi trạng thái nhiệt độ của thực phẩm tương đối cân bằng lúc này có
thể nâng nhiệt độ của môi trường không khí lên bằng nhiệt độ bảo quản của sản phẩm.
5.1.3. Sự lưu thông của không khí
Không khí lưu thông sẽ có tác dụng làm cân bằng nhiêt độ, độ ẩm giữa các điểm khác
nhau trong không gian kho lạnh hạn chế sự xâm nhập của những dòng nhiệt vào cấu trúc
của thực phẩm, hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật, sự kết tủa của các mùi hôi. Tuy nhiên
khi tăng vận tốc không khí sẽ làm tăng khả năng thăng hoa của nước đá, tăng mức hao phí
trọng lượng của sản phẩm, vì vậy vận tốc lưu thông của không khí trong kho lạnh được
xác định tùy theo loại sản phẩm và cấu trúc của kho. Những trường hợp sản phẩm bao gói
cách ẩm tốt không khí có thể lưu thông với vận tốc v = (2 ÷ 3)

m/s. Trường hợp sản phẩm
không được bao gói, cách ẩm thì không khí chỉ đối lưu tự nhiên và các dàn lạnh phải che
phủ những phần diện tích có khả năng trao đổi nhiệt lớn của tường và trần kho, như vậy
mới ngăn chặn được những dòng nhiệt từ bên ngoài xâm nhập vào và giữ cho nhiệt độ và
độ ẩm của kho ổn định.
5.2. Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản lạnh đông.
5.2.1. Biến đổi về mặt vật lý.
Biến đổi sản phẩm chủ yếu là sự kết tinh lại của các tinh thể nước đá và sự thăng hoa
của chúng, những hiện tượng này gây nên sự mất nước và một số biến đổi về hóa học của
Trang 20
Tủ đông tiếp xúc
sản phẩm, các tinh thể nước đá nằm trong cấu trúc của sản phẩm vẫn chịu sự tác động của
các thành phần các chất tan và không tan.
− Sự kết tinh lại: những tinh thể có kích thước càng nhỏ thì những tác động của các thành
phần khác càng tăng dẫn đến nhiệt độ nóng chảy của nó thấp. Khi nhiệt độ bảo quản của

nó tăng lên luôn luôn có những tinh thể nước đá bị nóng chảy, sau đó nhiệt độ giảm xuống
những phần nước đá đã chảy ra có xu hướng khuếch tán liên kết với những tinh thể nước
đá không nóng chảy dẫn đến số lượng tinh thể nước đá giảm dần và kích thước của nó
tăng dần. Quá trình này làm cho trạng thái của thực phẩm khi tan giá sẽ không phục hồi
lại như trạng thái ban đầu. Khi đó tỷ lệ nước liên kết giảm và tỷ lệ nước tự do trong thực
phẩm sẽ tăng, làm tăng khả năng mất nước khi tan giá.
− Sự thăng hoa: các tinh thể nước đá còn thăng hoa. Sự thăng hoa sẽ tăng lên khi nhiệt
lượng bên ngoài xâm nhập vào sản phẩm trong quá trình bảo quản càng nhiều và vận tốc
chuyển động của không khí càng tăng. Các tinh thể nước đá thăng hoa không đồng đều sẽ
tạo nên những lỗ hổng tạo điều kiện cho không khí xâm nhập vào bên trong cấu trúc của
sản phẩm.
Hiện tượng kết tinh lại và thăng hoa của các tinh thể nước đá là nguyên nhên dẫn đến
sự thay đổi cấu trúc tế bào, làm giảm khả năng giữ nước, làm độ rắn chắc, tính đàn hồi của
sản phẩm khi sử dụng. Muốn hạn chế những biến đổi này cần phải giữ ổn định nhiệt độ
không khí và hạn chế sự xâm nhập của những nguồn nhiệt bên ngoài vào thực phẩm.
5.2.2. Biến đổi về mặt hóa học.
Khi bảo quản lạnh đông trong kho lạnh hầu hết quá trình biến đổi tự nhiên của thực
phẩm đều bị kiềm hãm, một số chất biến đổi thì tiếp tục biến đổi do tác động của enzyme,
chẳng hạn chư chất béo, vitamin, Đa số các phản ứng hóa sinh bị kìm hãm.
5.2.3. Biến đổi về mặt vi sinh.
Nếu môi trường bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ ổn định nhỏ hơn −15
0
C thì vi sinh vật
giảm dần theo thời gian của quá trình bản quản, một số vi sinh vật có hại gây thối sẽ bị
chết ở điều kiện nhiệt này, tuy nhiên một số loại nấm mốc có khả năng tồn tại ở nhiệt độ
này nhưng không thể phát triển được.
5.3. Tan giá sản phẩm đông lạnh.
5.3.1. Bản chất của quá trình tan giá.
Bản chất của sự tan giá là phục hồi lại trạng thái của thực phẩm như trước khi cấp
đông. Khả năng phục hồi trạng thái của thực phẩm phụ thuộc vào những biến đổi của nó

