Đồ án công nghệ nhiệt lạnh: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Cty TNHH Minh Đăng-Sóc Trăng

Chia sẻ: Nguyen Khanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:111

Thêm vào BST

Báo xấu

571
lượt xem 170
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án công nghệ nhiệt lạnh: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Cty TNHH Minh Đăng-Sóc Trăng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án công nghệ nhiệt lạnh: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Cty TNHH Minh Đăng-Sóc Trăng

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG KHOA CHEÁ BIEÁN ==== ==== NGUYEÃN VIEÄT THAÙI TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG LAÏNH CHO KHO BAÛO QUAÛN SAÛN PHAÅM THUÛY SAÛN ÑOÂNG LAÏNH SÖÙC CHÖÙA 500 TAÁN TAÏI COÂNG TY TNHH MINH ÑAÊNG – SOÙC TRAÊNG ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP ÑAÏI HOÏC CHUYEÂN NGAØNH: COÂNG NGHEÄ NHIEÄT LAÏNH CBHD: ThS. NGUYEÃN TROÏNG BAÙCH Nha Trang, thaùng 11 naêm 2007
LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Nha Trang, đến nay tôi đã hoàn thành chương trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban Giám Hiệu trường Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến, cùng với các thầy cô giảng dạy. Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy Th.s Nguyễn Trọng Bách - người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình để tôi hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Ban Giám Đốc và các anh chị ở công ty TNHH Minh Đăng đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực tập tại công ty. Cuối cùng, tôi bày tỏ lời cảm ơn đến cha mẹ cùng những người thân và toàn thể bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện công tác tốt nghiệp. Tôi xin chúc các thầy cô, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và nghiên cứu. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện Nguyễn Việt Thái
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................. 2 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY ..................................................................... 2 1.1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty ................................................ 2 1.1.2 Cơ cấu tổ chức và chức năng nhiệm vụ các đơn vị trong công ty ......... 3 1.1.3 Tổng quan mặt bằng của công ty ........................................................... 4 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH ........................................................................................ 5 1.2.1 Tác dụng của việc bảo quản lạnh ........................................................... 5 1.2.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông. ........... 5 1.3 TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN ............................................ 7 1.3.1 Kho lạnh bảo quản ................................................................................. 7 1.3.2 Phân loại kho lạnh ................................................................................. 8 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .............................................................. 10 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CẤU TRÚC KHO LẠNH ..................................... 12 2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH ....................................... 12 2.1.1 Yêu cầu đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh ................................... 12 2.1.2 Yêu cầu buồng máy và thiết bị ............................................................ 13 2.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG KHO LẠNH .................................... 14 2.3 CHỌN MẶT BẰNG XÂY DỰNG KHO LẠNH ...................................... 14 2.4 HÌNH KHỐI KHO LẠNH ......................................................................... 15 2.5 CHỌN THÔNG SỐ THIẾT KẾ ................................................................. 15 2.5.1 Chọn nhiệt độ bảo quản ....................................................................... 15 2.5.2 Độ ẩm không khí trong kho ................................................................. 16 2.5.3 Thông số địa lý, khí tượng ở Sóc Trăng .............................................. 16 2.5.4 Phương pháp tính nhiệt tải kho lạnh .................................................... 16 2.5.5 Chọn máy và thiết bị ............................................................................ 17
