Phương pháp và ứng dụng làm lạnh

BÀI TIỂU LUẬN NHÓM 8
BÀI TIỂU LUẬN NHÓM 8
Đề tài: Phương pháp và ứng dụng
Đề tài: Phương pháp và ứng dụng
làm lạnh
làm lạnh


Sinh Viên Thự Hiện:
Sinh Viên Thự Hiện:


Lê Hoàng Trung Dũng
Lê Hoàng Trung Dũng


Hoàng Kim Anh
Hoàng Kim Anh


Hoàng Minh Dũng
Hoàng Minh Dũng
Trương Đình Trung
Trương Đình Trung
Văn Công Đức
Văn Công Đức

Giới thiệu
Giới thiệu
Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng
Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng
rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến
rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến
và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh
và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh
học Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng
học Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng
rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau:
rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau:
Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá
Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá
chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt
chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt
độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế
độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế
chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv… Ngày
chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv… Ngày
nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều
nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều
mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ
mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ
thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật
thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật
của tất cả các nước.
của tất cả các nước.

1. Ứng dụng trong ngành chế biến và bảo quản
1. Ứng dụng trong ngành chế biến và bảo quản
thực phẩm
thực phẩm


1.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp
1.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp
đối với thực phẩm
đối với thực phẩm
:
:
Ở nhiệt độ thấp các phản
Ở nhiệt độ thấp các phản
ứng hoá sinh trong thực phẩm bị
ứng hoá sinh trong thực phẩm bị
ức chế. Trong phạm vi nhiệt độ
ức chế. Trong phạm vi nhiệt độ
bình thường cứ giảm 100
bình thường cứ giảm 100
0
0
C thì tốc
C thì tốc
độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến
độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến
1/3 lần
1/3 lần
Nhiệt độ thấp tác dụng đến
Nhiệt độ thấp tác dụng đến
hoạt động của các men phân giải
hoạt động của các men phân giải
nhưng không tiêu diệt được chúng
nhưng không tiêu diệt được chúng
Nhiệt độ xuống dưới 0
Nhiệt độ xuống dưới 0
0
0
C,
C,
phần lớn hoạt động của enzim bị
phần lớn hoạt động của enzim bị
đình chỉ.
đình chỉ.

Một số men như lipaza,
Một số men như lipaza,
trypsin, catalaza ở nhiệt độ -191
trypsin, catalaza ở nhiệt độ -191
0
0
C
C
cũng không bị phá huỷ. Nhiệt độ
cũng không bị phá huỷ. Nhiệt độ
càng thấp khả năng phân giải giảm.
càng thấp khả năng phân giải giảm.
Tế bào động vật có cấu trúc và
Tế bào động vật có cấu trúc và
hoạt động sống phức tạp, gắn liền
hoạt động sống phức tạp, gắn liền
với cơ thể sống.
với cơ thể sống.
Một số loài động vật có khả
Một số loài động vật có khả
năng tự điều chỉnh hoạt động sống
năng tự điều chỉnh hoạt động sống
khi nhiệt độ giảm, cơ thể giảm các
khi nhiệt độ giảm, cơ thể giảm các
hoạt động sống đến mức nhu cầu
hoạt động sống đến mức nhu cầu
bình thường của điều kiện môi
bình thường của điều kiện môi
trường trong một khoảng thời gian
trường trong một khoảng thời gian
nhất định.
nhất định.
Để bảo quả thực phẩm người
Để bảo quả thực phẩm người
ta có thể thực hiện nhiều cách như:
ta có thể thực hiện nhiều cách như:
phơi, sấy khô, đóng hộp và bảo
phơi, sấy khô, đóng hộp và bảo
quản lạnh.
quản lạnh.

Tuy nhiên phương pháp bảo quả lạnh tỏ ra có ưu điểm nổi bật vì:
Tuy nhiên phương pháp bảo quả lạnh tỏ ra có ưu điểm nổi bật vì:
- Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương
- Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương
pháp này.
pháp này.
- Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp
- Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp
với tính chất mùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản.
với tính chất mùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản.
- Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn
- Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn
được hương vị, màu sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực
được hương vị, màu sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực
phẩm.
phẩm.

