Giáo trình Hệ thống tủ cấp đông gió

khí trong phòng (mỗi mẻ chỉ có tối đa 01 lần
xả băng), cũng được tính theo hai phương pháp: theo tỷ lệ phần trăm nhiệt xả băng và
theo mức độ tăng nhiệt độ không khí trong phòng. Trong trường hợp tính theo mức tăng
nhiệt độ không khí trong buồng:
Q = pKK.V.CPK.delta t (4-40)
pKK – Khối lượng riêng của không khí, pKK ≈ 1,2 kg/m3;
V- Dung tích tủ đông gió, m3 ;
CpK – Nhiệt dung riêng của không khí, J/kg.K;
delta t - Độ tăng nhiệt độ không khí trong tủ sau xả băng, oC.
Hệ thống tủ cấp đông gió
8/21
Tổn thất do động cơ quạt
Dòng nhiệt do các động cơ quạt dàn lạnh có thể xác định theo biểu thức:
Q4 = 1000.n.N ; W (4-41)
N - Công suất động cơ điện, kW;
n - Số quạt của tủ đông gió.
Thường các dàn lạnh của tủ đông gió mỗi ngăn có 02 quạt. Quạt có 2 buồng, có tất cả 8
quạt. Công suất mỗi quạt nằm trong khoảng 0,75 đến 1,5 kW
Hệ thống cấp đông I.Q.F
Khái niệm và phân loại
Hệ thống lạnh I.Q.F được viết tắt từ chữ tiếng Anh Individual Quickly Freezer, nghĩa là
hệ thống cấp đông nhanh các sản phẩm rời.
Một trong những điểm đặc biệt của hệ thống I.Q.F là các sản phẩm được đặt trên các
băng chuyền, chuyển dộng với tốc độ chậm, trong quá trình đó nó tiếp xúc với không
khí lạnh nhiệt độ thấp và nhiệt độ hạ xuống rất nhanh.
Buồng cấp đông kiểu I.Q.F chuyên sử dụng để cấp đông các sản phẩm dạng rời. Tốc độ
băng tải di chuyển có thể điều chỉnh được tuỳ thuộc vào loại sản phẩm và yêu cầu công
nghệ. Trong quá trình di chuyển trên băng chuyền sản phẩm tiếp xúc với không khí đối
lưu cưỡng bức với tốc độ lớn, nhiệt độ thấp -35đến -43oC và hạ nhiệt độ rất nhanh. Vỏ
bao che buồng cấp đông là các tấm cách nhiệt polyurethan, hai mặt bọc inox.
Buồng cấp đông I.Q.F có 3 dạng chính sau đây:
- Buồng cấp đông có băng chuyền kiểu xoắn : Spiral I.Q.F
- Buồng cấp đông có băng chuyển kiểu thẳng : Straight I.Q.F
- Buồng cấp đông có băng chuyền siêu tốc : Impingement I.Q.F
Đi đôi với buồng cấp đông các hệ thống còn được trang bị thêm các băng chuyền khác
như băng chuyền hấp, băng chuyền làm nguội, băng làm khô, băng chuyền mạ băng, và
buồng tái đông.
Hệ thống cấp đông I.Q.F với buồng cấp đông có băng tải dạng xoắn
Hệ thống tủ cấp đông gió
9/21
Sơ đồ nguyên lý
Trên hình 4-16 giới thiệu sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp đông IQF, có băng chuyền cấp
đông dạng xoắn, sử dụng môi chất NH3.
Hệ thống cấp đông với buồng cấp đông có băng tải dạng xoắn yêu cầu công suất lạnh
tương đối lớn, thời gian đông lạnh ngắn nên thường sử dụng phương pháp cấp dịch bằng
bơm.
Thiết bị đi kèm băng chuyền cấp đông là băng chuyền tái đông. Người ta thường sử
dụng nước để xả băng cho các dàn lạnh của băng chuyền cấp đông và tái đông. Để làm
khô băng chuyền người ta sử dụng khí nén.
