Ngành: Viện nghiên cứu đại học (thí nghiệm khoa học thực phẩm)｜Khu vực: Trong nước ｜ Model đi kèm: Tủ đông nhanh nitơ lỏng DKN-LFC-300 Thông tin khách hàng đã được ẩn danh, cấu hình model là gợi ý chọn loại cho công suất tương tự.
I. Bối cảnh ứng dụng
Thí nghiệm đông kết của nhóm nghiên cứu thực phẩm và dây chuyền sản xuất nhà máy là hai việc khác nhau. Nhà máy theo đuổi công suất và tỷ lệ thành phẩm, phòng thí nghiệm theo đuổi cùng một lô thí nghiệm có thể lặp lại được hay không: cùng công thức, cùng nhiệt độ nhập liệu, cùng đường cong đông kết, mẫu làm hôm nay và mẫu làm tuần sau phải so sánh được với nhau. Một lô mẫu thường vài chục khay, tổng lượng từ vài chục đến vài trăm kg, chủng loại tạp, lô nhỏ, mỗi lần đông đều khác nhau.
Dùng dây chuyền tunnel lớn cho loại tình huống này không phù hợp — dây chuyền tunnel phù hợp với một chủng loại duy nhất chạy liên tục, đổi chủng loại mẫu là phải vệ sinh lưới băng tải, điều chỉnh thông số. Dùng tủ lạnh hoặc tủ siêu lạnh càng không phù hợp, đối lưu tự nhiên giảm nhiệt chậm, chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và tâm mẫu lớn, đường cong đông kết giãn rất rộng, kết luận thí nghiệm khó tái lập. Tủ đông nhanh nitơ lỏng vì vậy trở thành lựa chọn thường quy của không ít phòng thí nghiệm: thể tích trong tủ đủ đặt một lô khay, giảm nhiệt nhanh và biên độ điều chỉnh được, một lô mẫu có thể hoàn thành quá trình đông kết trong thời gian tương đối ngắn.
II. Điểm khó về công nghệ
Tính nhất quán giữa các lô. Phòng thí nghiệm làm thí nghiệm đối chứng, nếu tốc độ giảm nhiệt hai lần đông chênh nhau một đoạn thì kích thước tinh thể đá sẽ khác nhau, kết quả cấu trúc, thất thoát dịch, quan sát kính hiển vi sau đó đều không khớp. Bản thân thiết bị yêu cầu độ chính xác kiểm soát nhiệt độ cao, tốc độ giảm nhiệt không tải ổn định, thao tác cũng phải cố định lại.
Lấy đặt và chuyển vận mẫu. Khay đặt thế nào, một tủ đặt mấy khay, thời gian từ lúc vào tủ đến lúc ra tủ ghi chép ra sao, nếu những động tác này không có vị trí cố định và đồ gá thì người khác thao tác sẽ chạy ra thời gian đông kết khác nhau.
An toàn trong môi trường nhiệt độ thấp. Nhiệt độ trong tủ nitơ lỏng có thể đến -150℃, khi mở cửa lấy đặt khí lạnh tràn ra, nồng độ oxy trong tủ bị nitơ thay thế. Phòng thí nghiệm đông người, luân phiên thường xuyên, giám sát nồng độ oxy không thể dựa vào người nhìn.
