Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cấp đông cho phân xưởng chế biến thuỷ sản năng suất 300 tấn thành phẩm/Ngày

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH ix CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 1 1.1.1. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY 1 1.1.2. CƠ CẤU TỔ CHỨC VÀ QUAN LÝ CỦA CÔNG TY 3 1.1.2.1. Sơ đồ bộ máy tổ chức của công ty TNHH Nam Việt 3 1.2. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH ĐÔNG 4 1.2.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN 4 1.2.1.1. Định nghĩa 4 1.2.1.2. Mục đích làm lạnh đông thủy sản 4 1.2.2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN 5 1.2.2.1. Nước trong thuỷ sản 5 1.2.2.2. Cơ chế đóng băng trong việc làm lạnh đông 5 1.2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thủy sản 8 1.2.2.4. Thời gian làm đông 9 1.2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN 12 1.2.3.1. Làm lạnh đông bằng hỗn hợp nước đá và muối 12 1.2.3.2. Làm lạnh đông thủy sản bằng nước muối lạnh 13 1.2.3.3. Làm lạnh đông thủy sản bằng không khí lạnh 13 1.2.3.4. Làm lạnh đông thủy sản bằng tủ đông tiếp xúc 14 1.2.3.5. Làm đông thủy sản bằng tủ đông băng chuyền 14 1.2.3.6. Làm đông bằng khí hóa lỏng 15 1.2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM ĐÔNG CHIA THEO DẠNG SẢN PHẨM 15 1.2.4.1. Làm đông dạng khối (Block) 15 1.2.4.2. Làm đông dạng rời 15 1.2.5. NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA SẢN PHẨM THỦY SẢN TRONG QUÁ TRÌNH LÀM ĐÔNG 16 1.2.5.1. Biến đổi về vật lý 16 1.2.5.2. Biến đổi về hóa học 17 1.2.5.3 Biến đổi về vi sinh vật 18 CHƯƠNG II CHỌN SỐ LIỆU BAN ĐẦU 19 2.1. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 19 2.1.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ LÀM ĐÔNG 19 2.1.1.1. Chọn phương pháp làm đông 19 2.1.1.2. Chọn môi chất 20 2.1.2. LỰA CHỌN MẶT HÀNG THỦY SẢN 20 2.1.2.1. Nguyên liệu cấp đông 20 2.1.2.2. Đặc điểm của sản phẩm cá Phile 20 2.1.3. SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CẤP ĐÔNG CÁ PHILE 21 2.1.4. NĂNG SUẤT CẤP ĐÔNG 22 2.1.5. LỰA CHỌN CHU TRÌNH LẠNH VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC 22 2.1.5.1. Xác định nhiệt độ ngưng tụ 22 2.1.5.2. Xác định nhiệt độ sôi của môi chất 23 2.1.5.3. Xác đinh nhiệt độ quá nhiệt của môi chất 24 2.1.5.4. Xác định nhiệt độ quá lạnh lỏng trong thiết bị trao đổi nhiệt chéo của bình trung gian 24 2.1.6. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI TẠI CÁC ĐIỂM MÚT CỦA CHU TRÌNH 26 2.1.6.1. Sơ đồ nguyên lý 26 2.1.6.2. Thuyết minh chu trình 26 2.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN THIẾT BỊ 29 2.2.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC 29 2.2.1.1. Cấu tạo thân tủ 29 2.2.1.2. Cấu tạo của dàn lạnh tủ đông tiếp xúc 29 2.2.1.3 Tính toán kích thước tủ đông 31 2.2.1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống ben thủy lực 32 2.2.1.5. Hình dạng hoàn chỉnh của tủ đông tiếp xúc 33 2.2.2 TÍNH CHỌN TỦ ĐÔNG BĂNG CHUYỀN IQF 34 2.2.3. TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC KHO LẠNH 36 2.2.3.1. Cấu trúc kho bảo quản 36 2.2.3.2. Tính chọn kích thước kho 37 2.3 TÍNH TOÁN CHỌN SỐ LƯỢNG THIẾT BỊ 39 2.3.1 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG IQF. 39 2.3.2. