ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ MỚI NỔI CHO CÁC ỨNG DỤNG LÀM LẠNH THỰC PHẨM

Tài liệu này sẽ cung cấp thông tin, tình trạng phát triển, ứng dụng, rào cản về những công nghệ mới nhất về làm lạnh thực phẩm bao gồm một số công nghệ như: làm lạnh chu trình stirling, làm lạnh bằng từ trường, làm lạnh hấp thụ, làm lạnh ejector, làm lạnh chu trình không khí, làm lạnh bằng công nghệ đồng ba phát,...

TIỂU LUẬN Môn học: Kinh tế lượng ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CÁC CÔNG NGHỆ MỚI NỔI CHO CÁC ỨNG DỤNG LÀM LẠNH THỰC PHẨM TP Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 11 năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Hệ thống làm lạnh – hấp phụ 2.1.1 Mô tả công nghệ 2.1.2 Tình trạng phát triển 2.1.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm .5 2.1.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ .6 2.1.5 Những động lực để khuyến khích hấp thu .6 2.1.6 Nhu cầu nghiên cứu phát triển 2.2 Hệ thống làm lạnh Ejector 2.2.1 Mô tả công nghệ 2.2.2 Tình trạng phát triển 2.2.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm .9 2.2.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ .9 2.2.5 Những động lực để khuyến khích tiếp thu .9 2.2.6 Nghiên cứu phát triển nhu cầu 2.3 Làm lạnh chu trình khơng khí 10 2.3.1 Mô tả công nghệ 10 2.3.2 Tình trạng phát triển 11 2.3.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 11 2.3.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ 11 2.3.5 Những động lực để khuyến khích tiếp thu 12 2.3.6 Nghiên cứu phát triển nhu cầu .12 2.4 Bộ đồng ba phát 12 2.4.1 Mô tả công nghệ 12 2.4.2 Tình trạng phát triển 13 2.4.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 14 2.4.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ 14 2.4.5 Những động lực để khuyến khích tiếp thu 14 2.4.6 Nghiên cứu phát triển nhu cầu .14 2.5 Làm lạnh chu trình Stirling 15 2.5.1 Mô tả công nghệ 15 2.5.2 Tình trạng phát triển 16 2.5.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 16 2.5.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ 17 2.5.5 Những động lực để khuyến khích tiếp thu 17 2.5.6 Nghiên cứu phát triển nhu cầu .17 2.6 Làm lạnh nhiệt điện 17 2.6.1 Mô tả công nghệ 17 2.6.2 Tình trạng phát triển 18 2.6.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 19 2.6.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ 19 2.6.5 Những động lực để khuyến khích tiếp thu công nghệ 20 2.6.6 Nghiên cứu phát triển nhu cầu .20 2.7 Làm lạnh nhiệt âm .20 2.7.1 Mô tả công nghệ 20 2.7.2 Tình trạng phát triển 21 2.7.3 Các ứng dụng tiềm lĩnh vực thực phẩm 21 2.7.4 Các rào cản việc tiếp nhận công nghệ .22 2.7.5 Các động lực để khuyến khích tiếp thu công nghệ 22 2.7.6 Nhu cầu nghiên cứu phát triển .22 2.8 Làm lạnh từ trường 22 2.8.1 Mô tả công nghệ 22 2.8.2 Tình trạng phát triển 23 2.8.