DO-AN-TOT-NGHIEP-26_02

Có thể nói đồ án tốt nghiệp là một sản phẩm quan trọng, là đứa con tinh thần của sinh viên. Song làm như thế nào, viết như thế nào, bảo vệ như thế nào thì sinh viên còn có quá nhiều bỡ ngỡ. Chính vì vậy sau khi tham khảo, phân tích, chúng tôi thống nhất biên soạn tài liệu hướng dẫn này nhằm giúp sinh viên phần nào tháo gỡ các khó khăn ấy. Đồng thời làm cơ sở thống nhất trong toàn Khoa về việc quản lý, quy trình tổ chức cho sinh viên trong khi làm đồ án tốt nghiệp, giúp cho giáo viên trong quá trình hướng dẫn sinh viên và đánh giá kết quả đồ án tốt nghiệp của sinh viên được đúng đắn và thuận lợi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Niên Khóa : 2014 - 2018

Tp.HCM ngày 28 tháng 12 năm 2018.

Mỗi sinh viên sau khi hoàn thành khóa học tại trường, được đào tạo ngành nghềbởi Khoa mình theo học đều phải thực hiện khâu kiểm tra cuối cùng về kiến thức, taynghề và kĩ năng thông qua bài khóa luận tốt nghiệp mà sinh viên thưc hiện nhằm đánhgiá đúng thực lực từng cá nhân nói riêng và nhóm nói chung

Cùng với đó là quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đềbảo quản sau khi sơ chế là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làmgiảm chất lượng sản phẩm Vì vậy việc xây dựng kho trữ đông sản phẩm đông lạnh làvấn đề cấp thiết hiện nay Tuy nhiên ngoài việc xây dựng một kho trữ đông bảo quảnđạt yêu cầu chất lượng nhóm em còn hướng tới việc ứng dụng công nghệ vào kho trữđông để giúp cho quá trình sử dụng tiện lợi đạt hiệu quả tối đa với việc tích hợp thêmứng dụng thông minh IoT nhằm bắt kịp với sự phát triển không ngừng của ông nghệ Xuất phát từ những yêu cầu đó, cùng được sự chấp thuận của khoa Công Nghệ Nhiệt -Lạnh, nhóm chúng em với đề tài “Thiết kế chế tạo kho trữ đông bảo quản thịt bò ởnhiệt độ -12oC ứng dụng công nghệ IoT” được lựa chọn dựa trên sự mong muốn tìmtòi, học hỏi để biết thêm nhiều kiến thức về chuyên ngành cũng như hoàn thành đồ ánchuyên ngành của khóa học Với đề tài này chúng em tìm hiểu thông qua thực tế, tìmtòi những kiến thức đã có và đúc kết để đưa ra ý kiến của riêng mình

Từ tính chất ý nghĩa quan trọng của bài khóa luận đặt ra nhóm chúng em xincam đoan trước hội đồng bài khóa luận này hoàn toàn là công sức, vận dụng các kĩnăng đã được học trong quá trình đào tạo theo lịch trình của khoa đề ra dưới sự hướngdẫn chỉ bảo của giảng viên Thầy Nguyễn Trung Kiên Toàn bộ các hoạt động các hìnhảnh minh họa trong bài báo cáo này đều là hoạt động của nhóm khi lắp đặt, thiết kếchế tạo mô hình

Trên thực tế thành công nào mà không gắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít haynhiều, trực tiếp hay gián tiếp của người khác Đặc biệt là trong suốt quá trình làm khóaluận tốt nghiệp, nhờ sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn cũng như các giáo viên bộmôn khác.

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất chúng em xin gửi đến các thầy cô ở khoa Côngnghệ Nhiệt - Lạnh trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Cùng vớitri thức và tâm huyết của mình đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báucho chúng em trong suốt quá trình học tập, đặc biệt trong học kỳ này khoa đã lập kếhoạch cho chúng em thực hiện “Khóa luận tốt nghiệp ”

Chúng em xin chân thành cảm ơn đặc biệt đến giáo viên hướng dẫn của chúng

em đã tận tình hướng dẫn, sửa chữa cũng như truyền đạt kiến thức về chuyên môn đểchúng em có thể kịp tiến độ của bài làm Nếu không có sự hướng dẫn của thầy thì phầnkhóa luận của chúng em khó có thể hoàn chỉnh cũng như đạt yêu cầu về tiến độ, nộidung và hình thức Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn thầy

Bài khóa luận của chúng em được thực hiện trong khoảng thời gian hơn 2 tháng.Bước đầu đồ án chúng em tiếp cận với đề tài, trong quá trình tìm hiểu cũng như tính toánchúng em còn bỡ ngỡ cũng như không thể tránh khỏi những sai lầm trong bài làm Chúng

em mong quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ có thể thông cảm cho chúng em

Cuối cùng chúng em kính chúc quý Thầy Cô trong khoa Công nghệ Nhiệt Lạnh dồi dào sức khỏe và ngày càng gặt hái được nhiều thành công trong sự nghiệpgiảng dạy của mình