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC. 40 2.3.3. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG KHO BẢO QUẢN. 40 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ CHỌN THIẾT BỊ 41 3.1. TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ THỐNG LẠNH 41 3.1.1. TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ THÔNG TỦ ĐÔNG TIẾP XÚC 41 3.1.1.1. Nhiệt lượng cần lấy ra từ sản phẩm để hạ nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ yêu cầu của quá trình làm đông 41 3.1.1.2. Nhiệt lượng lấy ra để hạ nhiệt độ của khuôn đựng sản phẩm 46 3.1.1.3. Nhiệt lượng lấy ra để làm lạnh không khí trong tủ 47 3.1.1.4. Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài qua kết cấu bao che 48 3.1.1.5. Dòng nhiệt xâm nhập vào tủ do mở cửa để kiểm tra sản phẩm. 51 3.1.2. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA TỦ ĐÔNG BĂNG CHUYỀN IQF 52 3.1.2.1. TÍNH NHIỆT TẢI CỦA IQF 52 3.1.2.2 TÍNH TOÁN NHIỆT CHO TÁI ĐÔNG AF. 61 3.1.3 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO KHO BẢO QUẢN. 67 3.1.3.1 Dòng nhiệt xâm nhập qua kết cấu bao che. 68 3.1.3.2 Dòng nhiệt lấy ra từ sản phẩm bảo quản. 69 3.1.3.3. Dòng nhiệt do vận hành. 70 3.2. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ CHỌN MÁY NÉN. 71 3.2.1. TÍNH TOÁN PHẦN THẤP ÁP. 71 3.2.1.1. Năng suất lạnh riêng khối lượng. 71 3.2.1.2. Lưu lượng gas qua máy nén tầm thấp. 72 3.2.1.3. Thể tích hơi hút thực tế. 72 3.2.1.4. Hệ số cấp máy nén. 72 3.2.1.5. Công nén đoạn nhiệt. 72 3.2.1.6. Hiệu suất chỉ thị. 73 3.2.1.7. Công suất chỉ thị. 73 3.2.1.8. Công suất ma sát. 74 3.2.1.9. Công suất hiệu dụng. 74 3.2.1.10. Công suất tiếp điện cấp hạ áp. 74 3.2.2. TÍNH TOÁN PHẦN CAO ÁP. 75 3.2.2.1. Lưu lượng ga thực tế đi qua phần nén cao áp. 75 3.2.2.2. Thể tích hơi hút thực tế. 76 3.2.2.3. Hệ số cấp máy nén. 76 3.2.2.4. Công suất đoạn nhiệt. 76 3.2.2.5. Hiệu suất chỉ thị thể tích. 77 3.2.2.6. Công suất chỉ thị. 77 3.2.2.7. Công suất ma sát. 77 3.2.2.8. Công suất hiệu dụng. 78 3.2.2.9. Tổng công suất của cả hai tầm nén. 78 3.2.2.10. Chọn công suất lắp đặt động cơ 78 3.3. CHỌN MÁY NÉN 80 3.4. TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG LẠNH 81 3.4.1. TÍNH CHỌN DÀN NGƯNG TỤ 81 3.4.1.1. Nhiệt tải dàn ngưng. 81 3.4.1.2. Tính diện tích trao đổi nhiệt. 