Đang tải... (xem toàn văn)
Quá trình lạnh là quá trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp rồi truyền cho vật có nhiệt độ cao hơn. Cần phải tiêu tốn công bên ngoài Kỹ thuật làm lạnh thường được dùng trong hấp thụ, sấy thăng hoa, tách khí, bảo quản thực phẩm,…
KHOA CNHH VÀ MT LỚP 115161 PHẠM THỊ HOA MSV:11616008 BÀI TIỂU LUẬN MƠN: THIẾT BỊ LẠNH ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VỀ MÔI CHẤT LẠNH TRONG SẢN XUẤT KEM I) Môi chất lạnh Các môi chất lạnh thường dùng a) Amơniăc (R171) Là chất khơng màu, có mùi hắc, l ỏng sôi áp suất quy ển nhiệt độ -33.35oC Amơniăc có tính chất nhiệt động tốt, phù hợp v ới chu trình máy lạnh nén dùng máy nén pittông, sử dụng rộng rãi công nghiệp, không dùng cho máy nén tuoocbin tỉ số áp suất q thấp + Tính chất vật lý: có áp suất ngưng tụ cao, nhiệt độ nước làm mát khỏi bình ngưng 37oC nhiệt độ ngưng tụ 42oC Áp su ất lên t ới 16.5 at Nhiệt độ cuối tầm nén cao nên phải làm mát xinlanh n ước h hút phải bão hòa, áp suất bay thường lơn at ch ỉ b ị chân không nhiệt độ bay thấp 33.4oC Năng suất l ạnh riêng th ể tích l ớn nên máy nén thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ Hệ s ố dẫn nhiệt trao đổi nhi ệt lớn Khả hòa tan nước khơng hạn chế nên khơng có tượng tắc ẩm, lượng nước hệ thống không vượt 0.1% để đảm bảo hiệu suất làm việc hệ thống Khơng hòa tan dầu nên phải có bình tách d ầu đẩy bình thu dầu tránh dầu đọng thi ết bị trao đổi nhi ệt máy nén phải có bơm dầu để bôi trơn chi ti ết chuy ển động Amôniăc d ẫn ện nên không dùng máy nén kín kín + Tính chất hóa học: Phân hủy thành thành nitơ hydro nhi ệt đ ộ 260oC, có mặt ẩm bề mặt thép làm chất xúc tác nhi ệt đ ộ 120oC phân hủy, cần phải làm mát thật tốt đầu xylanh kh ống ch ế nhi ệt đ ộ cuối tầm nén thấp tốt Khơng ăn mòn kim loại đen, đ ồng thau ph ốt phi kim loại chế tạo máy ăn mòn đồng h ợp kim đ ồng nên không dùng đồng máy nén lạnh amơniăc Tính an tồn: có khả cháy nổ , nồng độ 13.5 – 16% amôniăc cháy nhiệt độ khoảng 651oC, gian máy không dùng lửa trần phải thơng thống thường xun Khi hỗn hợp v ới th ủy ngân gây nổ nên không dùng áp kế thủy ngân hệ thống amôniăc + Tính chất sinh lý: độc hại với người, gây kích thích niêm m ạc mắt, dày, co thắt quan hô hấp, làm bỏng da Làm gi ảm ch ất l ượng s ản ph ẩm b ảo quản, làm biến màu rau + Tính kinh tế: Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, bảo quản b) R22 Cơng thức hóa học CHClF2 chất khí khơng màu, có mùi nh ẹ, n ặng h ơn khơng khí, sơi áp suất khí nhiệt độ -40.8oC Được ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp,đặc biệt lĩnh vực ều hòa khơng khí, có ảnh hưởng xấu đến mơi trường (phá hủy tần ôzôn) nên phép sử dụng 2020 Tính chất vật lý: Có áp suất ngưng tụ cao tương tự amôniăc, nhiệt độ ngưng 42oC, áp suất ngưng tụ 16.1 at Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình cần làm mát đầu máy nén Áp suất bay thường cao áp su ất khí quy ển, suất lạnh riêng thể tích gần amôniăc nên máy nén l ạnh tương đối gọn Độ nhớt lớn, tính lưu động amơniăc nên đường