bài tập lớn công nghệ lạnh thực phẩm thiết kế kho lạnh phân phối và bảo quản thịt lợn đông lạnh dung tích 230 tấn

Nguyễn Văn Hưng, chúng em xin làm bài tập lớn với đề tài “Thiết kế kho lạnh phân phối bảo quản thịt lợn đông lạnh với dung tích 230 tấn” được đặt tại Hà Nội.. Trước đây, các nhà khảo cổ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ LẠNH THỰC PHẨM

20180400 20180408 20180476 20180559

1.3 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của thịt lợn 7

CHƯƠNG 2: CHẾ ĐỘ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN SẢN PHẨM 9

3.4 Diện tích xây dựng thực tế từng buồng lạnh 12

3.5 Cấu trúc xây dựng kho lạnh lắp ghép 13

3.6 Chọn vật liệu và xác định số lượng buồng lạnh 13

3.7 Dung tích thực tế của kho phân phối 15

3.8 Bố trí mặt bằng kho lạnh 15

3.9 Cách thi công lắp ghép panel 16

3.10 Nền kho lạnh 17

3.11 Kiểm tra đọng sương 18

CHƯƠNG 4: TÍNH NHIỆT KHO LẠNH 19

4.1 Dòng nhiệt tổn thất qua bao che 19

4.2 Nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra 21

4.3 Dòng nhiệt do thông thoáng buồng lạnh 22

4.4 Dòng nhiệt do vận hành 22

4.5 Công suất lạnh yêu cầu của máy nén 24

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ CHÍNH 25

5.1 Tính chọn máy nén 25

5.2 Tính chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống lạnh 30

5.3 Tính và chọn thiết bị bay hơi 32

5.4 Chọn van tiết lưu 34

CHƯƠNG 6: CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG 35

3

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, kĩ thuật lạnh đã có những thay đổi quan trọng trên thế giới và ở cả Việt Nam Nó thực sự đã đi sâu vào hết các ngành kinh tế, đang phát triển nhanh và hỗ trợ tích cực cho các ngành đó Đặc biệt, là ngành công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm

Ngày nay, trình độ khoa học kĩ thuật phát triển rất nhanh Những thành tựu về khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng rộng rãi vào trong các ngành công nghiệp, cũng như nông nghiệp Do đó, năng suất lao động ngày càng tăng, sản phẩm làm ra ngày càng nhiều, mà nhu cầu tiêu dùng còn hạn chế, dẫn đến sản phẩm dư thừa Để tiêu thụ và bảo quản thực phẩm, tránh tình trạng lãng phí thực phẩm, hay suy giảm chất lượng thực phẩm, phương pháp bảo quản lạnh đã được đề xuất Nhưng nước ta hiện nay còn rất ít những kho bảo quản lạnh, hoặc nếu có thì vẫn chưa đủ để đáp ứng nhu cầu

Trước tình hình đó, với những kiến thức đã được học, cùng với sự hướng dẫn tận tình và nhiệt huyết của TS Nguyễn Văn Hưng, chúng em xin làm bài tập lớn với đề tài “Thiết kế kho lạnh phân phối bảo quản thịt lợn đông lạnh với dung tích 230 tấn” được đặt tại Hà Nội

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, hiện nay, chúng em đã cơ bản hoàn thành và nắm vững được đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Hưng đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em để chúng em có thể hoàn thành đề tài trong thời gian ngắn nhất Mặc dù đã rất cố gắng học hỏi, nhưng kiến thức đã học còn hạn chế và kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều, nên bài tập lớn của chúng em không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em kính mong thầy đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thành đồ án một cách tốt nhất

Chúng em xin cảm ơn thầy!

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO LẠNH PHÂN PHỐI - BẢO QUẢN THỊT LỢN ĐÔNG LẠNH (-18℃) VỚI DUNG TÍCH 230 TẤN ĐẶT TẠI HÀ

- Tính toán dung tích kho lạnh

- Thiết kế cấu trúc kho (panel nền, trần, ví trí cửa, phòng máy…) - Tính phụ tải lạnh

- Chọn máy nén và tính kiểm tra máy nén - Tính chọn bình ngưng tụ

- Tính chọn dàn bay hơi - Tính chọn van tiết lưu ► Phần bản vẽ:

- Bản vẽ mặt bằng kho (thể hiện rõ panel nền, trần, tường)

- Bản vẽ mặt bằng hệ thống lạnh (thể hiện vị trí đặt máy nén, dàn bay hơi, dàn ngưng, đường ống ga)

- Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh

Trước đây, các nhà khảo cổ học dựa vào những di chỉ khảo cổ (chủ yếu là xương sọ) đã cho rằng lợn được thuần hóa vào khoảng 9000 năm về trước ở vùng mà ngày nay thuộc miền Đông Thổ Nhĩ Kỳ hoặc cùng khoảng thời gian này tại Trung Quốc

Nhưng theo một nghiên cứu được tiến hành với sự hợp tác giữa các nhà di truyền học Mỹ và Thụy Điển, trong đó phân tích xu hướng phân bố và đồng dạng DNA của các giống lợn (700 con) trên thế giới, tổ tiên của lợn ngày nay được xác định là lợn rừng và quê hương của lợn rừng nguyên thủy này chính là vùng Đông Nam Á ngày nay Sau khi được thuần hóa ở Đông Nam Á, lợn theo con người đến các vùng khác của lục địa Á Âu (Eurasia) và ra các đảo Thái Bình Dương Lợn được tiếp tục thuần hóa nhiều lần ở nhiều vùng tại Trung Quốc, vùng Cận Đông và châu Âu

Một nghiên cứu di truyền đã phân tích DNA của các giống lợn thuộc các hải đảo Thái Bình Dương và đặc biệt là lợn không lông ở Vanuatu, các nhà nghiên cứu Úc và Mỹ khẳng định rằng lợn tại các hải đảo này cũng xuất phát và được thuần hóa từ lục địa Đông Nam Á (đặc biệt là từ Việt Nam) khoảng 3000 năm trước đây Sau đó, chúng theo con người "di cư" ra khỏi lục địa và đến các hải đảo như Vanuatu và Lưu Cầu Ngoài ra, các giống lợn tại các hải đảo này cũng có "hồ sơ" DNA rất giống với lợn ở Âu châu Ước tính về thời điểm thuần hóa và di cư của lợn nêu trên khá phù hợp với các di chỉ khảo cổ tìm thấy ở Việt Nam Theo các di chỉ này thì nghề chăn nuôi lợn ở Việt Nam được phát triển khá vào thời Hùng Vương Các di chỉ khảo cổ học thuộc thời kì hậu Đồ Đá Mới (tức khoảng 8000 đến 3000 năm trước đây) ở khu vực Phùng Nguyên, Đồng Đậu và Hoa Lộc có nhiều xương cốt các con vật nuôi trong nhà như lợn, chó, trâu bò nuôi, gà, vịt Tại di chỉ Đồng Đậu, tỉ lệ xương lợn trong tầng văn hóa ở đây cao hơn xương lợn rừng và các gia cầm

1.2 Phân loại

Lợn thuần hóa hầu hết được xem là một phân loài của loài tổ tiên hoang dã của chúng, Sus scrofa theo Carl Linnaeus năm 1758, nên trong trường hợp này nó có tên chính thức là Sus scrofa domesticus Năm 1777, Johann Christian Polycarp Erxleben xếp lợn thuần hóa là một loài độc lập với loài hoang dã, và được đặt tên là Sus domesticus, hiện vẫn được một số nhà phân loại học sử dụng

► Các giống lợn nuôi tại Việt Nam

Giống bản địa: Hiện chưa xác minh được lợn ở các địa phương của Việt Nam thuộc một giống hay nhiều giống Các giống lợn truyền thống Việt Nam rất nhiều mỡ và sinh trưởng chậm Do vậy, chúng không phù hợp với nhu cầu phát triển kinh tế Do đó, hiện nay, người dân Việt Nam có xu hướng nuôi lợn lai nhập nội, dẫn đến nguy cơ mất dần đi những giống lợn bản địa Một số giống lợn đã được đưa vào Danh mục nguồn gen vật nuôi quý hiếm cần bảo tồn của Việt Nam, gồm: lợn ỉ, lợn cỏ, lợn mán, lợn Táp Ná, lợn Vân Pa

Giống nhập nội: Ở Việt Nam, các giống lợn nhập đa dạng, chủ yếu thông qua nhiều quốc gia như Liên Xô, các nước Đông Âu và Mỹ

- Lợn Yorkshire (Đại Bạch): có nguồn gốc từ nước Anh, có lông trắng tuyền, tai đứng, trán rộng, ngực rộng, ngoại hình thể chất chắc chắn, nuôi con khéo, chịu được kham khổ, chất lượng thịt tốt, khả năng chống chịu stress cao

