Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ và độ đồng đều nhiệt độ của tủ cấp đông nitơ lỏng: ±1℃ và ±3℃ nghĩa là gì
Khi chọn tủ cấp đông nitơ lỏng, trên bảng thông số thường có hai dòng số nằm cạnh nhau: độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1℃, độ đồng đều nhiệt độ ±3℃. Không ít bên mua gộp hai dòng này thành một chỉ số, hiểu rằng toàn bộ nhiệt độ trong tủ đều được kiểm soát trong khoảng ±1℃. Nếu nghiệm thu theo cách hiểu này, kết quả thường không khớp. Hai con số này đo không cùng một thứ, hướng cần điều chỉnh cũng khác nhau.
Vấn đề
Chỉ nhìn giới hạn nhiệt độ thấp nhất, không chọn được thiết bị ổn định
Điểm sôi ở áp suất thường của nitơ lỏng là -196℃, dải nhiệt độ làm việc của thiết bị cấp đông dạng tủ là -150℃ đến nhiệt độ phòng. Dải này là giới hạn năng lực do nguồn lạnh quyết định, cho thấy thiết bị có thể hạ xuống được, nhưng không cho thấy mọi vị trí trong tủ đều lạnh như nhau.
Trong sản xuất thực tế đã xuất hiện tình huống này: cùng một lô sản phẩm vào tủ, khay phía bên quạt đông thấu trước, nhiệt độ tâm phía bên cửa còn thiếu vài độ; đến khi cả lô ra tủ cùng lúc, phần đông trước đã ở trong tủ thêm hơn mười phút. Vấn đề không nằm ở nguồn lạnh, mà nằm ở mức độ đồng đều của trường nhiệt độ.
Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ và độ đồng đều nhiệt độ là hai chỉ số
- Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ: chỉ ±1℃ hoặc ±2℃, tức biên độ dao động của nhiệt độ tại vị trí điểm đo quanh giá trị đặt. Nó kiểm tra hệ thống điều khiển, bao gồm độ chính xác của điện trở bạch kim, thuật toán điều chỉnh và tốc độ phản hồi của van điện từ nitơ lỏng.
- Độ đồng đều nhiệt độ: chỉ độ đồng đều nhiệt độ ±3℃, tức chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí khác nhau trong tủ tại cùng một thời điểm. Nó kiểm tra thiết kế đường gió và dẫn hướng, cách xếp hàng, kết cấu cách nhiệt, và việc vật liệu có chắn luồng gió lạnh tuần hoàn hay không.
Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ dù ghi tốt đến đâu cũng không thể suy ra độ đồng đều nhiệt độ cũng tốt như vậy. Ngược lại cũng vậy. Hai dòng dữ liệu phải xem riêng, nghiệm thu riêng.
Thông số thiết bị và tiêu chuẩn công nghệ cũng không được lẫn lộn
Thiết bị có thể hạ nhiệt nhanh hay không, mục đích cuối cùng là để tâm nóng của thực phẩm nhanh chóng đi qua dải tạo tinh thể băng. Khoa học Trung Quốc (Kepuchina) khi giải thích khái niệm này đưa ra: phần lớn thực phẩm trong quá trình từ -1℃ đến -5℃, khoảng tám mươi phần trăm nước bên trong hình thành tinh thể băng, trong ngành gọi đoạn dải nhiệt độ này là dải tạo tinh thể băng; thời gian tâm nóng của thực phẩm đi qua dải này nhỏ hơn ba mươi phút thường được định nghĩa là đông nhanh.
Đối với suất ăn sẵn cấp đông, tiêu chuẩn nhóm T/XMSSAL 0058-2023 đưa ra định nghĩa cấp đông là: áp dụng công nghệ cấp đông nhanh, đưa sản phẩm đã tiền xử lý vào môi trường thấp tới âm ba mươi độ C để nhanh chóng đi qua dải tạo tinh thể băng, khiến nhiệt độ tâm nhanh chóng hạ xuống dưới âm mười tám độ C.
Nguồn trên mạng:
- Khoa học Trung Quốc https://m.kepuchina.cn/tuwendetail?id=243585
- Nền tảng thông tin tiêu chuẩn nhóm toàn quốc T/XMSSAL 0058-2023 https://www.ttbz.org.cn/upload/file/20230309/6381397871217594528048079.pdf
Nguyên lý và thông số chính
Cách làm việc của tủ cấp đông nitơ lỏng là: nitơ lỏng qua van điện từ nhiệt độ thấp được đưa vào tủ theo lưu lượng đặt, phun qua bộ phân tán đa lỗ, sau đó quạt tuần hoàn nghiền mạnh nitơ đã khí hóa, đập thành luồng khí lạnh đều, trao đổi nhiệt trực tiếp với bề mặt thực phẩm. Kiểm soát nhiệt độ do PLC điều chỉnh độ mở van điện từ theo logic PID, đo nhiệt bằng điện trở bạch kim PT100 (cấp A, dải đo 200℃ đến -200℃). Chương trình có thể chạy giảm nhiệt và giữ nhiệt theo mười bước, sau khi kết thúc tự động báo động và ngắt điện.