………… , ngày … tháng … năm 20 …

Giảng viên hướng dẫn

………… , ngày … tháng … năm 20 …

Giảng viên phản biện

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THI

DANH MỤC BẲNG BIỂU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1

1 Tổng quan về kho trữ đông 1

1.1 Kho trữ đông là gì? 1

1.1.2 Phân loại kho trữ đông 1

1.1.3 Tại sao phải làm lạnh thực phẩm 3

1.1.4 Sự biến đổi thực phẩm trong kho trữ đông 3

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng thời gian làm lạnh 5

1.1.6 Phân loại buồng lạnh 6

1.2 Tổng quan về kho đông lạnh thịt bò nói riêng 7

1.2.1 Thông số địa lý, khí tượng tphcm 7

1.2.2 Sản phẩm bảo quản 8

1.2.3 Quy trình sản xuất thịt bò 9

1.2.4 Cách bảo thịt bò lâu hơn trong kho trữ đông 10

1.3.2 Mục tiêu nghiên cứu 10

1.4 Tổng quan về công trình nghiên cứu 11

1.4.1 Công trình nghiên cứu trong nước 11

1.4.2 Công trình nghiên cứu ngoài nước 12

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

2.1 Các thông số làm lạnh 13

2.1.1 Nhiệt độ bảo quản 13

2.1.2 Độ ẩm không khí trong kho bảo quản 13

2.1.3 Kích thước thịt bò đối với kho trữ đông 13

2.2 Phương pháp làm lạnh 14

2.2.1 Phương pháp trực tiếp 14

2.3 Tìm hiểu và chọn môi chất lạnh 15

2.3.1 Môi chất lạnh là gi? 15

2.3.2 Môi chất R22 15

2.3.3 Vì sao chon R22 trong kho lạnh 17

2.4 Các thông số chế độ làm việc 17

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VÀ THIẾT BI CỦA MÔ HÌNH 19

3.1 Tính toán kích thước kho trữ đông: 19

3.1.1.Thể tích kho kho lạnh: 19

3.1.2 Diện tích chất tải: 19

3.1.3 Tải trọng trên một m2 diện tích nền buồng: 19

3.1.4 Diện tích kho lạnh cần xây dựng : 20

3.2 Tính cách nhiệt cho kho lạnh: 20

3.2.1 Tính cách nhiệt cho vách: 21

3.2.2 Kiểm tra đọng sương : 22

3.3 Tính tổn thất nhiệt kho lạnh: 22

Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm và bao bì: 23

3.4 Xác định phụ tải nhiệt máy nén: 25

3.5 Tính toán các thông số của chu trình 26

Các thông số của chế độ làm việc 26

Tính toán thông số chu trình: 28

3.4.2.2 Năng suất lạnh riêng thể tích, q r 28

3.4.3.3 Công suất ma sát 29

3.4.4 Chọn thiết bị: 31

CHƯƠNG 4 : CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH 39

4.1 Tiến trình thực hiện mô hình thí nghiệm 39

4.1.2 Lắp đặt khung mô hình 40

4.2 Kho trữ đông 42

4.2.1 Lắp đặt và cải tạo tủ 42

4.3 Lắp đặt kết nối các thiết bị trong hệ thống 45

4.4 Thiết kế lắp đặt tủ điều khiển 48

4.3 Vận hành mô hình 54

4.3.2 Khởi động máy 54

4.4.3 Chi phí và hao tổn nguyên vật liệu 56

CHƯƠNG 5 : VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG IOT ĐỐI VỚI MÔ HÌNH 58

5.1 Giới thiệu về công nghệ IOT: 58

5.1.1 Một số nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn: 58

5.1.2 Sự cấp thiết và vai trò của ứng dụng IoT vào mô hình kho lạnh: 59

5.2 Cài đặt và vận hành thiết bị IOT 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Ký hiệu Giải thích Thứ nguyên

0

t

 : Hiệu nhiệt độ giữa môi chất và không khí C

tw2 : Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn ngưng C

k

t

2 : Hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh (W/m2.k)

I : Bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i (m)

I : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ I (W/m2.k)

1 : Hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài tới tường cách nhiệt (W/m2.k).δcn : Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt (m)

cn : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/m.k)

k : Hệ số truyền nhiệt

gF : Định mức chất tải theo diện tích ( tấn/m2)

Q1 : Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (W)

kt : Hệ số truyền nhiệt thực của vách, nền, trần (W/m2.K)

Hình 1.1 Ảnh minh họa 8

Hình 1.2 Quá trình sơ thế thịt bò 9

Hình 2.1 Kích thước thịt bò bảo quản 13

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý 18

Hình 3.1 Chu trình lạnh 1 cấp quá lạnh quá nhiệt của môi chất R22 27

Hình 3.5 Van tiết lưu 34

Hình 3.6 Van chặn của hệ thống 34

Hình 4.7 Mắt xem gas 35

Hình 3.8 Bình chứa cao áp 36

Hình 3.9 Cấu tạo van điện từ 37

Hình 3.10 Phin lọc 38

Hình 4.1 Khung mô hình tủ cấp đông sau khi hoàn thành 40

Hình 4.2 Khoan lỗ định vị 41

Hình 4.3 Tủ cấp đông trong quá trình cải tạo 42

Hình 4.5 Kết nối ống gas 46

Hình 4.6 Sạc gas và đo áp suất 47

Hình 4.8 Sơ đồ mạnh điều khiển kho trữ đông 51

Hình 4.10 Tủ điện sau khi hoàn tất kết nối các thiết bị 53

Hình 5.1: Bộ cảm biến nhiệt độ và Bộ điều khiển IOT 60

Bảng 1.1 Nhiệt độ và độ ẩm đã qua xử lý 7

Bảng 3.1 : Hệ số dẫn nhiệt 22

Bảng 3.2 Tổng hợp các kết quả tính toán nhiệt tải kho lạnh 25

Bảng 3.4 : Trạng thái của các điểm nút chu trình 28

Bảng 4.1 Chi phí nguyên vật liệu lắp đặt tủ trữ đông 56

Bảng 4.2 Chi phí nguyên vật liệu lắp đặt tủ điều khiển 57

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1 Tổng quan về kho bảo quản thực phẩm

1.1 Kho bảo quản thực phẩm là gì?

Kho bảo quản thực phẩm là kho có cấu tạo và kiến trúc đặc biệt dùng để bảoquản các sản phẩm và hàng hóa khác nhau ở điều kiện nhiệt độ lạnh và điều kiệnkhông khí thích hợp Do không khí trong buồng lạnh thấp hơn rất nhiều không khíngoài trời nên kết cấu xây dựng cách nhiệt, cách ẩm của kho lạnh và kho bảo quảnthực phẩm có những yêu cầu đặc biệt nhằm bảo vệ hàng hóa bảo quản và kết cấu côngtrình khỏi hư hỏng do các điều kiện khí hậu bên ngoài Cũng vì lý do đó kho bảo quảnthực phẩm khác biệt hẳn với các công trình xây dựng khác

-Việc thiết kế kho bảo quản thực phẩm phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau đây:

- Cần phải tiêu chuẩn hóa các dạng kho bảo quản thực phẩm

- Cần đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản phẩm bảo quản

- Cần có khả năng cơ giới hóa cao trong các kho bốc dỡ, sắp xếp hàng

- Cần phải kinh tế: vốn đầu tư nhỏ, có thể sử dụng máy và thiết bị trong nước

1.1.2 Phân loại kho bảo quản thực phẩm

Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau:

a) Theo công dụng người ta có thể phân ra các loại kho bảo quản thực phẩm như sau:

Kho bảo quản thực phẩm sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thờithực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác

Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thựcphẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất khẩuthịt vv ) Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn cần phải trang bị hệ thống cócông suất lạnh lớn Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thườngxuyên

Kho phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho cáckhu vực dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài Kho lạnh phân phối thường có dung tíchlớn trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đến đời sống sinh hoạt của cả một cộngđồng

Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thốngthương nghiệp Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệpbán trên thị trường.

Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tầu hoả, xe ôtô ): đặc điểm của kho là dung tích lớn,hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này sang nơi khác

Kho sinh hoạt: đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn,nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ

b) Theo nhiệt độ người ta chia ra:

Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm trong khoảng -2 đến 5Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (chuối > 10 ) Nóichung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản

Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấpđông Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vàothời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phảiđạt -18 để cho các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quátrình bảo quản

Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12

Kho gia lạnh: Nhiệt độ 0 , dùng gia lạnh các sản phẩm trước khi chuyển sangkhâu chế biến khác

Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ kho tối thiểu -4

c) Theo dung tích chứa:

Kích thước kho bảo quản phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó

Do đặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm có khác nhau nên thườngqui dung tích ra tấn thịt (MT-Meet Tons) Ví dụ kho 50MT, Kho 100MT, Kho 150 MT

vv là những kho có khả năng chứa 50, 100, 150 vv tấn thịt

d) Theo đặc điểm cách nhiệt người ta chia ra:

Kho xây dựng : Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người tatiến hành bọc các lớp cách nhiệt Kho xây dựng chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giáthành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ và di chuyển Mặt khác về mặt thẩm mỹ

và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt Vì vậy hiện nay ở nước ta người ta ít sử dụngkho xây để bảo quản thực phẩm.

Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyurethan và được lắpghép với nhau bằng các móc khoá camlocking Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giáthành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thựcphẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đãsản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao Vì thế hầu hết các xí nghiệp côngnghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hoá

1.1.3 Tại sao phải làm lạnh thực phẩm

Làm lạnh giúp bảo quản thức ăn bằng cách làm chậm sự phát triển và sinh sôicủa vi sinh vật cũng như các phản ứng của enzem gây thối rữa thực phẩm

Đông lạnh là phương pháp bảo quản thực phẩm bằng cách hạ nhiệt độ nhằm biến nướctrong thực phẩm thành đá do đó làm ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật dẫn đến sựphân hủy của thực phẩm diễn ra chậm Làm đông cũng giống như làm lạnh nhưng mànhiệt độ làm đông thấp hơn làm lạnh

1.1.4 Sự biến đổi thực phẩm trong kho bảo quản

Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóng chảythấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn, nhiệt độ nóng chảy cao Khi nhiệt độ

hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đálớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên Sự tăng về kíchthước các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm cụ thể là các cấu trúc tếbào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn, hao phí chất dinh dưỡng tăng do sựmất nước tự do tăng làm mùi vị sản phẩm giảm

Để tránh hiện tượng kết tinh lại nước đá, trong quá trình bảo quản nhiệt độ bảo quản phải được giữ ổn định, mức dao động nhiệt độ cho phép là ± 2 độ C

Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh do hiện tượng hơi nước trongkhông khí ngưng tụ thành tuyết trên dàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm.Điều đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môitrường xung quanh Kết quả là nước đá bị thăng hoa, hơi nước đi vào bề mặt sản phẩmvới môi trường không khí Nước đá ở bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trongcủa thực phẩm cũng bị thăng hoa.

Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng Oxykhông khí dễ thâm nhập vào oxy hoá sản phẩm Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản phẩmhao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi, đặc biệt trong quá trình oxy hoálipit

Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông lạnh đem đibảo quản cần được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài Nếu có không khí bêntrong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa vẫnxảy ra

c) Biến đổi về hóa học

Trong quá trình bảo quản đông lạnh các biến đổi sinh hoá, hoá học diễn rachậm Các thành phần dễ bị biến đổi là protêin hoà tan, lipit, vitamin, chất màu,…d) Sự biến đổi của protein

Trong các loại protêin thì protêin hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sựphân giải chủ yếu dưới dạng dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong thực phẩm

Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính củaprotêin,

biến đổi protêin làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng

e) Sự biến đổi của chất béo

Dưới tác động của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quátrình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào thực phẩm Đó là quá trình thuậnlợi cho quá trình oxy hoá chất béo xảy ra Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất

có mùi vị xấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm Nhiều trường hợp đây là nguyênnhân chính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm Các chất màu bị oxy hoá cũnglàm thay đổi màu sắc của thực phẩm

f) Sự biến đổi về vi sinh vật

Đối với sản phẩm đông lạnh có nhiệt độ thấp hơn -15oC và được bảo quản ổnđịnh thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản Ngược lại nếu sản phẩmlàm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định

sẽ làm cho các sản phẩm bị lây nhiễm vi sinh vật, chúng hoạt động gây thối rữa sảnphẩm và giảm chất lượng sản phẩm

1.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng thời gian làm lạnh

a) Loại thiết bị làm đông

Có rất nhiều loại thiết bị làm đông và nguyên lý làm việc của mỗi loại thiết bịcũng khác nhau Thiết bị gió cưỡng bức tiếp xúc và làm lạnh sản phẩm, có loại tiếpxúc trực tiếp với bề mặt kim loại, nhưng có loại thì sản phẩm được nhúng trong nitolỏng

Do nguyên lý làm lạnh khác nhau nên tốc độ và thời gian lạnh đông cũng khác nhauđáng kể Đối với cùng một dạng máy cấp đông, nhưng nếu sủ dụng phương pháp cấpdịch cho thiết bị bay hơi khác nhau thì cũng làm cho thời gian cấp đông khác nhau

b) Nhiệt độ buồng lạnh kho bảo quản

Nhiệt độ lạnh đông càng thấp thì thời gian cấp đông càng nhanh và ngược lại Thời gian lạnh đông càng lâu thì chất lượng sản phẩm càng thấp, vì vậy cần chọn nhiệt

độ buồng đông cho

thích hợp để thời gian và hiệu quả làm đông dược tốt nhất

c) Tốc độ không khí trong quá trình lạnh đông

Không khí chuyển động trong các tủ đông có tác dụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm, nhiệt truyền vào do mở cửa, do người vận hành, do thiết bị hoạt động Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều của nhiệt độ, độ ẩm Tốc độ không khí càng cao thìthời gian cấp đông càng nhanh do hệ số tỏa nhiệt đối lưu tăng, dẫn đến hệ số truyền nhiệt cũng tăng

d) Nhiệt độ sản phẩm trước khi lạnh đông

Việc chế biến thực phẩm diễn ra trong một thời gian khá lâu, vì vậy khi chế biến được khay sản phẩm nào, người ta sẽ cho vào các kho chờ đông để tạm thời bảo quản, chờ cho đủ khối lượng cần thiết của mỗi mẻ mới mang đi làm đông

Mặt khác trong quá trình chế biến, thực phẩm được ướp đá và xử lý trong không gian khá lạnh Vì thế nhiệt độ thực phẩm đưa vào thiết bị làm đông thường thấp khoảng 10 – 12 Nhiệt độ thực phẩm vào làm đông càng thấp thì thời gian lạnh đông càng ngắn.e) Bề dày sản phẩm lạnh đông

Thực phẩm càng dày thì thời gian lạnh đông càng lâu Các sản phẩm dạng khối thì thời gian lạnh đông khá lâu, thực phẩm dạng rời thời gian lạnh đông ngắn hơn nhiều

f) Hình dạng sản phẩm

Hình dạng của thực phẩm cũng ảnh hưởng tới tốc độ làm đông.Hình dạng có liên quan đến diện tích tiếp xúc Thực phẩm dạng khối diện tích tiếp xúc sẽ kém, trongkhi đó các thực phẩm dạng rời thì diện tích tiếp xúc rất lớn nên thời gian lạnh giảm đi rất nhiều Sản phẩm càng nhỏ, diện tích tiếp xúc càng lớn thì thời gian lạnh đông càng nhanh

g) Diện tích bề mặt tiếp xúc

Khi diện tích tiếp xúc giữa thực phẩm với tác nhân hoặc bề mặt làm lạnh tăngthì thời gian lạnh đông giảm

h) Bao gói sản phẩm

Một số sản phẩm được bao gói trước khi đem đi làm đông nên làm tăng trởnhiệt Đặc biệt khi bao gói có lọt các lớp khi bên trong tạo nên lớp cách nhiệt thì làmtăng thời gian làm đông

i) Loại sản phẩm

Mỗi loại thực phẩm có một nhiệt dung riêng và nhiệt hàm khác nhau, do đónhiệt lượng cần thiết để cấp đông cho mỗi loại thực phẩm cũng khác nhau

1.1.6 Phân loại buồng lạnh

Thông thường người ta phân loại buồng như sau:

• Buồng bảo quản lạnh 0

Bảo quản các sản phẩm có nhiệt độ từ (-1,5) đến 0 với độ ẩm tương đối là 90 – 95%.Buồng lạnh được trang bị các dàn lạnh không khí gắn tường, treo trần đối lưu tự nhiênhoặc dùng quạt

• Buồng bảo quản đông (-18) đến (-20)

Dùng để bảo quản sản phẩm đã được kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đông.Nhiệt độ buồng thường là (-18) Nhưng cũng có thể thấp hơn tùy vào yêu cầu củasản phẩm Buồng bảo quản đông sử dụng dàn quạt treo tường hoặc treo trần.

