Đồ án thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng - SV Nguyễn Thị Bích Thảo

Hướng dẫn tiêu chuẩn thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng. Phân tích nhiệt độ, độ ẩm tối ưu giúp duy trì chất lượng và độ tươi nông sản.

• Tác giả: Nguyễn Thị Bích Thảo
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thế Truyền
• Đề tài: Thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng
• Loại tài liệu: Đồ án

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng

Rau quả và trứng là nguồn dinh dưỡng thiết yếu. Rau quả cung cấp vitamin, chất xơ và khoáng chất, còn trứng chứa axit amin và chất béo thiết yếu. Bảo quản bằng kho lạnh giúp duy trì giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian sử dụng. Kho lạnh phải thiết kế phù hợp với tính chất vật lý của từng loại sản phẩm, từ nhiệt độ, độ ẩm đến lưu thông khí. Điều này đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm. Việt Nam có điều kiện trồng rau đa dạng và sản xuất trứng lớn, nên kho lạnh trở thành giải pháp quan trọng cho ngành nông nghiệp và xuất khẩu.

1.1. Tính chất vật lý của rau quả và trứng

Rau quả chứa 80-90% nước và có độ nhạy cảm khác nhau với nhiệt độ. Trứng có lớp vỏ bảo vệ nhưng vẫn cần kiểm soát nhiệt độ để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển. Thời gian bảo quản phụ thuộc vào nhiệt độ: rau quả thường được giữ ở 0-4°C, trứng ở 4-8°C. Độ ẩm cao làm tăng nguy cơ nấm mốc, vì vậy hệ thống thông gió và kiểm soát độ ẩm là yếu tố quyết định.

1.2. Yêu cầu cơ bản của kho lạnh

Kho lạnh phải có hệ thống làm lạnh hiệu quả, bao gồm máy nén, quạt và hệ thống ống dẫn. Nhiệt độ phải được duy trì ổn định, với sai số không quá ±1°C. Vệ sinh kho lạnh là bắt buộc để tránh vi sinh vật xâm nhập. Bao bì và xếp hàng sản phẩm cũng cần tuân theo tiêu chuẩn để tối ưu hóa không gian và bảo vệ sản phẩm.

II. Phân tích vấn đề trong bảo quản rau quả và trứng bằng kho lạnh

Vấn đề chính là mất mát chất lượng do nhiệt độ không ổn định hoặc vi sinh vật. Rau quả có thể bị mềm, nấm mốc nếu độ ẩm cao. Trứng dễ bị vỡ hoặc nhiễm khuẩn nếu không kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm. Ngoài ra, thiết kế kho lạnh không phù hợp dẫn đến chi phí năng lượng cao và hiệu quả bảo quản thấp. Thiếu kiểm soát thời gian bảo quản cũng làm giảm giá trị thương mại. Giải pháp đòi hỏi nghiên cứu kỹ lưỡng về từng loại sản phẩm và áp dụng công nghệ lạnh hiện đại.

2.1. Mất mát dinh dưỡng và chất lượng

Rau quả mất vitamin C và chất xơ khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc ánh sáng. Trứng có thể bị oxy hóa nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Thời gian bảo quản quá dài làm giảm hương vị và giá trị dinh dưỡng. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng với rau quả có thời vụ ngắn như dứa hoặc chuối. Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm là cách duy nhất để giảm thiểu mất mát.

2.2. Thách thức về chi phí và hiệu quả

Chi phí điện năng cho hệ thống lạnh chiếm phần lớn chi phí vận hành. Nếu thiết kế kho lạnh không hợp lý, hệ thống sẽ tiêu thụ nhiều điện hơn. Ngoài ra, không gian kho lạnh không tối ưu hóa dẫn đến giảm dung lượng lưu trữ. Giải pháp là sử dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng và thiết kế kho lạnh theo tiêu chuẩn quốc tế để tối ưu hóa không gian và hiệu suất.

III. Giải pháp thiết kế và phương pháp bảo quản hiệu quả

Giải pháp bao gồm thiết kế kho lạnh với hệ thống làm lạnh tự động, kiểm soát độ ẩm và lưu thông khí. Nhiệt độ phải được duy trì ở mức phù hợp với từng loại sản phẩm. Sử dụng bao bì thông minh và xếp hàng hợp lý để tối ưu hóa không gian. Kiểm tra định kỳ về nhiệt độ, độ ẩm và vi sinh vật là bắt buộc. Công nghệ IoT có thể giúp theo dõi và điều chỉnh hệ thống tự động, giảm thiểu can thiệp của con người.

3.1. Thiết kế hệ thống làm lạnh

Hệ thống làm lạnh phải bao gồm máy nén hiệu suất cao, quạt phân bố khí đều và hệ thống ống dẫn cách nhiệt. Nhiệt độ trong kho phải được duy trì ổn định với sai số nhỏ. Đối với rau quả, nhiệt độ lý tưởng là 0-4°C, còn trứng là 4-8°C. Sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm tự động giúp điều chỉnh hệ thống kịp thời, tránh mất mát năng lượng.

3.2. Kiểm soát vi sinh và vệ sinh

Vệ sinh kho lạnh phải được thực hiện định kỳ, sử dụng hóa chất an toàn và không gây hại cho sản phẩm. Kiểm tra vi sinh vật trước và sau bảo quản là bắt buộc. Sử dụng bao bì vô trùng và cách ly sản phẩm theo loại để ngăn ngừa lây nhiễm. Ngoài ra, hệ thống thông gió phải được thiết kế để loại bỏ không khí ô nhiễm và cung cấp không khí sạch.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế của kho lạnh

Kho lạnh là giải pháp tối ưu để bảo quản rau quả và trứng, duy trì chất lượng và kéo dài thời gian sử dụng. Thiết kế khoa học và áp dụng công nghệ hiện đại giúp giảm thiểu mất mát và tăng hiệu quả kinh tế. Ứng dụng trong nông nghiệp, xuất khẩu và chuỗi cung ứng thực phẩm là vô cùng quan trọng. Việt Nam có thể phát triển ngành kho lạnh để đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu, tạo ra giá trị gia tăng cho nông sản.

4.1. Tác động kinh tế và xã hội

Kho lạnh giúp tăng giá trị sản phẩm, giảm thiểu mất mát và mở rộng thị trường xuất khẩu. Nông dân có thể bán sản phẩm trong thời gian dài, không phụ thuộc vào thời vụ. Ngoài ra, kho lạnh cũng tạo việc làm và phát triển ngành công nghiệp lạnh, góp phần vào kinh tế quốc dân. Chính sách hỗ trợ đầu tư và đào tạo kỹ thuật là yếu tố quyết định để phát triển ngành này.

4.2. Tương lai của công nghệ bảo quản

Công nghệ IoT và tự động hóa sẽ cải thiện hiệu suất kho lạnh. Hệ thống thông minh có thể theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và vi sinh vật một cách tự động. Ngoài ra, nghiên cứu về bao bì thông minh và phương pháp bảo quản không lạnh cũng đang được phát triển. Những tiến bộ này sẽ giúp bảo quản rau quả và trứng hiệu quả hơn, giảm chi phí và tăng giá trị sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Các chủng loại rau quả nước ta nói chung và miền Trung nói riêng đa dạng phong phú. Tuy nhiên rau quả phổ biến ở khu vực miền Trung là các loại như: dứa, chuối, cà chua, bắp cải, dưa chuột, mít. Đây là nguyên liệu sẽ đưa vào bảo quản trong kho bảo quản lạnh. Với mỗi loại rau quả khác nhau sẽ có những tính chất vật lý, hoá học khác nhau; thời vụ gieo trồng, thu hoạch.cũng khác nhau.