2.5.6 Phương án lắp đặt kho, máy và thiết bị ............................................... 18 2.6 NGUYÊN TẮC XẾP HÀNG TRONG KHO LẠNH ................................ 18 2.6.1 Nguyên tắc thông gió .......................................................................... 18 2.6.2 Nguyên tắc hàng vào trước ra trước .................................................... 19 2.6.3 Nguyên tắc gom hàng .......................................................................... 19 2.6.4 Nguyên tắc an toàn .............................................................................. 19 2.7 KỸ THUẬT XẾP KHO.............................................................................. 19 2.7.1 Sử dụng Palet ....................................................................................... 19 2.7.2 Thông gió ............................................................................................. 19 2.7.3 Chừa lối đi ........................................................................................... 20 2.7.4 Xây tụ ................................................................................................... 20 2.8 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC KHO LẠNH ................................................. 20 2.8.1 Tính thể tích kho lạnh .......................................................................... 20 2.8.2 Diện tích chất tải của kho lạnh F, m2 .................................................. 20 2.8.3 Tải trọng của nền và của trần ............................................................... 21 2.8.4 Xác định diện tích kho lạnh cần xây dựng .......................................... 21 2.9 THIẾT KẾ CẤU TRÚC KHO LẠNH ....................................................... 22 2.9.1 Thiết kế cấu trúc nền............................................................................ 22 2.9.2 Cấu trúc vách và trần kho lạnh ............................................................ 23 2.9.3 Cấu trúc mái kho lạnh .......................................................................... 24 2.9.4 Cấu trúc cửa và màn chắn khí.............................................................. 24 2.10 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM VÀ KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG ............................................................................................................ 26 2.11 CẤU TRÚC CÁCH NHIỆT ĐƯỜNG ỐNG ........................................... 28 CHƯƠNG III: TÍNH NHIỆT TẢI, CHỌN MÁY NÉN VÀ CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG LẠNH .................................................................................... 29 3.1 TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI .......................................................................... 29 3.1.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 ..................................................... 29 3.1.2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ra Q2....................................... 31
3.1.3 Dòng nhiệt tỏa ra khi vận hành Q4 ...................................................... 32 3.1.4 Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị và máy nén ................................... 34 3.2 CHỌN HỆ THỐNG LẠNH ....................................................................... 35 3.2.1 Chọn phương pháp làm lạnh ................................................................ 35 3.2.2 Chọn môi chất lạnh. ............................................................................. 37 3.2.3 Các thông số của chế độ làm việc ........................................................ 40 3.3 CHU TRÌNH LẠNH .................................................................................. 42 3.3.1 Chọn chu trình lạnh ............................................................................. 42 3.3.2 Sơ đồ và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgp-i ..................................... 43 3.3.3 Tính toán chu trình hai cấp bình trung gian có ống xoắn. ................... 44 3.4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT ................. 45 3.4.1 Tính toán phía hạ áp ............................................................................ 45 3.4.2 Tính toán phía cao áp ........................................................................... 47 3.4.3 Tính chọn máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt ....................................... 48 3.4.4 Chọn các thiết bị khác của hệ thống lạnh ........................................... 57 CHƯƠNG IV: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG LẠNH ................................................... 72 4.1 LẮP ĐẶT KHO LẠNH.............................................................................. 72 4.1.1 Gia cố và xây dựng nền móng kho ...................................................... 72 4.1.2 Xây dựng kết cấu bao che cho kho ...................................................... 