BỂ SẢN XUẤT KEM
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG
1. Giới thiệu chung về kem :
Kem là sản phẩm chủ yếu của sữa với các phụ gia. Có nhiều lọai kem khác nhau như :
kem thường, kem sữa, kem hoa quả, kem trứng, kem váng sữa, kem dầu thơm…Thành phần
của kem được thêm các chất khác nhau như bột cacao, sôcôla, hoa quả và các loại tinh dầu
thơm…. Tên của kem cũng nói lên thành phần chủ yếu của kem như: kem sữa đậu xanh, kem
sữa sôcôla, kem váng sữa cà phê, kem sữa hồ đào, kem táo, kem mơ, kem dừa…
Ngoài ra kem được phân loại theo hình dạng và phương pháp chế biến như : kem que,
kem gói, kem cốc, kem bát,…
Bảng thành phần chủ yếu và giá trị dinh dưỡng của 1 số loại kem :
Thành phần
cơ bản của
kem
Kem sữa :
Cà phê
Sôcôla
Hoa quả
Kem váng
sữa
Cà phê
Sôcôla
Hoa quả
Kem hoa quả
1
2
3
Kem dầu
thơm
Chất béo từ
sữa (không
nhỏ hơn) %
Đường
(không nhỏ
hơn), %
Thành phần
khô trong sữa
,%
Tổng thành
phần khô, %
Lượng calo,
kcal/kg kem
3,5
3,5
2,8
15,5
15,5
16
10
10
12
29,5
31,5
33,5
1400
1470
1550
10
10
8
14
16
15
10
10
12
34
36
38
1920
2000
2080
-
27
30
31
25
-
30
33
35
25
1230
1350
1430
1100
2. Quy trình sản xuất ke m :
- Kem ít nhất phải chứa 10% chất béo, kem hoa quả ít nhất 8% và 20% bột hoa quả.
Sau khi đã cân đong tự động, các thành phần được đưa vào máy khuấy, trộn đều,
lọc, triệt khuẩn, làm đồng nhất và được làm lạnh trong dàn lạnh kiểu tấm đến 2 ÷
4°C, sau đó đưa vào các bình chứa ( 3000 lít ) để ủ cho “chín tới”. Thời gian chín
tới của hỗn hợp tùy theo các chất phụ gia, kéo dài 4 ÷ 24h. Sau khi chín tới, hỗn
hợp được đưa vào lạnh đông, rót, làm cứng đóng gói rồi bảo quản.
- Trong máy lạnh đông, hỗn hợp được nhào trộn để không khí lẫn vào hỗn hợp dưới
dạng bọt khí li ti. Sau khi nhào trộn và kết đông thể tích hỗn hợp tăng từ 80 đến
100%, đồng thời nhiệt độ giảm đến -5°C trong đó 30% nước đã hóa băng. Hỗn
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 1
BỂ SẢN XUẤT KEM
hợp này được gọi là kem xốp. Kem xốp được rót vào bao bì, đóng vào hộp, rót
thành các suất đều… rồi đưa vào máy kết đông hoặc hầm kết đông để đưa nhiệt độ
tâm kem xuống -18°C đến -20°C. Quá trình này gọi là làm cứng kem. Có thể làm
cứng kem đến -25°C và bảo quản đông ở nhiệt độ -25°C đến 35°C.
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 2
BỂ SẢN XUẤT KEM
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 3
BỂ SẢN XUẤT KEM
CHƯƠNG II
CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
Mục đích của việc chọn phương pháp thiết kế là tìm ra được phương án tương đối tốt, phù
hợp với các yêu cầu của xí nghiệp, đồng thời phải đảm bảo tính hiệu quả về kinh tế của công
trình. Vì năng suất kem nhỏ nên phải thiết kế sao cho vận hành đơn giản, dễ dàng, vì vậy tất cả
các thiết bị phải gọn nhẹ.