• Buồng bảo quản đa năng (-12)

Buồng được thiết kế ở (-12) nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể tăng nhiệt độ lên 0hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa nhiệt độ xuống dưới (-18) tùy theo yêucầu

• Buồng gia lạnh ở 0

Dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc đểgia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong kết đông hai pha Buồng gia lạnhthường sử dụng dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh của sản phẩm

• Buồng kết đông (-35)

Dùng để kết đông sản phẩm Sản phẩm sau kết đông hoàn toàn cứng hóa do nước vàdịch trong sản phẩm đã đóng băng Nhiệt độ bề mặt sản phẩm từ (-18) đến (-20) ,nhiệt độ tâm sản phẩm đạt khoảng (-8) Người ta có thể sử dụng phương pháp kếtđông một pha hoặc hai pha để kết đông sản phẩm Ngoài ra còn có nhiều phương phápkết đông đặc biệt dùng để kết đông cực nhanh sản phẩm

• Buồng chất tải và chất tháo tải ở 0

Có nhiệt độ trong buồng khoảng 0 nhằm phục vụ cho buồng kết đông và buồng gialạnh Buồng tháo tải dùng để tháo sản phẩm kết đông nhằm chuyển qua các buồng bảoquản đông Nhiệt độ của buồng có thể hạ xuống (-5) khi cần thiết

• Buồng bảo quản đá (-4)

Có nhiệt độ không khí (-4) đi kèm theo bể đá khối, dung tích buồng tùy theo yêucầu trữ đá Thường buồng trang bị dàn lạnh treo trần đối lưu tự nhiên

• Buồng chế biến lạnh 15 Trong buồng có các công nhân làm việc bên trong Nhiệt

độ buồng tùy theo công nghệ chế biến là từ 10 đến 18

1.2 Tổng quan về kho bảo quản thực phẩm

1.2.1 Thông số địa lý, khí tượng tphcm.

Bảng 1.1 Nhiệt độ và độ ẩm đã qua xử ly

Các thông số này đã được thống kê trong nhiều năm, khi tính toán thiết kế để đảm bảo

độ an toàn cao ta thường lấy giá trị cao nhất với chế độ khí hậu khắc nghiệt nhất Từ

đó sẽ đảm bảo cho kho vận hành an toàn trong mọi điều kiện khí hậu

Từ bảng trên ta sẽ chọn thông số thiết kế bên ngoài có nhiệt độ là 37,20C và độ ẩm là83%

1.2.2 Các loại sản phẩm bảo quản

Có rất nhiều loại thực phẩm có thể được bảo quản nhưng ở đây em xin trình bày

rõ hơn về sản phẩm được bảo quản là thịt bò

Ảnh minh họa

Xã hội hiện đại, con người văn minh hơn, mọi nhu cầu của cuộc sống cũngnâng tầm giá trị mới cao hơn, đòi hỏi chất lượng hơn Có thể nói rằng, một trongnhững nhu cầu thiết thực của đời sống con người đó chính là nhu cầu về thực phẩm

Ăn uống trong thời hiện đại không chỉ đơn thuần ở việc ăn no như trước đây nữa Theotừng bước phát triển, ăn uống đã trở thành một nét văn hóa của người dân

Khi người tiêu dùng đã ý thức, chú trọng hơn trong việc ăn uống để đảm bảo nănglượng cho hoạt động của cơ thể và duy trì sức khỏe tốt, họ sẵn sàng chi khoản tiền lớnvào việc dinh dưỡng mỗi ngày

Tuy nhiên, ăn như thế nào để đem lại giá trị dinh dưỡng tối ưu, bảo đảm sứckhỏe và xứng đáng với chi phí bỏ ra,… đó chính là vấn đề then chốt đang được ngườitiêu dùng quan tâm

Có thể nói, thịt bò là món ăn giàu dinh dưỡng thường thấy trong mỗi bữa ăn Trên thịtrường thịt bò tại Việt Nam đã xuất hiện khá nhiều sản phẩm thịt bò có xuất xứ từ cácnước tiên tiến, như thịt bò Hida, Omi, Hitachi… Các thương hiệu này hiện có phânkhúc khách hàng tầm cao và trung

1.2.3 Bảo quản rau củ quả

Trong nông nghiệp ” kho lạnh bảo quản ” không còn xa lạ nhiều với chúngta,bởi lợi ích nó mang lại rất đáng ngạc nhiên.Trong khi đó thì việc tiêu thụ thực phẩmtươi sống còn nhiều vấn đề khiến người tiêu dùng lo lắng.Vì vậy nên chọn cách bảoquản bằng kho lạnh bảo quản thực phẩm là sự lựa chọn tối ưu nhất

Sau đây chúng tôi xin chia sẻ các lợi ích mà kho lạnh bảo quản thực phẩm mang lại:

1 Không chất bảo quản

Khác với thực phẩm chế biến sẵn xuất hiện ngày càng nhiều trong chế độ dinhdưỡng, thực phẩm đông lạnh không cần sử dụng chất bảo quản, kho lạnh bảo quảnthực phẩm là một quy trình hoàn toàn tự nhiên bằng cách giảm nhiệt độ và đóng gói.

2 Tươi ngon và bổ dưỡng

Các loại rau củ không sơ chế được dùng trong thời gian ngắn khiến bạn khónhận biết thời gian bảo quản trái cây hoặc rau củ kể từ khi thu hoạch Một trong nhữnglợi ích của thực phẩm đông lạnh là quy trình đông lạnh ngắn, đơn giản và nhanhchóng Các loại rau củ thường được đông lạnh trong vài giờ sau khi thu hoạch để giảmthiểu hao hụt vitamin và khoáng chất, duy trì lượng dinh dưỡng của thực phẩm đônglạnh

3 Sử dụng quanh năm

Khẩu vị của bạn luôn bị cám dỗ bởi nhiều loại thực phẩm bạn ăn hoặc thựcphẩm được trồng theo mùa bất cứ khi nào bạn muốn Thực phẩm theo mùa được làmlạnh có hương vị ngon hơn so với thực phẩm trái vụ vì rau củ và trái cây được để chíntự nhiên rồi mới đông lạnh Ngoài ra, thực phẩm đông lạnh cũng có giá cả phải chăng

so với thực phẩm theo mùa

4 An toàn thực phẩm

Quy trình lắp đặt kho lạnh bảo quản thực phẩm đông lạnh làm giảm số lượng vikhuẩn có hại có khả năng gây ngộ độc thực phẩm Thực phẩm đông lạnh thực sự antoàn với điều kiện bảo quản đúng cách và tuân thủ hướng dẫn rã đông và chế biếntrước khi nấu.