Các thiết bị khác bao gồm: Bình chứa cao áp, hạ áp , thiết bị ngưng tụ, bình tách dầu,
bình trung gian, bình thu hồi dầu, bơm dịch, bơm nước giải nhiệt, xả băng và bể nước
xả băng.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp đông I.Q.F dạng xoắn
1- Máy nén; 2- Bình chứa; 3- Dàn ngưng; 4- Bình tách dầu; 5- Bình chứa hạ áp; 6 – Bình
trung gian; 7- Buồng đông IQF; 8- Buồng tái đông; 9- Bình thu hồi dầu; 10- Bể nước xả
băng; 11- Bơm xả băng; 12- Bơm giải nhiệt; 13- Bơm dịch
Hệ thống tủ cấp đông gió
10/21
Kết cấu buồng cấp đông I.Q.F dạng xoắn
Buồng cấp đông dạng xoắn
Trên hình 4-17 là cấu tạo của buồng cấp đông I.Q.F dạng xoắn. Buồng có cấu tạo dạng
khối hộp, các tấm vách là tấm cách nhiệt polyurethan dày 150mm, tỷ trọng 40 kg/m3,
hai mặt inox. Bên trong bố trí một băng tải vận chuyển sản phẩm cấp đông đi theo dạng
xoắn lò xo từ dưới lên trên. Dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức với tốc độ cao và
nhiệt độ rất thấp, đạt –40đến -30oC.
Buồng cấp đông với băng tải kiểu xoắn có cấu tạo nhỏ gọn, nên tổn thất lạnh không lớn,
hiệu quả làm lạnh cao và không gian lắp đặt bé. Tuy nhiên việc chế tạo, vận hành và sửa
chữa khá phức tạp, nhất là cách bố trí băng tải.
Buồng có 04 cửa ra vào ở hai phía rất tiện lợi cho việc kiểm tra, vệ sinh và bảo trì bảo
dưỡng. Nền buồng được gia cố thêm lớp nhôm để làm sàn và máng thoát nước, nhôm
đúc có gân dạng chân chim chống trượt dày 3mm.
Băng tải hàng làm bằng vật liệu inox hoặc nhựa đặc biệt, có thể điều chỉnh chuyển động
nhanh chậm vô cấp nhờ bộ biến tần điện tử (Inverter) tương ứng kích cỡ sản phẩm khác
nhau.
Buồng có hệ thống rửa vệ sinh bằng nước và thổi khô băng tải bằng khí nén. Buồng cấp
đông có búa làm rung để chống các sản phẩm dính vào nhau và vào băng tải.
Dàn lạnh sử dụng môi chất NH3, ống trao đổi nhiệt là vật liệu inox, cánh nhôm, xả băng
bằng nước. Dàn lạnh có quạt kiểu hướng trục, mô tơ chịu được ẩm ướt.
Tất cả các chi tiết của băng chuyền cấp đông IQF như ; Khung đỡ băng chuyền, khung
đỡ dàn lạnh, vỏ che dàn lạnh đều làm bằng vật liệu không rỉ.
Hệ thống tủ cấp đông gió
11/21
Buồng cấp đông kiểu xoắn của SEAREFICO
Tuần hoàn gió trong buồng
Hệ thống cấp đông I.Q.F buồng cấp đông có băng chuyền kiểu thẳng
Cấu tạo băng chuyền dạng thẳng
Trên hình 4-19 giới thiệu một buồng cấp đông I.Q.F có băng chuyền dạng thẳng. Các
dàn lạnh được bố trí bên trên các băng chuyền, thổi gió lạnh lên bề mặt băng chuyền
có sản phẩm đi qua. Vỏ bao che là polyurethan dày 150mm, bọc inox hai mặt. Toàn bộ
băng chuyền trải dài theo một đường thẳng
Hệ thống tủ cấp đông gió
12/21
Băng chuyền dạng thẳng đơn giản dễ chế tạo, sản phẩm cấp đông được đưa vào một đầu
và ra đầu kia. Để thời gian cấp đông đạt yêu cầu, chuyền dài của băng chuyền khá lớn
nên chiếm nhiều diện tích.
Để hạn chế tổn thất nhiệt ở cửa ra vào của các băng tải, khe hở vào ra rất hẹp. Một số
buồng cấp đông có khe hở có thể điều chỉnh được tuỳ thuộc từng loại sản phẩm.
Buồng cấp đông I.Q.F có băng chuyền thẳng
Thông số kỹ thuật buồng cấp đông I.Q.F kiểu thẳng
Tham khảo kích thước dây chuyền I.Q.F của MYCOM với kích thước băng tải 1200mm
và 1500mm như sau
Model: MSF-12 (Dây chuyền rộng 1200mm)
* Chỉ số 1 hoặc 2 biểu thị dây chuyền có 1 hay 2 băng tải
Model: MSF-15 ( Dây chuyền rộng 1500mm)
trong đó:
A- Chiều dài tổng thể của băng chuyền
Hệ thống tủ cấp đông gió
13/21
B- Chiều dài cấp đông
C- Chiều rộng băng chuyền
Chiều cao băng chuyền là 3000mm
Thông số kỹ thuật buồng cấp đông I.Q.F dạng thẳng của SEAREFICO
Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp đông I.Q.F với buồng cấp đông có băng tải dạng thẳng
không có gì khác so với sơ đồ của hệ thống có băng tải dạng xoắn ở trên hình 4-17.
