Rau quả là loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hàng ngày. Đây là nguồn cung cấp vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể . Nước ta là một nước nhiệt đới với đủ loại cây trái quanh năm . Tuy nhiên chính thời tiết nóng ẩm lại là nguyên nhân làm cho rau quả rất dễ bị hư hỏng khi tiến hành thu hoạch theo thời vụ . Mặt khác việc thu hoạch theo thời vụ làm xuất hiện nguy cơ thiếu nguyên liệu cho nhà máy chế biến rau quả vào những lúc trái vụ . Do đó vấn đề đặt ra là làm sao bảo quản sản phẩm rau quả được lâu dài . Phương pháp hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản rau quả trong phòng lạnh . Theo phương pháp này , rau quả sau thời gian dài bảo quản vẫn còn giữ được chất lượng tương đối tốt .

Đề tài “ Thiết kế hệ thống kho lạnh bảo quản rau quả năng suất 100 tấn”.

I.TỔNG QUAN

I.1.PHÂN LOẠI KHO LẠNH :

• Kho lạnh chế biến ( xí nghiệp chế biến lạnh )
• Là một bộ phận của các cơ sở chế biến thực phẩm như thịt, cá, sữa, rau, quả… Các sản phẩm là thực phẩm lạnh, lạnh đông, đồ hộp … để chuyển đến các kho lạnh phân phối , kho lạnh trung chuyển hoặc kho lạnh thương nghiệp . Đặc điểm là năng suất lạnh của các thiết bị lớn . Chúng là mắt xích đầu tiên của dây chuyền lạnh.
  

  I.1.1.Kho lạnh phân phối.

  • Thường dùng cho các thành phố và các trung tâm công nghiệp để bảo quản các sản phẩm thực phẩm trong một mùa thu hoạch, phân phối điều hòa cho cả nă
  • Phần lớn các sản phẩm được gia lạnh hoặc kết đông ở xí nghiệp chế biến nơi khác đưa đến đây để bảo quản . Một phần nhỏ có thể được gia lạnh và

  kết đông tại kho lạnh từ  3 đến 6 tháng. Dung tích của kho rất lớn , từ 10

  đến 15 ngàn tấn , đặc biệt 30     35000 tấn .

  • Kho lạnh chuyên dùng để bảo quản một loại mặt hàng và kho lạnh vạn năng để bảo quản nhiều loại mặt hàng : thịt, sữa, cá, rau quả …
  • Nếu kho lạnh có các phân xưởng kem, nước đá, phân xưởng chế biến đóng gói, gia lạnh và kết đông thì gọi là xí nghiệp liên hiệp lạnh .

  I.1.2.Kho lạnh trung chuyển.

  Thường được đặt ở các hải cảng, những điểm nút đường sắt, bộ … dùng để bảo quản ngắn hạn những sản phẩm tại những nơi trung chuyển. Kho lạnh trung chuyển có thể kết hợp làm một với kho lạnh phân phối và kho lạnh thương nghiệp.

  I.1.3.Kho lạnh thương nghiệp.

  Dùng để bảo quản ngắn hạn thực phẩm sắp đưa ra thị trường tiêu thụ. Nguồn hàng chủ yếu của kho lạnh này là từ kho lạnh phân phối. Kho lạnh thương nghiệp được chia làm hai loại theo dung tích: kho lạnh thương nghiệp lớn có dung tích từ 10 đến 150 tấn dùng cho các trung tâm công nghiệp, thị xã…Kho lạnh nhỏ có dung tích đến 10 tấn dùng cho các cửa hàng, quầy hàng thương nghiệp, khách sạn … thời gian bảo quản trong vòng 20 ngày. Kiểu này bao gồm cả các loại tủ lạnh, tủ kính lạnh thương nghiệp.

  I.1.4.Kho lạnh vận tải.

  Thực tế là các ô tô lạnh, tàu hoả, tàu thủy hoặc máy bay lạnh dùng để vận tải các sản phẩm bảo quản lạnh. Các khoang lạnh có thể chiếm toàn bộ hoặc một phần khoang hàng của phương tiện vận tải.