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm 24 2.8.4 Rào cản việc tiếp nhận công nghệ 24 2.8.5 Những động lực để khuyến khích tiếp thu công nghệ 24 2.8.6 Nguyên cứu phát triển nhu cầu .25 CHƯƠNG KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 CHƯƠNG MỞ ĐẦU Ở nước công nghiệp phát triển, ngành cơng nghiệp thực phẩm nhóm sản xuất cơng nghiệp lớn có khác biệt đáng kể mức tiêu thụ bình quân đầu người loại thực phẩm chính, có xu hướng ngày tăng việc tiêu thụ nhiều sản phẩm thực phẩm hơn, kéo theo gia tăng tác động đến môi trường Một tác động đáng kể phát thải khí nhà kính Các nguồn phát thải khí nhà kính cho ngành cơng nghiệp bao gồm phát thải CO2 từ lượng sử dụng q trình sản xuất kiểm sốt mơi trường tịa nhà, phát thải chất làm lạnh từ thiết bị làm lạnh thực phẩm chất thải hữu Kể từ xuất chất làm lạnh chlorofluorocarbon (CFC) hydrochlorofluorocarbon (HCFC) vào năm 1930, chu trình làm lạnh nén giành ưu so với công nghệ làm lạnh thay tất lĩnh vực sản xuất, phân phối bán lẻ thực phẩm Vào năm 1980, nhận thức môi trường nâng cao nhận thức tác động khí thải CFC tầng ôzôn thúc đẩy thỏa thuận quốc tế dẫn đến cấm CFC thiết lập mốc thời gian để loại bỏ dần chất HCFC Mặc dù chất làm lạnh mới, cụ thể HFC, phát triển với khả làm suy giảm tầng ôzôn 0, chất làm lạnh có khả làm suy giảm tầng ơzơn cao (GWP) đóng góp đáng kể vào việc phát thải khí nhà kính trực tiếp thơng qua rị rỉ chất làm lạnh gián tiếp thông qua phát thải từ nhà máy điện tạo lượng điện cần thiết để vận hành chúng Những lo ngại gần tác động chất làm lạnh rò rỉ nóng lên tồn cầu thúc đẩy đời quy định F-Gas Liên minh Châu Âu thiết kế để ngăn chặn phát thải khí flo Khí F bao gồm tất chất làm lạnh HFC, chẳng hạn R134a, hỗn hợp chứa khí F R407C, R410A, R404A [1] Một số nước châu Âu Đan Mạch xa quy định EU áp đặt hạn chế số lượng chất làm lạnh HFC sử dụng hệ thống lạnh thương mại công nghiệp [2] Kể từ hệ thống lạnh nén phát triển ban đầu, amoniac sử dụng rộng rãi chế biến thực phẩm bảo quản lạnh chi phí thấp hiệu cao Máy nén pittơng trục vít sử dụng chủ yếu nhà máy làm lạnh ammoniac Các hệ thống sử dụng số hình thức kiểm sốt cơng suất để phù hợp với công suất máy nén với tải cải thiện hiệu hệ thống Với máy nén pittông, việc kiểm sốt cơng suất thường đạt cách tháo xi lanh máy nén riêng lẻ, nhiều chu kỳ bật-tắt máy nén / điều khiển tốc độ thay đổi máy nén chì Với máy nén bán kín, thay đổi cơng suất đạt cách điều khiển cánh trượt điều khiển tốc độ thay đổi kết hợp hai Bộ trao đổi nhiệt dạng thường sử dụng với amoniac hiệu khả hoạt động cao với chênh lệch nhiệt độ chất làm lạnh chất lỏng trình nhỏ phí chất làm lạnh thấp so với thiết kế dạng vỏ ống Đối với công suất lạnh lớn hiệu lượng, thiết bị ngưng tụ bay sử dụng Các biện pháp hiệu lượng khác áp dụng bao gồm kiểm sốt áp suất đầu (bình ngưng) để đáp ứng với thay đổi nhiệt độ môi trường với cơng tắc bật-tắt quạt bình ngưng điều khiển tốc độ quạt thay đổi Hiệu suất lượng tổng thể nhà máy xử lý cải thiện thơng qua việc thu hồi nhiệt từ khí thải máy nén amoniac sử dụng máy bơm nhiệt để nâng nhiệt bình ngưng lên nhiệt độ cao sử dụng để gia nhiệt trình Với việc loại bỏ R22, với amoniac chất làm lạnh phổ biến chế biến thực phẩm, R404A ngày thường sử dụng thay cho R22 thiết bị lạnh kích thước nhỏ hơn, cơng suất lạnh 200-300 kW Máy nén thường loại bán kín pittơng với loại bỏ nhiệt bình ngưng làm mát khơng khí Các tính thiết kế hiệu lượng với nhà máy amoniac bao gồm điều khiển công suất máy nén điều khiển áp suất đầu Các phương pháp tiếp cận khác kết hợp hệ thống ‘Hy-save’ khuếch đại áp suất chất lỏng khử nhiệt khí xả máy nén thông qua phun