Giáo trình hệ thống máy lạnh công nghiệp và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

Giáo trình hệ thống máy lạnh công nghiệp phần 2 cung cấp kiến thức chuyên sâu cho nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí tại An Giang.

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Hệ Thống Máy Lạnh Công Nghiệp: Giáo Trình Và Ứng Dụng Trong Bảo Quản Thực Phẩm
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 7. Bài 7: HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ KHO LẠNH BẢO QUẢN
• 7.1. Khái niệm, phân loại và chọn nhiệt độ bảo quản
• 7.1.1. Kho lạnh bảo quản
• 7.1.2. Phân loại
• 7.1.2.1. Theo công dụng
• 7.1.2.2. Theo nhiệt độ
• 7.1.2.3. Theo dung tích chứa
• 7.1.2.4. Theo đặc điểm cách nhiệt
• 7.1.3. Chọn nhiệt độ bảo quản
• 7.2. Kết cấu, lắp đặt kho lạnh
• 7.2.1. Kết cấu kho lạnh
• 7.2.2. Bố trí bên trong kho lạnh
• 7.3. Một số vấn đề khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng kho lạnh
• 7.3.1. Hiện tượng lọt ẩm
• 7.3.2. Hiện tượng cơi nền do băng
• 7.3.3. Hiện tượng lọt không khí
• 7.3.4. Tuần hoàn gió trong kho lạnh
• 7.3.4.1. Sắp xếp hàng hợp lý
• 7.3.4.2. Sử dụng hệ thống kênh gió để phân phối
• 7.3.5. Xả băng dàn lạnh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống máy lạnh công nghiệp trong bảo quản thực phẩm

Hệ thống máy lạnh công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm. Chúng giúp duy trì nhiệt độ ổn định, ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật và kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm. Việc hiểu rõ về hệ thống máy lạnh công nghiệp là cần thiết để tối ưu hóa quy trình bảo quản thực phẩm.

1.1. Khái niệm và phân loại hệ thống máy lạnh công nghiệp

Hệ thống máy lạnh công nghiệp được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau như công dụng, nhiệt độ bảo quản và dung tích chứa. Mỗi loại có những đặc điểm riêng, phục vụ cho các mục đích bảo quản khác nhau.

1.2. Lợi ích của hệ thống máy lạnh trong bảo quản thực phẩm

Hệ thống máy lạnh giúp bảo quản thực phẩm tươi sống, giảm thiểu lãng phí và đảm bảo an toàn thực phẩm. Việc sử dụng máy lạnh đúng cách có thể nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng cường sự hài lòng của khách hàng.

II. Vấn đề và thách thức trong việc sử dụng hệ thống máy lạnh công nghiệp

Mặc dù hệ thống máy lạnh công nghiệp mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức. Các vấn đề như hiệu suất máy lạnh, chi phí vận hành và bảo trì là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Hiệu suất và tiêu chuẩn máy lạnh công nghiệp

Hiệu suất của máy lạnh ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vận hành. Các tiêu chuẩn về hiệu suất cần được tuân thủ để đảm bảo máy lạnh hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

2.2. Chi phí bảo trì và vận hành hệ thống máy lạnh

Chi phí bảo trì và vận hành hệ thống máy lạnh có thể cao nếu không được quản lý tốt. Việc lập kế hoạch bảo trì định kỳ và sử dụng các công nghệ tiên tiến có thể giúp giảm thiểu chi phí này.

III. Phương pháp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống máy lạnh công nghiệp

Để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống máy lạnh công nghiệp, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ hiện đại. Việc này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn nâng cao chất lượng bảo quản thực phẩm.

3.1. Sử dụng công nghệ điều khiển thông minh

Công nghệ điều khiển thông minh giúp theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ trong kho lạnh một cách tự động, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm thiểu lãng phí năng lượng.

3.2. Bảo trì định kỳ và kiểm tra hệ thống

Bảo trì định kỳ giúp phát hiện sớm các vấn đề trong hệ thống máy lạnh, từ đó đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống máy lạnh trong bảo quản thực phẩm

Hệ thống máy lạnh công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chế biến thực phẩm, bảo quản nông sản và sản xuất dược phẩm. Những ứng dụng này không chỉ giúp bảo quản chất lượng sản phẩm mà còn đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

4.1. Bảo quản thực phẩm chế biến và nông sản

Hệ thống máy lạnh giúp bảo quản thực phẩm chế biến như thịt, hải sản và rau quả, giữ cho chúng luôn tươi ngon và an toàn cho sức khỏe.

4.2. Ứng dụng trong ngành dược phẩm

Trong ngành dược phẩm, hệ thống máy lạnh được sử dụng để bảo quản các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, đảm bảo chất lượng và hiệu quả của thuốc.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống máy lạnh công nghiệp

Hệ thống máy lạnh công nghiệp sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến để đáp ứng nhu cầu bảo quản thực phẩm ngày càng cao. Việc áp dụng công nghệ mới và các phương pháp tối ưu hóa sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí trong tương lai.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ máy lạnh

Công nghệ máy lạnh đang ngày càng được cải tiến với các giải pháp tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp thực phẩm.