ống, cửa van l ớn Hòa tan dầu hạn chế nên gây khó khăn cho bơi trơn, đặc bi ệt khoảng nhiệt độ từ -20oC đến -40oC, R22 khơng hòa tan dầu nên ng ười ta tránh không cho hệ thống lạnh dùng R22 làm vi ệc ch ế đ ộ nhi ệt đ ộ Khơng hòa tan nước nên có nguy tắc ẩm Không dẫn ện nên s dụng t ốt cho máy nén kín nửa kín, cần lưu ý lỏng R22 dẫn ện nên không đ ể l ỏng l ọt máy nén tiếp xúc với phần điện động + Tính chất hóa học: phân hủy nhiệt độ 550oC có chất xúc tác thép, nhiệt độ cao R22 tự phân hủy thành ch ất đ ộc h ại Không tác dụng với kim loại phi kim loại chế tạo máy nh ưng gây tr ương phồng số chất hữu cao su chất dẻo + Tính an tồn: khơng cháy nổ phân hủy nhiệt độ cao sinh sản phẩm độc hại + Tính chất sinh lý: không độc hại không s d ụng trì s ự s ống Khơng làm biến chất sản phẩm bảo quản + Tính kinh tế: đắt, dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản dễ c) R12 Cơng thức hóa học CCl2F2 Tính chất : chất khí khơng màu, có mùi nhẹ, nặng khơng khí, nhi ệt độ sơi áp suất khí -29.8oC Được sử dụng rộng rãi, đặc bi ệt tủ lạnh cũ, có mức độ phá hủy tần ôzôn l ớn hi ệu ứng lồng kính cao nên khơng phép sử dụng từ năm 1996, nhiên thực tế, thiết bị sử dụng R12 hoạt đ ộng nên th ời h ạn đ ược kéo dài thêm 10 năm nước phát triển hi ện l ượng R12 thị trường ngày Tính chất vật lý: Có áp suất ln ngưng tụ trung bình, v ới nhi ệt đ ộ ng ưng tụ 42oC, áp suất ngưng tụ khoảng 10atm Nhiệt độ cuối tầm nén th ấp, áp su ất bay thấp at Năng suất lạnh riêng th ể tích nh ỏ (kho ảng 60% c amôniăc) nên lưu lượng tuần hồn hệ thống lớn lên, ch ỉ thích hợp cho hệ thống có cơng suất nhỏ (như tủ lạnh gia đình) Khả trao đ ổi nhiệt amơniăc e) R134A R134A có cơng thức hố học CH2F-CF3, Tính chất : mơi chất lạnh khơng chứa chlorine thành ph ần hố h ọc nên số ODP = 0, R134A thương mại hoá thị trường dùng đ ể thay cho R12 nhiệt độ cao trung bình, đặc bi ệt ều hồ khơng khí tơ, điều hồ khơng khí nói chung, máy hút ẩm b ơm nhi ệt Ở gi ải nhiệt độ thấp R134A khơng có đặc tính thuận l ợi, hiệu l ượng thấp nên khơng thể dùng được, R134A có tính ch ất tương tự R12 : Không gây cháy nổ, không độc hại, không ảnh hưởng sấu đến thể sống Tương đối bền vững mặt hoá học nhiệt Khơng ăn mòn kim loại chế tạo máy, có tính chất v ật lý phù h ợp Cũng R12, R134A phù hợp hầu hết kim loại, phi kim lo ại h ợp kim chế tạo máy, kẽm , magie, chì hợp kim nhôm v ới thành ph ần magie lớn 2% khối lượng Đối với phi kim loại R134A có tính phù hợp cao Tuy R134A môi chất không độc theo nghiên cứu nhà khoa học hãng DOPONT cần ý tr ộn R134A v ới m ột lo ại khí lỏng gây cháy nổ tạo ch ất gây cháy th ế không đ ược trộn lẫn R134A với chất khí lỏng gây cháy nổ Các loại dầu bơi trơn gốc khống, dầu tổng hợp alkylbenzol khơng hồ tan R134A Nếu điều kiện u cầu R134A phải hồ tan dầu cần phải chọn loại dầu polyalkylenglycols PAG, polyglycols PG plyclesters POE Khi thay môi chất lạnh, dầu bôi trơn cần phải cân nhắc cẩn thận hỏi nhà sản xuất cách ứng dụng cho trường hợp cụ thể Chu trình lạnh a) Khái niệm Quá trình lạnh trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp truyền cho vật có nhiệt độ cao Cần phải tiêu t ốn công bên Kỹ thu ật làm lạnh thường dùng hấp thụ, sấy thăng hoa, tách khí, bảo qu ản thực phẩm,… Phân loại trình lạnh: - Lành lạnh ôn độ/lạnh đông: từ nhiệt độ thường đến -100°C - Làm lạnh -100°C - Lạnh thâm độ: từ -100°C đến -231°C - Lạnh băng thâm độ: 40 đến 0,3°K - Siêu lạnh thâm độ: đến 0,00002°K b) Cơ sở nhiệt đơng q trình lạnh đơng hình 1: Nguyên tắc trình lạnh - 2: nén đoạn nhiệt tác nhân lạnh,nhi ệt độ thay đổi từ T0 – T, tiêu hao công L1 - 3: ngưng tụ đẳng nhiệt tác nhân lạnh, nhi ệt lượng Q tỏa môi tr ường xung quanh - 4: giãn đoạn nhiệt lỏng tác nhân lạnh, nhiệt độ cuối T0, sinh công L0 - 1: bay lỏng tác nhân lạnh, thu nhiệt Q0 nguồn lạnh Tác nhân lạnh thu nhiệt nguồn lạnh, entropi giảm lượng: Q0 /T0 - Công tiêu hao cần thiết cho máy lạnh: Lượng nhiệt Q0 tác nhân lạnh thu vào gọi suất máy l ạnh Tác nhân lạnh ngưng tụ tỏa nhiệt cho nguồn nóng, Entropi nguồn nóng tăng lên lượng: : Q0 + L1-L0/T0 BIỂU ĐỒ T-S CỦA Q TRÌNH LẠNH hình 2: Biểu đồ T-S q trình lạnh; -2: nén đoạn nhiệt, tiêu cơng L1 2-3: ngưng tụ đẳng nhiểu đẳng áp cấp nhiệt Q: 3-4: giãn đoạn nhiệt, sinh công L2: 4-1: Bốc đẳng nhiệt đẳng áp thu nhiệt Qo Năng suất lạnh biểu diễn diện tích 1- - – Lượng nhiệt tác nhân lạnh ngưng tụ tỏa cho nguồn nóng nhi ệt độ T biểu diễn diện tích 2- - - Hiệu số hai diện tích cơng tiêu hao L bi ểu di ễn di ện tích 1-2-3-4 B c) Chu trình lý tưởng máy nén hình 3: Sơ đồ máy lạnh kiểu nén Chu trình Carno nghịch coi chu trình lý tưởng cho máy l ạnh nén Máy nén hút ẩm tử thiết bị bay có nhiệt độ T0 áp suất P0 Hơi nén tới áp suất P nhiệt độ T Hơi tác nhân lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ thành lỏng Tác nhân lạnh sau ngưng tụ đưa vào máy giãn đến ap su ất P0 , nhi ệt độ T0 Tác nhân lạnh khỏi máy giãn vào thiết bị bay hơi, hút vào máy nén lặp lại từ đầu d) Chu trình thực máy lạnh Chu trình thực khác với chu trình lý tưởng hình 4: Chu trình máy lạnh - Thay máy giãn van tiết lưu - Hơi tác nhân lạnh nén trạng thái bão hòa (1’) không ph ải vùng ẩm - Nén nhiệt : 1’-2’ - Làm lạnh nhiệt, 2’-2 - Ngưng tụ : 2-3 - làm lạnh : 3-3’ - giãn qua van tiết lưu 3’-4’’’ f) Tác nhân lạnh - Tác nhân lạnh ảnh hưởng đến: kích thước máy lạnh, vật liệu chế tạo, áp suất làm việc - Các yêu cầu với tác nhân lạnh: • Nhiệt độ tới hạn lớn: đảm bảo dùng nước khơng khí đ ể làm lạnh ngưng tụ • Nhiệt bay lớn: lượng tác nhân lạnh dùng nhỏ • Thể tích riêng phần nhỏ: kích thước máy lạnh nhỏ • Áp suất bay lớn áp suất khí • Khơng tạo thành hợp chất với dầu bơi trơn máy • Không cháy nổ, không độc hại, rẻ tiền + Amoniac: Amoniac tác nhân lạnh phổ biến cho máy lạnh , loại máy nén pittơng NH , có ưu điểm : thể tích nhỏ , nhiệt độ tới hạn l ớn ( n = 132 , 4°C ) su ất làm việc thiết bị ngưng tụ không cao ( - 14 at ) , áp su ất b ốc h không thấp , dễ phát rò rỉ Nhược điểm : độc hại , có mùi đặc trưng , ăn mòn đồng h ợp kim có đ ồng , tạo với khơng khí thành hỗn hợp cháy nổ Do , ph ải ệt đ ối tuân theo chế độ an toàn lao động Amoniac dùng cho máy l ạnh suất lớn , không dùng cho máy lạnh suất nhỏ tủ lạnh gia đình + Cloflocacbon : Cloflocacbon ( CFC ) tác nhân lạnh phổ biến khơng đ ộc h ại đ ối v ới người , không gây cháy nổ Ngoài việc cloflocacbon dùng làm tác nhân lạnh , làm chất thổi bọt , chất gây áp suất bình x ịt chất tẩy , Tùy theo cơng thức hóa học mà chúng có tên gọi khác freon 11 , freon 12 ( theo tiếng Nga ký hiệu , theo hệ phương Tây ký hi ệu R ) R11 : CFCl ; R12 : CFCl ; R13 : CFCl ; R21 : CHFCL ) ; R22 : CHF CI 10 e) Máy làm lạnh khơng khí Tác nhân lạnh khơng khí Ngun tắc làm việc: Khơng khí nén đoạn nhiệt đến áp suất ệt đối 5-6at máy nén Sau làm lạnh bắng nước đến mức tối đa thiết bị làm lạnh Giãn đoạn nhiệt máy giãn Nhiệt độ khơng khí hạ thấp rrooif vaog phòng lạnh Khơng khí lấy nhiệt vật cần làm lạnh nóng lên hút vào máy nén Nhiệt dung riêng khơng khí nhỏ nên máy có suất lạnh nhỏ phải tuần hồn l ượng khơng khí lớn loại máy lạnh cồng kềnh Hay tạo thành tuyết II) Hệ thống lạnh sản xuất kem GIỚI THIỆU CHUNG Ngày , kem sản phẩm tiêu thụ rộng rãi qu ốc gia , thu hút người tiêu dùng lứa tuổi khác , người bi ết kem có lịch sử lâu đời Kem ăn xuất th ế k ỷ th ứ tr ước công nguyên , quốc gia La Mã , Trung Hoa phục vụ cho vua chúa cách lấy đá lạnh đỉnh núi cao tr ộn với loại trái ho ặc sữa tạo thành “ kem ” Theo truyền thuyết Marco Polo mang bí quy ết ch ế biến kem từ Trung Quốc Mỹ , sau người Mỹ bi ến việc sản xuất kem thành m ột công nghệ chế biến phát triển mạnh mẽ Năm 1946 , bà Nancy Johnson người New York phát minh loại tủ lạnh chuyên dùng đ ể chứa kem , máy làm kem ngày mang tên “ Johnson Patent Ice - Cream Freezer ” Năm 1962 , công nghệ làm kem thương mại lần cấp sáng chế Cùng với thời gian , ngành sản xuất kem phát tri ển m ạnh mẽ cho đời nhiều dòng sản phẩm : kem hộp , kem ly , kem chocolate , kem trái 17 , kem vani , kem corneto kem tr thành ăn tráng mi ệng ưa thích c trẻ em lẫn người lớn Theo thống kê Hiệp hội kem ăn gi ới , loại kem ph ổ bi ến nh ất kem , kem chocolate - , % , kem hạt d ẻ kem dâu - % , kem tổng hợp - % , kem bọc chocolate - % , kem vanola ki ểu Pháp % Theo số liệu Hiệp hội nhà sản xuất sữa s ản phẩm từ sữa , Mỹ quốc gia sản xuất kem ăn lớn gi ới v ới 61 , tri ệu hectoli / năm , Trung Quốc 23 , tri ệu hectoli / năm Tuy nhiên , New Zealand lại nước tiêu thụ kem manh mẽ gi ới v ới 26 tri ệu hectoli / năm , Mỹ 22 , tri ệu hectoli / năm Trung bình , m ột người New Zealand sử dụng 26 lít kem / năm , m ức tiêu th ụ kem người Trung Quốc 8lit / năm Mức tiêu th ụ kem trung bình người Việt Nam lit / năm NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT KEM Sữa sản phẩm từ sữa: Tạo nên giá trị dinh dưỡng hương vị cho kem Sữa dùng cho sản xu ất kem sữa tươi, sữa bột nguyên cream, sữa bột gầy, chất béo từ s ữa nh cream, bơ, hay chất béo khan… Yêu cầu quan tr ọng đối v ới s ữa làm kem ph ải có hàm lượng chất béo cao, lượng chất béo sữa yếu tố giúp tạo nên cấu trúc đặc trưng sản phẩm Đường: Đường giúp tạo vị