6 Thuận tiện và linh hoạt

Thực phẩm đông lạnh là một cách nhanh chóng và thuận tiện để có được mộtbữa ăn giàu dinh dưỡng cho chính bạn hoặc cho cả đại gia đình Lập kế hoạch bữa ăn

sẽ linh hoạt hơn nhiều vì thực phẩm đông lạnh thường rẻ hơn thực phẩm tươi sống và

có thể bảo quản lâu hơn

7 Đảm bảo cung cấp ổn định

Nguồn dự trữ cá trên thế giới đang bị đe dọa nghiêm trọng do việc đánh bắt tháiquá, mặc dù nhiều công ty cá đông lạnh đã quan tâm đến môi trường và phần lớn dùngnguồn nuôi cá ổn định là nguồn sản phẩm chính của họ

8 Giảm “dấu chân carbon”

Bạn khó nhận thấy vai trò bảo vệ môi trường của kho lạnh bảo quản thực phẩmđông lạnh Tuy nhiên, chọn mua thực phẩm đông lạnh đồng nghĩa với việc bạn ít phải

đi mua tại cửa hàng và điều này giúp giảm “dấu chân carbon” (lượng khí CO2 đượcsản sinh trực tiếp hoặc gián tiếp từ hoạt động của con người)

9 Quản lý vụ mùa tốt hơn

Trước khi thực phẩm đông lạnh dần đi vào cuộc sống, các vụ mùa rau củ và tráicây tươi bội thu dễ gây lãng phí, phải bỏ đi hoặc chôn xuống đất Quy trình đông lạnh

sẽ giúp người nông dân có thể bán được toàn bộ thành phẩm sau thu hoạch

1.3.2 Mục tiêu nghiên cứu

Hiện nay, mặt hàng thực phẩm tươi sống đã trở thành một trong những mặthàng thiết yếu trong nền kinh tế đất nước Trong các mặt hàng thực phẩm bảo quản, thìsản phẩm thịt bò đã và đang đem lại một nguồn lợi nhuận kinh tế rất lớn trong kimngạch xuất khẩu của đất nước

Sản lượng thịt bò toàn cầu được dự báo tăng gần 2% trong năm 2018, lên 113,1triệu tấn, chủ yếu là vào việc mở rộng nhập khẩu ở Trung Quốc

Trung Quốc dự kiến sẽ nhập khẩu 1,0 triệu tấn vào năm 2018, cao hơn 11% sovới năm 2017

Qua đó, có thể thấy ý nghĩa của việc bảo quản là:

(a) Giữ được độ tươi của nguyên liệu

(b) Kịp thời phân phối mọi lúc, mọi nơi các mặt hàng thịt chất lượng cao và giá

Việc nghiên cứu không có hệ thống, đặc biệt là nghiên cứu về thời gian trữđông cũng như ảnh hưởng của các thống số chính của môi trường làm lạnh tới kết quảtrữ đông dẫn đến việc thiết kế lắp đặt, vận hành hệ thống trữ đông chưa hợp lí với suấttiêu hao năng lượng cao và chất lượng sản phẩm thì không kiểm soát được

Để giải quyết các vấn đề nêu trên cần phải có những nghiên cứu một cách chặtchẽ, đầy đủ về hệ thống công nghệ đông lạnh thực phẩm thịt, về đối tượng được chếbiến, cũng như về thiết bị được sử dụng làm lạnh và trữ đông Để hướng đến mục tiêu

lớn trong tương lai là hoàn thiện công nghệ chế biến đông lạnh thực phẩm với tiêu chílà nâng cao chất lượng chế biến sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả nhất.

1.4 Tổng quan về công trình nghiên cứu

1.4.1 Công trình nghiên cứu trong nước

1 Theo VFA năm 2017 các phương pháp bảo quản thịt tươi

Bài báo phân tích khá rõ nhiệt độ trữ đông và sử dụng thịt tại một số nước ví dụ như: Thịt chế biến thường dự trữ bằng phương pháp lạnh đông có nhiều mức nhiệt độ khác nhau ở Đức nhiệt độ sử dụng là (- 6 0C), ở úc (- 11 0C), Nam Phi (-18 0C), Anh từ (–

9 0C- 12 0C)

Theo ECC đề ra: đối với 1/4 quày thịt bò được chấp nhận để lạnh đông thì quày thịt này có nhiệt độ <7 o C rồi đem lạnh đông trong vòng 36 giờ nhiệt độ bên trong thấphơn âm 7 o C.Trữ đông ở <- 17 0C Đối với quày thịt heo nhiệt độ trước khi lạnh đông là 4 0C, lạnh đông – 30 0C cho đến khi quày thịt đạt

Ngoài ra còn có nhiều kiểu lạnh đông nhanh kiểu tấm ở -35 oC, vận tốc không khí khoảng 3-5m/s với thời gian 10 giờ Phương pháp này giữ thịt trong thời gian dài hơn phương pháp làm lạnh Thích hợp cho việc vận chuyển thịt theo tàu biển hay cần bảo quản thịt với số lượng lớn và trong một thời gian dài

2 Theo TS Đức Minh viện công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

(2015) cấp đông thế nào là sạch, không sinh bệnh

Bài báo đưa ra các số liệu thực tế đã qua nghiên cứ về nhiệt độ cấp đông kèm thời gian thực phẩm còn an toàn để sử dụng như :

cấp đông từ -18oC đến -30oC thì để được 6 – 12 tháng Nếu cấp đông sâu ở -36oC thì để được 18 tháng

3 Nguyễn Bốn, Trần Quốc Minh (2014), Tính toán thời gian đông lạnh thực phẩmBài báo đưa ra công thức tính thời gian cấp đông vật ẩm, có thể áp dụng cho cácmáy cấp đông kiểu đối lưu hoặc kiểu tiếp xúc trong sản xuất

nghệ đã thử nghiệm bảo quản bằng CAS (Cell Alive System)

Từ tháng 1/2017, nhóm nghiên cứu gồm KS Đào Thùy Dương và Ths Tạ Thu Hằng đãchọn mẫu gà H'Mông (khối lượng từ 1,2 kg đến 1,5 kg) để thí nghiệm Các chỉ tiêu về màu sắc, hàm lượng mỡ, protein, vi chất được đo đếm trước và sau bảo quản.

Kết quả cho thấy, sau 6 tháng thịt gà đen được bảo quản bằng công nghệ CAS có các chỉ số màu sắc, độ dai không sai khác so với ban đầu Tỷ lệ mất nước chỉ giảm 2,35%, chỉ số pH giảm nhẹ còn 5,9 Chất lượng cảm quan và các chỉ tiêu về vi sinh vật đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm theo TCVN 7046:2009 về thịt tươi

1.4.2 Công trình nghiên cứu ngoài nước

1 Thịt bò Polmard thịt bò đắt nhất thế giới

Bài báo mô tả tổng quát từ khâu chăm sóc giống bò đến giai đoạn giết mổ lấy thịt xử lý chi tiết sau đó trữ đông thịt bò vô thời hạn với công nghệ đặc biệt với vận tốcluồng khí lạnh lên đến 120km/h ở nhiệt độ – 43oC Thời gian bảo quản thực tế đã thử nghiệm là 15 năm

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Các thông số làm lạnh

2.1.1 Nhiệt độ bảo quản.

Nhiệt độ : Theo lý thuyết thì nhiệt độ bảo quản càng thấp thì chất lượng bảoquản càng tốt, thời gian bảo quản càng lâu nhưng tuy theo mặt hàng cụ thể mà chúng

có nhiệt độ bảo quản khác nhau Nếu nhiệt độ bảo quản càng thấp thì chi phí vận hànhcàng cao dẫn đến hiệu quả kinh tế không hợp lý Theo kinh nghiệm của các nhà thiếtkế kho lạnh thì nhiệt độ bảo quản thịt bò tốt nhất là -5 oC

2.1.2 Độ ẩm không khí trong kho bảo quản.