trong quá trình chế biến làm đông bảo quản, đồng thời cũng phụ thuộc vào phương pháp
tan giá. Trong quá trình tan giá có hai hiện tượng xảy ra, hiện tượng nóng chảy của các
tinh thể nước đá và hiện tượng hút nước của cấu trúc thực phẩm. Các tinh thể nước đá
nóng chảy do thu nhiệt từ môi trường tan giá. Vì vậy tốc độ làm tan giá phụ thuộc vào
nhiệt độ, vận tốc chuyển động và bản chất của môi trường tan giá, phụ thuộc vào kích
thước hình dạng của thực phẩm. Trong đó nhiệt độ môi trường tan giá bị giới hạn bởi sự
Trang 21
Tủ đông tiếp xúc
hoạt động trở lại của vi sinh vật, tốc độ nóng chảy của các tinh thể nước đá phải phù hợp
với khả năng hút nước của thực phẩm trong quá trình làm đông và bảo quản, các biến đổi
bị bẽ gãy cấu trúc tế bào thực phẩm làm biến tính các protein hòa tan dẫn đến làm giảm
khả năng kết hợp với nước của các thành phần khác của thực phẩm. Nếu tăng tốc độ tan
giá quá mức sẽ có một phần nước nóng chảy từ các tinh thể nước đá thoát ra ngoài mang
theo các chất dinh dưỡng hòa tan, làm giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Trong quá
trình cấp đông và bảo quản sản phẩm đông lạnh các biến đổi tự nhiên của thực phẩm đang
bị kìm hãm, sau khi tan giá những biến đổi này sẽ tiếp tục nhưng với cường độ lớn hơn so
với thực phẩm khi chưa làm đông. Ngoài ra, những biến đổi hóa học của thực phẩm còn
phụ thuộc vào sự hoạt động của vi sinh vật sau khi tan giá. Những biến đổi này sẽ dẫn đến
cấu trúc của thực phẩm lỏng lẻo hơn, giảm khả năng đàn hồi, giảm khả năng hút nước,
giảm khả năng giữ nước, số lượng vi sinh vật tăng.
5.3.2. Các phương pháp làm tan giá.
− Môi trường không khí:
Thường áp dụng với những thực phẩm có nguồn gốc ở trên cạn ít bị biến đổi do tác
động của oxy không khí, để làm giảm sự mất nước có thể tăng độ ẩm của không khí môi
trường tan giá đến mức bão hòa nhờ hệ thống phun hơi nước. Nhiệt độ của không khí bị
giới hạn trong khoảng từ (15 ÷ 20)
0
C, nếu tăng nhiệt độ cao hơn thì tạo điều kiện cho vi
sinh vật gây thối phát triển gây thối rữa thực phẩm. Không khí chuyển động với tốc độ v =
(1 ÷ 2) m/s, thực phẩm có thể để trên giá đỡ hoặc treo hạn chế sự tiếp xúc với nhau hoặc

với các vật rắn khác. Như vậy sẽ làm tăng khả năng trao đổi nhiệt với không khí và hạn
chế vị trí ẩn núp của vi sinh vật. Thời gian làm tan giá có thể kéo dài bởi vì khả năng hoạt
động của vi sinh vật trong môi trường không khí bị hạn chế.
− Môi trường lỏng:
Có thể nước hoặc nước muối có khả năng trao đổi nhiệt lớn, những chất thải thoát ra
từ thực phẩm rất dễ nhiễm bẩn và là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động. Ngoài
ra thời gian làm tan giá bị hạn chế, vì nước ngấm vào cấu trúc thực phẩm sẽ làm giảm giá
trị dinh dưỡng của nó. Vì vậy đối với thực phẩm có kích thước lớn có thể làm tan giá trong
môi trường lỏng không hoàn toàn sau đó phải kết tụ làm tan giá trong môi trường không
khí. Môi trường lỏng có thể chuyển động với vận tốc v = 1 m/s, trong quá trình làm tan giá
môi trường phải được lọc sạch các tạp chất và áp dụng các biện pháp tiêu diệt vi sinh vật,
nước muối thường sử dụng để tan giá nhựng thực phẩm sau khi đem chế biến mặn có
nồng độ muối C
m
< 4%, sau khi tan giá ở lớp bề mặt dày 1 cm hàm lượng muối có thể đạt
0,6%.
− Tan giá bằng dòng điện cao tần:
Sản phẩm đông có thể được tan giá bằng năng lượng của dòng điện cao tần, điện năng
truyền qua sản phẩm với vận tốc cực nhanh làm cho trường nhiệt độ biến thiên nhanh
Trang 22
Tủ đông tiếp xúc
trong môi trường sản phẩm, làm cho quá trình tan giá xảy ra nhanh, rút ngắn thời gian
tan giá. Tuy nhiên khó đảm bảo an toàn cho sản phẩm, bởi vì khả năng truyền điện và
truyền nhiệt không đều, đặc biệt ở mỗi chỗ tiếp xúc, có thể có hiện tượng dòng điện làm
cháy sản phẩm. Hiện nay, thế giới đang nghiên cứu phương pháp tan giá bằng các tia bức
xạ có bước sóng cực ngắn, nếu phương pháp này được ứng dụng thì đây được xem là
phương pháp hiệu quả nhất, rút ngắn được thời gian tan giá. Bởi vì, khả năng truyền nhiệt
của các tia bức xạ này rất lớn, chúng truyền được trong mọi môi trường, kể cả môi trường
chân không.
Chương 2: Tổng quan về tủ đông tiếp xúc.