chất lỏng [3] Các hệ thống làm lạnh thương mại sử dụng ứng dụng thực phẩm bán lẻ sử dụng gói giá làm lạnh nhiều máy nén với bình ngưng làm mát khơng khí phục vụ cuộn dây bay phân tán phòng lạnh tủ trưng bày lạnh khu vực bán hàng cửa hàng Các hệ thống đại Anh thường sử dụng máy nén cuộn chất làm lạnh R404A Kiểm sốt cơng suất thực thơng qua chu kỳ bật-tắt máy nén số trường hợp thay đổi tốc độ máy nén dẫn Kiểm soát áp suất đầu trở thành tính tiêu chuẩn hệ thống Mong muốn giảm phát thải KNK từ hệ thống rò rỉ chất làm lạnh thúc đẩy phát triển áp dụng thiết kế hệ thống thay sử dụng chất làm lạnh thứ cấp chất làm lạnh tự nhiên CO2, amoniac hydrocacbon Các hệ thống phương pháp tiếp cận bảo tồn lượng hệ thống lạnh bán lẻ thực phẩm Tassou Ge mô tả chi tiết báo [4] Ngành công nghiệp bán lẻ thực phẩm sử dụng số lượng lớn tủ trưng bày làm lạnh “tích hợp” khép kín Các tủ thường sử dụng máy nén pittơng quay R404A chất làm lạnh chủ yếu chất làm lạnh khác R134A, R407C hydrocacbon sử dụng rộng rãi Các phương pháp tiếp cận bảo tồn lượng bao gồm việc sử dụng phận hiệu giảm tải lạnh thông qua việc giảm thiểu xâm nhập không khí xung quanh vào khơng gian làm lạnh [4] Vận chuyển lạnh hồn tồn dựa vào chu trình nén Phần mô tả công nghệ làm lạnh vận tải, tác động đến môi trường chúng cách tiếp cận để giảm tiêu thụ lượng chúng thảo luận chi tiết tài liệu tham khảo [5] Mặc dù chu trình nén thiết lập tốt làm lạnh thực phẩm, chi phí điện tăng cao áp lực để giảm tác động mơi trường lượng khí thải carbon hoạt động thực phẩm làm mối quan tâm đến công nghệ điều khiển nhiệt phát triển công nghệ sáng tạo mang lại kinh tế lợi mơi trường so với chu trình nén thông thường tương lai Bài báo cung cấp đánh giá ngắn gọn công nghệ Mỗi đánh giá bao gồm nguyên tắc hoạt động, trạng phát triển, ứng dụng lĩnh vực thực phẩm, rào cản việc tiếp nhận công nghệ, động lực để khuyến khích tiếp thu nhu cầu nghiên cứu phát triển CHƯƠNG NỘI DUNG 2.1 Hệ thống làm lạnh – hấp phụ 2.1.1 Mô tả công nghệ Những công nghệ làm lạnh hấp thụ hấp thụ và/hoặc hấp phụ hệ thống dẫn động dẫn nhiệt, máy nén thơng thường chu trình nén phổ biến thay 'máy nén nhiệt' chất hấp thụ Chất hấp thụ chất rắn trường hợp hệ thống hấp phụ chất lỏng hệ thống hấp thụ Khi chất hấp thụ làm nóng, khử chất làm lạnh áp suất bình ngưng Sau hóa lỏng bình ngưng, chảy qua van giãn nở vào thiết bị bay Khi chất hấp thụ làm lạnh, hấp thụ lại trì áp suất thấp thiết bị bay Chất làm lạnh hóa lỏng thiết bị bay hấp thụ nhiệt từ không gian làm lạnh hóa hơi, tạo hiệu làm lạnh Làm lạnh hấp phụ không giống hệ thống hấp thụ nén hơi, trình có tính chu kỳ nhiều tầng hấp phụ cần thiết để cung cấp cơng suất liên tục (Hình 1) cho thấy sơ đồ máy làm lạnh hấp phụ Nó bao gồm hai buồng thiết bị bay bình ngưng tụ Mỗi khoang chứa chất hấp phụ, ví dụ silica-gel hệ thống nước silica-gel trao đổi nhiệt Dàn bay dàn ngưng kết nối với hai buồng thơng qua loạt van Hình Sơ đồ hệ thống lạnh hấp phụ Trong chu kỳ làm lạnh, trình sau diễn Trong giai đoạn hấp phụ, tầng hấp phụ liên kết với thiết bị bay chất làm lạnh hấp phụ tầng thấp nhiệt độ áp suất Khi lớp chất làm lạnh trở nên bão hòa với chất làm lạnh, cách ly khỏi dàn bay nối với dàn ngưng nhiệt cấp vào nó, thường thơng qua nước