81 3.4.2. TÍNH CHỌN BCTA. 84 3.4.2.1. Vị trí lắp đặt bình chứa thấp áp 84 3.4.2.2. Tính chọn bình chứa thấp áp. 84 3.4.3. TÍNH CHỌN BÌNH CHỨA CAO ÁP. 87 3.4.3.1. Vị trí lắp đặt và nhiệm vụ của bình chứa cao áp. 87 3.4.3.2. Tính chọn bình chứa cao áp. 87 3.4.4. BÌNH TẬP TRUNG DẦU. 89 CHƯƠNG IV TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA– VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH 90 4.1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA VIỆC TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA. 90 4.2. CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG MẠCH ĐIỆN. 91 4.3. CÁC MẠCH ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG 92 4.3.1. MẠCH ĐIỆN ĐỘNG LỰC 92 4.3.2 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN. 93 4.4. THUYẾT MINH MẠCH ĐIỆN. 96 4.4.1. MẠCH KHỞI ĐỘNG BƠM NƯỚC VÀ QUẬT DÀN NGƯNG. 96 4.4.2. KHỞI ĐỘNG BƠM DẦU 96 4.4.3. KHỞI ĐỘNG MÁY NÉN 96 4.4.5. CẤP DỊCH VÀ BẢO VỆ MỨC DỊCH BÌNH TUẦN HOÀN. 97 4.4.6. MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM CẤP DỊCH. 97 4.4.7. MẠCH CẤP DỊCH CHO TỦ ĐÔNG 98 4.4.8. MẠCH BÁO ĐỘNG SỰ CỐ 98 4.5. VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH. 98 4.5.1. VẬN HÀNH MÁY NÉN 98 4.5.1.1. Công tác chuẩn bị. 98 4.5.1.2. Khởi động máy nén và giám sát 99 4.5.2. VẬN HÀNH THIẾT BỊ LẠNH 100 4.5.2.1. Vận hành tủ đông tiếp xúc 100 4.5.2.2. Vận hành tủ đông băng chuyền 101 4.5.2.3. Vận hành kho bảo quản. 101 4.5.3. DỪNG MÁY 101 4.5.3.1. Dừng máy bị động. 102 4.5.3.2. Dừng máy chủ động 102 4.5.4. MỘT SỐ THAO TÁC TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH 102 4.5.4.1. Xả băng dàn lạnh 102 4.5.4.2. Xả khí không ngưng 105 4.5.5. BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH 105 4.5.5.1. Nạp ga cho hệ thống lạnh 105 4.5.5.2. Rút gas khỏi hệ thống lạnh 107 4.5.5.3 Nạp đầu bổ sung 108 4.5.5.4 Xả dầu 109 4.6 MỘT SỐ SỰ CỐ THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC. 111 4.6.1 SỰ CỐ ÁP SUẤT NÉN. 111 4.6.1.1 Sự cố áp suất nén cao bất thường. 111 4.6.1.2 Áp suất nén thấp bất thường. 112 4.6.2. SỰ CỐ ÁP SUẤT HÚT 113 4.6.2.1. Sự cố áp suất hút thấp 113 4.6.2.2. Sự cố áp suất hút cao 113 4.6.2.3 Sự cố áp suất dầu thấp 114 4.6.4 SỰ CỐ NGẬP DỊCH 114 4.6.4.1. Định nghĩa, nhận biết, nguyên nhânvà hậu quả của sự cố ngập dịch 114 4.6.4.2. Xử lý ngập dịch 115 CHƯƠNG V TỔ CHỨC PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG, KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 116 5.1. LẮP ĐẶT HỆ THÔNG LẠNH 116 5.1.1. CÔNG TÁC CHUẨN BỊ 116 5.1.2. YÊU CẦU VỀ PHÒNG ĐẶT MÁY VÀ THIẾT BỊ 116 5.1.3. TRÌNH TỰ LẮP RÁP HỆ THỐNG LẠNH 117 5.1.3.1. Lắp đặt tổ hợp máy nén 117 5.1.3.2. Lắp đặt thiết bị ngưng tụ 118 5.1.3.3. Lắp đặt tủ đông 118 5.1.3.4. Lắp đặt các thiết bị phụ 118 5.1.3.5. Lắp đặt đường ống 119 5.2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH 121 5.3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 122 5.3.1. KẾT LUẬN 122 5.3.