Tiểu Luận - Công Nghệ Lạnh Thực Phẩm - Đề Tài - Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống Lạnh

Những thiết bị tự động hóa hoàn bằng điện tử và vi điện tử thay thế Trang 5 CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH1.2 Ứng dụng của kỹ thuật lạnhCông nghệ thực phẩm, chế biến thủy sản ra

ĐỀ TÀI: TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG LẠNH

Công nghệ lạnh thực phẩm

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG

MÁY LẠNH

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

1 Tổng quan về kỹ thuật lạnh

1.1 Lịch sử phát triển ngành lạnh

.

-Từ trước công nguyên con

người đã biết dùng mạch nước

ngầm có nhiệt độ thấp chảy

qua để chứa thực phẩm,giữ

cho thực phẩm được lâu hơn

-Người ai cập cổ đại đã biết

dùng quạt cho nước bay hơi ở

các hộp xốp đế làm mát không

khí cách đây 2500 năm.

Người ấn độ và người trung

quốc cách đây 2000 năm đã

biết trộn muối với nước hoặc

với nước đá để tạo nhiệt độ

thấp hơn

- Kỹ thuật lạnh hiện đại phát triển khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hoá hơi và ẩn nhiệt nóng chẩy vào(1761-1764)

-Sự hoá lỏng khí CO2 (1780) do Clouet và Monge tiến hành.

- Thế kỷ thứ 19,Faraday đã hoá lỏng được hàng loạt các chất khí như: H2S ; CO2 ; C2H2 ; NH3 ; O2 ; N2 ; HCL.

- Tacob Perkins phát minh ra máy lạnh nén hơi đầu tiên với đầy đủ các thiết bị hiện đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, và van tiết lưu.

-Sản xuất và ứng dụng Freon ở

Mỹ vào năm 1930

- kỹ thuật lạnh ngày càng được

mở rộng Người ta đang tiến dần nhiệt độ không tuyệt đối

- Công suất lạnh của máy cũng được mở rộng

- Hiệu suất máy tăng lên đáng

kể, chi phí vật tư và chi phí cho một đơn vị lạnh giam

- xuống Tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên Mức độ tự đông hóa của các hệ thống lạnh và các máy lạnh tăng lên rõ rệt

Những thiết bị tự động hóa hoàn bằng điện tử và vi điện tử thay thế

cho các thiết bị thao tác bằng tay.

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

trong nền kinh tế quốc

dân cũng như trong khoa

học kỹ thuật quan trọng

như :

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

2 Tổng quan về công nghệ lạnh đông và bảo quản

sản phẩm đông lạnh

2.1 Tác dụng của việc bảo quản lạnh

Bảo quản thực phẩm là quá trình bảo vệ và hạn chế những biến đổi về chất lượng và hình thức của thực

phẩm trong khi chờ đợi đưa đi sử dụng

Thực phẩm sau khi thu hoạch về chế biến được bảo quản ở nhiệt độ thấp cùng với chế độ thông gió và

độ ẩm thích hợp trong kho lạnh, sẽ giữ tươi lâu thêm một thời gian nữa do:

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng sinh hoá trong nguyên

liệu giảm xuống.làm ức chế các hoạt động về sinh lý

của vi khuẩn cũng như nấm men và các enzyme trong

chết chúng

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

Những quá trình sống và thối rửa diễn ra

nhanh hơn do nhiệt độ cao và kìm hãm

chậm lại do nhiệt độ thấp

Biến đổi của thực phẩm tăng nhanh ở nhiệt độ 40đến50 o C vì ở nhiệt độ này rất thích hợp cho hoạt hoá của men phân giải (enzim) của bản thân thực phẩm và

vi sinh vật.

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm bị ức chế Trong phạm

vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 10 o C thì tốc độ phản ứng giảm

xuống 1/2 đến 1/3 lần.

Cấu trúc tế bào bị co rút

Độ nhớt dịch tế bào tăng

Sự khuyếch tán nước và các chất tan của tế bào giảm.

Hoạt tính của enzim có trong

tế bào giảm

2.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với thực phẩm

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

2.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với thực phẩm

* Ảnh hưởng của lạnh đối với vi sinh vật.

Ở nhiệt độ -10oC hầu hết ngừng

hoạt động ngoài trừ các loài

Mu-cor, Rhizopus, Penicellium Để

ngăn ngừa mốc

phải duy trì nhiệt độ dưới -15oC

Vì vậy để bảo quản thực phẩm lâu dài cần duy trì nhiệt độ kho lạnh ít nhất -18oC.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY L

ẠNH

2.2 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với thực phẩm

Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương pháp này

Bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính

chất mùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản

Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn được hương vị, màu sắc, các vi lượng

và dinh dưỡng trong thực phẩm

01

02

03

Ưu điểm của phương pháp bảo quản lạnh

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠ

NH

3 Tổng quan về kho lạnh bảo quản.

Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: thịt, hải

Kho bảo quản sữa.