Thông số công khai của ba mẫu dạng tủ như sau, độ chính xác kiểm soát nhiệt độ và độ đồng đều nhiệt độ được liệt kê thành hai dòng:
| Hạng mục | LFC-300 | LFC-600 | LFC-1200 |
|---|---|---|---|
| Nhiệt độ làm việc | -150℃ đến nhiệt độ phòng | -150℃ đến nhiệt độ phòng | -150℃ đến nhiệt độ phòng |
| Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ | ±1℃ | ±1℃ | ±2℃ |
| Độ đồng đều nhiệt độ | ±3℃ | ±3℃ | Thỏa thuận kỹ thuật chưa ghi |
| Tốc độ giảm nhiệt (không tải) | Không thấp hơn 20℃/phút | Không thấp hơn 20℃/phút | Thỏa thuận kỹ thuật chưa ghi |
| Kích thước khoang trong thiết bị | 900x1320x1800 mm | Thỏa thuận kỹ thuật chưa ghi | 2000x1500x1750 mm, bốn vùng |
| Kích thước ngoài thiết bị | 1740x1730x2220 mm | 2900x1700x2450 mm | 8730x2350x2170 mm |
| Công suất toàn máy | 2.5 kW | 5 kW | 12 kW |
| Áp suất nitơ lỏng | 5-8 bar | 5-8 bar | 6-8 bar |
| Năng suất xử lý | 300 kg/h | 600 kg/h | 0 đến 1200 kg/mỗi vùng |
| Phát hiện nồng độ oxy | Không trang bị | Không trang bị | 19.5% đến 21.5% |
Thông số trong bảng trên lấy từ thỏa thuận kỹ thuật và thông số thiết bị đã công bố của tủ cấp đông nitơ lỏng LFC-300, LFC-600, LFC-1200 của Kunning Cryo. Năng suất xử lý danh nghĩa thay đổi theo loại sản phẩm và cách đóng gói, năng suất thực cần đo bằng vật liệu của chính mình.
Một số điểm cần lưu ý:
- Độ đồng đều nhiệt độ ±3℃ chỉ chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí trong tủ, không phải dao động theo thời gian. Nó trả lời câu hỏi chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí khác nhau trong tủ tại cùng một thời điểm là bao nhiêu.
- Độ đồng đều chịu ảnh hưởng rất lớn từ cách xếp hàng. Khay có quy cách 400x600x25 mm thép không gỉ, giá khay của LFC-300 có chiều cao thông thủy 1600 mm, rộng 605 mm, sâu 807 mm, khoảng cách chiều cao tầng tiêu chuẩn 75 mm, một lần có thể đặt 40 khay. Khoảng cách chiều cao tầng ép quá dày, khay vượt quá giá khay, sản phẩm chất cao hơn mép khay, đều sẽ chắn đường gió, độ đồng đều đo thực tế sẽ kém hơn không tải.
- Khi sản xuất nhiều chủng loại cùng lúc thì xem năng lực phân vùng. Mẫu bốn vùng mỗi vùng kiểm soát nhiệt độ độc lập, lượng xếp hàng mỗi vùng xem bảng trên; mẫu một vùng phù hợp hơn với sản xuất liên tục một chủng loại.
- Giám sát nồng độ oxy thuộc cấu hình an toàn, mẫu bốn vùng có máy đo nồng độ oxy, giá trị đặt xem bảng trên, liên động với quạt hút và vận hành thiết bị.
Tủ và dây chuyền liên tục cũng có thể đặt cạnh nhau để so sánh: lô nhỏ, nhiều chủng loại, không gian xưởng hạn chế, dạng tủ linh hoạt hơn; một khoảng thời gian cần xuất hàng liên tục, xem hầm cấp đông nitơ lỏng.
Điểm chính khi chọn mẫu và cấu hình
Trước tiên xác định ba con số: khối lượng nguyên liệu mỗi lô, nhiệt độ tâm mục tiêu, hình thái sản phẩm và cách đóng gói. Mẫu máy do ba con số này quyết định, độ chính xác kiểm soát nhiệt độ và độ đồng đều nhiệt độ là hai chỉ số đối chiếu trên cơ sở đó.
Chọn một vùng hay bốn vùng theo số lượng chủng loại. Một ca chỉ chạy một chủng loại, mẫu một vùng là đủ; một ngày phải chuyển đổi nhiều quy cách, thời gian đông của các quy cách lại khác nhau, bốn vùng kiểm soát nhiệt độ độc lập có thể giảm chờ đợi và lẫn mùi.
Chọn độ chính xác theo mức độ nhạy với chênh lệch nhiệt độ. Với sản phẩm yêu cầu cao về tính đồng nhất nhiệt độ tâm, chênh lệch khối lượng mỗi gói lớn, ưu tiên mẫu có độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1℃; ±2℃ của LFC-1200 là giá trị tương ứng với kết cấu nhiều vùng thể tích lớn.