1.2 Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm:
1.2 Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm:
Có hai chế độ xử lý lạnh sản phẩm là xử lý
Có hai chế độ xử lý lạnh sản phẩm là xử lý
lạnh và xử lý lạnh đông:
lạnh và xử lý lạnh đông:
-
Xử lý lạnh là làm lạnh các sản phẩm
Xử lý lạnh là làm lạnh các sản phẩm
xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh yêu
xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh yêu
cầu. Nhiệt độ bảo quản này phải nằm
cầu. Nhiệt độ bảo quản này phải nằm
trên điểm đóng băng của sản phẩm.
trên điểm đóng băng của sản phẩm.
Đặc điểm là sau khi xử lý lạnh, sản phẩm
Đặc điểm là sau khi xử lý lạnh, sản phẩm
còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng.
còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng.
-
Xử lý lạnh đông là kết đông (làm lạnh
Xử lý lạnh đông là kết đông (làm lạnh
đông) các sản phẩm. Sản phẩm hoàn toàn
đông) các sản phẩm. Sản phẩm hoàn toàn
hóa cứng do hầu hết nước và dịch trong sản
hóa cứng do hầu hết nước và dịch trong sản
phẩm đã đóng thành băng. Nhiệt độ tâm
phẩm đã đóng thành băng. Nhiệt độ tâm
sản phẩm đạt -80
sản phẩm đạt -80
0
0
C, nhiệt độ bề mặt đạt từ
C, nhiệt độ bề mặt đạt từ
-180
-180
0
0
C đến -120
C đến -120
0
0
C.
C.

2. Ứng dụng trong sản xuất bia, nước ngọt
2. Ứng dụng trong sản xuất bia, nước ngọt


Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống độ cồn thấp, thu nhận
Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống độ cồn thấp, thu nhận
được bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường (từ gạo, ngô,
được bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường (từ gạo, ngô,
tiểu mạch, đại mạch vv…), nước và hoa húp lông. Qui trình công nghệ
tiểu mạch, đại mạch vv…), nước và hoa húp lông. Qui trình công nghệ
sản xuất bia trải qua nhiều giai đoạn cần phải tiến hành làm lạnh mới
sản xuất bia trải qua nhiều giai đoạn cần phải tiến hành làm lạnh mới
đảm bảo yêu cầu.
đảm bảo yêu cầu.


Đối với nhà máy sản xuất bia hiện đại, lạnh được sử dụng ở các khâu cụ
Đối với nhà máy sản xuất bia hiện đại, lạnh được sử dụng ở các khâu cụ
thể như sau:
thể như sau:
a.
a.
Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu
Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu
b.
b.
Quá trình lên men bia
Quá trình lên men bia
c.
c.
Bảo quản và nhân men giống
Bảo quản và nhân men giống
d.
d.
Làm lạnh đông CO2
Làm lạnh đông CO2
e.
e.
Làm lạnh nước 10
Làm lạnh nước 10
0
0
C
C
f.
f.
Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà
Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà

a
a
. Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu
. Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu
Dịch đường sau quá trình húp lông hoá có nhiệt độ khoảng
Dịch đường sau quá trình húp lông hoá có nhiệt độ khoảng
800C cần phải tiến hành hạ nhiệt độ một cách nhanh chóng
800C cần phải tiến hành hạ nhiệt độ một cách nhanh chóng
xuống nhiệt độ lên men 6÷80C. Tốc độ làm lạnh khoảng 30÷45
xuống nhiệt độ lên men 6÷80C. Tốc độ làm lạnh khoảng 30÷45
phút. Nếu làm lạnh chậm một số chủng vi sinh vật có hại cho
phút. Nếu làm lạnh chậm một số chủng vi sinh vật có hại cho
quá trình lên men sẽ kịp phát triển và làm giảm chất lượng bia.
quá trình lên men sẽ kịp phát triển và làm giảm chất lượng bia.
Để làm lạnh dịch đường người ta sử dụng thiết bị làm lạnh
Để làm lạnh dịch đường người ta sử dụng thiết bị làm lạnh
nhanh.
nhanh.
Như vậy trong quá trình hạ nhiệt này đòi hỏi phải sử dụng một
Như vậy trong quá trình hạ nhiệt này đòi hỏi phải sử dụng một
lượng lạnh khá lớn. Tính trung bình đối với một nhà máy bia
lượng lạnh khá lớn. Tính trung bình đối với một nhà máy bia
công suất 50 triệu lít/năm mỗi ngày phải nấu khoảng 180m3
công suất 50 triệu lít/năm mỗi ngày phải nấu khoảng 180m3
dịch đường. Lượng lạnh dùng để hạ nhiệt rất lớn.
dịch đường. Lượng lạnh dùng để hạ nhiệt rất lớn.

