Chương III Hệ thống lạnh máy đá 3.1 Một số vấn đề cần quan tâm sản xuất nước đá 3.1.1 Nồng độ tạp chất cho phép Nước đá có vai trò quan trọng đời sống công nghiệp Trong công nghiệp người ta sử dụng nước đá để ướp lạnh bảo quản thực phẩm, rau chống hư hỏng Trong đời sống vai trò nước đá quan trọng phục vụ giải khát, giải trí Nước đá cịn có vai trị quan trọng tạo sân băng trượt băng nghệ thuật Trong công nghiệp chế biến thực phẩm nước đá thường sử dụng nhiều dạng dạng: đá cây, đá vảy, đá tấm, vv Chúng sử dụng để ướp đá thực phẩm trình chế biến Chất lượng nước,đá chịu tác động nhiều yếu tố: Các thành phần nước, phương pháp làm lạnh Thông thường nước đá lấy từ mạng nước thuỷ cục, tạp chất vi sinh vật nước không vượt giá trị qui định bảng Bảng 3-1: Hàm lượng tạp chất nước đá công nghiệp TT Tạp chất Hàm - Số lượng vi khuẩn - Vi khuẩn đường ruột - Chất khô lượng 100 con/ml con/l 01 g/l - Độ cứng chung nước - Độ đục (theo hàm lượng chất lơ lửng) - Hàm lượng sắt - Độ pH mg/l 1,5mg/l 0,3mg/l 6,5-9,5 3.1.2 ảnh hưởng tạp chất đến chất lượng nước đá Tạp chất hoà tan nước làm cho chất lượng thẩm mỹ đá bị biến đổi Các tạp chất tạo màu sắc, màu đục không suốt Một số tạp chất làm cho đá dễ bị nứt nẻ Một số tạp chất tách đông đá tạo thành cặn bẫn nằm đáy, số tạp chất lại không tách q trình đóng băng, có tạp chất hồ tan nước làm cho đá khó đơng hơn, nhiệt độ đóng băng giảm Dưới ảnh hưởng số tạp chất đến chất lượng đá Bảng 3-2: ảnh hưởng tạp chất đến chất lượng nước đá TT Tạp chất ảnh hưởng Kết Cacbonat canxi - Tạo thành chất lắng CaCO bẫn ở sau chế biến Tách Cacbonat magiê - Tạo thành chất lắng MgCO bẫn bọt khí, làm nứt Tách Ôxit sắt - Tách đá nhiệt độ thấp Tạo chất lắng màu vàng hay nâu nhuộm Ơxit silic ơxit nhơm Chất lơ lửng - màu chất lắng canxi magiê - Tạo chất lắng bẫn Tách Tạo cặn bẫn Tách Sunfat natri - Tạo vết trắng lõi, clorua va sunfat làm đục lõi tăng thời canxi gian đóng băng Khơng tạo chất lắng Clorua canxi - Tạo chất lắng xanh Biến sunfat magiê nhạt hay xám nhạt lõi, kéo dài thời gian đông tạo lõi không suốt Clorua magiê - Tạo vết trắng, khơng có cặn được Khơng thay đổi đổi thành sunfua canxi Biến đổi thành clorua canxi đổi Cacbonat natri - Chỉ cần lượng nhỏ Biến làm nứt đá nhiệt thành cacbonat độ -9 C Tạo vết màu trắng lõi, kéo dài natri thời gian đóng băng Tạo đục cao khơng có cặn o 3.1.3 Phân loại nước đá Có nhiều loại nước đá khác tuỳ thuộc vào màu sắc, nguồn nước, hình dáng mục đích chúng 3.1.3.1 Phân loại theo màu sắc Theo màu sắc người ta phân 03 loại đá: đá đục, đá đá pha lê a) Nước đá đục Nước đá đục nước đá có màu đục, khơng suốt, màu sắc có tạp chất bên Về chất lượng, nước đá đục khơng thể sử dụng vào mục đích mà sử dụng kỹ thuật, công nghiệp nên gọi nước đá kỹ thuật Các tạp chất nước đá đục dạng rắn, lỏng khí - Các chất khí: nhiệt độ C áp suất khí quyển, nước o có khả hồ tan khí với hàm lượng đến 29,2 mg/l, tức cỡ 0,03% thể tích Khi đóng băng chất khí tách tạo thành bọt khí