Hệ thống cấp đông I.Q.F siêu tốc
Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Cấu tạo:
Về cấu tạo băng chuyền cấp đông IQF siêu tốc không khác mấy so với băng chuyền
dạng thẳng. Bên trong bố trí 1 hoặc 2 băng tải sản phẩm có khả năng điều chỉnh tốc độ
vô cấp, tuỳ theo yêu cầu cấp đông của nhiều sản phẩm khác nhau. Các dàn lạnh xếp
thành 02 dãy 2 bên băng tải. Để dòng không khí hướng tập trung vào sản phẩm trên băng
tải, người ta lắp hệ thống ống hướng gió cũng bằng vật liệu thép không rỉ.
Buồng cấp đông có bao che cách nhiệt bằng polyurethan, dày 150đến 200mm, hai bên
2 lớp inox, phủ sơn nhựa thực phẩm màu trắng hai mặt. Buồng cấp đông có cửa ra vào
Hệ thống tủ cấp đông gió
14/21
kiểu kho lạnh với hệ thống điện trở nhiệt sưởi cửa, bên trong cũng có hệ thống đèn chiếu
sáng.
Hệ thống băng tải rất đơn giản được thiết kế để giảm thiểu chi phí bảo dưỡng. Tốc độ
của băng có thể thay đổi cho từng loại sản phẩm cấp đông khác nhau. Băng tải cấp đông
chuyển động có thể điều chỉnh vô cấp nhờ bộ biến tần và đạt tốc độ khoảng từ 0,5 đến
10 m/phút, cho thời gian cấp đông từ 0,5 phút đén 10 phút.
Khung đỡ băng tải và các thiết bị cũng làm bằng vật liệu inox. Dàn lạnh làm bằng thép
không rỉ với các cánh tản nhiệt bằng nhôm thiết kế cho bơm cấp dịch tuần hoàn NH3/R22
bước cánh được thiết kế đặc biệt để tăng hiệu quả truyền nhiệt và vệ sinh dễ dàng. Băng
tải bằng inox dạng lưới có kích cỡ M8 x 2,5 (bước 8mm và thanh inox cỡ 2,5mm).
Chiều cao cho thông sản phẩm khoảng 50mm (tiêu chuẩn 35mm)
Vệ sinh các băng tải bằng nước có áp lực do người sử dụng đấu vào hệ thống vòi phun
bằng đồng để rửa băng tải và hệ thống xả tuyết để làm sạch dàn. Các bộ phận bên trong
máy có thể xịt rửa thủ công bằng nước có pha hoá chất phù hợp.
Quạt gió kiểu ly tâm với mô tơ nối trực tiếp, cánh quạt bằng nhôm và lồng dẫn khí vào
trong, mô tơ quạt bằng hợp kim nhôm đặc biệt được sơn phủ.
- Buồng cấp đông được thiết kế với một hoặc nhiều băng tải thẳng xuyên suốt có nhiều
cỡ rộng và luồng gió khác nhau.
- Khu vực mở để tiếp nhận nguyên liệu đầu vào của máy cấp đông có thể thay đổi dễ
dàng để phù hợp với độ dày sản phẩm cấp đông.
- Băng tải được làm bằng thép không rỉ
- Hệ thống được thiết kế theo từng môđun lắp sẵn cho phép tăng giảm năng suất cấp
đông trong một dải rộng. Mỗi môđun đều có dàn lạnh, quạt làm bằng nhôm được lắp
hoàn chỉnh.
Hệ thống tủ cấp đông gió
15/21
Băng chuyên cấp đông siêu tốc
Tất cả bề mặt và sàn đều kín nước, bên trong máy cấp đông có độ dốc nghiêng để tháo
nước dễ dàng.
Hệ thống xả tuyết dàn lạnh bằng nước hoạt động tự động vào cuối ca sản xuất.
Những chức năng của hệ thống
Các tấm phân phối khí phía bên trên có thể dễ dàng được nâng lên hoặc hạ xuống để vệ
sinh thường xuyên và bảo dưỡng cho khu vực tiếp xúc và để cấp đông sản phẩm.