I. Chọn chất tải lạnh
Trong kỹ thuật lạnh, muốn thực hiện vận tải lạnh từ nơi phát sinh đến nới tiêu thụ, phải
sử dụng những chất tải lạnh. Chất tải lạnh có thể ở 3 trạng thái:
Trạng thái hơi (khí).
Trạng thái lỏng (thường ở dạng dung dịch).
Trạng thái rắn.
1. Yê u cầu của chất tải lạnh
Chất tải lạnh phải đảm bảo những yêu cầu sau:
Nhiệt độ đông đặc phải thấp.
Nhiệt dung riêng và khả năng dẫn nhiệt cao.
Độ nhớt và trọng lượng riêng nhỏ.
Không ăn mòn kim loại và các vật liệu khác trong thiết bị.
Không độc hại và không nguy hiểm.
Dễ kiểm, rẻ tiền, dễ bảo quản và dễ vận hành.
2. Phân tích tính chất của chất tải lạnh
Sau đây ta sẽ phân tích tính chất cùng ưu nhượt điểm của từng loại chất tải lạnh và đề ra
phương án lựu chọn chất tải lạnh cho bể đá khối của ta.
2.1.Chất tải lạnh ở thể khí
Đối với chất tải lạnh ở thể khí thì không khí là chất tải lạnh được dùng phổ biến nhất vì
nó có các ưu điểm sau:
Rẻ tiền, đâu cũng có nhiều.
Dễ vận chuyển vào nơi cần làm lạnh.
Trong các hệ thống thông gió phục vụ cho sinh hoạt, nhà ở …thì không khí là
môi trường tải lạnh tốt nhất, do không khí không độc và dễ điều chỉnh tốc độ,
lưu lượng.
Nhưng không khí có những nhượt điểm sau:
Hệ số cấp nhiệt quá nhỏ 6 8 Kcal/m2 .h.o C.
Nếu tăng tốc độ vận chuyển của không khí thì hệ số tăng nhưng không đáng
kể.
Khó làm sạch, khó tách vi sinh vật.
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 4
BỂ SẢN XUẤT KEM
Các môi trường tải lạnh khác như: N 2 , CO2 cũng có các nhược điểm giống không khí và
các nhược điểm riêng khác. Sử dụng chất tải lạnh này thì đắc tiền và phải dùng trong hệ thống
kín.
2.2.Chất tải lạnh ở thể lỏng
Thường dùng nhất là nước muối.
Nước muối có những ưu điểm sau:
Có hệ số truyền nhiệt lớn: = 200 400 Kcal/m2 .h.o C.
Trường hợp chất lỏng chuyển động với vận tốc 5m/s thì = 40.000 Kcal/m2 .h.o C.
Dùng môi trường lỏng thì tránh được hao hụt khối lượng, tránh được hiện tượng
oxy hóa sản phẩm.
Dùng nước muối có thể đạt được nhiệt độ khá thấp bằng cách trộn loại muối ăn
với nhau, cho nên dùng dung dịch nước muối làm chất tải lạnh ta không sợ hiện
tượng chất tải lạnh bị đông đặc vì nhiệt độ đóng băng của các dung dịch muối khá
thấp. Các loại muối hòa tan trong hỗn hợp với nước đá sẽ thu nhiệt và làm lạnh
hỗn hợp đến nhiệt độ tương đối thấp. Ví dụ, hỗn hợp nước đá với nước muối NaCl
có thể làm lạnh đến nhiệt độ -21,2o C và với muối CaCl2 thì có thể đến -55o C.
Bên cạnh những ưu điểm, dung dịch muối có những nhượt điểm sau:
Nước muối thấm vào sản phẩm cần làm lạnh, thấm vào dụng cụ thiết bị làm ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm và làm cho thiết bị chóng bỉ, chóng mục.
Một số sản phẩm không cho phép thấm ướt nên không thể dùng môi trường lỏng
để làm lạnh.