ngọt, hiệu chỉnh hàm lượng chất khô, tăng giá tr ị dinh dưỡng góp phần tạo cấu trúc sản phẩm Ngồi đường lactose có sẵn sữa, thường sử dụng đường saccharose, đường nghịch đảo syrup giàu fructose Ở Mỹ Châu Aâu sử dụng chất nghèo giá tr ị dinh d ưỡng nh sorbitol, aspartam, polydextrose… để sản xuất kem phục vụ cho người bị ti ểu đường hay béo phì 18 Chất béo: Chất béo thành phần chủ yếu tham gia vào cấu trúc kem, có th ể s dụng dầu thực vật dầu nành, dầu cải, dầu dừa hay dầu h ướng dương k ết hợp với chất béo sữa để sản xuất kem Hàm lượng dầu thực v ật có th ể chiếm 6-10% khối lượng kem thành phẩm Chất nhũ hóa: Chất nhũ hóa có vai trò tăng khả liên kết gi ữa hạt c ầu béo, ều định lớn đến khả giữ nước kem Trong sản xuất kem sử dụng chất nhũ hóa thơng dụng lòng đỏ trứng giá thành th ường cao, ngòai có loại chất nhũ hóa khác r ẻ ti ền h ơn nh mono hay diglyceride, ester sorbitol hay phân tử đường… Chất ổn định: Các chất ổn định tạo mạng lưới không gian để hạn chế s ự chuy ển đ ộng tự phân tử nước, nhờ q trình l ạnh đơng h ỗn h ợp nguyên liệu để sản xuất kem, tinh thể đá xuất có kích th ước nh ỏ, kem tr nên đồng Chất ổn định dùng cho sản xuất kem thường có chất protein gelatin, casein, albumin, globuline… hay carbohydrate agar-agar, gum arabic, CMC (carboxymethylcellulose)… Chất tạo hương: Hương liệu với tạo hình kem tạo đa dạng cho s ản ph ẩm kem Các loại hương liệu thường sử dụng vanilla, mùi cam, mùi sầu riêng, dâu, chocolate, mùi cà phê… Chúng trích ly từ thực vật s ản xuất phương pháp tổng hợp hóa học Ngoài ra, sản xuất kem, người ta bổ sung thịt cắt nhỏ, loại hạt (h đào, h ạnh nhân, ph ỉ, hạch, hồ trăn, đậu phộng, điều…), bột cacao, dịch chocolate… Nh ững ngun 19 liệu ngồi mục đích tạo hương giúp tăng giá trị dinh dưỡng cho kem thành phẩm Chất màu: Màu sắc tạo lôi hấp dẫn cho kem từ nhìn Các nhóm sản phẩm cần tạo màu sản phẩm kem có hương vị trái Kem có hương vị trái cần có màu loại trái ấy, ví dụ kem nho c ần có màu nâu đỏ, kem sầu riêng có màu vàng… Nhóm ch ất màu tự nhiên có đ ộ bền màu so với chất màu tổng hợp ều ki ện s ản xu ất công nghiệp Việc sử dụng chất màu tuân theo quy định sử dụng ph ụ gia m ỗi qu ốc gia Nguyên liệu khác: Nước khơng khí: Nước có tác dụng tạo tinh th ể đá, tạo đ ộ c ứng c ần thiết tạo cảm giác mát lạnh sử dụng sản phẩm Khơng khí giúp cho s ản phẩm có độ mềm, xốp Acid: việc bổ sung acid hữu acid citric, acid tartric…ngoài vi ệc tạo độ chua thích hợp cho kem, có tác dụng ức ch ế s ự phát tri ển c m ột s ố vi sinh vật có sản phẩm Phụ gia chống vi sinh vật: thường sử dụng natri benzoat, nhiên nhi ều nước giới không cho phép sử dụng phụ gia Tinh bột: công thức kem nhiều nước gi ới th ường không sử dụng, nhà sản xuất kem Việt Nam thường sử dụng tinh bột bình thường hay tinh bột biến tính nhằm mục đích gia tăng độ kết dính khối kem 1) Quy trình cơng nghệ 20 a) Giải thích quy trình cơng nghệ Chuẩn bị ngun liệu Ngun liệu định lượng theo công thức phối trộn cho loại kem sản xuất Nguyên liệu khô đem cân, nguyên liệu dạng lỏng cân