bị ngậm tinh thể đá Dưới ánh nắng, bọt khí phản xạ tồn phần nên nhìn khơng suốt có màu trắng đục - Các chất tan chất rắn: Trong nước thường chứa muối hoà tan, muối canxi muối magiê Ngoài muối hoà tan cịn có chất rắn lơ lửng cát, bùn, đất, chúng lơ lửng nước Trong trình kết tinh nước đá có xu hướng đẩy chất tan, tạp chất, cặn bẫn khơng khí Q trình kết tinh thực từ ngồi vào nên vào tạp chất nhiều Sau toàn khối kết tinh, tạp chất, cặn bẫn thường bị ngậm lại tâm khối đá Các tạp chất làm cho đá không suốt mà có màu trắng đục b) Nước đá Nước đá nước đá suốt, tác dụng tia sáng phản xạ màu xanh phớt Để có nước suốt cần loại bỏ chất tan, huyền phù khí nước Vì tan khơng để lại chất lắng Có thể loại bỏ tạp chất trình kết tinh đá cách vớt bỏ tạp chất bề mặt đá kết tinh, tránh cho không bị ngậm lớp tinh thể Để sản xuất đá bắt buộc phải sử dụng nguồn nước chất lượng tốt thoả mãn điều kiện nêu bảng 3-3 Khi chất lượng nước không tốt, để tạo đá thực cách: - Cho nước luân chuyển mạnh, nâng cao nhiệt độ đóng băng lên -6÷-8 C, thực làm cách kết tinh chậm o -2 ÷-4 C o - Làm mềm nước: tách cacbônat canxi, magiê, sắt, nhôm vơi sống Ví dụ tách Ca sau: Ca(OH) + Ca(CHO ) = 2CaCO ↓ + 2H O + 3 Trong trình tách thành phần chất hữu lơ lửng nước đọng lại với hợp chất cacbơnat Q trình tách hợp chất cacbơnat kết tủa thực cách lọc Bảng 3-3: Hàm lượng cho phép chất nước TT Tạp chất Hàm lượng tối đa - Hàm lượng muối chung 250 mg/l - Sunfat + 0,75 clorua + 1,25 natri 170 mg/l cacbonat mg/l - Muối cứng tạm thời 70 mg/l - Hàm lượng sắt 0,04 mg/l - Tính ơxi hố O - Độ pH Sử dụng vôi sống không khử iôn sắt nên thường cho ngậm khí trước lúc lọc, iơn sắt kết hợp CO tạo kết tủa dễ dàng lọc để loại bỏ Có thể lọc nước cát thạch anh hay nhôm sunfat Phương pháp đảm bảo làm mềm nước, tích tụ hợp chất hữu vơi mà cịn chuyển hố bicacbonat thành sunfat, làm giảm độ dịn đá Vì hạ nhiệt độ đá xuống thấp mà không sợ bị nứt c) Nước đá pha lê Khi nước sử dụng để làm đá khử muối khí hồn tồn đá tạo đá pha lê Đá pha lê suốt từ vào tâm tan không để lại cặn bẫn Nước đá pha lê sản xuất từ nước cất, giá thành sản phẩm cao Nước đá pha lê xay nhỏ bị dính nên ưa chuộng Nước đá pha lê sản xuất máy sản xuất đá nhỏ phải đảm bảo tốc độ bề mặt đóng băng lớn khử muối Khối lượng riêng đá pha lê cỡ 910 đến 920 kg/m 3.1.3.2 Phân loại theo hình dạng Theo hình dạng phân nhiều loại đá khác sau: - Máy đá cây: đá có dạng khối hộp, để thuận lợi cho việc lấy đá khỏi khn người ta sản xuất dạng khối hộp chữ nhật mà dạng chóp phía đáy thường nhỏ phía miệng Đá kết đơng khn đá thường có cỡ sau: 5; 12,5 ; 24; 50 ; 100; 150 ; 200; 300 kg Khi rót nước vào khn, nên trì nước chiếm khoảng 90% dung tích khn, dung tích thực khn lớn dung tích danh định khoảng 10% Sở dỉ khn phải dự phịng cho giãn nở đá đơng nước khn phải đảm bảo chìm hồn tồn nước muối Máy đá có thời gian đơng đá tương đối dài đơng đá, lớp đá tạo thành lớp dẫn nhiệt nên hạn chế truyền nhiệt vào bên Ví dụ máy đá