Kho bảo quản và lên men bia.

Bảo quản các sản phẩm khác.

1 2 3 4 5 6

3.1 Kho lạnh bảo quản

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

3.1 Kho lạnh bảo quản

Cần phải tiêu

chuẩn hoá các

kho lạnh.

Cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe của sản

phẩm xuất khẩu.

Cần có khả năng

cơ giới hoá cao trong

các khâu bốc dỡ sắp xếp hàng

Có giá trị kinh

tế:

vốn đầu tư nhỏ,

có thể sử dụng máy

và thiết bị trong nước,

Một số yêu cầu cơ bản khi thiết kế kho lạnh

Modern PowerPoint Presentation signed

de-3.2 Phân loại kho lạnh bảo quản

Theo

công

dụng

Kho lạnh sơ bộ Kho chế biến

Kho phân phối, trung chuyển

Kho thương nghiệp

Kho vận tải

Kho sinh hoạt

Modern PowerPoint Presentation signed

de-3.2 Phân loại kho lạnh bảo quản

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

3.2 Phân loại kho lạnh bảo quản

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 khác nhau nên thường quy dung tích

ra tấn thịt (MT – Meat Tons)

Theo kích thước

Theo đặc điểm cách nhiệt

Kho xây

Kho panel

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH 3.3 Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm

Kết đông 1 pha Thực phẩm còn nóng được đưa ngay

vào thiết bị kết đông để

hạ nhiệt độ tâm khối thực phẩm xuống đạt dưới -

80C

Kết đông 2 phaThực phẩm nóng đầu tiên được làm

lạnh từ 370C xuống khoảng 40C sau đó đưa vào thiết bị kết đông để nhiệt độ tâm

khối thực phẩm đạt

-80C

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá

cây

Trên hình là sơ đồ nguyên lý của Hử thống lạnh máy đá

cây được sử dụng phổ biến nhất hiện nay Hệ thống có các

thiết Bị chínhsau:

1 Máy nén: Máy nén 1 cấp, sử dụng môi chất NH3 hoặc R22.

2 Bình chứa cao áp.

3 Dàn ngưng: Có thể sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi,

bình ngưng, dàn ngưng tụ kiểu tưới và có thể sử dụng dàn

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá

cây

Ưu điểm:

- Vì có dạng khối lớn nên có khả năng tích

trữ lâu, rất tiện lớn cho việc vận chuyển đi

xa và dùng bảo quản thực phẩm lâu ngày

- Dễ dàng chế tạo, các thiết bị của hệ thống

có thể chế tạo trong nước, không đòi

hỏi phải có thiết bị đặc biệt

nước, bàn lật, hệ thống cấp vào nước khuôn

đá, kho bảo quản đá, máy xay đá vv

- Thời gian làm đá lâu nên không chủ động sản xuất và chế biến

- Khi xuất đá thì đá ra hàng loạt nên cần kho bảo quản

- Không bảo đảm vệ sinh: Bể muối và khâu xay đá

- Tổn thất nhiệt lớn

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá

7- Bơm nước tuần hoàn;

8- Kho đá vảy

CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy đá

vảy

Ưu điểm:

- Chi phí đầu tư khá nhỏ giá thành khá thấp

so với máy đá cây

- Chi phí vận hành nhỏ: Chi phí vận hành

bao gồm chi phí nhân công, điện và nước

Do hệ thống máy đá vảy rất đơn giản, ít

trang thiết bị hơn máy đá cây rất nhiều nên

chi phí vận hành cũng thấp

- Thời gian làm đá ngắn, thường sau khoảng

chưa đầy 1 giờ đã có thể có đá sử dụng

- Đảm bảo vệ sinh và chủ động trong sản

xuất Các khâu sản xuất và bảo quản đá

điều được tiến hành rất đảm bảo yêu cầu vệ

sinh, nên chất lượng đá rất tốt

- Tổn thất năng lượng nhỏ

Nhược điểm:

- Vì có dạng vảy, kích cỡ nhỏ nên chỉ được sử dụng tại chổ là chủ yếu, khó vận chuyển

đi xa và bảo quản lâu ngày

- Cối tạo đá vảy là thiết bị khó chế tạo, giá tương đối cao

- Phạm vi sử dụng: chủ yếu dùng bảo quản thực phẩm trong dây chuyền công nghệ tại các xí nghiệp chế biến thực phẩm

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG MÁY LẠNH

4.3 Các phương pháp và thiết bị kết đông thực phẩm

đá và muối

Làm đông tiếp xúc

Làm đông cực nhanh Làm đông bằng nước

45 o C

- Phương pháp làm đông tiếp xúc

thường được áp dụng cho các loại sản phẩm dạng khối (block).