- Lợn Landrace: xuất xứ từ Đan Mạch, mình thon nhọn, lông da trắng tuyền, mõm dài thẳng, hai tai to ngả về phía trước che cả mắt, mình lép, 4 chân hơi yếu, đẻ nhiều, tỷ lệ nạc cao

- Lợn Duroc: xuất xứ từ Bắc Mỹ, có thân hình vững chắc, lông có màu từ nâu nhạt đến nâu sẫm, bốn chân to khỏe, cao, đi lại vững vàng, tai nhỏ ngắn, gập về phía trước, mông vai nở, tỷ lệ nạc cao, có chất lượng thịt tốt

- Lợn Pietrain: xuất xứ từ Bỉ, lông da màu trắng đen xen lẫn từng đám, tai thẳng đứng, đầu to vừa phải, mõm thẳng, 4 chân thẳng, mông rất nở, lưng rộng, đùi to, nhiều nạc nhất trong các giống, nhưng có nhược điểm tim yếu, khả năng chịu đựng kém, nhạy cảm với stress

- Lợn Hampshire: xuất xứ từ Bắc Mỹ, có màu lông da đen, vùng ngực và chân trước có màu lông da trắng Tai thẳng, đầu to vừa phải, mõm thẳng, chân khỏe và chắc chắn Giống lai:

7 - Lợn Ba Xuyên: xuất phát từ tỉnh Sóc Trăng, được hình thành từ các giống lợn địa phương lai với lợn Hải Nam, lợn Craonnaise và lợn Berkshire Lợn Ba Xuyên có khối lượng trưởng thành đạt 120–150 kg, đẻ bình quân 8-9 con/lứa, nuôi con khéo Mỡ nhiều, tỷ lệ nạc chỉ đạt 39-40% Lợn Ba Xuyên thường được dùng làm nái nền để lai với đực ngoại tạo con lai nuôi thịt thương phẩm

- Lợn Thuộc Nhiêu: Đây là con lai giữa lợn Bồ Xụ và lợn Yorkshire ở vùng Thuộc Nhiêu, tỉnh Tiền Giang Lợn Thuộc Nhiêu có lông màu trắng, có thể có vài đốm đen nhỏ Giống lợn này chịu đựng được nhiều điều kiện chăn nuôi kham khổ, có khả năng sử dụng tốt thức ăn, nghèo protein, nuôi con khéo, chống chịu bệnh tốt, phù hợp với chăn nuôi gia đình Mỡ nhiều, tỷ lệ nạc đạt 40-42%

1.3 Giá trị dinh dưỡng và lợi ích của thịt lợn ► Giá trị dinh dưỡng của thịt lợn

Trong 100 gam thịt lợn cung cấp: - Năng lượng: 1086 kJ (260 kcal) - Protein: 16.5 g

- Lipid: 21.5 g - Vitamins:

Vitamin C: 2mg Vitamin PP: 2.7 mg Folat: 4 μg Vitamin B1: 0.53 mg Vitamin B5: 0.672 mg Vitamin H: 2.6 μg Vitamin B2: 0.16 mg Vitamin B6: 0.393 mg Vitamin B12: 0.6 μg - Chất khoáng:

Canxi: 9 mg Mangan: 0.01 mg Natri: 55 mg Sắt: 1.50 mg Phospho: 178 mg Kẽm: 1.91 mg Magiê: 19 mg Kali: 285 mg Đồng: 63 μg Selen: 28.7 μg

► Lợi ích của thịt lợn

Thịt lợn chứa hàm lượng protein cao cùng nhiều vitamin và khoáng chất Thịt lợn nạc là một thực phẩm tuyệt vời cho chế độ ăn uống lành mạnh Nó chứa tất cả các amino

acid thiết yếu cho sự tăng trưởng và duy trì cơ thể khỏe mạnh Mỡ lợn đôi khi được sử dụng như là một chất béo trong nấu ăn Giống như các loại thịt đỏ, thịt lợn chủ yếu gồm các chất béo bão hòa và chất béo không bão hòa với hàm lượng tương đương nhau Vitamin B12 trong thịt lợn rất quan trọng cho sự hình thành máu và chức năng của não Thiếu hụt vitamin B12 có thể gây thiếu máu và tổn hại đến tế bào thần kinh Vitamin B6quan trọng đối với sự hình thành của các tế bào máu đỏ