Dung dịch NaCl khi bị bẩn rất khó làm sạch, mặt khác dung dịch NaCl tạo thành
bọt trào ra ngoài gấy tiêu tốn muối, bẩn, nguy hiểm, hạn chế sự tiếp xúc giữa sản
phẩm và môi trường.
Các biện pháp nhằm khắc phục:
Trong các loại dung dịch muối thì dung dịch CaCl2 nguyên chất có tính ăn mòn
kim loại ít nhất. Trong thực tế không có CaCl2 tinh khiết nên ta có thể hạn chế sự
ăn mòn bằng cách thêm chất chống ăn mòn.
Cuï theå nhö vôùi 1 m3 dung dòch CaCl2 thì duøng 1,6 Kg Na2Cr2O7 ( coù theâm 27
Kg NaOH cho 1 Kg Na 2Cr 2O7 ñeå chuyeån bicromat thaønh cromat trung tính
Na2CrO4).
Tröôùc khi theâm chaát choáng aên moøn ta phaûi trung hoøa dung dòch ñeán PH = 7.
Moãi naêm moät laàn phaûi theâm ½ löôïng Na2Cr2O7 vaø kieàm ban ñaàu.
Ñoái vôùi dung dòch NaCl thì cuõng duøng chaát choáng aên moøn nhö treân. Cuï theå laø
vôùi 1m3 dung dòch pha 3,2 Kg Na2Cr 2O7( coù theâm 27 Kg NaOH cho 1Kg
Na2Cr 2O7).Vaø tröôùc ñoù cuõng phaûi trung hoøa dung dòch ñeán PH = 7 moãi naêm
cuõng phaûi coù moät laàn cho theâm löôïng ban ñaàu Na2Cr 2O7 vaø NaOH.
2.3.Chất tải lạnh rắn
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 5
BỂ SẢN XUẤT KEM
Thöôøng duøng laø ñaù öôùt, ñaù ,khoâ. Ñaù öôùt goàm ñaù thieân nhieân vaø ñaù nhaân taïo. Ñaù
khoâ laø tuyeát cacbonic.
Ñaù khoâ ñöôïc saûn xuaát töø nhieàu nguyeân lieäu reû tieàn khaùc nhau nhö: khoùi loø hôi,
khí moû than, khí CO 2 trong coâng nghieäp leân men röôïu, bia, thuûy phaân goã, coâng ngheä
toång hôïp NH 3, coâng ngheä cheá bieán daàu moû…
Ñaù khoâ bay hôi khoâng qua traïng thaùi loûng ( söï thaêng hoa ) neân ñöôïc öùng duïng
thích hôïp cho baûo quaûn nhieàu loïai saûn phaåm, laøm laïnh ñoâng thöïc phaåm.
Nhöôïc ñieåm cô baûn cuûa ñaù khoâ laø vieäc saûn xuaát noù phöùc taïp vaø ñaét tieàn hôn ñaù
öôùt raát nhieàu.
3. Chọn chất tải lạnh
Qua việc phân tích ở trên ta nhận thất:
Chaát taûi laïnh theå khí coù heä soá caáp nhieät
quaù beù, khoâng theå ñaùp öùng cho
vieäc saûn xuaát ñaù.
Ñoái vôùi chaát taûi laïnh raén neáu duøng ta chæ coù theå duøng ñöôïc tuyeát cacbonic ñeå
laøm chaát taûi laïnh (vì caùc loaïi chaát taûi laïnh raén coøn laïi ñeàu laø ñaù ). Tuy nhieân
tuyeát cacbonic saûn xuaát phöùc taïp, ñaét tieàn neân ta cuõng khoâng duøng.