Độ ẩm không khí lạnh trong kho ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, cảm quan

bề mặt của sản phẩm sau khi bảo quản Bởi vì có liên quan đến hiện tượng thăng hoacủa nước đá trong sản phẩm Do đó tuy từng loại sản phẩm mà độ ẩm không khí trongkho là khác nhau Thịt bò là sản phẩm được bao gói

Theo kinh nghiệm thì ta nên chọn độ ẩm không khí trong kho là =83%

2.1.3 Kích thước thịt bò đối với kho trữ đông

Trong quá trình làm lạnh thực phẩm, kích thước, hình dạng sản phẩm đưa vàolàm lạnh có ảnh hưởng tới thời gian làm lạnh và tiêu thụ năng lượng của hệ thống thiết

bị Do đó để xây dựng mô hình mô phỏng quá trình làm lạnh, tìm các yếu tố để giảmthời gian làm lạnh chả bò thì cần nghiên cứu kích thước hình học của sản phẩm trên cơsở khảo sát quy trình chế biến ở các nhà máy chế biến thịt bò điển hình tại Thành Phố

Hồ Chí Minh

2.2 Phương pháp làm lạnh

2.2.1 Phương pháp trực tiếp

Là phương pháp làm lạnh kho bằng dàn bay hơi đặt trong kho lạnh, môi chấtlạnh lỏng sôi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh Làm lạnh trực tiếp có thể là dànlạnh đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

Ưu điểm:

Thiết bị đơn giản không them một vong tuần hoàn phụ

Tuổi thọ cao vì không phải tiếp xúc với nước muối là một chất ăn mòn kim loạirất nhanh chóng

Đứng về mặt nhiệt động thì ít tổn thất năng lượng vì hiệu nhiệt độ giữa kholạnh và dàn bay hơi gián tiếp qua không khí

Tổn hao lạnh khi khởi động nhỏ nghĩa là khi làm lạnh trực tiếp thời gian từ khimở máy đến lúc kho lạnh đạt nhiệt độ yêu cầu sẽ nhanh hơn

Nhiệt độ kho lạnh có thể giám sát theo nhiệt độ sôi của môi chất, nhiệt độ sôi cóthể xác định dễ dàng qua nhiệt kế của đầu hút máy nén

Nhược điểm:

Đối với hệ thống lạnh lớn thì lượng môi chất nạp vào máy lớn, khả năng rò rỉcủa môi chất lớn, khó có khả năng dò tìm được chỗ rò rỉ để xử lý Tổn thất áp suấp choviệc cấp cho những dàn bay hơi ở xa có hồi dầu về nếu dùng môi chất Freon, máy néndễ hút ẩm, việc bảo vệ máy nén khó khăn

Trữ lạnh của dàn lạnh trực tiếp kém khi máy lạnh ngừng hoạt động thì dàn lạnhcũng hết lạnh nhanh chóng

2.2.2 Làm lạnh gián tiếp

Là phương pháp làm lạnh bằng các giàn chất tải lạnh như nước muối, glycol,…thiết bị bay hơi đặt ở ngoài kho lạnh Ở trong buồng chất tải lạnh nóng lên do thu nhiệtcủa buồng lạnh Sau đó trở lại dàn bay hơi để hạ nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ yêu cầuvà cứ như vậy được tuần hoàn liên tục Dàn lạnh gián tiếp cũng có thể là dàn lạnh đốilưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

Ưu điểm:

Hệ thống lạnh có độ an toàn cao, chất tải lạnh không cháy, không nổ, không độchại với cơ thể sống và không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bảo quản Nó là

vòng tuần hoàn an toàn và ngăn chặn sự tiếp xúc của môi chất độc hại đối với sảnphẩm.

Máy lạnh có cấu tạo đơn giản hơn, đường ống dẫn môi chất hệ thống ngắn đượcchế tạo ở dạng tổ hợp hoàn chỉnh nên chất lượng cao, độ tin cậy lớn, dễ dàng kiểm tralắp đặt và hiệu chỉnh

Dung dịch chất tải lạnh có khả năng trữ lạnh lớn sau khi máy ngừng hoạt động,nhiệt độ kho có khả năng duy trì được lâu hơn

Nhược điểm:

Năng suất lạnh của máy bị giảm do chênh lệch nhiệt độ lớn

Hệ thống thiết bị cồng kềnh vè phải thêm vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh

Tốn năng lượng bổ sung cho bơm hoặc cánh khuấy chất tải lạnh

Qua sự phân tích ưu nhược điểm của hai phương pháp làm lạnh trên, tôi chọnphương pháp làm lạnh cho kho đang thiết kế là phương pháp làm lạnh trực tiếp Nó phùhợp với điều kiện của kho lạnh như: hệ thống không cồng kềnh, dễ điều chỉnh nhiệt độ,tổn hao lạnh khị khởi động nhỏ, chi phí đầu tư ban đầu không lớn

2.3 Tìm hiểu và chọn môi chất lạnh

2.3.1 Môi chất lạnh là gi?

Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh hay gas lạnh) là chất môi giới sử dụngtrong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp vàthải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn Môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnhnhờ quá trình nén Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấpnhờ quá trình bay hơi ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp, sự thải nhiệt cho môi trường cónhiệt độ cao nhờ quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao, sự tăng áp của quátrình nén hơi và giảm áp

R22 có áp suất trung bình giống như ammoniac nhưng có ưu điểm là tỉ số nénthấp hơn, bởi vậy với máy nén 2 cấp có thể đạt nhiệt độ đến - 60 đến - 70 độ C Nhiệt

độ hóa rắn của R22 cũng thấp hơn

Năng suất lạnh riêng khối lượng lớn hơn của R12

Năng suất lạnh riêng thể tích lớn hơn của R12 khoảng 1,6 lần nên có thể nạpR22 cho máy nén R12 để nâng cao năng suất lạnh nếu độ bền máy nén cũng như côngsuất động cơ cho phép Máy nén gọn nhẹ hơn

Khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn của R12 khoảng 1,3 lần Trong các thiết bịtrao đổi nhiệt với nước, có bố trí cánh tản nhiệt về phía R22 Các thiết bị trao đổinhiệt gọn hơn

Khả năng lưu động của môi chất lớn hơn trong các đường ống nhỏ hơn

R22 hòa tan hạn chế dầu gây khó khăn phức tạp cho việc bôi trơn, ở khoảngmôi chất không hòa tan dầu -40 đến -20 độ C, dầu có nguy cơ bám lại dàn bay hơilàm cho máy nén thiếu dầu Thường người ta tránh không cho máy lạnh làm việc ởchế độ này

R22 không hòa tan nước nhưng mức độ hòa tan lớn gấp 5 lần của R12 nên nguy

cơ tắc ẩm cũng giảm đi

R22 cũng có tính rửa sạch bẩn, cát trên thành máy nén và thiết bị ngưng ở mức

độ ít hơn R12

R22 không dẫn điện ở thể hơi nhưng có thể dẫn điện ở thể lỏng nên tuyệt đốikhông để lỏng lọt về động cơ máy rửa kín Tất cả các tính chất về điện của R22 đềukém hơn của R12 Đặc biệt khi có ẩm, bẩn, các chỉ số này giảm xuống nhanh chóng,