hay đo thể tích để xác định hàm lượng cần sử dụng Đối với chất béo phải gia nhiệt lên 35-50oC để dễ phối trộn Phối trộn Nguyên liệu đưa vào thiết bị phối trộn theo trật tự định, sử dụng trình học để làm nguyên liệu đồng Sử dụng thiết bị phối trộn hình trụ đứng với phận điều nhiệt cánh khuấy hoạt động tốc độ cao, nhiệt độ phối trộn thường 50-65oC Có thể kết hợp lọc khí sau phối trộn nhằm mục đích tăng hi ệu truyền nhiệt, hỗ trợ q trình đồng hóa trùng 21 hình 10: hệ thống bồn phối trộn Tetra Pak Đồng hóa Trong sản xuất kem, hỗn hợp nguyên liệu thường có chứa hàm l ượng ch ất béo cao, phải sử dụng trình đồng hóa nhằm làm gi ảm kích th ước hạt béo phân bố chúng hỗn hợp Ta sử dụng thiết bị đồng hóa hai cấp, áp suất dao động kho ảng 140250bar Hỗn hợp gia nhiệt lên 65-75oC trước vào thiết bị đồng hóa 22 Giai đoạn đồng hóa thường sử dụng 2/3 đến 3/4 áp lực tổng, kích thước hạt phân tán sau đồng hóa 10-12 microns Thanh trùng Hỗn hợp nguyên liệu cần trùng để tiêu diệt ức chế hệ vi sinh vật enzyme, chế độ trùng thường chọn 83-85oC 15 giây, trùng 63oC 30 phút Trong thực tế sản xuất trình trùng đồng hóa th ường tiến hành xen kẽ Đầu tiên hỗn hợp nguyên li ệu dẫn vào thi ết b ị trao đ ổi nhiệt để hiệu chỉnh nhiệt độ, sau dẫn vào thiết bị đồng hóa, r ồi l ại quay trở lại thiết bị trao đổi nhiệt để trùng làm nguội hình 11: thiết bị trung HTST Ủ chín Nguyên liệu sau trùng đồng hĩa làm lạnh v ề 2-4oC, sau đĩ đem ủ chín Mục đích q trình làm cho h ỗn h ợp nguyên li ệu đ ạt số tính chất hĩa lý cần thiết, chuẩn bị cho trình lạnh đơng ti ếp theo: chất protein hydrate hĩa hồn tồn, ph ần ch ất béo k ết tinh, số phân tử protein hấp phụ lên bề mặt tiếp xúc pha h ạt c ầu 23 béo pha liên tục Kết làm cho kem thu sau trình l ạnh đ ơng cĩ cấu trúc mịn đồng Q trình ủ chín thực thiết bị vỏ áo 4-24 gi ờ, nhi ệt độ 2-4oC Lớp vỏ áo bên ngồi cĩ tác dụng làm lạnh cách nhi ệt, hạn ch ế s ự tổn thất lượng, bên thiết bị cĩ cánh khuấy hoạt động liên tục, khu chậm đặn Hình 12: thiết bị ủ chín Lạnh đơng sơ Q trình có hai mục đích quan trọng: Thổi lượng khơng khí vào hỗn hợp nguyên liệu đ ể làm tăng th ể tích chúng Lạnh đơng phần nước hỗn hợp để tạo tinh th ể đá với kích thước thật nhỏ đồng nhất, đồng thời phân bố tinh th ể đá hỗn hợp Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm mà lượng không khí thổi vào hỗn h ợp khác Thơng thường, thể tích hỗn hợp sau nạp khơng khí tăng t 80-100% Các bọt khí thật mịn xuất kem tạo nên cấu trúc đặc trưng cho s ản phẩm Khơng khí sử dụng sản xuất kem cần xử lý h ệ 24 thống lọc nhằm loại tạp chất bụi vi sinh v ật… nh ằm đ ảm b ảo ch ất lượng kem thành phẩm Trong giai đoạn lạnh đơng sơ có khoảng 30-70% lượng nước kết tinh, tuỳ theo phương pháp tạo hình kem mà người ta hiệu ch ỉnh tỷ lệ nước k ết tinh giai đoạn cho phù hợp Sau q trình lạnh đơng sơ ta thu kem bán thành phẩm v ới c ấu trúc mềm xốp Tiếp theo tuỳ theo trình tạo hình th ực hi ện theo phương pháp khác nhau, trình bày chi ti ết phần gi ới thi ệu thiết bị sản xuất 2) Hệ thống lạnh sản xuất kem