b. Quá trình lên men bia
b. Quá trình lên men bia
Quá trình lên men bia được thực
Quá trình lên men bia được thực
hiện ở một phạm vi nhiệt độ nhất
hiện ở một phạm vi nhiệt độ nhất
định khoảng 6÷80C. Quá trình
định khoảng 6÷80C. Quá trình
lên men là giai đoạn quyết định
lên men là giai đoạn quyết định
để chuyển hoá dịch đường
để chuyển hoá dịch đường
houblon hoá thành bia dưới tác
houblon hoá thành bia dưới tác
động của nấm men thông qua
động của nấm men thông qua
hoạt động sống của chúng. Trong
hoạt động sống của chúng. Trong
quá trình lên men dung dịch toả
quá trình lên men dung dịch toả
ra một lượng nhiệt lớn.
ra một lượng nhiệt lớn.

c. Bảo quản và nhân men giống
c. Bảo quản và nhân men giống
Một khâu vô cùng quan trọng
Một khâu vô cùng quan trọng
cần lạnh trong nhà máy bia là
cần lạnh trong nhà máy bia là
khâu bảo quản và nhân men
khâu bảo quản và nhân men
giống. Men giống được bảo
giống. Men giống được bảo
quản trong những tank đặc biệt
quản trong những tank đặc biệt
ở nhiệt độ thấp. Tank cũng có
ở nhiệt độ thấp. Tank cũng có
cấu tạo tương tự tank lên men,
cấu tạo tương tự tank lên men,
nó có thân hình trụ bên ngoài có
nó có thân hình trụ bên ngoài có
các áo dẫn glycol làm lạnh. Tuy
các áo dẫn glycol làm lạnh. Tuy
nhiên kích thước của tank men
nhiên kích thước của tank men
nhỏ hơn tank lên men rất nhiều,
nhỏ hơn tank lên men rất nhiều,
nên lượng lạnh cần thiết cho
nên lượng lạnh cần thiết cho
tank men giống không lớn.
tank men giống không lớn.



d. Làm lạnh đông CO2
d. Làm lạnh đông CO2
Trong quá trình lên men nhờ các quá
Trong quá trình lên men nhờ các quá
trình thuỷ phân mà trong các tank lên
trình thuỷ phân mà trong các tank lên
men sinh ra rất nhiều khí CO2. Khí CO2
men sinh ra rất nhiều khí CO2. Khí CO2
lại rất cần cho trong qui trình công nghệ
lại rất cần cho trong qui trình công nghệ
bia như ở khâu chiết rót và xử lý công
bia như ở khâu chiết rót và xử lý công
nghệ ở tank lên men. Khí CO2 thoát ra
nghệ ở tank lên men. Khí CO2 thoát ra
từ các tank lên men trong các quá trình
từ các tank lên men trong các quá trình
sinh hoá cần phải được thu hồi, bảo quản
sinh hoá cần phải được thu hồi, bảo quản
để sử dụng vào trong dây chuyền công
để sử dụng vào trong dây chuyền công
nghệ. Để bảo quản CO2 tốt nhất chỉ có
nghệ. Để bảo quản CO2 tốt nhất chỉ có
thể ở thể lỏng, ở nhiệt độ bình thường áp
thể ở thể lỏng, ở nhiệt độ bình thường áp
suất ngưng tụ của CO2 đạt gần 100at. Vì
suất ngưng tụ của CO2 đạt gần 100at. Vì
vậy để giảm áp suất bảo quản CO2
vậy để giảm áp suất bảo quản CO2
xuống áp suất dưới 20 kG/cm2 cần thiết
xuống áp suất dưới 20 kG/cm2 cần thiết
phải hạ nhiệt độ bảo quản xuống rất thấp
phải hạ nhiệt độ bảo quản xuống rất thấp
cỡ (- 30 ÷ -350C).
cỡ (- 30 ÷ -350C).