với khn 50 kg có thời gian đơng đá khoảng 18 Đá sử dụng sinh hoạt để phục vụ giải khát, công nghiệp đời sống để bảo quản thực phẩm Hiện số lượng lớn đá sử dụng cho ngư dân bảo quản cá đánh bắt xa bờ lâu ngày Hiện nước ta người dân quen sử dụng đá giải khát với số lượng lớn - Máy đá tấm: Có dạng hình sản xuất cách phun nước lên bề mặt dàn lạnh dạng Kích cỡ đá tấm: dài từ ÷ m, cao ÷ m, dày 250÷300mm Khối lượng từ 1,5 đến 2,5 - Máy đá vảy: Máy đá vảy có dạng không tiêu chuẩn, cắt tách khỏi bề mặt tạo đá thiết bị gảy vỡ dước dạng mãnh vỡ nhỏ Máy đá vảy sản xuất nhờ cối đá dạng hình trụ trịn Nước phun lên bên hình trụ làm lạnh đóng băng bề mặt trụ Trụ tạo băng có lớp, mơi chất lạnh Đá vảy sử dụng phổ biến nhà máy chế biến, đặc biệt nhà máy chế biến thực phẩm thuỷ sản Chúng sử dụng để bảo quản thực phẩm nhập hàng q trình chế biến Ngày trở thành thiết bị tiêu chuẩn, bắt buộc phải có xí nghiệp đơng lạnh, có sử dụng đá vảy đảm bảo yêu cầu vệ sinh Ngoài đá vảy có nhiều ưu điểm khác giá thành rẻ, chi phí vận hành, đầu tư nhỏ Nước đá vảy có chiều dày khác từ 0,5 đến 5mm tuỳ thuộc vào thời gian làm đá Độ dày điều chỉnh nhờ thay đổi tốc độ quay cối đá dao cắt đá - Máy đá viên (máy đá dạng ống): Nước đá có dạng đoạn hình trụ rỗng sản xuất ống Φ57 x 3,5 Φ38 x 3mm, nên đường kính viên đá Φ50 Φ32 Khi sản xuất đá tạo thành trụ dài, cắt nhỏ thành đoạn từ 30÷100mm nhờ dao cắt đá Máy đá viên sử dụng phổ biến đời sống, nhiều quán giải khát, quán cà phê có sử dụng đá viên - Máy đá tuyết: Đá sản xuất có dạng xốp tuyết Đá tuyết ép lại thành viên kích thước phù hợp yêu cầu sử dụng 3.1.3.3 Phân loại theo nguồn nước sản xuất đá Theo nguồn nước sử dụng làm đá có hai loại máy: Làm đá từ nước nước mặn - Đá nước sử dụng nhiều mục ích khác nhau: Bảo quản thực phẩm, giải khát, sinh hoạt - Đá nước mặn sử dụng bảo quản thực phẩm, đặc biệt sử dụng bảo quản cá đánh bắt xa bờ Nguyên liệu sản xuất đá nước biển có độ mặn cao Nhiệt độ đông đặc thấp nên chất lượng bảo quản tốt thời gian bảo quản kéo dài Để sản xuất đá mặn thiết phải sử dụng phương pháp làm lạnh trực tiếp, hạn chế tổn thất nhiệt Dưới xin giới thiệu số hệ thống lạnh máy đá sử dụng phổ biến đời sống công nghiệp 3.2 Hệ Thống Máy Đá Cây Phương pháp sản xuất đá phương pháp cổ điển Đá sản xuất Bú dung dịch muối lạnh, có nhiệt độ khoảng –10 C Nước đặt khn có kích thước định, theo yêu cầu sử dụng Khối lượng thường gặp đá 12,5; 25; 50 kg ưu điểm phương pháp sản xuất đá đơn giản, dễ thực hiện, đá có khối lượng lớn nên vận chuyển bảo quản lâu ngày, đặc biệt dùng cho việc bảo quản cá, thực phẩm vận chuyển xa Ngoài đá sử dụng làm đá sinh hoạt giải khát nhân dân Tuy nhiên, đá có số nhược điểm quan trọng như: chi phí đầu tư, vận hành lớn, tiêu vệ sinh không cao có nhiều khâu khơng đảm bảo Vệ sinh, tính chủ động sản xuất thấp thời gian đông đá lâu Đi kèm theo Hử thống o máy đá phải trang bỵ thêm nhiều Hệ thống thiết Bỵ khác như: Hệ thống cẩu chuyển, Hệ thống cấp nước khuôn