Lạnh đông hạ nhiệt độ sản phẩm xuống nhiệt độ kết tinh nước sản phẩm Có phương pháp làm lạnh đơng là: + Lạnh đơng thiết bị hoạt động theo chu trình lạnh + Lạnh đông cách tiếp xúc với chất tải lạnh kim loại + Lạnh đông cách nhúng khí nén lỏng Trong cơng nghệ làm kem thiết bị hoạt động theo chu trình l ạnh đ ược sử dụng phổ biến, Thiết bị hoạt động theo chu trình l ạnh gồm giai đoạn: +Giai đoạn 1: Tác nhân lạnh máy nén khí nén áp suất cao đ ể hóa lỏng +Giai đoạn 2: Tác nhân lạnh lỏng cho qua thiết bị ngưng tụ đ ể toả ẩn nhiệt (ngưng tụ) môi trường bên ngồi (dàn nóng) +Giai đoạn 3: Tác nhân lạnh lỏng sau qua thi ết bị ngưng tụ cho vào van tiết lưu Khi qua van tiết lưu, tác nhân l ạnh l ỏng b ị gi ảm áp su ất đột ngột, bốc 25 +Giai đoạn 4: Tác nhân lạnh bốc thiết bị bốc Vì trình thu nhiệt nên môi trường xung quanh thiết bị bốc bị nhi ệt lượng, giảm nhiệt độ xuống Trong phương pháp lạnh đông thiết bị hoạt động theo chu trình l ạnh ta có phương pháp lạnh đơng kem thường sử dụng là: Lạnh đông gián đoạn: lạnh đông lượng hỗn hợp phối trộn thời điểm, liên tục tháo hỗn hợp kem Thiết bị lạnh đơng gián đoạn ph ức tạp so với thiết bị lạnh đông liên tục Trong mẻ thực q trình lạnh đơng sản phẩm đo lường, bổ sung màu, mùi lạnh đông riêng biệt phần Kiểu lạnh đông chọn sử dụng sản xuất kem quy mô nhỏ thử nghiệm sản xuất sản phẩm phòng thí nghi ệm Lạnh đơng gián đoạn tốn chi phí lắp đặt lạnh đơng liên tục cho phép tạo sản phẩm kem có mùi đặc biệt với thể tích nh ỏ, q trình đóng gói thực thủ cơng Lạnh đơng gián đoạn thông thường thực thiết bị hình trụ nằm ngang có sức chứa ngun li ệu từ 15-40 lit Nhiệt độ môi chất làm lạnh thường hạ xuống -23 oC -> -19OC để hình thành tinh thể đá nhỏ, nhiên tinh thể đá tạo s ản phẩm thực q trình lạnh đơng gián đoạn v ẫn l ớn h ơn so v ới ph ương pháp lạnh đông liên tục Lạnh đông gián đoạn thường sử dụng cho mẻ kem tích 2-40L, mẻ 15-20 phút để thực q trình lạnh đơng Hình 13: Thiết bị lạnh đơng sơ làm việc gián đoạn Lạnh đông liên tục phương pháp phát tri ển gần đây, ph ương pháp đạt suất lên đến 150-3000L/h Phương pháp 26 áp dụng cho sản xuất quy mô lớn Phương thức vận hành: hỗn h ợp kem đ ược bơm liên tục vào thiết bị lạnh đơng hình tru, khí cung cấp b ởi máy nén Nhiệt độ trung bình kem lạnh đơng liên tục khoảng -5 oC nhi ệt độ tác nhân lạnh dàn bay ống xoắn -30C, nhiệt độ 40% tổng lượng nước kem bị đóng băng Thiết bị lạnh đơng liên tục Hoyer tập đồn Tetra Pak có dung tích ho ạt động 10l/h-4000l/h Thiết bị lạnh đông Hoyer KF Thiết bị Hoyer KF cung cấp cho nhà máy sản xuất kem quy mô lớn, tự động hóa sản phẩm đạt tiêu chu ẩn ch ất l ượng cao Thiết bị Hoyer KF hồn tồn khác thiết bị lạnh đông khác yếu tố c như: toàn thiết bị làm thép khơng rỉ, có gương quan sát đ ể biết q trình lạnh đơng kết thúc, thép không rỉ ch ịu đ ược s ự va ch ạm dừng q trình lạnh đơng cách dễ dàng Mỗi loại model thiết bị có hệ thống điều ển, vận hành khác N-model điều khiển cách nhấn nút ều ển nh ư: moto, lạnh đơng bơm Overrun control đạt cách th ường xun trì áp