e. Làm lạnh nước 10C
e. Làm lạnh nước 10C
Nước lạnh được sử dụng trong nhà máy bia với nhiều mục đích khác nhau,
Nước lạnh được sử dụng trong nhà máy bia với nhiều mục đích khác nhau,
đặc biệt được sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi được houblon
đặc biệt được sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi được houblon
hoá đến khoảng 200C. Việc sử dụng nước 10C là một giải pháp rất hữu
hoá đến khoảng 200C. Việc sử dụng nước 10C là một giải pháp rất hữu
hiệu và kinh tế trong các nhà máy bia hiện đại. Phụ tải nhiệt của các mẻ
hiệu và kinh tế trong các nhà máy bia hiện đại. Phụ tải nhiệt của các mẻ
nấu theo thời gian trong ngày không đều và liên tực mà có dạng hình xung.
nấu theo thời gian trong ngày không đều và liên tực mà có dạng hình xung.
Khi các mẻ nấu hoàn thành yêu cầu phải tiến hành làm lạnh rất nhanh. Rõ
Khi các mẻ nấu hoàn thành yêu cầu phải tiến hành làm lạnh rất nhanh. Rõ
ràng nếu sử dụng làm lạnh trực tiếp thì công suất máy lạnh sẽ rất lớn.
ràng nếu sử dụng làm lạnh trực tiếp thì công suất máy lạnh sẽ rất lớn.
Việc sử dụng nước lạnh 10C để hạ lạnh nhanh dịch đường cho phép trữ
Việc sử dụng nước lạnh 10C để hạ lạnh nhanh dịch đường cho phép trữ
một lượng lạnh đáng kể để làm lạnh dịch đường của các mẻ nấu một cách
một lượng lạnh đáng kể để làm lạnh dịch đường của các mẻ nấu một cách
nhanh chóng. Điều này cho phép không cần có hệ thống lạnh lớn nhưng
nhanh chóng. Điều này cho phép không cần có hệ thống lạnh lớn nhưng
vẫn đảm bảo yêu cầu. Nước được làm lạnh nhờ glycol đến khoảng 10C qua
vẫn đảm bảo yêu cầu. Nước được làm lạnh nhờ glycol đến khoảng 10C qua
thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản.
thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản.

f. Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà
f. Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà


Trong một số nhà máy
Trong một số nhà máy
công nghệ cũ, bia được bảo
công nghệ cũ, bia được bảo
quản lạnh trong các hầm làm
quản lạnh trong các hầm làm
lạnh, trong trường hợp này cần
lạnh, trong trường hợp này cần
cung cấp lạnh để làm lạnh hầm
cung cấp lạnh để làm lạnh hầm
bảo quản.
bảo quản.
Có thể sử dụng lạnh của glycol
Có thể sử dụng lạnh của glycol
để điều hoà không khí trong
để điều hoà không khí trong
một số khu vực nhất định của
một số khu vực nhất định của
nhà máy, các phòng bảo quản
nhà máy, các phòng bảo quản
hoa vv
hoa vv

2.1 Ứng dụng trong công nghiệp hoá chất
2.1 Ứng dụng trong công nghiệp hoá chất


Trong công nghiệp hoá chất như hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công
Trong công nghiệp hoá chất như hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công
nghiệp hoá học như clo, amôniắc, cacbonnic, sunfuarơ, các loại chất đốt, các
nghiệp hoá học như clo, amôniắc, cacbonnic, sunfuarơ, các loại chất đốt, các
khí sinh học vv…
khí sinh học vv…
Hoá lỏng và tách các chất khí từ không khí là một ngành công nghiệp hết sức
Hoá lỏng và tách các chất khí từ không khí là một ngành công nghiệp hết sức
quan trọng, có ý nghĩa vô cùng to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y
quan trọng, có ý nghĩa vô cùng to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y
học, ngành sản xuất chế tạo cơ khí, phân đạm, chất tải lạnh vv… Các loạt khí
học, ngành sản xuất chế tạo cơ khí, phân đạm, chất tải lạnh vv… Các loạt khí
trơ như nêôn, agôn vv… được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và sản
trơ như nêôn, agôn vv… được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và sản
xuất
xuất
bóng đèn.
bóng đèn.
Việc sản xuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh được sự hỗ trợ tích cực
Việc sản xuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh được sự hỗ trợ tích cực
của kỹ thuật lạnh. Thí dụ trong quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải
của kỹ thuật lạnh. Thí dụ trong quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải
làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp đúng yêu cầu công nghệ thì chất
làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp đúng yêu cầu công nghệ thì chất
lượng mới đảm bảo.
lượng mới đảm bảo.

Xem chi tiết: Phương pháp và ứng dụng làm lạnh