Chaát taûi laïnh loûng coù öu ñieåm cô baûn laø coù heä soá caáp nhieät
khaù lôùn, coù theå
ñaùp öùng toát cho yeâu caàu saûn xuaát ñaù. Maët khaùc hieän nay ngöôøi ta cuõng ñaõ tìm
ra nhöõng bieän phaùp ñeå khaéc phuïc caùc nhöôïc ñieåm cuûa chaát taûi laïnh loûng nhö
aên moøn thieát bò, khoù laøm saïch…. Cho neân, vieäc choïn chaát taûi laïnh loûng laø hôïp
lyù hôn caû.
Trong coâng nghieäp saûn xuaát ñaù caây, ngöôøi ta thöôøng duøng caùc loaïi dung dòch muoái sau
ñaây:
Dung dòch NaCl
Dung dòch MgCl 2
Dung dòch CaCl 2
Hoãn hôïp caùc loaïi dung dòch treân
Caùc dung dòch naøy coù ñaëc tính lyù töôûng cuûa chaát taûi laïnh loûn g, khoâng ñoäc haïi vaø deã
tìm.
Bảng: nhiệt độ đông đặc của một số dung dịch muối
Soá
Thöù
Töï
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Muoái hoøa tan
Noàng ñoä
Nhieät ñoä
%
Ñoâng ñaëc
Khoái löôïng
Page 6
BỂ SẢN XUẤT KEM
1
NaCl
23,1
-21,2
2
CaCl2
29,9
-55
3
MgCl 2
20
-35
4
MgSO4
19
-9,9
Trong sản xuất, người ta thường chọn nhiệt độ dung dịch chất tải nhiệt thấp hơn
nhiệt độ để đông đá là 5o C, và cao hơn nhiệt độ đóng băng của dung dịch khoảng 10o C.
Nhiệt độ để đông đá là -5o C, nên nhiệt độ trung bình của chất tải nhiệt là -10o C, và
nhiệt độ đông đặc của dung dịch là -20o C.
Cho nên, dung dịch NaCl 23,1% có nhiệt độ đông đặc là 21,2o C, sẽ thõa điều kiện
trên.
Ngoài ra do NaCl rẻ tiền và có nhiều trên thị trường nên việc chọn dung dịch NaCl
làm chất tải lạnh là hợp lý.
II. Chọn tác nhân lạnh
Nhöõng chu trình nhieät ñoäng cuûa maùy laïnh, chuû yeáu döïa treân cô sôû bieán ñoåi pha cuûa
caùc ñôn chaát hoaëc hoãn hôïp goïi laø taùc nhaân laïnh.
1. Yeâu caàu ñoái vôùi taùc nhaân laïnh
Caùc yeâu caàu ñoái vôùi taùc nhaân laïnh ñöôïc chia ra laøm 4 nhoùm:
Caùc yeâu caàu veà nhieät ñoäng:
Naêng suaát laïnh theå tích qv cuûa taùc nhaân laïnh phaûi lôùn, vì nhö theá seõ laøm giaûm
moät caùch ñaùng keå caùc kích thöôùc vaø troïng löôïng cuûa maùy neùn do theå tích taùc
nhaân laïnh laøm vieäc trong chu trình nhoû. Nhöng yeâu caàu ñoù khoâng phaûi laø baét
buoäc khi choï n taùc nhaân laïnh, vì khi qv taêng thì cuõng taêng hieäu soá aùp suaát trong
maùy laïnh. Ñoù laø ñieàu khoâng mong muoán.
Aùp suaát cuûa taùc nhaân laïnh ôû cuoái quaù trình neùn khoâng ñöôïc quaù lôùn, vì raèng aùp
suaát cao seõ laøm phöùc taïp vaø naëng neà thieát bò, ñoàng thôøi khoâng an toaøn.
Aùp suaát soâi cuûa taùc nhaân laïnh mong muoán cao hôn aùp suaát khí quyeån ñeå thieát
bò khoâng phaûi laøm vieäc ôû chaân khoâng, vì khoâng khí deã thaâm nhaäp vaøo heä thoáng
chaân khoâng aûnh höôûng xaáu ñeán söï laøm vieäc cuûa thieát bò.