Để có một chế độ bảo quản tối ưu ta phải nắm các đặc điểm, tính chất cơ bản của từng loại rau quả.Các phương pháp làm lạnh: (KT lạnh TP-trang 26) Tuỳ theo nhiệt độ mà chia làm các phương pháp lạnh khác nhau: - Lạnh thường :+180C > > tođóng băng - Lạnh đông : tođóng băng > to >-1000C - Lạnh thâm độ: -1000C > t0C > -2000C - Lạnh tuyệt đối (lạnh Cryo): -2000C > t0C> -272,999985 0C Lạnh thường là nước chưa có sự biến thành đá còn tồn tại ở trạng thái lỏng, còn lạnh đông là nước đã tạo thành đá.Thành phần hoá học của rau quả và trứng : * Rau quả 1. Nước: Trong rau quả nước chiếm rất cao, trung bình 8090 %, có khi đến 9397 %. Chủ yếu là nước tự do. Các gluxit: Gồm có chất đường, tinh bột, xenluloza, hemixenluloza và các chất pectin.

Các acid hữu cơ: Gồm chủ yếu các acid malic, acid citric, acid tactric, acid acetic…Độ acid chung thường không quá 1 % phụ thuộc loại rau quả, giống, độ chín. Các glucozit: Các glucozit thường gặp: hesperidi, naringin, limonin, solanin, amilanin, manitotin … 1. Các chất polyphenol: Chủ yếu bao gồm các chất tanin (có vị chát) ngoài ra còn có lienin và melanin (có màu đen xám). Các chất màu: SVTH:Nguyễn Thị Bích Thảo GVHD:Ths.

Trần Thế Truyền EBOOKBKMT.COM 3 Thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng Các chất màu gồm các nhóm clorofin, carotinoit, flavon và antoxian. Các hợp chất chứa nitơ: Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu là protein. Ngoài ra còn có các hợp chất chứa nitơ phiprotein và các hợp chất nitơ gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Chất béo: Chất béo của rau quả thường có hai loại: - Acid béo no: acid palmitic (31 %) và acid stearic (4,5 %).

- Acid béo không no: acid oleic (4,5 %), acid linoleic (53%) và acid linoleonic (7%). - Ngoài ra còn có các loại acid khác. Các vitamin: Các vitamin hoà tan trong nước quan trọng là vitamin C, B, PP,… Các vitamin hoà tan trong chất béo thường gặp là vitamin A và vitamin K. Các chất khoáng: Các nguyên tố đa lượng quan trọng: K, Ca, Na, P… Các nguyên tố vi lượng quan trọng: Mg, Mn, I2, Bo, Zn, Cu… Các nguyên tố siêu vi lượng quan trọng: U, Ra, Th,… 1.

Các fitonxid: Fitonxid là các chất kháng sinh có nguồn gốc thực vật. Fitonxid không chỉ chứa trong hành, gừng, riềng,…như vẫn quen thấy mà có trong hầu hết rau quả với hàm lượng và tính chất khác nhau. Khả năng kháng sinh của fitonxid rất khác nhau, tuỳ thuộc bản chất hoá học của chúng. Chúng khác nhau giữa các loại rau quả, điều kiện trồng trọt, thời hạn tồn trữ.

Trong bảo quản chế biến các fitonxid có ý nghĩa rất quan trọng. Các enzyme: Các enzyme là chất xúc tác sinh học các quá trình trao đổi chất và biến đổi hoá học xảy ra trong mô thực vật, các hệ enzyme chứa trong chất nguyên sinh có tác dụng tổng hợp ra các chất phức tạp hơn, còn các hệ enzyme ở dịch quả có tác dụng thủy phân thành các chất đơn giản hơn. Trong rau quả có các loại enzyme sau: - Hệ enzyme oxi hoá khử: polyphenoloxidaza,ascobinoxidaza, dehidrogenaza… - Hệ enzyme thuỷ phân: amilaza, invectaza, pectaza, bromelin, papain… - Hệ enzyme tổng hợp: photphataza… SVTH:Nguyễn Thị Bích Thảo GVHD:Ths. Trần Thế Truyền EBOOKBKMT.COM 4 Thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng * Trứng: (2,tr106-107) 1.1 Nước:chiếm 70-74 % trọng lượng quả trứng chủ yếu ở lòng đỏ và lòng trắng trứng.