ẩm tuy ít nhưng vẫn có thể gây ra các vùng đọng sương gây chập vòng dây hoặc phóngđiện ở các cọc tiếp điện Sự cố về động cơ điện và sự cố về điện nói chung ở máy nénkín R22 nhiệt hơn rõ rệt so với R12

R22 bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc Có chất xúc tác là thép, R22phân hủy ở nhiệt độ 550 độ C có thành phần Clo và Phosgen rất độc giống như R12

R22 không có tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hòa tanvà làm trương phồng một số chất hữu cơ như R12

R22 không cháy và nổ, tuy độ an toàn thấp hơn R12

R22 không gây độc với cơ thể sông, khi hàm lượng cao trong không khí chỉ gâyngạt thở vì thiếu Oxi

R22 không làm biến chất thực phẩm bảo quản.

R22 đắt nhưng dễ kiếm, dễ vận chuyển và bảo quản

R22 sử dụng cho máy lạnh nó năng suất trung bình lớn và rất lớn, được ứngdụng trong nhiều mục đích khác nhau, đặc biệt là trong vấn đề điều tiết không khí

Mức độ phá hủy tầng Ozon của R22 nhỏ nhưng nó lại gây hiệu ứng nhà kínhlàm nhiệt độ trái đất tăng lên Tuy nhiên do chưa tìm được môi chất thay thế hiệu quả,R22 còn được sử dụng đến năm 2045 ở Việt Nam

2.3.3 Vì sao chon R 22 trong kho lạnh

Loại môi chất này đang được sử dụng khá phổ biến hiện nay, bền vững ở phạm

vi nhiệt độ và áp suất làm việc.an toàn không cháy nổ, khả năng hòa tan nước caotránh gây tắc ẩm và không dẫn điện

Nhiệt độ đông đặc thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều và nhiệt độ tới hạn cao hơnnhiệt độ ngưng tụ nhiều và nó có độ nhớt động học nhỏ

Loại môi chất này hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến trên thị trường hiệnnay vì vậy nó dễ tìm kiếm để thay thế

Không độc đối với cơ thể sống và không biến chất thực phẩm bảo quản

2.4 Các thông số chế độ làm việc

Việc chọn các thông số làm việc cho hệ thống lạnh là rất quan trọng vì nếu chọnđược một chế độ làm việc hợp lý, đúng đắn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao, năng suấtlạnh tăng trong khi điện năng tiêu tốn ít Chế độ làm việc của hệ thống lạnh được đặctrưng bằng 4 thông số sau:

Nhiệt độ sôi của môi chất

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất

Nhiệt độ quá lạnh của môi chất lỏng trong thiết bị ngưng tụ và nhiệt độ của môichất lỏng trước van tiết lưu

Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt)

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên ly

5: Bình chứa cao áp 11: Bộ rơle và đồng hồ áp thấp

Nguyên ly hoạt động:

Máy nén hút hơi môi chất có trạng thái nhiệt độ thấp, áp suất thấp to, po ở danglạnh và nén đoạn nhiệt lên dàn ngưng lúc này môi chất có trạng thaasi ấp suất caonhiệt độ cao tk, pk lúc này môi chất sẽ được dàn ngưng giải nhiệt, hạ nhiệt độ xuống,môi chất hóa lỏng nhưng áp suất không đổi và môi chất được đưa vào bình chứa caoáp Môi chất lỏng từ bình chứa cao áp qua phin lọc, tiếp tục đi qua kính xem gas tớivan điện từ, đến van tiết lưu nhiệt ( van tiết lưu nhiệt nhận tín hiệu sau dàn lạnh)

Môi chất sau khi qua van tiết lưu áp suất sẽ giảm xuống po đi vào dàn lạnh rồibốc hơi sau quá trình trao đổi nhiệt môi chất lại được hút về máy nén và tiếp tục vòngtuần hoàn

3.1 Tính toán kích thước kho trữ đông:

- Giả sử kho trữ thịt bò,chiều cao xếp hàng là 0,5m, nhiệt độ trong kho là-12oC, khối lượng hàng nhập vào trong kho là 30kg, sản phẩm trước khi đưa vào trongkho đã được cấp đông -18 oC

3.1.1.Thể tích kho kho lạnh:

V: thể tích kho lạnh( m3)G: công suất kho lạnh(tấn)

0.17140.5

ta thấy: gF = gvh= 0.17 bằng mức cho phép

3.1.4 Diện tích kho lạnh cần xây dựng :

Fxd: diện tích kho lạnh cần xây dựng ( m2)F: diện tích chất tải ( m2)

F: hệ số sử dụng diện tích( tính đến diện tích đường

đi lại, khoảng hở giữa các lô hàng, diện tích lắp đặt dàn lạnh…)

 Lắp ghép kho lạnh chọn buồng lạnh riêng và phòng máy riêng

 Diện tích kho lạnh = diện tích buồng

Chọn 1 buồng lạnh lắp ghép: C  R  D – 850  540  650 mm

 Fxd = 0.54  0.65 = 0.351 (m2)

3.2 Tính cách nhiệt cho kho lạnh:

Cách nhiệt kho lạnh có nhiệm vụ là ngăn không cho dòng nhiệt tổn thất nhiệt từtrong buồng lạnh có nhiệt độ thấp ra ngoài môi trường có nhiệt độ cao.Chất lượng củavách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt, yêu cầu quantrọng nhất của vật liệu cách nhiệt là phải có hệ số dẫn nhiệt( (w/m.k)) nhỏ

Yêu cầu đối với cách nhiệt buồng lạnh :

1) Vách ngoài của kết bao che không được đọng sương, nghĩa là độ dày của lớpcách nhiệt phải đủ dày để nhiệt độ bề mặt vách ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng sương ts( tf

> ts)

2) Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh (1000 kcal/h) làthấp nhất

3) Đảm bảo độ bền vững lâu dài theo tuổi thọ dự kiến của kho

4) Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản xếp trên nền hoặctreo trên giá treo ở tường hoặc trần

5) Phải chống được cháy nổ và đảm bảo an toàn

6) Phải thuận tiện cho việc bốc dỡ và xếp hang

11

δcn: Độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt (m)

cn: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt (W/m.k)

k: Hệ số truyền nhiệt ( tra bảng 3-3 đến 3-6 trang 84 ) [1]

1: Hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài( phía nóng) tới tường cách nhiệt

(W/m2.k)

2: Hệ số toả nhiệt của vách buồng lạnh vào buồng lạnh (W/m2.k)

i: Bề dày của lớp vật liệu xây dựng thứ i (m)

i: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu xây dựng thứ i (W/m2.k)

Ta có :

Chọn chế độ bảo quản : t = -12oC

Hệ số truyền nhiệt vách ngoài khi nhiệt độ buồng lạnh t = -12oC :

k = 0.23 W/m2.K Bảng 3.3 [1]

Hệ số tỏa nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng ) :

Tường bao và mái: ng = 23.3 W/m2.K Bảng 3.7 [1]

Hệ số tỏa nhiệt của bề mặt trong của buồng cưỡng bức vừa phải :

Chọn PU foam :

cn = 0.019 ( W/m.k)

 chọn chiều dày lớp cách nhiệt là 80 mm

3.2.2 Kiểm tra đọng sương :

Nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Tp.HCM là t1=37.3oc, độ ẩm  =74%.Tra đồ thị h-x hình 1-1 trang 9 ta được ts=33 oC nhiệt độ buồng lạnh t2=-12 oC, theobảng 3-7 ta có: 1 =23.3 W/m2.K

Hệ số truyền nhiệt đọng sương :

ks=0.95.1

2 1

1

t t

Dòng nhiệt tổn thất Q=Q itại một thời điểm nhất định được gọi là phụ tảinhiệt của thiết bị lạnh.