I. Giới thiệu tủ đông tiếp xúc.
1.1. Cấu tạo chung và phân loại.
1.1.1. Cấu tạo chung.
Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng block. Mỗi block
thường có khối lượng 2kg.
Vỏ tủ có hai bộ cánh cửa ở 2
phía: bộ 4 cánh và bộ 2 cánh, cách
nhiệt polyurethan dày 125÷150 mm,
hai mặt bọc inox dày 0,6mm.
Khung sườn vỏ tủ được chế 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 vệ sinh thực phẩm.
Tủ gồm có nhiều tấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa 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
Trang 23
Tủ cấp đông tiếp xúc
Tủ đông tiếp xúc
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 tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay. Đặt trực
tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn khi có khay vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt.
Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc trên tủ cấp 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 ép các tấm lắc để cho các khay tiếp
xúc 2 mặt với tấm lắc. Quá trình trao đổi nhiệt là nhờ dẫn nhiệt.

Hình: Cấu tạo ben thủy lực
1 – dàn lạnh
2 – mặt trên của tủ
3 – thùng chứa dầu
4 – động cơ điện
5 – bơm dầu
6 – đồng hồ áp lực
7 – van 4 ngã
8 – van ổn áp
9 – khoang dầu
10 – piston của ben thủy lực
11 – cần nâng, hạ các tấm lắc
12 – xi lanh của ben thủy lực
Phía trên bên trong tủ là
cùm ben vừa là giá nâng các
tấm lắc không di chuển qua
lại khi chuyển động, 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 còn có ống góp cấp lỏng và hơi ra. Do các tấm lắc
luôn di chuyển nên đường ống môi chất nối từ các ống góp vào các tấm lắc là các ống nối
mềm bằng cao su chịu áp lực cao, bên ngoài có lớp inox bảo vệ. Tấm lắc trao đổi nhiệt làm
từ nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc 2 mặt. Tủ có trang bị nhiệt
kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành. Trong các tấm lắc chứa
ngập dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu −40 ÷ −45
o
C.
Trên tủ cấp đông người ta đặt bình trống tràn, hệ thống máy nén thủy lực của ben và
nhiều thiết bị phụ khác.
Thông số kỹ thuật của tủ như sau:
− Kiểu cấp đông: Tiếp xúc trực tiếp 2 mặt.

− Sản phẩm cấp đông: Thịt, thủy sản các loại.
Trang 24
Tủ đông tiếp xúc
− Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: 10
o
C÷12
o
C.
− Nhiệt độ trung bình sản phẩm sau cấp đông: -18
o
C
− Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông: -12
o
C
− Thời gian cấp đông:
+ Cấp dịch từ bình trống tràn: 4÷6 giờ.
+ Cấp dịch bằng bơm: 1,5÷2,5 giờ.
+ Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp: 7-9 giờ.
− Khay cấp đông: Loại 2 kg
− Nhiệt độ châm nước: 3÷6
o
C.
− Môi chất lạnh NH
3
/R
22
.
1.1.2. Phân loại.
Theo nguyên lý cấp dịch, hệ thống lạnh tủ cấp đông tiếp xúc có thể chia ra làm các
dạng sau:

− Cấp dịch từ bình trống tràn (có chức năng giống bình giữ mức-tách lỏng). Với tủ cấp dịch
dạng này, dịch lỏng chuyển dịch dần vào các tấm lắc nhờ chênh lệch cột áp thủy tĩnh, nên
tốc độ chuyển động chậm và thời gian cấp đông lâu 4÷6 giờ/mẻ.
− Cấp dịch nhờ bơm dịch. Môi chất lỏng chuyển động vào các tấm lắc dưới dạng cưỡng bức
do bơm tạo ra nên tốc độ chuyển động lớn, thời gian cấp đông giảm còn 1h30 đến 2h30
phút/mẻ. Hiện nay người ta thường sử dụng cấp dịch dạng này.
− Ngoài các tủ cấp đông sử dụng các phương pháp cấp dịch nêu trên, vẫn còn có dạng tủ
cấp đông cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp. Trong trường hợp này, môi chất bên trong các
tấm lắc ở dạng hơi bão hòa ẩm nên hiệu quả truyền nhiệt không cao, khả năng làm lạnh
kém, thời gian cấp đông kéo dài.
1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh.
1.2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt đông của tủ cấp đông cấp dịch từ bình trống tràn.
Ta có 2 sơ đồ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất NH
3
và R
22
cấp dịch từ
bình trống tràn.
− Sơ nguyên lý tủ cấp đông tiếp xúc sử dụng môi chất NH
3
.
Trang 25