Protein : chủ yếu ở lòng đỏ và lòng trắng trứng. Protein của lòng đỏ trứng chiếm 15-17%., lòng trắng trứng chiếm 10,5-12,5%,protein của lòng đỏ trứng không những chứa đầy đủ các axit amin không thay thế mà tỉ lệ của chúng còn rất cân đối. Lipit: chủ yếu trong lòng đỏ trứng gồm cả 2 dạng tự do và kết hợp.Chất khoáng: chủ yếu ở vỏ trứng (93-97%),trong đó CaCO3 chiếm khoảng 93%,MgCO3, P2O5, K, Na, S, Cl.Vitamin: hầu hết các loại vitamin trừ vitamin C. Các chất khác: Ngoài các thành phần hoá học chính , trong trứng còn có các hợp chất hữu cơ : collagen, keratin, khí CO2 1.

Các quá trình xảy ra trong rau quả và trứng khi bảo quản [ 1, tr 113- 119 ] Những biến đổi về vật lý, sinh lý, sinh hóa xảy ra ở rau quả tươi và trứng trong quá trình bảo quản liên hệ chặt chẽ và phụ thuộc vào tính chất tự nhiên của rau quả, trứng tùy thuộc vào giống vật nuôi và điều kiện trồng trọt, chăm sóc, độ già chín khi thu hái vận chuyển và những yếu tố kỹ thuật trong quá trình bảo quản.1Các quá trình vật lý 1. Sự bay hơi nước Rau quả tươi sau một thời gian bảo quản thì bị héo, nguyên sinh chất bị co lại là do sự bay hơi nước. Ðó là quá trình không có lợi trong bảo quản do đó tìm cách hạn chế. Sự bay hơi nước phụ thuộc vào mức độ háo nước của hệ thống keo trong tế bào, cấu tạo và trạng thái của tế bào che, đặc điểm và mức độ già chín của rau quả, độ ẩm và nhiệt độ của môi trường xung quanh, cách bao gói, thời hạn vận chuyển và phương pháp bảo quản.

Các quả xanh, non có hệ thống keo không hoàn chỉnh, còn các quả chín thì hệ keo bị lão hóa nên khả năng giữ nước kém dẫn đến quả mau héo. Thông thường lượng nước mất đi khi bảo quản của một tấn rau:0.8Kg/ngày đêm đối với quả và 0.5Kg/ngày đêm. SVTH:Nguyễn Thị Bích Thảo GVHD:Ths. Trần Thế Truyền EBOOKBKMT.COM 5 Thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng Do đó phải bảo quản rau quả trong môi trường có độ ẩm tương đối cao thì sự bay hơi nước chậm lại và lâu héo.

Sự giảm khối lượng Là sự giảm khối lượng của rau quả do sự bay hơi nước và do tiêu tốn chất khô trong quá trình hô hấp. Sự thải nhiệt Trong quá trình bảo quản rau quả tươi diễn ra quá trình hô hấp theo phương trình sau: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + 674Kcal Hô hấp xảy ra rất mạnh ngay cả ở nhiệt độ thấp. Trong quá trình bảo quản rau quả tươi phải tìm cách giải phóng nhiệt sinh ra.2 Các quá trình sinh lý,sinh hoá 1. Sự thay đổi về sinh lý Quá trình sinh lý cơ bản là sự hô hấp.

Ðây là quá trình không có lợi vì nó tiêu tốn chất khô, làm giảm khối lượng tự nhiên, làm tăng nhiệt Có hai dạng hô hấp yếm khí và hiếu khí. - Hô hấp yếm khí: thiếu oxi thì rau quả hô hấp yếm khí phân hủy đường tạo CO2 và rượu. C6H12O6  C2H5OH + CO2 + 28 Kcal. - Hô hấp hiếu khí: thải ra CO2, nước và sinh nhiệt làm bốc nóng khối nguyên liệu.