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 123 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.2.1. Quan hệ giữa lượng nước đóng băng và nhiệt độ làm đông. 4 Bảng 1.2.2 Quan hệ hạ nhiệt độ giữa tỷ lệ muối ăn và nước đá 13 Bảng 2.1.1. Các thông số trạng thái của hệ thống lạnh cấp đông IQF 27 Bảng 2.1.2. Các thông số trạng thái của hệ thống lạnh cấp đông tủ đông tiếp xúc 28 Bảng 2.1.3. Các thông số trạng thái của hệ thống lạnh Kho bảo quản 28 Bảng 3.1.1. kết quả tính nhiệt của QI 46 Bảng 3.1.2. Kết quả tính nhiệt của QIV 51 Bảng 3.1.3. Tổng hợp kết quả tính nhiệt của tủ đông tiếp xúc 52 Bảng 3.1.4. Kết quả tính nhiệt của Qsp 55 Bảng 3.1.5. Kết quả tính nhiệt của Qmt 59 Bảng 3.1.6. Kết quả tính nhiệt của tủ đông băng chuyền 61 Bảng 3.1.7. Kết quả tính nhiệt của Qsp 63 Bảng 3.1.8. Kết quả tính nhiệt của Qmt 66 Bảng 3.1.9. Kết quả tính nhiệt kho lạnh nhóm 1 68 Bảng 3.1.10. Kết quả tính nhiệt kho lạnh nhóm 2 68 Bảng 3.1.11. Nhiệt tải của kho lạnh. 71 Bảng 3.1.12. Tổng kết nhiệt tải của hệ thống lạnh 71 Bảng 3.2.1. Kết quả xác định thể tích hơi hút lý thuyết 72 Bảng 3.2.2. Kết quả xác định hệ só cấp máy nén 72 Bảng 3.2.3. Kết quả xác định công nén đoạn nhiệt cấp hạ áp. 73 Bảng 3.2.4. Kết quả xác định hiệu suất chỉ thị. 73 Bảng 3.2.5. Kết quả xác định công nén chỉ thị. 73 Bảng 3.2.6. Kết quả xác định công suất ma sát. 74 Bảng 3.2.7. Kết quả xác định công suất hiệu dụng. 74 Bảng 3.2.8. Kết quả xác định công suất tiếp điện cấp hạ áp. 75 Bảng 3.2.9. Kết quả xác định lưu lượng gas thực tế qua phần nén cao áp 75 Bảng 3.2.10. Kết quả xác định thể tích hơi hút thực tế cấp cao áp. 76 Bảng 3.2.11. Kết quả xác định hệ số cấp máy nén cấp cao áp 76 Bảng 3.2.12. Kết quả xác định công suất đoạn nhiệt 76 Bảng 3.2.13. Kết quả xác định hiệu suất chỉ thị thể tích. 77 Bảng 3.2.14. Kết quả xác định công suất chỉ thị. 77 Bảng 3.2.15. Kết quả xác định công suất ma sát. 78 Bảng 3.2.16. Kết quả xác định công suất hiệu dụng 78 Bảng 3.2.17. Kết quả xác định công suất của cả hai tầm nén 78 Bảng 3.2.18. Công suất động cơ tính toán 79 Bảng 3.2.19. Tổng công suất lắp đặt của đông cơ 79 Bảng 3.4.1. Các thông số kỹ thuật của BCCA 87 Bảng 4.6.1. Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố áp suât nén cao bất thường 112 Bảng 4.6.2. Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố áp suất nén thấp bất thường 112 Bảng 4.6.3. Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố áp suất hút thấp 113 Bảng 4.6.4. Nguyên nhân và cách khắc phục sự cố áp suất hút cao 114 Bảng 4.6.5. Nguyên nhân cà cách khắc phục sự cố áp suất dầu thấp 114 DANH MỤC HÌNH Hình 1.2.1. Quá trình hình thành điểm đóng băng 6 Hình 1.2.2 Mô phỏng sự kết tinh của nước trong sản phẩm thuỷ sản 9 Hình 1.2.3. Làm lạnh đông thuỷ sản bằng tủ đông tiếp xúc 14 Hình 2.1.1. Đồ thị i-d của không khí ẩm 22 Hình 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý 26 Hình 2.1.3. Chu trình làm việc 26 Hình 2.2.1. Cấu tạo thân tủ 29 Hình 2.2.2. Cấu tạo tấm truyền nhiệt 29 Hình 2.2.3 Cách ghép các tấm truyền nhiệt 30 Hình 2.2.4. Cấu tạo hệ thống ben thủy lực 32 Hình 2.2.5. Cấu tạo tấm panel cách nhiệt vách 34 Hình 2.2.6 Dàn lạnh hệ thống cấp đông IQF 36 Hình 2.2.7. Cách sắp xếp hàng trong kho 39 Hình 3.1.1. Cấu trúc tấm cách 48 Hình 3.1.2. Cấu trúc của sàn tủ đông tiếp xúc 49 Hình 3.1.3. Cấu trúc của cửa tủ đông tiếp xúc 50 Hình 3.4.1. Cấu tạo của dàn ngưng 83 Hình 3.4.2. Hình