Dàn lạnh bố trí hở ở cả 2 phía để kiểm tra dễ dàng khi dừng máy
Băng tải làm bằng thép không rỉ được thiết kế bằng 01 lớp lưới inox đơn giản, để hạn
chế việc sản phẩm kẹt trong quá trình sản xuất.
Bảng điện điều khiển máy cấp đông và điều chỉnh thời gian cấp đông ở mọi chế độ vận
hành, vệ sinh xả tuyết dàn lạnh. Việc điều chỉnh nhiệt độ giúp dễ dàng theo dỏi và kiểm
soát chất lượng sản phẩm.
Nguyên lý làm việc
Trong suốt thời gian cấp đông, khi sản phẩm di chuyển xuyên qua buồng cấp đông trên
những băng chuyền, hàng ngàn tia khí lạnh với tốc độ cao hướng trực tiếp và liên tục lên
mặt trên và mặt dưới của sản phẩm, thổi hơi nóng bao bọc quanh sản phẩm đẩy nhanh
quá trình trao đổi nhiệt. Các tia khí lạnh này làm lạnh đạt hiệu quả tương đương phương
pháp nhúng nitơ lỏng.
Khi các tia khí lạnh thổi qua bề mặt sản phẩm, trên bề mặt sản phẩm nhanh chóng tạo
nên một lớp băng mỏng bao bọc quanh sản phẩm, làm giảm mất nước và giữ sản phẩm
Hệ thống tủ cấp đông gió
16/21
không bị biến dạng về mặt cơ học. Hình dạng và kích thước ban đầu của sản phẩm được
duy trì trong suốt quá trình cấp đông. Có nhiều ưu điểm với kiểu thiết kế đặc biệt này:
Cùng thời gian cấp đông nhanh như máy cấp đông sử dụng nitơ lỏng
Hạn chế mất nước tối thiểu ngang bằng hay tốt hơn cấp đông bằng ni tơ lỏng
Chi phí vận hành bằng phân nửa so với phương pháp dùng ni tơ lỏng
Chất lượng sản phẩm tuyệt hảo, không bị cháy lạnh
Sản phẩm không bị dịch chuyển trong máy cấp đông
Không bị ảnh hưởng của sự rung động khi di chuyển
Sản phẩm cấp đông hoàn toàn phẳng phiu, giữ nguyên hình dạng ban đầu
Đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh công nghệp
Thiết kế theo kiểu khối hoàn chỉnh nên:
• Lắp đặt nhanh
• Xây lắp nhà máy theo tiêu chuẩn xây dựng chất lượng cao
• Thiết kế tiêu chuẩn phù hợp với dây chuyền sản xuất của khách hàng với bề
rộng và công suất tự chọn
• Dễ dàng mở rộng bằng các khối bỏ sung để tăng công suất sau này
• Hệ thống lạnh NH3 hoặc Frêôn hợp nhất, tiêu chuẩn
Hệ thống cấp đông siêu tốc được thiết kế để chế biến các loại sản phẩm mỏng, dẹt như
cá fillets, tôm cũng như các loại bánh nướng, khoai và các sản phẩm trứng
Các thông số làm việc của buồng cấp đông siêu tốc
- Sản phẩm cấp đông: Tôm, cá các loại, đặc biệt phù hợp dạng rời không bao gói.
- Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: +10oC đến +12oC
- Nhiệt độ trung bình sản phẩm đầu ra : - 18oC
- Nhiệt độ dàn lạnh/không khí: -43/-40oC
- Thời gian cấp đông rất ngắn
Hệ thống tủ cấp đông gió
17/21
Hệ thống cấp đông I.Q.F siêu tốc có đặc điểm là nhiệt độ không khí làm việc rất thấp
-40oC và tốc độ lưu động không khí mạnh và tiếp xúc 2 mặt trên và dưới sản phẩm nên
thời gian cấp đông rất ngắn.
+ Tôm vỏ 16/20 Không quá 5 phút
+ Tôm luộc 31/40 Không quá 3 phút
- Môi chất lạnh NH3 có dùng bơm dịch tuần hoàn.
Tỷ lệ hao hụt sản phẩm rất bé. Ví dụ, đối với tôm các loại ở dạng sơ chế, tỷ lệ hao hụt
khi cấp đông khoảng 0,6 đến 0,9%, nghĩa là không vượt quá 1%.