III. Cấu hình phương án
Tình huống này phù hợp với Tủ đông nhanh nitơ lỏng DKN-LFC-300, thông số chính như sau (trích từ tài liệu kỹ thuật sản phẩm):
| Hạng mục | Thông số |
|---|---|
| Kích thước khoang trong thiết bị | 900 × 1320 × 1800 mm (rộng×sâu×cao) |
| Kích thước ngoài thiết bị | 1740 × 1730 × 2220 mm |
| Nhiệt độ làm việc thường dùng | -150℃ ～ nhiệt độ phòng |
| Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ | ±1℃ |
| Độ đồng đều nhiệt | ±3℃ |
| Tốc độ giảm nhiệt | Không thấp hơn 20℃/phút (không tải), có thể điều chỉnh theo tình hình thực tế |
| Công suất | 300 kg/h (sản phẩm và cách đóng gói khác nhau sẽ có khác biệt) |
| Công suất toàn máy | 2.5 kW |
| Môi chất lạnh | Nitơ lỏng 5-8 BAR |
| Giá đỡ và khay | Giá đỡ cao thực 1600 mm, rộng 605 mm, sâu 807 mm, một lần đặt được 40 khay; khay 400×600×25 mm thép không gỉ |
Logic cấu hình có ba điểm: một là chiều cao thực khoang trong 1600 mm với giá 40 khay, một lô mẫu vào tủ một lần, không cần chia đợt gom thời gian; hai là độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1℃, độ đồng đều nhiệt ±3℃, mẫu ở các vị trí khác nhau trong tủ nằm cùng vùng nhiệt độ, giảm sai lệch do vị trí mang lại; ba là dùng nitơ lỏng làm nguồn lạnh, tốc độ giảm nhiệt do lượng bay hơi điều chỉnh, tính so sánh giữa các lô khác nhau dưới cùng một cài đặt tốt hơn.
IV. Điểm kỹ thuật công nghệ
Trước khi mẫu vào tủ ghi nhiệt độ ban đầu, sau khi vào tủ chạy theo đường cong giảm nhiệt đã cài đặt, nhiệt độ trong tủ giảm với tốc độ không tải không thấp hơn 20℃/phút. Tình huống nghiên cứu quan tâm hơn đến việc nhiệt độ tâm mẫu khi nào đi qua dải tinh thể đá lớn nhất (khoảng -1℃ đến -5℃), tốc độ giảm nhiệt của đoạn này quyết định kích thước tinh thể đá, cũng là một hạng mục phải ghi rõ trong ghi chép thí nghiệm.
Về thao tác nên cố định ba việc: lượng đặt khay theo cùng một tiêu chuẩn (cùng chủng loại mỗi khay trọng lượng nhất quán), vị trí đặt giá cố định, mỗi lô ghi thời gian vào tủ và ra tủ. Nồng độ oxy trong tủ giám sát theo giá trị cài đặt 19.5%-21.5% (bảng thông số model này có hạng mục giám sát nồng độ oxy, cấu hình cụ thể xác nhận theo đơn hàng), sau khi mở cửa lấy đặt đợi nồng độ oxy trở về vùng an toàn rồi mới vào người thao tác.
Nitơ lỏng là vật tư tự chuẩn bị, cấp theo 5-8 BAR, lượng dùng khí liên quan trực tiếp đến lượng mẫu, nhiệt độ nhập liệu, phòng thí nghiệm tính lượng khí tiêu thụ theo lô chính xác hơn tính theo ngày.
V. Đối tượng phù hợp và gợi ý chọn loại
Model dạng tủ phù hợp: tình huống lượng lô từ vài chục đến vài trăm kg, chủng loại nhiều đổi loại thường xuyên, cần đường cong đông kết cố định để làm thí nghiệm đối chứng — phòng thí nghiệm đại học và viện nghiên cứu, trung tâm R&D doanh nghiệp thực phẩm, sản xuất lô nhỏ sản phẩm giá trị cao.
Nếu lượng mẫu tăng lên cấp tấn, và chủng loại đơn nhất cần sản xuất liên tục, dạng tủ phải đổi thành dạng tunnel: DKN-LFT-1206 với chiều rộng lưới băng tải 1200 mm, chiều dài 6 m, hoặc DKN-LFT-1212 dài 12 m, công suất và khả năng chạy liệu liên tục đều lên một bậc. Khi chọn loại trước tiên định ba việc — trọng lượng một lô, hình thái mẫu (vật rời/khay/đóng gói), nhiệt độ tâm mục tiêu, rồi định dạng tủ hay dạng tunnel, thông số xác nhận theo sản phẩm thực tế.