Khi nghiệm thu bố trí điểm đo theo vị trí, không chỉ nhìn con số trên màn hình. Làm một lần không tải và một lần đầy tải, điểm đo ít nhất bao phủ phía vào liệu, trung tâm thân tủ, phía quạt và gần cửa tủ; đồng thời dùng đầu dò đo nhiệt độ tâm sản phẩm, ghi riêng với nhiệt độ không gian trong tủ. ±1℃ trong bảng thông số chỉ vị trí cảm biến đo nhiệt, đường cong giảm nhiệt của tâm sản phẩm phải đo riêng.
Cảm biến và đường gió là hai điểm neo của độ đồng đều. Ống bảo vệ cảm biến nhiệt độ là ống thép không gỉ liền mạch, nằm ở vị trí giữa thành khoang trong; quạt tuần hoàn là quạt hướng trục nhiều cánh chịu nhiệt độ thấp, bề mặt kỵ nước khó đóng sương, tốc độ gió điều chỉnh được, trường gió được thiết kế qua mô phỏng. Đưa các kết cấu này vào danh mục cấu hình, tính nhất quán về sau mới có căn cứ.
Xác nhận điều kiện hiện trường trước. Áp suất nitơ lỏng theo mẫu máy lấy 5-8 bar hoặc 6-8 bar, nitơ lỏng và bồn chứa do bên mua tự chuẩn bị; lỗ thoát khí nằm phía sau thiết bị, ống thông gió cần bố trí trước; đường dây từ trục chính nguồn đến tủ điện do bên mua hoàn thành, phân phối điện thiết kế theo 380V.
Tần suất mở cửa sẽ ảnh hưởng đến chênh lệch nhiệt độ thực tế. Mẫu mở cửa thủ công có thời gian cửa tủ mở giữa các lô, mở cửa càng thường xuyên, nhiệt độ trong tủ hồi phục càng rõ, điều kiện khởi đầu của lô sau sẽ khác. Với dây chuyền có nhịp sản phẩm dày, chủng loại phức tạp, hãy tính điểm này vào hạch toán năng suất.
Ứng dụng
| Ngành | Vật liệu điển hình | Hướng chọn mẫu phù hợp |
|---|---|---|
| Chế biến thủy sản | Tôm hùm đất, đầu cá, phi lê cá, động vật có vỏ | Chênh lệch khối lượng mỗi gói lớn, ưu tiên mẫu độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1℃, trọng điểm nghiệm thu là đo độ đồng đều |
| Chế biến thịt gia cầm | Thịt cắt phần, sản phẩm cắt phần gia cầm | Lô đơn một chủng loại, mẫu một vùng kèm giá khay tiêu chuẩn |
| Suất ăn sẵn | Gói điều vị, bán thành phẩm đóng gói áp sát | Chuyển đổi chủng loại thường xuyên, xem mẫu bốn vùng kiểm soát nhiệt độ độc lập |
| Rau củ quả | Măng, nguyên liệu rau củ quả | Định mẫu theo khối lượng nguyên liệu mỗi lô, chú ý khoảng cách tầng khay và đường gió |
| Bếp trung tâm | Món thành phẩm, suất ăn | Khi kết nối với công đoạn làm nguội món chín nóng, giao diện xác nhận theo nhịp dây chuyền |
Nếu sản phẩm là món chín nóng sau khi ra nồi, cần hạ từ 80 đến 90℃ xuống khoảng 0 đến 4℃, thì đó thuộc phạm vi áp dụng của tủ làm nguội nhanh tuần hoàn gió lạnh cưỡng bức áp suất thường, khác với đối tượng xử lý của cấp đông nitơ lỏng. Khi chọn mẫu trước tiên phân biệt mục đích công nghệ, có thể tham khảo phần giải thích phạm vi áp dụng của tủ làm nguội nhanh thực phẩm.
Hai con số trên bảng thông số, một con nói kiểm soát có ổn không, một con nói đông có đều không. Khi chọn mẫu ghi rõ điểm đo, cách xếp hàng và phương pháp nghiệm thu trong thỏa thuận kỹ thuật, hữu ích hơn là thêm một dòng số trên bảng thông số.
Muốn đối chiếu yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và độ đồng đều theo sản phẩm của bạn, có thể nêu loại vật liệu, khối lượng mỗi gói, khối lượng nguyên liệu mỗi lô và nhiệt độ tâm mục tiêu, chúng tôi ra phương án cấu hình theo vật liệu thực tế: Liên hệ với chúng tôi
Yêu cầu hình ảnh: ảnh giá khay và khay xếp hàng trong khoang tủ cấp đông nitơ lỏng, sơ đồ vị trí quạt và đường gió của tủ.
Câu hỏi thường gặp
Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1℃ và độ đồng đều nhiệt độ ±3℃ của tủ cấp đông nitơ lỏng khác nhau thế nào?
Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ chỉ biên độ dao động của nhiệt độ tại vị trí điểm đo quanh giá trị đặt, LFC-300 và LFC-600 là ±1℃; độ đồng đều nhiệt độ chỉ