.

Thực phẩm được

di chuyển trên các

băng chuyền và được phun làm lạnh bằng nitơ lỏng có nhiệt độ bay hơi rất thấp -

196oC =>thời gian làm lạnh đông cực nhanh

từ 5đến 10 phút

Hiện nay các nước phát triển ứng dụng rộng rãi phương pháp này

-Khi cho muối vào nước đá thì tạo nên hỗn hợp có khả năng làm lạnh

Tuỳ thuộc vào tỷ

lệ muối pha mà đạt được các hổn hợp nhiệt độ khác nhau.

- Ưu điểm đơn

giản dễ thực hiện

- Nhược điểm

nhiệt độ hỗn hợp tạo ra không cao cỡ -12 o C

- Ngâm trong nước muối

Cá được xếp vào giỏ lưới rồi nhúng vào bể nước muối được làm lạnh bởi giàn bốc hơi amôniăc Nước muối được lưu động bằng bơm, nhiệt độ -18 o C, thời gian làm đông 3 giờ.

- Phun nước muối lạnh

Cá vận chuyển trên băng chuyền và được phun nước muối lạnh -25 o C Khi đã đông lạnh cá được phun nước sạch 20 o C để rửa muối bám lên cá, cuối cùng

cá được phun nước 0 o C để

mạ băng trước khi chuyển

về kho bảo quản.

4.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống kho cấp đông

Bố trí bên trong kho cấp đông

Chú thich

1- Dàn lạnh 2- Quạt dàn lạnh 3- Trần giả

4- Tấm hướng dòng 5- Xe hàng

4.5 Sơ đồ nguyên lý tủ cấp đôn

tràn thực chất là bình giữ mức – tách lỏng, có 2 nhiệm vụ:

- Chứa dịch ở nhiệt độ thấp

để cấp cho các tấm lắc.

- Tách lỏng môi chất hút

về máy nén, tránh không gây ngập lỏng máy nén.

Ưu điểm Nhược

điểm

- Tốc độ môi chất chuyển động bên trong các tấm lắc chậm nên thời gian cấp đông tương đối dài, từ 4-6h/mẻ

Sơ đồ nguyên lý tủ cấp đông cấp dịch bằng bơm

Hệ Thống Lạnh Tủ Đông Gió

Đặc Điểm

- Cấp dịch: Phương pháp cấp dịch, ngập lỏng từ bình chống tràn

- Xả băng: bằng nước nhờ hệ thống bơm riêng

- Kiểu cấp đông : đông gió cưỡng bức

- Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông: + 10 đến 12oC

- Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau cấp đông: - 18oC

- Nhiệt độ tâm của sản phẩm sau cấp đông: - 12oC

- Thời gian cấp đông : 1 đến 2 giờ/mẻ (tuỳ theo sản phẩm)

- Sản phẩm cấp đông : Dạng rời của tôm, cá qua chế biến

- Số ngăn cấp đông: 2, 4, 6 hoặc 8 ngăn Mỗi ngăn chứa khoảng 50 hoặc 62,5 kg

Sơ đồ nguyên lý tủ đông gió

1- Máy nén 2- Tháp giải nhiệt 3- Bình chứa 4-Bình ngưng 5- Bình tách dầu 6- Bình tách lỏng

7 – Bình trống tràn 8- Tủ đông gió 9- Bình thu hồi dầu 10- Bình trung gian 11- Bể nước xả bang 12- Bơm xả bang 13- Bơm giải nhiệt

CHƯƠNG II

CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG

MÁY LẠNH

Hệ Thống CO P

Khái niệm

COP là hệ số hiệu quả năng lượng (Coefficient Of Performance) tương đương với hệ số lạnh ε và cả hệ số nhiệt φ trong các giáo trình kỹ thuật lạnh của Việt nam Để phân biệt hệ số lạnh và hệ

số nhiệt của bơm nhiệt người ta dùng thêm kí hiệu chân cooling là lạnh và heat-ing là nhiệt hay sưởi ấm

Cách tính

COPcooling = (Năng suất lạnh hữu ích thu được ở dàn bay hơi Qo)/

(Điện năng tiêu tốn N), kW/kW;

COPheating = COPcooling + 1 = (Năng suất nhiệt hữu ích thu được ở dàn ngưng)/(Điện năng tiêu tốn), kW/kW (Tài liệu Anh

Mỹ hay dùng tấn lạnh RT/kW)

Hệ Thống CO P

Ý nghĩa

Cho đến nay người ta hay sử dụng hệ số hiệu quả COP xác định trên hiệu quả phân tích cân bằng năng lượng của hệ thống làm chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả của một hệ thống lạnh