72 4.1.3 Lắp ghép các tấm panel ....................................................................... 72 4.2 LẮP ĐẶT MÁY NÉN ................................................................................ 75 4.3 LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH ................. 76 4.3.1 Lắp đặt thiết bị ngưng tụ ...................................................................... 76 4.3.2 Lắp đặt thiết bị bay hơi ....................................................................... 77 4.3.3 Lắp đặt van tiết lưu màng cân bằng ngoài .......................................... 78 4.3.4 Lắp đặt các thiết bị khác ...................................................................... 78 4.3.5 Lắp đặt đường ống ............................................................................... 79 4.4 THỬ KÍN, THỬ BỀN VÀ CHÂN KHÔNG HỆ THỐNG LẠNH ............ 82 4.5 NẠP MÔI CHẤT CHO HỆ THỐNG LẠNH ............................................ 84
4.5.1 Xác định lượng môi chất cần nạp ........................................................ 84 4.5.2 Nạp môi chất cho hệ thống lạnh .......................................................... 86 CHƯƠNG V: TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH ................................................................................................................... 87 5.1 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA .................................................................... 87 5.1.1 Trang bị điện động lực ......................................................................... 88 5.1.2 Mạch điện điều khiển........................................................................... 88 5.2 VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH ............................................................. 94 5.2.1 Chuẩn bị vận hành ............................................................................... 94 5.2.2 Vận hành .............................................................................................. 95 5.2.3 Dừng máy ............................................................................................ 97 5.2.4 Sự cố ngập lỏng ................................................................................... 98 5.3 BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LẠNH .......................................................... 99 5.3.1 Bảo dưỡng máy nén ............................................................................. 99 5.3.2 Bảo dưỡng thiết bị ngưng tụ .............................................................. 100 5.3.3 Bảo dưỡng thiết bị bay hơi ................................................................ 100 5.3.4 Bảo dưỡng van tiết lưu ...................................................................... 101 5.3.5 Bảo dưỡng tháp giải nhiệt .................................................................. 101 5.3.6 Bảo dưỡng bơm ................................................................................. 101 5.3.7 Bảo dưỡng quạt .................................................................................. 101 CHƯƠNG VI: SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA CÔNG TRÌNH ............................. 102 6.1 CHI PHÍ CHO KHO LẠNH .................................................................... 102 6.2 CHI PHÍ CHO MÁY VÀ THIẾT BỊ........................................................ 103 6.3. CHI PHÍ CHO NHÂN CÔNG ................................................................ 103 6.4. CÁC KHOẢN CHI PHÍ KHÁC .............................................................. 103 KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT ................................................................ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 105
1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta đã được ứng dụng rất mạnh mẽ trong các ngành như: Sinh học, hoá chất, công nghiệp dệt, thuốc lá, bia, rượu, điện tử, tin học, y tế,… đặc biệt trong ngành chế biến và bảo quản thủy sản. Quá trình chuyển đổi công nghệ chế biến để đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế và thay đổi môi chất lạnh mới đã tạo nên một cuộc cách mạng thật sự cho ngành kỹ thuật nước ta. Với nguồn nguyên liệu thủy sản dồi dào và đa dạng. Sản lượng thủy sản đánh bắt và nuôi trồng hàng năm là rất lớn. Vì vậy để đảm bảo thu được lợi nhuận cao từ việc xuất khẩu thủy sản thì việc đảm bảo chất lượng của sản phẩm là vấn đề rất quan trọng. Cùng với quy trình công nghệ máy móc và thiết bị chế biến thì vấn đề bảo quản sau khi chế biến là một khâu không thể thiếu để hạn chế những biến đổi làm giảm chất lượng sản phẩm. Cho nên việc xây dựng kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh là một vấn đề cấp thiết hiện nay. Xuất phát từ những yêu cầu đó, được sự phân công của khoa Chế Biến và bộ môn Kỹ thuật lạnh trường Đại học Nha Trang cùng với sự hướng dẫn của thầy Th.s Nguyễn Trọng Bách, tôi được giao đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại Công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng”. Đề tài bao gồm những nội dung sau: 1 – Tổng quan. 2 – Các thông số tính toán, tính toán cấu trúc kho lạnh. 3 – Tính nhiệt tải kho lạnh, chọn máy nén và các thiết bị của hệ thống lạnh. 4 – Lắp đặt hệ thống lạnh. 5 – Trang bị tự động hoá, vận hành và bảo dưỡng hệ thống lạnh. 6 – Sơ bộ giá thành công trình. Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ dẫn của quý thầy cô và sự đóng góp ý kiến của các bạn. Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện Nguyễn Việt Thái
2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY 1.1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty Công ty trách nhiệm hữu hạn (TNHH) Minh Đăng là một doanh nghiệp tư nhân thuộc thị trấn Mỹ Xuyên - Tỉnh Sóc Trăng. Trước đây công ty có tên là công ty TNHH Nam Trung chuyên chế biến đồ khô: Hành khô, chitin và chitozan. Ngày 11/12/2005, công ty được một tư nhân tại Sài Gòn mua lại và đổi tên là công ty TNHH Minh Đăng chuyên sản xuất hàng đông lạnh: Mực đông lạnh, Bạch tuộc đông lạnh, kẽm, maza đông lạnh. Địa chỉ của công ty: Tỉnh lộ 8 - Bình Thạnh - Mỹ Xuyên - Sóc Trăng. Hiện nay, công ty nhận gia công chế biến các sản phẩm thủy sản đông lạnh: mực, bạch tuộc, maza, kẽm, cá đuối….Công ty mới nhập về máy móc thiết bị hiện đại sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc khắc phục những nhược điểm nhỏ hẹp và thiết bị lạc hậu trước đây. Mục tiêu của công ty sẽ sản xuất những mặt hàng cao cấp có giá trị kinh tế cao như: Mực, tôm và mở rộng thị trường ra nước ngoài như Nhật, Mỹ, EU, Hàn Quốc…
3 1.1.2 Cơ cấu tổ chức và chức năng nhiệm vụ các đơn vị trong công ty GIÁM ĐỐC PHÓ GIÁM ĐỐC PHÂN PHÂN PHÒNG PHÒNG PHÒNG XƯỞNG XƯỞNG KỸ KINH KẾ CHẾ CƠ ĐIỆN THUẬT DOANH TOÁN BIẾN Giám đốc: Có quyền hạn cao nhất trong công ty, có chức năng giám sát điều hành mọi hoạt động của công ty. Phó giám đốc: Có nhiệm vụ tham mưu cho giám đốc, điều hành mọi hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty, tham gia ký kết các hợp đồng. Phân xưởng chế biến: Có vai trò quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của công ty. Chịu trách nhiệm về mặt quản lý nhân sự, đảm bảo các chế độ, chính sách và quyền lợi nghĩa vụ của người lao động đối với công ty theo luật định của nhà nước. Phân xưởng cơ điện: Đảm bảo cho các máy móc thiết bị vận hành thông suốt, an toàn trong cả quá trình chế biến. Phòng kỹ thuật: Tham mưu cho giám đốc trong việc điều hành kỹ thuật sản xuất, quá trình vệ sinh an toàn thực phẩm từ nguyên liệu đến thành phẩm, chịu trách nhiệm về chất lượng sản phẩm làm ra, phụ trách chương trình quản lý chất lượng, thực hiện đúng kế hoạch mà giám đốc đề ra. Phòng kinh doanh: Có chức năng và nhiệm vụ xử lý thông tin từ các nguồn tin thu thập được từ phía khách hàng, từ việc khảo sát thị trường. Phân tích tổng hợp thông tin đưa ra những đề xuất, dự báo trong kinh doanh như giá cả mặt hàng trước mắt và lâu dài. Ngoài ra phải thường xuyên giao dịch với khách hàng, chào hàng trực tiếp hoặc gián tiếp.
4 Phòng kế toán: Có vai trò trong sự tồn tại và phát triển của công ty. Tính các chi phí, giá thành sản phẩm, lợi nhuận, tiền lương, thưởng và tính toán các khoản có liên quan đến sản xuất kinh doanh của công ty. 1.1.3 Tổng quan mặt bằng của công ty Phân tích ưu nhược điểm của mặt bằng tổng thể: Ưu điểm: - Công ty nằm cách xa trung tâm thành phố nên không làm ảnh hưởng đến môi trường cảnh quan thành phố. - Công ty nằm sát trục đường chính nên thuận tiện cho việc vận chuyển hàng hoá, nguyên vật liệu. - Công ty có mặt bằng nằm cách cảng Trần Đề 25km rất thuận tiện cho việc thu mua và vận chuyển nguyên liệu. - Cảnh quan của công ty thuận tiện thoáng mát, sạch sẽ bố trí thiết kế hợp lý: + Nhà chứa phế liệu, bộ phận xử lý nước thải được bố trí riêng ở phía sau cuối ngọn gió. + Kho bao bì được bố trí tách riêng để phòng ngừa sự cháy xảy ra. + Nơi tiếp nhận nguyên liệu có sân rộng cho xe ra vào. Nhược điểm: - Phân xưởng cơ điện có nhiều tiếng ồn được bố trí ngang với khu thành phẩm. - Phòng máy không có đường đi vào, công nhân vận hành phải đi ngang qua phòng chế biến để vào phòng máy. Ngoài ra vị trí của phòng máy không thuận lợi cho việc sửa chữa và bảo dưỡng. - Chưa có cửa tiếp nhận nguyên liệu riêng tách biệt với phế liệu ra nên có thể gây sự nhiễm chéo và nhiễm bẩn. - Góc phía đông của khu vực tiếp nhận giáp với khu vực chứa phế liệu và trạm xử lý nước thải nên nguyên liệu dễ bị nhiễm bẩn. - Sự bố trí làm việc của công nhân không khép kín nên công ty có phần không ngăn nắp và chưa ổn định.