lực khơng khí … XC-model thiết bị lạnh đông hoạt động điều khiển hoàn toàn tự động Ưu điểm thiết bị là: dễ dàng vận hành thi ết bị, có hình vi tính thể đồ thị thơng tin như: nhi ệt độ lưu l ượng ph ối tr ộn, nhiệt độ kem, lưu lượng không khí, độ nhớt kem… 27 Thiết bị lạnh đơng Hoyer Figus (gồm model từ 200-600): thi ết bị hình trụ làm lạnh theo chiều dọc, bề mặt mạ Cr Một bơm piston dùng để đo lượng hỗn hợp kem lượng khí vào Trong sản xuất kem người ta sử dụng thiết bị lạnh đông có ống chảy (continous ice cream barral freezer) Đây thi ết b ị l ạnh đông làm vi ệc liên t ục Cấu tạo thiết bị lạnh dùng sản xuất kem sau: 28 hình 14:Mơ hình cấu tạo thiết bị lạnh đông sơ Nguyên lý hoạt động giống máy lạnh cơng nghiệp, nhiên cấu tạo khác với máy lạnh cơng nghiệp Đi ểm khác c c ấu làm lạnh dạng ống barrel freezer có cấu trúc sau: hình 15: cấu trúc barrel freezer máy lọc đơng sơ Đây ống dài có nhiều lớp Trong có lớp cách nhiệt, l ớp tải l ạnh phần lõi chứa hỗn hợp nguyên liệu Trong phần lõi có cánh khu Ở đ ầu cảu ống có thêm dao cạo khe đ ể đẩy kem Thi ết b ị làm việc chế độ liên tục, thời gian để nguyên liệu chảy suốt đường ống khoảng 1520 phút Ống đóng băng khoảng 50-70% nước nguyên liệu Hỗn hợp nguyên liệu vào ống vừa lạnh đông, vừa khuấy tr ộn kĩ Điều làm cho tinh thể đá nhỏ, tạo nên đ ộ xốp cho s ản ph ẩm M ặt khác, nước sản phẩm chưa đóng băng hết nên nguyên li ệu kh ỏi thiết bị độ sệt, độ mềm định Vì vậy, thi ết b ị đ ược g ọi thiết bị lạnh đông sơ Nguyên liệu khỏi thiết bị dạng paste, sau 29 nguyên liệu phối trộn với mứt, trái miếng, đậu phộng, hạnh nhân… chuyển qua giai đoạn tạo hình hình 16: thiết bị lạnh đơng sơ hình 17: Đầu berrel freezer III) Kết luận Trong phạm vi khuôn khổ môn học,do thời gian không cho phép đồng thời hạn chế kiến thức lý thuyết thực tế sản xu ất 30 lần tiếp xúc với phần mềm nên cố gắng tìm tài liệu nhanh tra cứu số liệu cố gắng hoàn thành ti ểu luận nh ưng v ẫn khơng tránh khỏi sai sót Em kính mong giúp đỡ bảo thầy IV) Tài liệu tham khảo Nhật An, Việt Hoa, Đường vào nghề-Công nghệ thực phẩm, NXB Trẻ, 2007 Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ sản xuất s ản phẩm từ sữa, tập1, NXB ĐH Quốc gia TPHCM, 2004 Robert T Marshall, H Douglas Goff, Richad W.Hartel, Ice Cream, 6th edition, Kluwerr Academic/Pleum Publishers, May 2003 Phạm Xn Toản, Các q trình thiết bị cơng ngh ệ hóa h ọc th ực phẩm (tập 3) , NXB khoa học kỹ thuật 31 ... -90°C ) Thi ết bị b ốc h NH3 đồng thời thiết bị ngưng tụ R13 14 c) Máy làm lạnh kiểu hấp thụ Hình : máy làm lạnh kiểu hấp thụ; 1- tháp chưng luyện;2- thiết bị ngưng tụ hồi lưu;3- thiết bị ngưng tụ... lạnh;4- van tiết lưu;5 -thiết bị bốc hơi;6- thiest bị hấp thụ; 7- bơm; 8- thiết bị trao đổi nhiệt - Trong máy lạnh kiểu hấp thụ, lượng tiêu hao cho trình nhiệt năng Trong thiết bị trao đổi nhiệt,... đoạn 4: Tác nhân lạnh bốc thiết bị bốc Vì q trình thu nhiệt nên mơi trường xung quanh thiết bị bốc bị nhi ệt lượng, giảm nhiệt độ xuống Trong phương pháp lạnh đông thiết bị hoạt động theo chu trình