Thời gian cấp đông và hao hụt nước
Thông số kỹ thuật một số buồng cấp đông siêu tốc
Hệ thống tủ cấp đông gió
18/21
Thông số buòng cấp đông I.Q.F siêu tốc của SEAREFICO
Bố trí thiết bị bên trong buồng cấp đông siêu tốc
* Buồng cấp đông siêu tốc FRIGOSCANDIA Thụy Điển.
Hiện nay ở nước ta sử dụng tương đối phổ biến buồng cấp đông siêu tốc của hãng
FRIGOSCANDIA Thụy Điển. Băng chuyền dạng thẳng của FRIGOSCANDIA (Thụy
Điển) ứng dụng công nghệ va chạm (Impingement), công nghệ hiện đại nhất trong các
trong các kiểu máy cấp đông băng chuyền thẳng hiện có trên thị trường. Đó là kiểu máy
ADVANTECTM
Dưới đây là thông số kỹ thuật hệ thống cấp đông siêu tốc kiểu ADVANTEC 500 kg/h
- Kiểu máy ADVANTECTM 1M-1250-1 của FRIGOSCANDIA
Kích thước
- Kích thước phủ bì : 6410 x 3700 x 3000mm (LxWxH)
- Chiều cao đầu nạp liệu : 950mm
- Chiều cao đầu ra liệu : 950mm
- Chiều rộng băng tải : 1250mm, khổ hữu dụng 1220mm
Công suất cấp đông
- Sản phẩm cấp đông : Tôm, cá các loại, đặc biệt phù hợp dạng rời không bao gói.
- Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: +10oC đến +15oC
- Nhiệt độ sản phẩm đầu ra : - 18oC
- Nhiệt độ dàn lạnh/không khí : -43/-40oC
- Công suất sản phẩm
Hệ thống tủ cấp đông gió
19/21
+ Tôm vỏ 16/20 450 kg/h
+ Tôm luộc 31/40 550 kg/h
- Thời gian cấp đông
+ Tôm vỏ 16/20 Không quá 5 phút
+ Tôm luộc 31/40 Không quá 3 phút
Thông số về nhiệt
- Công suất lạnh yêu cầu cho sản lượng 500 kg/h là ; 90 kW
- Môi chất lạnh NH3 có dùng bơm dịch tuần hoàn đạt nhiệt độ bay hơi ở dàn lạnh là to=-
43oC
Thông số về điện
- Công suất băng tải
Loại 01 băng tải đơn : 01 mô tơ 0,75 kW/380V/3Ph/50Hz
- Công suất điện cho quạt : 02 quạt với mô tơ có công suất 9 kW
- Công suất tiêu thụ điện của thiết bị : 22 kW
- Công suất điện tối đa : 27 kW
Hệ thống xả đá dàn lạnh
- Lưu lượng nước tối đa cần thiết : 400 Lít/phút dùng để xả đá dàn lạnh
- Ngoài ra còn cần lượng nước có dung lượng 100 Lít/phút để phục vụ rửa belt qua hệ
thống vòi phun trong khoảng 5 phút.
Vật liệu cấu tạo
- Quạt gió : cánh quạt bằng hợp kim nhôm đặc biệt do Frigoscandia chế tạo
- Băng tải : bằng inox dạng lưới có kích cỡ M8 x 2,5 với mắt lưới có bước 8mm & cọng
inox cỡ 2,5mm.
- Khung sàn đỡ băng tải và các cơ cấu đi kèm : Bằng inox
Hệ thống tủ cấp đông gió
20/21
- Vỏ panel bao che : Bằng P.U dày 100mm . phủ sơn nhựa thực phẩm màu trắng .
- Cấu tạo dàn lạnh và các tấm tản nhiệt : Bằng inox & các cánh tant nhiệt bằng nhôm có
bước cánh đặc biệt để tăng hiệu quả truyền nhiệt và vệ sinh dễ dàng.
- Phương pháp vệ sinh các băng tải : bằng nước có áp lực do người sử dụng đấu vào hệ
thống bec phun để rửa belt & hệ thống xả tuyết để làm sạch dàn. Các bọ phân bên trong
máy có thể xịt rửa thủ công bằng nước có pha hoá chất phù hợp.
Hao hụt sản phẩm
Đối với tôm các loại ở dạng sơ chế : Tỷ lệ hao hụt khi cấp đông khoảng 0,6 đến 0,9%.
Nghĩa là không vượt quá 1%.
Hệ thống tủ cấp đông gió
21/21