5 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN SẢN PHẨM ĐÔNG LẠNH 1.2.1 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, khi hạ nhiệt độ thấp thì enzyme và vi sinh vật trong nhiên liệu bị ức chế hoạt động và có thể bị đình chỉ hoạt động. Như vậy nguyên liệu được giữ tươi lâu thêm một thời gian nữa. Nói chung khi nhiệt độ nhỏ hơn 10oC thì vi sinh vật gây thối rữa và vi khuẩn gây bệnh bị kiềm chế phần nào hoạt động của chúng. Khi nhiệt độ nhỏ hơn 0oC thì tỷ lệ phát triển của chúng rất thấp, ở -5oC ÷ -10oC thì hầu hết chúng không hoạt động. Tuy nhiên có một số loài vi khuẩn và nấm mốc khi hạ nhiệt độ xuống -15oC chúng vẫn phát triển được như Cloromobacter, Pseudomonas… Do đó, muốn bảo quản được thực phẩm, nhất là các mặt hàng thuỷ sản trong thời gian dài thì nhiệt độ bảo quản phải dưới -15oC. Như vậy, quá trình bảo quản lạnh có tác dụng như sau: Ở nhiệt độ thấp các phản ứng sinh hoá trong nguyên liệu giảm xuống. Trong phạm vi hoạt động bình thường cứ hạ 10oC thì các phản ứng sinh hoá giảm xuống 1/2÷1/3, khi hạ xuống thấp sẽ làm ức chế các hoạt động về sinh lý của vi khuẩn cũng như nấm men. Dưới tác dụng của nhiệt độ thấp, nước trong động vật thuỷ sản bị đóng băng làm cơ thể động vật bị mất nước, vi khuẩn thiếu nước nên giảm phát triển và có khi còn bị tiêu diệt. Nói chung khi nhiệt độ hạ xuống thấp thì chỉ có tác dụng kiềm chế vi khuẩn hơn là giết chết chúng. 1.2.2 Một số biến đổi của thực phẩm trong quá trình bảo quản đông. 1. Biến đổi vật lý. Sự kết tinh lại của nước đá:
6 Đối với các sản phẩm đông lạnh trong quá trình bảo quản nếu chúng ta không duy trì được nhiệt độ bảo quản ổn định sẽ dẫn đến sự kết tinh lại của nước đá. Đó là hiện tượng gây nên những ảnh hưởng xấu cho sản phẩm bảo quản. Do nồng độ chất tan trong các tinh thể nước đá khác nhau thì khác nhau, nên nhiệt độ kết tinh và nhiệt độ nóng chảy cũng khác nhau. Khi nhiệt độ tăng thì các tinh thể nước đá có kích thước nhỏ, có nhiệt độ nóng chảy thấp sẽ bị tan ra trước tinh thể có kích thước lớn, nhiệt độ nóng chảy cao. Khi nhiệt độ hạ xuống trở lại thì quá trình kết tinh lại xảy ra, nhưng chúng lại kết tinh thể nước đá lớn do đó làm cho kích thước tinh thể nước đá lớn ngày càng to lên. Sự tăng về kích thước các tinh thể nước đá sẽ ảnh hưởng xấu đến thực phẩm cụ thể là các cấu trúc tế bào bị phá vỡ, khi sử dụng sản phẩm sẽ mềm hơn, hao phí chất dinh dưỡng tăng do sự mất nước tự do tăng làm mùi vị sản phẩm giảm. Để tránh hiện tượng kết tinh lại nước đá, trong quá trình bảo quản nhiệt độ bảo quản phải được giữ ổn định, mức dao động nhiệt độ cho phép là ± 20C. Sự thăng hoa của nước đá: Trong quá trình bảo quản sản phẩm đông lạnh do hiện