5.2. Tầm quan trọng của hệ thống máy lạnh trong bảo quản thực phẩm

Hệ thống máy lạnh không chỉ là một phần quan trọng trong quy trình sản xuất mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng thông qua việc đảm bảo an toàn thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bài 7: HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ KHO LẠNH BẢO QUẢN Mục tiêu: - Vẽ và trình bày được chức năng các thiết bị trong hệ thống lạnh kho lạnh bảo quản; - Lắp đặt được mạch điện điều khiển hệ thống lạnh. Nội dung bài: 1. Khái niệm, phân loại và chọn nhiệt độ bảo quản 1. Kho lạnh bảo quản Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản, rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ … Hiện nay kho lạnh được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm rất rộng rãi và chiếm một tỷ lệ lớn nhất. Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm: - Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: Thịt, hải sản, đồ hộp - Bảo quản nông sản thực phẩm, rau quả. - Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu - Kho bảo quản sữa. - Kho bảo quản và lên men bia. - Bảo quản các sản phẩm khác. Phân loại 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 lạnh như sau: - Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực 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 thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất khẩu thịt vv.) Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn cần phải trang bị hệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên. - Kho phân phối, kho trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các khu vực dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đến đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng. - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán 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. 69 b) Theo nhiệt độ người ta chia ra: - Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm trong khoảng -2oC ÷ 5oC. Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (chuối > 10oC, chanh > 4oC). Nói chung 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 cấp đông. Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18oC để cho các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản. - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12oC - Kho gia lạnh: Nhiệt độ 0oC, dùng gia lạnh các sản phẩm trước khi chuyển sang khâu chế biến khác. - Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ kho tối thiểu -4oC c) Theo dung tích chứa. Kích thước kho lạnh 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 thường qui 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. d) Theo đặc điểm cách nhiệt người ta chia ra: - Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta tiến hành bọc các lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, lắp đặt khó, giá thành 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 dụng kho xây để bảo quản thực phẩm. - Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyurethan và được lắp ghép với nhau bằng các móc khoá camlocking. Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu vv. Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế hầu hết các xí nghiệp công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hoá. Chọn nhiệt độ bảo quản Nhiệt độ bảo quản thực phẩm phải được lựa chọn trên cơ sở kinh tế kỹ thuật. Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian bảo quản của chúng. Thời gian bảo quản càng lâu đòi hỏi nhiệt độ bảo quản càng thấp. Đối với các mặt hàng trữ đông ở các nước châu Âu người ta thường chọn nhiệt độ bảo quản khá thấp từ -25oC ÷ -30oC, ở nước ta thường chọn trong khoảng -18oC ± 2 oC. Các mặt hàng trữ đông cần bảo quản ở nhiệt độ ít nhất bằng nhiệt độ của sản phẩm sau cấp đông tránh không để rã đông và tái kết tinh lại làm giảm chất lượng sản phẩm. Dưới đây là chế độ và thời gian bảo quản của một số rau quả thực phẩm. Đối với rau quả, không thể bảo quản ở nhiệt độ thấp dưới 0oC, vì ở nhiệt độ này nước trong rau quả đóng băng làm hư hại sản phẩm, giảm chất lượng của chúng. 