dạng của dàn ngưng bay hơi 84 Hình 3.4.3. Hình dạng BCTA 86 Hình 3.4.5. Hình dạng của BCCA 88 Hình 3.4.6. Cấu tạo bình tập trung dầu. 89 Hình 3.4.7. Hình dạng của bình tập trung dầu 89 Hình 4.5.1. Quy trình nạp gas 106 Hình 4.5.2. Tiến hành rút gas 108 Hình 4.5.3. Xả dầu từ BTTD 110 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 1.1.1. SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY Trước đây công ty Nam Việt trực thuộc của tỉnh đội An Giang. Hoạt động sản xuất kinh doanh bao gồm rất nhiều ngành nghề khác nhau như: xây dựng dân dụng, công nghiệp giao thông, cầu đường thủy lợi, sản xuất và kinh doanh vật liệu xây dựng, trang trí nội thất, khai thác chăn nuôi thủy sản, chế biến thức ăn gia súc, kinh doanh nông sản và kinh doanh lương thực. Trong quá trình hoạt động kinh doanh nhiều ngành nghề như thế đã có sự phát triển không ngừng và không bao lâu Công Ty TNHH Nam Việt ra đời, căn cứ vào giấy phép số 363 GPUB ngày 2 tháng 1 năm 1993 của UBND Tỉnh An Giang quyết định chính thức thành lập. Tên được viết tắt là: NAVICO Địa chỉ trụ sở chính: Đường Lê Văn Nhung, Phường Mỹ Bình. Thành Phố Long Xuyên. Sau khi thành lập thì công ty vẫn dựa trên nền tảng sản xuất kinh doanh trước đây. Doanh số hàng năm của công ty thu được khoảng 5 triệu USD, chủ yếu bán cho các công ty chế biến xuất khẩu thủy sản trong tỉnh. Với sự phát triển của ngành nghề chế biến xuất khẩu thủy sản ngày càng tăng thì nhu cầu về nguồn nguyên liệu ngày càng nhiều. Chính do lợi thế của nguồn nguyên liệu này mà bà con ngư dân, các đại lý nguyên liệu, các công ty khác bắt đầu đầu tư vào việc nuôi cá Tra, cá Basa, đã làm cho giá cá bắt đầu giảm đáng kể gây ảnh hưởng không nhỏ đến doanh thu của công ty. Tổng số vốn điều lệ là: 54 tỷ ĐVN Để phát huy thế lực nguồn cá Tra, cá Basa, công ty không bỏ lỡ cơ hội tiếp theo. Ngày 1 tháng 11 năm 2000, được sự đồng ý của sở kế hoạch đầu tư Tỉnh An Giang của UBND Tỉnh An Giang. Chi nhánh của công ty TNHH Nam Việt được ra đời. Tên địa chỉ: Nhà Máy Đông Lạnh Chế Biến Thủy Hải Sản Nam Việt. Địa chỉ chi nhánh: 19D Trần Hưng Đạo, Phường Mỹ Quý, TP Long Xuyên Tỉnh An Giang. Ngành nghề kinh doanh chủ yếu của chi nhánh là: chế biến, kinh doanh thủy hải sản xuất khẩu. Trong quá trình hoạt động, công ty không ngừng phát triển đi lên, doanh thu của công ty ngày càng lớn: Nhà Máy Đông Lạnh Chế Biến Thủy Sản là nguồn doanh thu chủ lực của công ty hiện nay. Năm 2001 doanh số 11,7 triệu USD Năm 2002 doanh số 25,2 triệu USD Năm 2003 doanh số 36 triệu USD Năm 2004 doanh số 63 triệu USD Sản phẩm xuất khẩu chính của công ty vẫn là cá Tra, Basa đông lạnh. Thị trường chính của công ty là Châu Mỹ, Âu, Á, Úc. Hiện nay công ty đang hoạt động theo dây truyền khép kín: 1.1.2. CƠ CẤU TỔ CHỨC VÀ QUAN LÝ CỦA CÔNG TY 1.1.2.1. Sơ đồ bộ máy tổ chức của công ty TNHH Nam Việt + SƠ ĐỒ MẶT BẰNG CỦA PHÂN XƯỞNG ẤN ĐỘ DƯƠNG 1.2. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH ĐÔNG 1.2.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN 1.2.1.1. Định nghĩa Làm lạnh đông thủy sản là quá trình làm lạnh thủy sản do sự thu nhiệt của hơi môi chất lạnh hay chất tải lạnh để đưa nhiệt độ ban đầu của thủy sản xuống dưới điểm đóng băng t <-80C. Để cho toàn bộ nước trong thủy sản đóng băng thì nhiệt độ phải là t = (–55