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Q: tổng tổn thất nhiệt( phụ tải nhiệt)

Q1: tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che( phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ bên ngoài)

Q2: tổn thất do làm lạnh sản phẩm (phụ thuộc vào thời vụ)

Q3: tổn thất do thông gió ( phụ thuộc vào loại hang bảo quản)

Q4: tổn thất do vận hành( phụ thuộc công nghệ chế biến và bảo quản)

3.3.1 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (Q 1 ):

Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che là tổng dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền

do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong kho

Q1=ktF(t1-t2) (W)Trong đó:

Q1 : Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (W)

kt : Hệ số truyền nhiệt thực của vách, nền, trần (W/m2.K)

F : Diện tích kết cấu bao che (m2)

t1,t2 : Nhiệt độ bên ngoài và bên trong kho(oC)

Diện tích bao che (6 mặt):

Tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm và bao bì:

Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra khi xử lí lạnh được tính theo biểu thức sau:

Q2=Q21+Q22 (kW) Trong đó:

Q21: tổn thất nhiệt do làm lạnh sản phẩm (kW)

Q22: tổn thất nhiệt do làm lạnh bao bì (kW)

Q3 = 0 Vì dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh chỉ tính toán cho các

buồng lạnh đặc biệt bảo quản rau hoa quả và các sản phẩm hô hấp

3.3.3 Tổn thất do vận hành:

Q4=Q41+Q42+Q43+Q44+Q45

* Tính Q41: tổn thất do chiếu sáng:

Q41 = AF (W)Trong đó:

* Tính Q42: nhiệt do người toả ra:

 Vì là mô hình nhỏ nên không có người ra vào Q42 = 0

* Tính Q 43: tổn thất nhiệt do động cơ điện:

Dòng nhiệt do các động cơ điện làm việc trong buồng lạnh (động cơ quạt dànlạnh) gồm 2 quạt Công suất quạt 25 ÷ 30 W

Q43 = 225 = 50 W

* Tính Q 44: tổn thất nhiệt khi mở cửa:

Q44 = BF (W)Trong đó:

B: dòng nhiệt riêng khi mở cửa(W/m2)

B: tra bảng 4-4 trang 113 [1] với F = 0.351 m2 được B = 23 (W/m2)

F: diện tích buồng( m2)

 Q = 230 351 = 8 (w)

* Tính Q 45: tổn thất do xả tuyết:

Q45 =

360024





N n

(kW)

Trong đó:

n: Số lần xả tuyết /ngày đêm( chọn n = 3 lần/ ngày đêm)

N: Công suất điện trở(kw ).( N = 50 W)

 : thời gian 1 lần xả tuyết (s) 5 phút

3.4 Xác định phụ tải nhiệt máy nén:

Do các tổn thất trong các kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệtyêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng của các tổn thất nhiệt Để tránh cho máy nén có côngsuất lạnh quá lớn, tải nhiệt máy nén cũng được tính toán từ các tải nhiệt thành phầnnhưng tùy theo từng loại kho lạnh có thể chỉ lấy một phần tổng của nhiệt tải đó

Với kho lạnh bảo quản chả bò thì:

0.9

 = 540 W = 0.54 kW

3.5 Tính toán các thông số của chu trình.

Các thông số của chế độ làm việc

- Việc chọn các thông số làm việc cho hệ thống lạnh là rất quan trọng vì nếuchọn được một chế độ làm việc hợp lý, đúng đắn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao, năngsuất lạnh tăng trong khi điện năng tiêu tốn ít Chế độ làm việc của hệ thống lạnh đượcđặc trưng bằng 4 thông số nhiệt độ sau:

- Nhiệt độ sôi của môi chất t0 (oC)

- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk

- Nhiệt độ quá lạnh của môi chất lỏng trong thiết bị ngưng tụ tql1 và nhiệt độcủa môi chất lỏng trước van tiết lưu tql2

- Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt) th

Nhiệt độ sôi của môi chất t 0

Nhiệt độ sôi của môi chất phụ thuộc vào nhiệt độ của kho lạnh bảo quản nhiệt

độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau:

t0 = tb - ∆t0 = – 12 – (8 ÷ 13) = (– 20 ÷ –25) oC

chọn: t0 = –20 oC

Trong đó

- tb: nhiệt độ kho bảo quản,0C

- ∆t0: hiệu nhiệt độ giữa nhiệt độ sôi của môi chất lạnh và nhiệt độ không khítrong kho Đối với dàn lạnh bay hơi trực tiếp ∆t0 = 8 ÷ 13oC [1]

Nhiệt độ ngưng tụ tk

Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bịngưng tụ Do chọn thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí nên ta có hiệu nhiệt độtrung bình giữa môi chất lạnh ngưng tụ và không khí nằm trong khoảng ∆tk =(7

÷10)0C, ta có:

tk= tkk + ∆tk = 37,2+ (7 ÷10) = 44,20 ÷ 47.2

chọn tk = 45 oC

Nhiệt độ quá nhiệt tqn

Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén Nhiệt

độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất

- Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút

- Đối với máy lạnh Freon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơihút có thể chọn cao

- Với môi chất Freon độ quá nhiệt khoảng 25oC

Nên tqn = to+ Δtqn = – 20 + 25 = 5oC

Để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng, người ta bố trí bình tách lỏng vàphải đảm bảo hơi hút vào máy nén nhất thiết là hơi quá nhiệt

Chu trình lạnh

Hình 3.1 Chu trình lạnh 1 cấp quá lạnh quá nhiệt của môi chất R22

Các quá trình :

1’ - 2 :quá trình nén đoạn nhiệt trong máy nén

2 – 2’ : quá trình làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quánhiệt xuống trạng thái bão hòa

2 - 3 :quá trình ngưng tụ đẳng áp ở bình ngưng

3- 3’ :quá trình quá lạnh trong bình hồi nhiệt

3’- 4 :quá trình tiết lưu trong van tiết lưu nhiệt

4- 1’ :quá trình bay hơi đẳng áp ở dàn bay hơi

1’- 1 :quá nhiệt hơi hút về máy nén

Nguyên lý làm việc:

Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi đi vào thiết bị hồi nhiệt nhận nhiệt đẳng ápcủa lỏng cao áp trở thành hơi quá nhiệt (1’) rồi được hút về máy nén nén đoạn nhiệtlên áp suất cao (2), (2’)quá trình làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệtxuống trạng thái bão hòa sau đó qua thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môitrường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (3) rồi đi qua thiết bị hồi nhiệt nhả nhiệt