Thịt lợn đặc biệt giàu thiamin, một trong những vitamin nhóm B đóng một vai trò thiết yếu trong các chức năng của cơ thể Thịt lợn cũng chứa nhiều selenium, kẽm là chất cần thiết cho một bộ não và hệ thống miễn dịch khỏe mạnh Creatine trong thịt là một nguồn năng lượng cho cơ bắp Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng nó có thể cải thiện sự tăng trưởng và duy trì cơ bắp Vitamin B3 rất quan trọng cho sự tăng trưởng và chuyển hóa Phospho cần thiết cho sự tăng trưởng và duy trì cơ thể khỏe mạnh

Thịt lợn cũng được xem là một nguồn cung cấp sắt dồi dào Taurine được tìm thấy trong cá và thit, taurine là một amino acid chống oxy hóa, có vai trò quan trọng đối với tim và các chức năng cơ bắp Carmosine là một chất rất quan trọng cho chức năng cơ bắp Mức độ arnosine trong cơ bắp của con người liên quan tới việc giảm mệt mỏi và cải thiện hiệu suất lao động Thịt lợn có chứa nhiều chất dinh dưỡng lành mạnh có lợi cho cơ bắp bao gồm utaurine, creatine và beta-alanine Beta-alanine là một amino acid, được sử dụng để sản xuất carnosine trong cơ thể

- Nhiệt độ trung bình năm 24 – 25℃, nhiệt độ trung bình tháng thấp nhất 14℃, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất lên tới 37℃

- Lượng mưa trung bình hàng năm khá cao 1800 - 1900 mm nhưng phân bố không đều theo mùa, lượng mưa trung bình tháng 20 mm

Địa phương Nhiệt độ TB (℃) Độ ẩm (%) Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông

Theo TCVN 4088 : 1985 về Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng: ttb max = 32,9℃

tmax = 42℃

Phân loạiXuất kho

3.1 Dung tích kho lạnh

Dung tích kho tính ở đây là tổng thể tích không gian trong các buồng phân phối và được xác định theo công thức:

E = V g → V = gETrong đó:

E: Dung tích kho lạnh (tấn) V: Thể tích kho lạnh (m ) 3

g : Định mức của chất tải thể tích (tấn/m ) Ở đây ta tính với sản phẩm là 3

thịt lợn tra bảng 2 – 4 (Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh) ta chọn được: g = 0,45 t/m 3

Từ đó: V = = , = 511,11 ( m )

3.2 Diện tích kho lạnh

Diện tích kho tính ở đây là tổng diện tích lý thuyết của các buồng phân phối chưa bao gồm các phần diện tích đường đi và các phòng có chức năng đặc biệt và được xác định theo công thức:

F = VhTrong đó:

F: Diện tích chất tải lạnh (m ) 2

h: Chiều cao của chất tải (m)

Chọn kho lạnh một tầng cao 3,6m và chiều cao chất tải lạnh là h = 2m F = V

h = 511,11

2 = 255,555 ( m )

3.3 Tải trọng của nền và trần

Được tính toán theo định mức chất tải và chiều cao chất tải của nền và giá treo hoặc móc treo vào trần:

g ≥ g h Với g là định mức chất tải theo diện tích (t/m ) 2

g h = 0,45.2 = 0,9 tm→ Phụ tải nhỏ hơn phụ tải cho phép Giá trị thỏa mãn yêu cầu

3.4 Diện tích xây dựng thực tế từng buồng lạnh

Diện tích kho thực tế sau khi đã tính toán đến không gian trống bên trong kho do sắp xếp bốc dỡ hàng và vận chuyển hàng ra và vào kho phân phối

Ta xác định được diện tích thực tế của kho theo công thức: F = F

βTrong đó:

F1: Diện tích lạnh cần xây dựng (m ) 2

β : Hệ số sử dụng diện tích các buồng chứa, tính cả đường đi và các diện tích giữa các lô hàng, giữa lô hàng và cột, tường, các diện tích lắp đặt thiết bị như dàn bay hơi, quạt β phụ thuộc diện tích buồng và lấy theo bảng:

→ F = Fβ =

0,75 = 340,74 (m )

13

3.5 Cấu trúc xây dựng kho lạnh lắp ghép

Ngày nay kho lạnh lắp ghép được sử dụng rộng rãi do kết cấu đơn giản, có thể lắp ghép nhanh chóng và khi cần có thể tháo ra di chuyển đến địa điểm khác

Kho lạnh lắp ghép có nhiều ưu điểm như:

- Tất cả các chi tiết của kho lạnh lắp ghép là các panel tiêu chuẩn chế tạo sẵn nên có thể vận chuyển dễ dàng đến nơi lắp ráp một cách nhanh chóng