nóng, để khử chất làm lạnh Sau đó, mơi chất lạnh có áp suất nhiệt độ cao chảy đến bình ngưng, nơi ngưng tụ giải phóng nhiệt mơi trường làm mát Sau đó, nước ngưng mở rộng phun vào thiết bị bay áp suất nhiệt độ thấp, nơi bay tạo hiệu ứng làm lạnh Hơi thu sau hấp phụ chất hấp phụ để lặp lại chu trình Các hệ thống hấp phụ yêu cầu bề mặt truyền nhiệt lớn để truyền nhiệt đến từ vật liệu hấp phụ, điều tự động làm cho chi phí trở thành vấn đề [6,7] Các hệ thống hiệu cao yêu cầu nhiệt trình hấp phụ thu hồi để cung cấp phần nhiệt cần thiết để tái tạo chất hấp phụ Do đó, chu trình tái sinh cần nhiều trao đổi nhiệt hai tầng vòng truyền nhiệt phức tạp điều khiển để thu hồi sử dụng nhiệt thải chu trình trao đổi nhiệt chất làm lạnh hấp phụ khử cặn.[8] 2.1.2 Tình trạng phát triển Hệ thống hấp phụ cho ứng dụng điều hịa khơng khí có sẵn thị trường từ số nhà sản xuất [9] "MYCOM", Mayekawa Mfg Co., Ltd sản xuất máy làm lạnh hấp phụ Silica-gel / nước (kiểu ADREF) với dải công suất từ 35 đến 350 kW để sử dụng ngành điều hịa khơng khí CÔNG TY TNHH NISHIYODO KUCHOUKI, sản xuất thiết bị làm lạnh hấp phụ Silica-Gel/Nước (kiểu ADCM) với công suất từ 70 kW đến 1300 kW có khả hoạt động nhiệt cấp thấp 50 ° C đến 90 ° C cung cấp cho COPs khoảng 0,7 [10] Nghiên cứu phát triển tiến hành để sản xuất hệ thống cho ứng dụng làm lạnh Các nguyên mẫu nghiên cứu nhiệt độ làm lạnh xuống tới -25°C hoạt động phát triển [11,12,13] 2.1.3 Ứng dụng lĩnh vực thực phẩm Các ứng dụng lĩnh vực thực phẩm chủ yếu khu vực có sẵn nhiệt thải để thúc đẩy hệ thống hấp phụ Các ứng dụng tìm thấy nhà máy thực phẩm vận chuyển lạnh Ứng dụng có khác cơng nghệ điện nhiệt kết hợp mà hệ thống hấp phụ sử dụng với hệ thống nhiệt điện kết hợp để cung cấp làm lạnh Một ứng dụng xem xét Vương quốc Anh nhà bán lẻ thực phẩm lớn Mục đích sử dụng để điều hịa khơng khí làm lạnh phụ chất lỏng làm lạnh làm lạnh nhiều máy nén 2.1.4 Rào cản việc tiếp nhận cơng nghệ Các rào cản việc sử dụng công nghệ làm lạnh hấp phụ:  Trong tình trạng phát triển cơng nghệ, hệ thống phát triển cồng kềnh chi phí cao so với hệ thống hấp thụ cạnh tranh  Chỉ có hai nhà sản xuất sản phẩm thương mại kênh phân phối chưa thiết lập tốt  Phạm vi ứng dụng sản phẩm thương mại bị giới hạn nhiệt độ 0℃, khơng có sẵn thiết bị đóng gói để ứng dụng lĩnh vực thực phẩm  Không đủ kinh nghiệm liệu hiệu suất từ ứng dụng thương mại để cung cấp tự tin việc áp dụng công nghệ 2.1.5 Những động lực để khuyến khích hấp thu  Chứng minh thành cơng lợi ích cơng nghệ ứng dụng có đủ nhiệt thải hệ thống điện nhiệt kết hợp  Chi phí lượng tăng cao khuyến khích việc sử dụng hiệu nhiệt thải tích hợp nhiệt tốt trình sở sản xuất bán lẻ thực phẩm 2.1.6 Nhu cầu nghiên cứu phát triển Để tăng tính hấp dẫn ứng dụng hệ thống hấp phụ, cần phải nghiên cứu phát triển để:  Tăng hiệu giảm kích thước chi phí hệ thống thông qua nhiệt khối lượng chuyển giao nâng cao  Phát triển hệ thống cho ứng dụng nhiệt độ thấp ℃ Điều đòi hỏi phát triển thêm cặp làm việc (chất lỏng lớp) 2.2 Hệ thống làm lạnh Ejector 2.2.1 Mơ tả cơng nghệ Làm lạnh vịi phun hay máy bơm phản lực công nghệ dẫn động nhiệt sử dụng cho ứng dụng làm mát nhiều năm Ở trạng thái phát triển tại, chúng có COP thấp nhiều so với hệ thống nén có ưu