-65)0C, đây gọi là điểm Eutectic (đóng băng tuyệt đối). Tuy nhiên trong công nghiệp chế biến thủy sản hiện nay người ta không dùng đến mức nhiệt độ này vì chi phí rất cao hơn nữa về phương diện kỹ thuật sản phẩm thủy sản ở điểm Eutectic sẽ không đạt giá trị thẩm mỹ và độ bền mà chỉ cần đến -400C là đã đảm bảo chất lượng sản phẩm. Bảng 1.2.1. Quan hệ giữa lượng nước đóng băng và nhiệt độ làm đông. Nhiệt độ t0C  -1  -1.5  -2  -3  -4  -5  -10   Độ ẩm W%  0  8  52,4  66,5  73  76,7  84,3   Nhiệt độ t0C  -14  -18  -20  -26  -30  -36  -40   Độ ẩm W%  86,9  88,4  89  90  90,3  90,5  90,5   1.2.1.2. Mục đích làm lạnh đông thủy sản Như chúng ta đã biết cứ giảm nhiệt độ đi 100C thì tốc độ các phản ứng sinh hóa giảm đi từ 2
4 lần. Do vậy làm lạnh đông thủy sản là hạ thấp nhiệt độ thủy sản xuống thấp thì có tác dụng làm chậm sự ươn thối của thủy sản, giữ được những phẩm chất gần giống như ban đầu của thủy sản trong một khoảng thời gian khá dài. Nếu như đánh bắt xa cảng cá và việc vận chuyển kéo dài ngày và khoảng cách từ cảng cá đến nơi tiêu thụ, chế biến là quá xa thì người ta sử dụng kỹ thuật lạnh đông ngay trên tàu để bảo quản nguyên liệu được tươi. Vì sản phẩm đánh bắt không đồng đều, quan hệ cung cầu luôn biến động cho nên phải làm lạnh đông và trữ đông thủy sản lúc rộ mùa để kịp thời điều hòa và phân phối mọi lúc mọi nơi các loại thủy sản chất lượng cao và giá cả ổn định. Nếu để xuất khẩu thủy sản thường được bảo quản lạnh đông và trữ đông. Việc xuất khẩu thủy sản đông lạnh ngày càng được chú trọng vì nó đem lại lợi nhuận cao hơn tiêu thụ nội địa nên việc làm lạnh đông thủy sản rất có ý nghĩa vì không gian và thời gian vận chuyển thủy sản ngày càng xa rộng hơn. 1.2.2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KỸ THUẬT LÀM LẠNH ĐÔNG THỦY SẢN 1.2.2.1. Nước trong thuỷ sản Nước chiếm đa phần trong cơ thể thủy sản đến khoảng 80%. Tùy mức độ liên kết của nước trong thủy sản, người ta phân chia làm hai loại: + Nước tự do + Nước liên kết Nước tự do: là các phân tử nước có ở trong cấu trúc của các mô thủy sản và có các tính chất cấu trúc giống như nước thường. Loại nước này rất linh động, dễ dịch chuyển đến các vùng khác nhau, điểm đóng băng của nó từ t = (–1
-1,5)0C. Nước liên kết: là nước được duy trì trong tổ chức các mô và các tế bào bằng lực liên kết vững chắc với các chất tan vô cơ và hữu cơ. Năng lượng để hình thành liên kết rất lớn nó khó tách ra khỏi các mô và tế bào, nó bền vững cho nên điểm đóng băng rất thấp. 1.2.2.2. Cơ chế đóng băng trong việc làm lạnh đông Ta biết rằng nước nguyên chất đóng băng ở 00C. Nước tự do trong tế bào thủy sản không giống như nước nguyên chất cho nên điểm đóng băng của nó phải dưới 00C. Tùy theo nồng độ chất tan trong nước mà có các điểm đóng băng khác nhau. a. Điểm quá lạnh Ở nhiệt độ dưới 00C mà nước chưa kết tinh thành đá gọi là hiện tượng quá lạnh. Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nộng độ chất tan, cấu tạo mạng tế bào và độ hạ nhiệt độ của môi trường xung quanh. Môi trường lỏng luôn luôn chuyển động nhiệt (chuyển động Brao) và chuyển động tương hỗ. Ở nhiệt độ thấp chuyển động nhiệt giảm mà tăng cường chuyển động tương hỗ nhằm tăng cường khả năng kết hợp các phân tử với nhau để kết tinh thành đá. Nước nguyên chất ở 00C chuyển động nhiệt đã bé và lực tương tác đủ để tạo thành cơ cấu tinh thể. Đối với nước trong tế bào khi hạ nhiệt độ xuống 00C vẫn chưa đóng băng vì các chất tan ở nhiệt độ >00C, cho nên phải hạ nhiệt độ xuống đến độ quá lạnh để dung chất đạt 00C hay thấp hơn thì mới sinh mầm tinh thể. Điểm quá lạnh là nhiệt độ quá lạnh thấp nhất để có kết tinh đá. Ở thủy sản điểm quá lạnh bình quân là –50C. Các tinh thể đá xuất hiện ở điểm quá lạnh tỏa ra nhiệt ẩn đóng băng làm tăng nhiệt độ sản phẩm (do 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 sản phẩm tăng nên đến một mức cao nhất và dừng ở đó một lúc để hoàn thành quá trình đóng băng (đây là điểm đóng băng) sau đó tiếp tục giảm nhiệt độ. Quá trình này được biểu diễn bởi hình vẽ sau. Hình 1.2.1. Quá trình hình thành điểm đóng băng b. Cơ chế đóng băng của thủy sản Khi hạ nhiệt độ dưới 00C các dạng nước trong thủy sản đóng băng dần dần tùy mức độ liên kết của chúng trong tế bào, liên kết yếu thì nhiệt độ lạnh đông càng cao, liên kết mạnh thì nhiệt độ lạnh đông thấp hơn. Tổng quát: Nước tự do _cấu trúc: tql = (-1 ÷ -1,5)0C Nước bất động: tql = (-1,5 ÷ -20)0C Nước liên kết: tql = (-20 ÷ -65)0C Trước tiên điểm quá lạnh làm xuất hiện mầm tinh thể đá gian bào (khoảng trống giữa các tế bào) mà không xuất hiện trong tế bào vì nồng độ chất tan trong nước tự do ở gian bào rất thấp so với trong tế bào. Khi đến điểm đóng băng, đa phần nước tự do ở gian bào kết tinh và làm tăng nồng độ chất tan lên, cao hơn nồng độ chất tan trong tế bào. Do áp suất thẩm thấu tăng lên làm cho nước trong tế bào ra ngoài gian bào qua màng bán thấm của tế bào. Nếu tốc độ thoát nhiệt kết tinh thấp hơn mức độ vận chuyển của nước ra (tức độ hạ nhiệt chậm) thì có sự sinh dưỡng, nghĩa là không có sự tạo thành tinh thể mới mà nước từ trong tế bào ra gian bào làm các tinh thể hiện diện lớn lên. Ứng với từng mức hạ nhiệt ngày càng thấp, hiện tượng đóng băng nước tự do trong gian bào vẫn tiếp tục và các tinh thể đá ngày càng lớn thêm, vì nồng độ chất tan trong gian bào vẫn thấp hơn trong tế bào và điểm đóng băng ở gian bào hầu như luôn luôn cao hơn trong tế bào vì nhiệt độ lạnh khó xâm nhập vào trong tế bào. Nếu tốc độ thoát nhiệt lớn (độ hạ nhiệt nhanh) tinh thể đá tạo thành cả ở trong tế bào và gian bào thì tinh thể đá sẽ nhuyễn và đều khắp. Vì vậy hạ nhiệt độ sản phẩm với tốc độ chậm sẽ làm tế bà