- Kho lạnh lắp ráp có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi cần thiết - Có thể lắp đặt ngay trong phân xưởng có mái che

- Tổ hợp lạnh không cần có buồng máy mà có thể đặt ở vị trí nào thuận lợi nhất, trường hợp mái nhà xưởng cao có thể đặt máy lạnh ngay trên nóc kho, treo cạnh sườn hoặc ở phía sau

- Không cần đến vật liệu xây dựng trừ nền con lươn đặt kho nên công việc xây dựng đơn giản hơn nhiều

- Cách nhiệt là polyurethane có hệ số dẫn nhiệt thấp

Nhược điểm cơ bản là giá thành cao hơn so với kho lạnh truyền thống

Từ phân tích nhược điểm và ưu điểm của kho lạnh lắp ghép Nhóm chúng em chọn xây dựng kho lạnh lắp ghép để phân phối thịt lợn đông lạnh theo yêu cầu của đề tài

3.6 Chọn vật liệu và xác định số lượng buồng lạnh

3.6.1 Chọn vật liệu Loại

panel

Panel PUPanel EPS

Kết cấu

Là những tấm cách nhiệt với lõi cách nhiệt polyurethane dày từ 50 – 200 mm

Hai mặt bọc tole mạ màu hoặc inox dày 0,45 – 0,5 mm

Được cấu thành bởi lõi polystyrene Bao bọc bằng thép colorbond dày 0,6mm

Ưu điểm

Độ bền cao hơn panel EPS, cách âm, cách nhiệt tốt

Lắp đặt nhanh, chắc chắn, dễ tháo rời khi cần

Chịu lực, chịu nhiệt tốt, cách âm, cách nhiệt tốt

Lắp đặt nhanh, tiết kiệm thời gian thi công

Cách nhiệt cực tốt cho những công trình yêu cầu cao

Giá thành rẻ, chi phí bảo dưỡng thấp

Do yêu cầu của kho phân phối thực phẩm rất cao cần vật liệu cách nhiệt rất tốt và bền nên ta chọn Panel PU

Chọn vật liệu xây dựng là Panel PU cách nhiệt có kích thước là 1,2m x 3,6m cho tường và 1,2m x 7,2m cho trần Chiều dày cách nhiệt theo tiêu chuẩn nhiệt độ là 75 mm với phòng phân phối nhiệt độ -18 C o

STT Ứng dụngNhiệt độ (oC) Chiều dày (mm)

1 Điều hòa không khí trong công nghiệp 20 50 2 Kho mát

Tường ngăn kho lạnh

– 20 ÷ – 25

5 Kho lạnh Kho cấp đông

– 20 ÷ – 30

Do chiều dài tối đa của panel thường là 12m nên ta chọn 2 loại là 7,2m và 3,6m, còn chiều rộng tiêu chuẩn được sản xuất thường là bội số của 0,3m như 0,3m; 0,9m; 1,2m; … qua đó ta chọn panel có chiều rộng 1,2m

Như vậy:

- Kích thước một tấm panel chiều dài 7,2m; chiều rộng 1,2m là: 1,2.7,2 = 8, 64 (m ) 2

- Kích thước 1 tấm panel chiều dài 3,6m; chiều rộng 1,2m là: 1, 2.3, 6 = 4, 32 (m2 ) - Chọn kích thước buồng bảo quản tiêu chuẩn là 7,2m x 7,2m x 3,6m (dài × rộng × cao)

15

3.6.2 Xác định số buồng phân phối cần xây

Chọn diện tích 1 buồng phân phối tiêu chuẩn là 51,84 m , từ đó tìm được số lượng buồng 2

phân phối cần xây dựng dựa vào diện tích thực tế đã tính ở trên

Số buồng phân phối sản phẩm thịt lợn lạnh đông:

Z = Ff =

51,84 = 6,57 ( buồng) → Chọn Z = 7 buồng ld

Sơ đồ bố trí các buồng lạnh trong kho

Diện tích thực tế kho lạnh:

𝐹 = 7.51,84 = 362,88 (𝑚 )

Ta thấy Ftt chênh lệch không quá lớn so với F nên ta có thể chọn cách bố trí như trên 1

cho buồng bảo quản lạnh đông

3.7 Dung tích thực tế của kho phân phối

- Tấm tường: cần 90 tấm panel có kích thước 1,2m×3,6m - Tấm cửa

3.9 Cách thi công lắp ghép panel