Heä soá neùn
p
p
k
khoâng neân quaù lôùn ñeå giaûm coâng tieâu hao vaø kích thöôùc cuûa maùy
0
neùn, ñoàng thôøi taêng hieäu suaát cuûa maùy neùn.
Nhieät aån hoùa hôi caàn phaûi lôùn ñeå giaûm soá löôïng taùc nhaân caàn luaân chuyeån
trong thieát bò.
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 7
BỂ SẢN XUẤT KEM
Nhieät ñoä ñoâng ñaëc cuûa taùc nhaân laïnh phaûi thaáp ñeå coù theå ñaït tôùi nhieät ñoä laøm
laïnh thaáp vaø nhieät ñoä tôùi haïn phaûi cao ñeå cho heä soá laïnh lôùn.
Troïng löôïng rieâng vaø ñoä nhôùt phaûi nhoû ñeå giaûm toån thaát thuûy löïc trong ñöôøng
oáng. Ngoaøi ra khi ñoä nhôùt giaûm seõ taêng heä soá traû nhieät vaø truyeàn nhieät, töø ñoù seõ
giaûm tieâu hao kim loaïi cho caùc thieát bò trao ñoåi nhieät.
Yeâu caàu veà hoùa lyù:
Mong muoán taùc nhaân laïnh deã daøng tan trong nöôùc ñeå traùnh hieän töôïng ñoùng
baêng caûn trôû söï laøm vieäc cuûa heä thoáng. Ngoaøi ra nöôùc ôû traïng thaùi töï do coù khaû
naêng aên moøn kim loïai.
Tính chaát quan troïng cuûa taùc nhaân laïnh laø söï hoøa tan cuûa chuùng trong daàu. Neáu
taùc nhaân laïnh khoâng tan trong daàu, thì chuùng deã taùch ra khoûi daàu khi chuùng soâi
ôû t 0 = Const khoâng phuï thuoäc vaøo löôïng daàu trong heä thoáng. Vaø treân caùc beà maët
truyeàn nhieät seõ taïo moät lôùp daàu moûng, caûn trôû söï truyeàn nhieät. Ñoù laø nhöôïc
ñieåm cuûa caùc loaïi taùc nhaân laïnh noùi treân.
Neáu taùc nhaân laïnh tan trong daàu thì lôùp daàu baùm treân beà maët truyeàn nhieät haàu
nhö khoâng coøn nöõa, ñieàu ñoù seõ laøm toát hôn söï truyeàn nhieät. Nhöng nhö theá thì
raát khoù taùch daàu ra khoûi thieát bò boác hôi vaø seõ laøm taêng nhieät ñoä soâi, söï laøm
vieäc cuûa maùy laïnh seõ xaáu ñi raát nhieàu.
Taùc nhaân laïnh khoâng ñöôïc aên moøn kim loïai vaø caùc vaät lieäu khaùc cuûa thieát bò.
Chuùng khoâng ñöôïc deã chaùy vaø deã noã.
Taùc nhaân laïnh phaûi coù muøi, maøu saéc hoaëc vaøi tính chaát khaùc ñeå deã phaùt hieän
khi bò roø ræ.
Caùc yeâu caàu veà lyù sinh:
Caùc taùc nhaân laïnh khoâng ñöôïc ñoäc haïi, gaây khoù thôû hoaëc laøm môø maét.
Yeâu caàu veà kinh teá:
Caùc taùc nhaân phaûi reû tieàn, khoâng khan hieám, deã ñieàu cheá vaø coù theå baûo quaûn ñöôïc laâu
daøi.