  I.1.5.Kho lạnh sinh hoạt.

  Thực chất là các loại tủ lạnh, tủ đông các cỡ khác nhau sử dụng trong gia đình. Chúng được coi là mắt xích cuối cùng của dây chuyền lạnh, dùng để bảo quản các thực phẩm tiêu dùng trong gia đình hoặc tập thể, để làm đá lập phương, đá thỏi thực phẩm. Dung tích từ 50 lít đến một vài mét khối.

  I.1.PHÂN LOẠI BUỒNG LẠNH :

  Kho lạnh chuyên dùng chỉ có một buồng với một chế độ nhiệt duy nhất. Nhưng một kho lạnh thường gồm nhiều buồng lạnh với những chế độ nhiệt khác nhau để bảo quản các loại sản phẩm khác nhau. Ngay trong tủ lạnh gia đình cũng chia làm 3 ngăn với 3 chế độ bảo quản: lạnh đông trong ngăn đá, bảo quản lạnh ở phần giữa và bảo quản mát cho rau quả ở ngăn dưới cùng. Dưới đây là đặc tính và phân loại của các buồng lạnh đó.

  I.1.1.Buồng bảo quản lạnh 00C.

  Buồng bảo quản lạnh thường có nhiệt độ ­1.5 ÷ 00C với độ ẩm tương đối 90

  ÷95%. Các sản phẩm bảo quản như thịt, cá có thể được xếp trong các bao bì khác nhau đặt lên giá trong buồng lạnh . Buồng lạnh được trang bị các dàn lạnh không khí kiểu gắn tường, treo trên trần đối lưu không khí tự nhiên hoặc dùng dàn quạt.

  I.1.2.Buồng bảo quản đông  ­18..­20oC

  • Buồng bảo quản lạnh đông dùng để bảo quản các sản phẩm thịt, cá, rau, quả… đã được kết đông ở máy kết đông hoặc buồng kết đô Nhiệt độ buồng thường là ­180C . Khi có yêu cầu đặc biệt , nhiệt độ bảo quản được đưa xuống đến ­23oC .
  • Buồng bảo quản đông thường dùng dàn quạt làm lạnh không khí nhưng có thể dùng các dàn tường hoặc dàn trần không khí đối lưu tự nhiên .

  I.1.3.Buồng bảo quản đa năng  ­12oC

  • Buồng bảo quản đa năng thường được thiết kế ở ­120C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 00C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản ­18oC tuỳ theo yêu cầu công nghệ.
  • Khi cần có thể dùng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩ
  • Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên .

  I.1.4.Buồng gia lạnh 0oC.

  • Buồng gia lạnh dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương pháp kết đông hai
  • Tuỳ theo qui trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống ­50C và nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạ
  • Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩ

  I.1.5.Buồng kết đông ­350C

  • Buồng kết đông dùng để kết đông sản phẩ Kết đông một pha, nhiệt độ sản phẩm vào là 370C. Kết đông hai pha, nhiệt độ sản phẩm vào buồng kết đông là 40C vì sản phẩm đã được gia lạnh sơ bộ . Sản phẩm ra có nhiệt độ tâm thịt đạt 40C và nhiệt độ bề mặt tùy theo bề dày tấm thịt có thể đạt ­18 ÷ ­120C. Sản phẩm dần đạt nhiệt độ bảo quản trong buồng bảo quản  đông.
  • Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn do đó ngày nay thường người ta thiết kế buồng kết đông một pha cho kho lạnh để đảm bảo chất lượng thịt, giảm tiêu hao do khô ngót sản phẩ
  • Buồng kết đông một pha có nhiệt độ không khí đạt ­350 Tốc độ chuyển động không khí 1÷2m/s. Có khi đạt 3 ÷ 5m/s. Thịt đặt trên giá hoặc treo trên xe đẩy và được kết đông theo mẻ.