COP cho trong các catalog là hệ số hiệu quả khi máy vận hành ở

100% tải COP của một máy lạnh càng cao thì máy tiết kiệm năng

lượng càng nhiềuLưu ý: COP đôi khi còn được kí hiệu là EER (Energy Efficiency Ratio) hoặc CER (Cooling Efficiency Ratio) với đơn vị là Btu/h/W

PIC và cách tính % tiết kiệm điện n ăng PIC (Power input per Capacity - Công suất tiêu thụ trên năng s

PIC và cách tính % tiết kiệm điện

năng

Ví dụ minh họ

a

Máy lạnh VRVIII 18HP có COP = 2,99 kW/kW và máy VRVIII

8HP có COP = 4,27 kW/kW Hỏi máy 8HP tiết kiệm được bao

nhiêu phần trăm điện năng so với máy 18HP?

IPLV ( I ntegrated P art L oad V alue)

là giá trị vận hành non tải tích hợp Có thể gọi IPLV là

hệ số non tải hoặc hệ số tích hợp

- IPLV được tính như sau:

IPLV=0,01A+0,42B+0,45C+0,12D, kW/kW hoặc RT/kW

trong đó A,B,C,D là COP ở 100%, 75%, 50% và 25% tải

- Người ta còn tính IPLV theo chỉ số điện tiêu thụ PIC (Power Input

per Capacity) đơn vị kW điện tiêu tốn /kW năng suất lạnh (hoặc

kW/RT)

Hiệu suất exergy đánh giá mức độ

hoàn thiện của chu trình

Chú ý tới chất lượng của năng lượng nhiệt là điều không thể thiếu khi đánh giá so sánh, nghiên cứu cải tiến nâng cao hiệu quả các hệ thống nhiệt-lạnh Nó còn giúp cho chúng ta tránh được những sai lầm hay gặp trước đây là không để ý tới các tổn thất

không thuận nghịch của các quá trình thực như dùng máy lạnh để hạ nhiệt độ ở mọi

phạm vi nhiệt độ, dùng máy nén khí để tách ẩm không khí khí quyển,…

Chú ý tới nguyên lý II nhiệt động chúng ta cũng tránh được những nhầm lẫn như so sánh COP của máy lạnh không ở cùng phạm vi nhiệt độ, coi tỷ số giữa hệ số lạnh của chu trình thường và của chu trình Carnot là hiệu suất exergy (thực ra đây chỉ là một hệ số chỉ mức độ không thuận nghịch của chu trình – một hiệu suất nhiệt động chứ không phải một kiểu hiệu suất năng lượng)

Một số thông số đánh giá khác

CHƯƠNG III

GIẢI PHÁP VÀ VÍ DỤ MINH HỌA TRONG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG HỆ THỐNG MÁY LẠNH

- Hệ thống làm mát và đông lạnh là một trong những hệ

thống quan trọng nhất đối với một số ngành và doanh

nghiệp như chế biến thực phẩm, tòa nhà, khách sạn, siêu

- Tiêu thụ rất nhiều năng lượng chủ yếu là điện năng ,

có thể chiếm đến 30-70% tổng lượng điện tiêu thụ của

doanh nghiệp.

Tầm quan trọng của tiết kiệm năng lượn

g cho hệ thống máy lạnh

Một Số Giải Pháp và VD

01 02

Thực hiện việc kiểm tra checklist nhiệt

độ các thiết bị nhiệt thường xuyên

Một số giải pháp và VD

Đối với các bể đông, dàn mát tại siêu thị để trưng bày hàng hóa là các thiết bị hoạt động liên tục và thường xuyên Tại đây thì nhiệt bị thất thoát nhiệt rất nhiệt vì đây

vừa là để bảo quản hàng hóa vừa là

để trưng bày hàng hóa

Vì vậy khi siêu thị đóng cửa thì

phải kéo hết các tấm chắn lại

để tránh bị thất thoát nhiệt và

tiết kiệm điện năng cho thiết bị.

07

Mời cô và các bạn theo dõi video

Một giải pháp tiết kiệm năng lượng cho kho lạnh

Tài liệu tham khảo

Máy và thiết bị lạnh – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy - NXB GD HN năm 1997

Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi - NXB KH&KT HN năm 1999

Hệ thống máy và thiết bị lạnh – Đinh Văn Thuận - NXB KH&KT HN năm 2006

Phân tích đánh giá các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong ĐHKK qua ba loại công trì

nh tiêu biểu Tạp chí KHKT Nhiệt tháng 9/2007, tr 18-20 – Nguyễn Đức Lợi, Lê Minh Nguyên

Giáo trình kĩ thuật lạnh – Nguyễn Đức Lợi - NXB Bách Khoa HN năm 2008