70 Bảng 7-1: Chế độ và thời gian bảo quản rau quả tươi Sản phẩm Nhiệt độobảo Độ ẩm, (%) Thông Thời gian quản, ( C) gió bảo quản, Bưởi 0÷5 85 Mở 1÷2 tháng Cam 0,5 ÷ 2 85 Mở - nt - Chanh 1÷2 85 - nt - - nt - Chuối chín 14 ÷ 16 85 - nt - 5÷10 ngày Chuối xanh 11,5 ÷ 13,5 85 - nt - 3÷10 tuần Dứa chín 4÷7 85 - nt - 3÷4 tuần Dứa xanh 10 85 - nt - 4÷6 tháng Đào 0÷1 85 ÷ 90 - nt - 4÷6 tháng Táo 0÷3 90 ÷ 95 - nt - 3÷10 tháng Cà chua chín 2 ÷ 2,5 75 ÷ 80 - nt - 1 tháng Cà rốt 0÷1 90 ÷ 95 - nt - vài tháng Cà chua xanh 6 80 ÷ 90 - nt - 10÷14 ngày Dưa chuột 0÷4 85 - nt - vài tháng Đậu khô 5÷7 70 ÷ 75 Đóng 9÷12 tháng Đậu tươi 2 90 Mở 3÷4 tuần Hành 0÷1 75 - nt - 1÷2 năm Khoai tây 3÷6 85 ÷ 90 - nt - 5÷6 tháng Nấm tươi 0÷1 90 - nt - 1÷2 tuần Rau muống 5 ÷ 10 80 ÷ 90 - nt - 3÷5 tuần Cải xà lách 3 90 - nt - 3 tháng Xu hào 0 ÷ 0,5 90 - nt - 2÷6 tháng Cải bắp, xúp 0÷1 90 - nt - 4 tuần lơ Su su 0 90 - nt - 4 tuần Đu đủ 8 ÷ 10 80 ÷ 85 - nt - 2 tuần Quả bơ 4 ÷ 11 85 - nt - 10 ngày Khoai lang 12 ÷ 15 85 - nt - 5÷6 tuần Bông actisô 10 85 - nt - 2 tuần Mít chín (múi) 8 90 - nt - 1 tuần Thanh long 12 90 - nt - 4 tuần Măng cụt 12 85 - nt - 3÷4 tuần Bảng 7-2: Chế độ và thời gian bảo quản TP đông lạnh Sản phẩm Nhiệt độ bảo Thời gian bảo quản, (oC) quản, (tháng) Thịt bò, thịt cừa các loại - 18 12 71 Thịt heo cả da - 18 8 không da - 18 6 Phủ tạng - 18 12 Mỡ tươi làm lạnh đông - 18 12 Mỡ muối - 18 6 Bơ - 18 3 Cá muối - 20 8 cá các loại - 25 10 Tôm, mực - 25 6 Quít không đường - 18 9 Về công dụng, các tấm panel cách nhiệt ngoài việc sử dụng làm kho bảo quản thực phẩm còn có thể sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau cụ thể như sau: Bảng 7-3: Các ứng dụng của panel cách nhiệt TT ứng dụng Nhiệt độ Chiều Hệ số oC dày truyền mm nhiệt2 W/m .K - Điều hoà không khí trong 20 1 công nghiệp 50 0,43 - Kho mát 0÷5ooC 2 - Tường ngăn kho lạnh -20 C 75 0,30 - Kho lạnh -20ooC 3 - Tường ngăn kho lạnh sâu -25 C 100 0,22 - Kho lạnh -20÷- 4 - Tường ngăn 25oC 125 0,18 -35oC - Kho lạnh -20÷- 5 - Kho cấp đông 30oC 150 0,15 -40ooC 6 - Kho lạnh -35 C 175 0,13 7 - Kho lạnh đông sâu - 60oC 200 0,11 2. Kết cấu, lắp đặt kho lạnh 2. Kết cấu kho lạnh Hầu hết các kho lạnh bảo quản và kho cấp đông hiện nay đều sử dụng các tấm panel polyurethan đã được chế tạo theo các kích thước tiêu chuẩn. Đặc điểm các tấm panel cách nhiệt của các nhà sản xuất Việt Nam như sau: - Vật liệu bề mặt - Tôn mạ màu (colorbond ) dày 0,5á0,8mm - Tôn phủ PVC dày 0,5á0,8mm - Inox dày 0,5÷0,8 mm  Lớp cách nhiệt polyurethan (PU) - Tỷ trọng : 38 ÷ 40 kg/m3 72 - Độ chịu nén : 0,2 ÷ 0,29 MPa - Tỷ lệ bọt kín : 95%  Chiều dài tối đa : 12.000 mm  Chiều rộng tối đa: 1.200mm  Chiều rộng tiêu chuẩn: 300, 600, 900 và 1200mm  Chiều dày tiêu chuẩn: 50, 75, 100, 125, 150, 175 và 200mm  Phương pháp lắp ghép: Ghép bằng khoá camlocking hoặc ghép bằng mộng âm dương. Phương pháp lắp ghép bằng khoá camlocking được sử dụng nhiều hơn cả do tiện lợi và nhanh chống hơn.  Hệ số dẫn nhiệt: l = 0,018 ÷ 0,020 W/m.K Vì vậy khi thiết kế cần chọn kích thước kho thích hợp: kích thước bề rộng, ngang phải là bội số của 300mm. Chiều dài của các tấm panel tiêu chuẩn là 1800, 2400, 3000, 3600, 4500, 4800 và 6000mm. Trên hình 2-2 giới thiệu cấu tạo của 01 tấn panel. Cấu tạo gồm có 03 lớp chính: Hai bên là các lớp tôn dày 0,5á0,6mm, ở giữa là lớp polyurethan cách nhiệt dày từ 50÷200mm tuỳ thuộc phạm vi nhiệt độ làm việc. Hai chiều cạnh có dạng âm dương để thuận lợi cho việc lắp ghép. So với panel trần và tường, panel nền do phải chịu tải trọng lớn của hàng nên sử dụng loại có mật độ cao, khả năng chịu nén tốt. Các tấm panel nền được xếp vuông góc với các con lươn thông gió (Hình 2-7).