  Ngoài buồng kết đông, ngày nay người ta sử dụng nhiều loại thiết bị kết đông khác nhau có tốc độ kết đông nhanh và cực nhanh để đảm bảo chất lượng cao nhất của các mặt hàng xuất khẩu như tôm và thuỷ sản đông lạnh , thịt nạc, thịt thăn , gia cầm đông lạnh …

  • Các thiết bị kết đông đó là: máy kết đông tiếp xúc, máy kết đông băng chuyền, máy kết đông kiểu tấm, máy kết đông tầng sôi, máy kết đông nhúng chìm trực tiếp trong freon lỏng sôi…

  I.1.1. Buồng chất tải và tháo tải 00C.

  • Buồng chất tải và tháo tải có nhiệt độ không khí khoảng 00C phục vụ cho buồng kết đông và buồng gia lạnh . Trong buồng chất tải, thịt được treo vào các móc treo của xe kết đông hoặc được xếp vào các giá của xe để chuẩn bị đưa vào buồng kết đô Buồng tháo tải được dùng để tháo các sản phẩm đã kết đông chuyển qua các buồng bảo quản đông.
  • Nhiệt độ không khí buồng chất tải có thể điều chỉnh xuống được ­50C để gia lạnh sản phẩm khi cần thiết

  I.1.2.Buồng bảo quản đá ­40C.

  • Buồng bảo quản nước đá có nhiệt độ không khí ­40C đi kèm bể đá khố Dung tích buồng tuỳ theo yêu cầu trữ đá, thường có thể trữ được từ 2 đến 5 lần năng suất ngày đêm của bể đá.
  • Buồng bảo quản nước đá thường được trang bị dàn lạnh treo trần, đối lưu không khí tự nhiê

  I.1.3.Buồng chế biến lạnh +150C.

  • Buồng chế biến lạnh trong các xí nghiệp chế biến thực phẩm có công nhân làm việc ngày liên tục bên trong. Nhiệt độ tùy theo yêu cầu công nghệ chế biến nhưng thường là từ 10 ÷ 180

  II.TÍNH TOÁN :

  II.1.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG LẠNH

  II.1.1.Thể tích kho lạnh

  E = V. gv

  Chọn :   E : dung tích kho lạnh (t) V  : thể tích kho lạnh  (m3)

  gv   : tiêu chuẩn chất tải (t/m3).

  Sản phẩm là khoai tây sắp xếp trên giá có :  gv =0.31 t/m3

  Dung tích sản phẩm :       E sp        = 100 tấn .

  Dung tích bao bì :              E bb       = 10% Esp = 10 tấn

  Dung tích thật sự của kho lạnh : Thể tích của kho lạnh :

  II.1.2.Diện tích kho lạnh :

  E       =  Esp   + Ebb   = 100 + 10 = 110 ( tấn)

  V = E/gv   = 110 : 0.31 = 354.8  (m3 )

  Trong kho lạnh luôn duy trì ở nhiệt độ thấp và độ ẩm tương đối cao so với môi trường bên ngoài . Do sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm đó luôn có một dòng nhiệt và một dòng ẩm xâm nhập từ môi trường ngoài vào buồng lạnh. Dòng nhiệt gây tổn thất đến năng suất lạnh. Dòng ẩm có tác động xấu đến vật liệu xây dựng và cách nhiệt. Điều đó làm giảm tuổi thọ vật liệu và cấu trúc xây dựng, làm hỏng cách nhiệt và làm mất khả năng cách nhiệt. Vì vậy cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

  • Đảm bảo tuổi thọ dự kiến của
  • Chịu được tải trọng của bản thân và của hàng bảo quản .
  • Chống được ẩm thâm nhập từ bên ngoài vào và bề mặt bên ngoài tường không được đọng sươ
  • Đảm bảo cách nhiệt tốt giảm chi phí đầu tư cho máy lạnh và vận hà
  • Chống được cháy nổ và đảm bảo an toà
  • Thuận tiện cho việc bốc dỡ và sắp xếp bằng cơ giớ
  • Có tính kinh tế.

  II.2.1.1.Móng và cột.

  Móng phải chịu được tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo quản. Do đó móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền . Khi đổ móng người ta phải chừa trước những lỗ để lắp cột chịu lực.Trong kho lạnh 1 tầng sử dụng cột có tiết diện vuông 400     400 theo xêri 1420 – 4 .