Nếu việc thông gió không tốt thì sự sinh nhiệt này sẽ kích thích làm tăng cường độ hô hấp, tích tụ hơi nước trên bề mặt nguyên liệu là nguyên nhân thúc đẩy vi sinh vật phát triển nhanh làm hư nguyên liệu C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + 674 Kcal. Sự hô hấp được biểu thị bằng cường độ hô hấp.Cường độ hô hấp phụ thuộc vào các yếu tố:mức độ dập nát của rau quả,giống nhiệt độ, ánh sang. Sự thay đổi thành phần hoá học Quá trình biến đổi sinh hóa cơ bản của rau quả tươi là tác động của enzim xảy ra các quá trình sinh hóa đã làm thay đổi thành phần hóa học của rau quả. Gluxit SVTH:Nguyễn Thị Bích Thảo GVHD:Ths.

Trần Thế Truyền EBOOKBKMT.COM 6 Thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng Là thành phần luôn biến đổi và biến đổi lớn nhất trong rau quả. Trong rau quả nói chung thì hàm lượng tinh bột giảm, hàm lượng đường tăng lên cực đại. Ðặc biệt các loại đậu thì lúc non hàm lượng đường nhiều khi già lượng đường giảm, lượng tinh bột tăng. Axit hữu cơ Trong quá trình bảo quản tổng lượng các axit hữu cơ giảm làm cho chỉ số đường trên axit tăng nên quả ngọt.

Tuy nhiên lượng axit hữu cơ đặc trưng cho từng loại quả sẽ tăng lên. Vitamin Nói chung hàm lương vitamin giảm nhanh trong quá trình bảo quản. Bảo quản ở nhiệt độ thấp vitamin giảm ít, ngược lại ở nhiệt độ cao vitamin giảm nhiều. Các chất màu Các sắc tố trong rau quả khi bảo quản thay đổi nhiều.

Hàm lượng clorofin nói chung là giảm, carotenoit tăng trong quá trình bảo quản rau quả. Polyphenol Các hợp chất tanin trong quá trình chín giảm đi càng nhanh nên trong bảo quản rau quả chín thì giảm đi vị chát. *Trứng Trong quá trình bảo quản, vận chuyển có thể xảy ra những biến đổi làm hư hỏng trứng 1.1 Hiện tượng tự phân huỷ Nếu điều kiện bảo quản không tốt ,trong trứng sẽ xảy ra các phản ứng phân giải các hợp chất protein,lipit ,gluxit…đặc biệt khi nhiệt độ bảo quản cao -Protein:phân huỷ thành axit amin tự do và các hợp chất bay hơi như:NH3,H2S -Lipit:diễn ra chậm hơn protein nhưng nó diễn ra trong suốt quá trình bảo quản làm cho các axit béo tự do và các sản phẩm bay hơi của chúng tích tụ lại nhiều hơn -Vitamin:giảm, đặc biệt vitamin A giảm đến 70% 1.2 Biến đổi do vi sinh vật SVTH:Nguyễn Thị Bích Thảo GVHD:Ths. Trần Thế Truyền EBOOKBKMT.COM 7 Thiết kế kho lạnh bảo quản rau quả và trứng Bình thường trứng của gia cầm khoẻ mạnh đạt độ vô trùng đến 9398%, nguyên nhân hư hỏng chủ yếu ở vỏ.Nếu vỏ mất màng ngoài, lỗ khí hở hay vỏ bẩn, vi sinh vật sẽ xâm nhập vào bên trong trứng và tiết ra men phân huỷ thành phần hữu cơ của trứng:làm biến màu và tạo mùi H2S khó chịu 1.3 Biến đổi vật lý *Trao đổi nước: là quá trình mất nước và giảm khối lượng của trứng.Tốc độ mất nước vào kích thước trứng ,nhiệt độ và độ ẩm môi trường *Trao đổi khí:là quá trình lớn dần của buồng khí do khí CO 2 tích tụ và nước bốc hơi làm tỉ trọng của nước giảm,không khí trong túi tăng lên tạo ra hiện tượng trứng ung:PH tăng ,protein phân huỷ nhanh 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản của rau quả và trứng 1.1 Rau quả bảng1.3 các yếu tố ảnh hưởng thời hạn bảo quản rau quả STT Yếu tố ảnh hưởng Tính chất 1 Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố chủ yếu của môi trường có ảnh hưởng quyết định đến quá trình sống của rau quả bảo quản.