đá, Bú nhúng đá, bàn lật đá, kho chứa đá, máy xay đá Vì ngày kỹ thuật chế biến thực phẩm người ta sử dụng đá Nếu có trang Bỵ nhằm bán cho tàu thuyền đánh cá để bảo quản lâu ngày Do khối đá lớn nên sản xuất đá thường có thời gian làm đá lâu từ 17 đến 20 tiếng, để giảm thời gian làm đá người ta có biện pháp sau: - Làm lạnh sơ nước trước cho vào khuôn đá - Bỏ phần lỏi chưa đóng băng, phần nước có nhiều muối hoà tan Với phương pháp thời gian làm đông đá giảm 4050% - Giảm nhiệt độ nước muối xuống –15 C, thời gian giảm 25%, chi phí điện lớn Một điểm khác sản xuất đá cây, để lấy đá khỏi khuôn cần phải nhúng Bú nước cho tan phần đá lấy Để làm tan đá lấy nước nóng từ thiết Bỵ ngưng tụ Do phải làm tan đá nên có tổn thất phần lạnh định Thiết Bỵ quan trọng Hệ thống máy đá Bú muối Thông thường Bú muối xây dựng từ gạch thẻ có lớp cách nhiệt dày 200mm, bên Bú Hệ thống khung đỡ linh đá, dàn lạnh Đại phận thiết Bỵ Bú đá thép nên q trình ăn mịn tương đối mạnh, sau thời gian làm việc định nước muối nhuộm màu vàng Rứ sắt, chất lượng vệ sinh không cao Trong sản xuất nhớ ý nước vào khn chiếm khoảng 9/10 thể tích, để làm lạnh nước giãn nở tràn Bú, làm giảm nồng độ muối, ảnh hưởng tới nhiệt độ đông đặc nước đá Bú Sản xuất đá thực liên tục tự động hoá cao được, khâu đá, cấp nước cho khuôn đá, o chiếm thời gian lâu khó tự động Hệ thống cịn có nhiều khâu phải làm tay vào nước, đá, vận chuyển, bốc xếp đá, xay đá 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá Trên hình 3-1 sơ đồ nguyên lý Hệ thống lạnh máy đá sử dụng phổ biến Hệ thống có thiết Bỵ sau: 1- Máy nén: Máy nén cấp, sử dụng môi chất NH R Bình chứa cao áp 3 Dàn ngưng: Có thể sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi, bình ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới sử dụng dàn ngưng 22 khơng khí Bình tách dầu Bình tách khí khơng ngưng Bình thu hồi dầu (sử dụng hệ thống NH3) Bình tách lỏng Bình giữ mức- tách lỏng Bể nước muối làm đá, cánh khuấy dàn lạnh kiểu xương cá Trong hệ thống lạnh máy đá có thiết bị coi đặc thù hệ thống Đó dàn lạnh xương cá bình giữ mức – tách lỏng Đặc điểm hệ thống máy đá Ưu điểm: - Vì có dạng khối lớn nên có khả tích trữ lâu, tiện lớn cho việc vận chuyển xa dùng bảo quản thực phẩm lâu ngày - Dễ dàng chế tạo, thiết bị hệ thống chế tạo nước, khơng địi hỏi phải có thiết bị đặc biệt Nhược điểm: ... lâu Đi kèm theo Hử thống o máy đá phải trang bỵ thêm nhiều Hệ thống thiết Bỵ khác như: Hệ thống cẩu chuyển, Hệ thống cấp nước khuôn đá, Bú nhúng đá, bàn lật đá, kho chứa đá, máy xay đá Vì ngày... khó tự động Hệ thống cịn có nhiều khâu phải làm tay vào nước, đá, vận chuyển, bốc xếp đá, xay đá 3. 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá Trên hình 3- 1 sơ đồ nguyên lý Hệ thống lạnh máy đá sử dụng... (sử dụng hệ thống NH3) Bình tách lỏng Bình giữ mức- tách lỏng Bể nước muối làm đá, cánh khuấy dàn lạnh kiểu xương cá Trong hệ thống lạnh máy đá có thiết bị coi đặc thù hệ thống Đó dàn lạnh xương