  II.2.1.2.Tường bao và tường ngăn.

  Sử dụng loại tường bao và tường ngăn cổ điển. Tường gạch chịu lực có hai lớp vữa trát hai phía . Cách nhiệt ở phía trong phòng lạnh . Trước khi dán cách nhiệt phải phủ 1 lớp bitum dày 2.5 ÷ 3 mm để cách ẩm sau đó dán cách nhiệt lên . Cách nhiệt có thể dán thành hai lớp so le để tránh cầu nhiệt . Cách nhiệt được cố định vào tường nhờ đinh móc bằng thép , nẹp gỗ và đinh gỗ . Bên ngoài lớp cách nhiệt người ta chăng lưới thép và trát 1 lớp vữa xi măng bằng phẳng .

  II.2.1.3.Mái

  Các kho lạnh có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm với cột, rầm, xà tiêu chuẩn. Mái kho lạnh không được đọng nước, phải không bị thấm nước . Kho lạnh có chiều rộng lớn nên làm mái dốc về hai phía và có độ nghiêng 2% . Chống thấm nước bằng bitum và giấy dầu . Chống bức xạ mặt trời bằng cách phủ lên trên một lớp sỏi trắng có kích thước 5 ÷ 15 mm .

  II.2.1.4.Nền

  Kết cấu của nền phụ thuộc vào nhiều yếu  tố:

  • Nhiệt độ phòng lạnh
  • Tải trọng của kho bảo quản
  • Dung tích kho lạnh

  Yêu cầu của nền là phải có độ vững chắc cần thiết, tuổi thọ cao, vệ sinh sạch sẽ, không thấm ẩm . Theo tiêu chuẩn của Nga nền của kho lạnh có nhiệt độ dương không cần cách nhiệt

  II.2.1.5.Cửa và màn khí.

  • Cửa là một tấm cách nhiệt, có bản lề tự động, chung quanh có đệm kín bằng cao su hình nhiều ngăn, có bố trí nam châm mạnh để hút chặt cửa đảm bảo độ kín giảm tổn thất nhiệ
  • Phía trên cửa có bố trí thiết bị tạo màn khí giảm tổn thất nhiệ Khi mở cửa,

  động cơ quạt tự động hoạt động, tạo ra một màn khí thổi từ trên xuống

  dưới ngăn cản đối lưu không khí nóng bên ngoài với không khí lạnh trong buồng nhằm làm giảm tổn thất nhiệt.

  I.1.2.Tính toán cách nhiệt buồng lạnh  .

  • Vật liệu cách nhiệt

  Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ môi trường ngoài có nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo các yêu cầu sau :

  • Hệ số dẫn nhiệt û
  • Khối lượng riêng nhỏ.
  • Độ thấm hơi nước nhỏ.
  • Độ bền cơ học và độ dẻo
  • Bền ở nhiệt độ thấp và không ăn mòn các vật liệu xây dựng tiếp xúc
  • Không cháy hoặc không dể cháy
  • Không bắt mùi và không có mùi lạ.
  • Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không bị chuột, sâu bọ đục phá.
  • Không độc hại đối với con người
  • Không độc hại đối với sản phẩm bảo quản, làm biến chất và làm giảm chất lượng sản phẩm
  • Vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa, gia công dễ dàng
  • Rẻ tiền và dễ kiếm
  • Không đòi hỏi bảo dưỡng đặc biệt

  II.2.2.2. Xác định chiều dày cách  nhiệt.

  Chọn chế độ bảo quản  :   t = 4oC

  Chọn vật liệu cách nhiệt là polystirol  ( stirôpo )

  • Khối lượng riêng :
  • Hệ số dẫn nhiệt :

  = 25     40 kg/m3    ( bảng 3.1 P61 [1] )

  cn  =  0.047 W/m.K  ( bảng 3.1 P61 [1] )

  • Hệ số truyền nhiệt vách ngoài khi nhiệt độ buồng lạnh t = 4oC :

  k      =  0.407  W/m2.K   ( bảng 3.3 P63 [1] )

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

  Tường bao và mái            ng    =  26.75  W/m2.K   ( bảng 3.7 P65 [1] )