2. Ñaëc tính moät soá taùc nhaân laïnh thöôøng duøng hieän nay
2.1. Amoniac (NH 3)
Khí khoâng maøu, coù muøi hoâi khoù thôû, ñoäc haïi ñoái vôùi cô theå con ngöôøi. Haøm löôïng cho
pheùp cuûa NH 3 trong khoâng khí laø 0,02 mg/l. Ôû haøm löôïng lôùn hôn seõ gaây khoù chòu cho maét
vaø muõi. ÔÛ keùo daøi 60 phuùt trong vuøng coù noàng ñoä NH3 0,5
hôïp 16
1% coù theå gaây töû vong. Hoãn
25% theå tích NH 3 vôùi khoâng khí coù theå gaây noå. Hôi NH3 nheï hôn khoâng khí. NH 3
khoâng aên moøn kim loaïi ñen, nhoâm, nhöng coù nöôùc thì aên moøn caùc kim loaïi maøu nhö keõm,
GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Page 8
BỂ SẢN XUẤT KEM
ñoàng vaø hôïp kim cuûa Ñoàng. Deã hoøa tan trong nöôùc, cho pheùp chöùa 0,2% nöôùc. Ít tan trong
daàu.
Theo caùc tính chaát nhieät ñoäng thì NH 3 laø moät trong caùc taùc nhaân laïnh toát nhaát. Aùp suaát
trong bình ngöng ôû ñieàu kieän bình thöôøng khoâng vöôït quaù 15 at. Naêng suaát laïnh theå tích q v
töông ñoái lôùn.
NH3 söû duïng trong caùc maùy laïnh pittoâng ôû t k <= 430C vaø t 0 >= -600C. NH3 coøn coù theå
söû duïng trong caùc maùy neùn tuabin vaø roto, ñoàng thôøi coøn söû duïng trong caùc maùy laïnh haáp
thuï cuøng vôùi nöôùc taïo thaønh dung dòch NH3 thöôøng duøng trong caùc heä thoáng maùy nöôùc ñaù
coù coâng suaát lôùn.
2.2. Freon 12 (CCl2F2 ) (R12):
Khí khoâng maøu, coù muøi nheï ñaët bieät khoâng theå thaáy ñöôïc ôû noàng ñoä nhoû hôn 20%,
naëng hôn khoâng khí 4,18 laàn, laø moät trong nhöõng taùc nhaân laïnh an toaøn nhaát. Khoâng khí
coù chöùa R12 lôùn hôn 30% theå tích thì thaáy khoù thôû vì thieáu oâxy. Hoaøn toaøn khoâng noå,
nhöng ôû t > 4000 thì raát deã chaùy khi gaëp löûa taïo thaønh caùc hoån hôïp ñoäc haïi, cho neân
nghieâm caám huùt thuoác hoaëc laøm vieäc coù löûa ôû gaàn thieát bò freon. R12 hoøa tan voâ cuøng
trong daàu vaø coù ñoä hoøa tan taêng khi aùp suaát taêng vaø nhieät ñoä giaûm .Khoâng hoøa tan trong
nöôùc, löôïng aåm chöùa trong R12 coâng nghieäp khoâng ñöôïc quaù 0,0025% troïng löôïng, coøn
R12 trong caùc tuû laïnh gia ñình thì khoâng quaù 0,0006%. R12 khoâng chöùa nöôùc khoâng aên
moøn kim loïai. Noù laø chaát tan raát toát taát caû caùc chaát höõa cô. Cho neân cao su bình thöôøng
khoâng theå söû duïng ñeå laøm caùc chi tieát coù tieáp xuùc vôùi R12 maø phaûi dung caùc loaïi cao su
ñaët bieät chòu ñöôïc xaêng daàu.
R12 coù theå thaåm thaáu qua caùc khe hôû raát nhoû, thaäm chí laø caùc loå moït gang thoâng
thöôøng. Cho neân trong caùc maùy neùn freon chæ coù theå söû duïng gang ñuùc coù haït mòn. Naêng
suaát laïnh theå tính cuûa R12
- Xem thêm -