tượng hơi nước trong không khí ngưng tụ thành tuyết trên dàn lạnh làm cho lượng ẩm trong không khí giảm. Điều đó dẫn đến sự chênh lệch áp suất bay hơi của nước đá ở bề mặt sản phẩm với môi trường xung quanh. Kết quả là nước đá bị thăng hoa, hơi nước đi vào bề mặt sản phẩm với môi trường không khí. Nước đá ở bề mặt bị thăng hoa, sau đó các lớp bên trong của thực phẩm cũng bị thăng hoa. Sự thăng hoa nước đá của thực phẩm làm cho thực phẩm có cấu trúc xốp, rỗng. Oxy không khí dễ thâm nhập vào oxy hoá sản phẩm. Sự oxy hoá xảy ra làm cho sản phẩm hao hụt về trọng lượng, chất tan, mùi vị bị xấu đi, đặc biệt trong quá trình oxy hoá lipit. Để tránh hiện tượng thăng hoa nước đá của sản phẩm thì sản phẩm đông lạnh đem đi bảo quản cần được bao gói kín và đuổi hết không khí ra ngoài. Nếu có không khí bên trong sẽ xảy ra hiện tượng hoá tuyết trên bề mặt bao gói và quá trình thăng hoa vẫn xảy ra.
7 2. Biến đổi về hoá học. Trong quá trình bảo quản đông lạnh các biến đổi sinh hoá, hoá học diễn ra chậm. Các thành phần dễ bị biến đổi là protêin hoà tan, lipit, vitamin, chất màu,… Sự biến đổi của protêin: Trong các loại protêin thì protêin hoà tan trong nước dễ bị phân giải nhất, sự phân giải chủ yếu dưới dạng dưới tác dụng của enzyme có sẵn trong thực phẩm. Sự khuếch tán nước do kết tinh lại và thăng hoa nước đá gây nên sự biến tính của protêin hoà tan. Biến đổi protêin làm giảm chất lượng sản phẩm khi sử dụng. Sự biến đổi của chất béo: Dưới tác động của enzyme nội tạng làm cho chất béo bị phân giải cộng với quá trình thăng hoa nước đá làm cho oxy xâm nhập vào thực phẩm. Đó là quá trình thuận lợi cho quá trình oxy hoá chất béo xảy ra. Quá trình oxy hoá chất béo sinh ra các chất có mùi vị xấu làm giảm giá trị sử dụng của sản phẩm. Nhiều trường hợp đây là nguyên nhân chính làm hết thời hạn bảo quản của sản phẩm. Các chất màu bị oxy hoá cũng làm thay đổi màu sắc của thực phẩm. Sự biến đổi về vi sinh vật: Đối với sản phẩm đông lạnh có nhiệt độ thấp hơn -15oC và được bảo quản ổn định thì số lượng vi sinh vật giảm theo thời gian bảo quản. Ngược lại nếu sản phẩm làm đông không đều, vệ sinh không đúng tiêu chuẩn, nhiệt độ bảo quản không ổn định sẽ làm cho các sản phẩm bị lây nhiễm vi sinh vật, chúng hoạt động gây thối rữa sản phẩm và giảm chất lượng sản phẩm. 1.3 TỔNG QUAN VỀ KHO LẠNH BẢO QUẢN 1.3.1 Kho lạnh bảo quản Kho lạnh bảo quản là kho được sử dụng để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản, rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ,…
8 Hiện nay kho lạnh được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm và chiếm một tỷ lệ lớn nhất. Các dạng mặt hàng bảo quản bao gồm: - Kho bảo quản thực phẩm chế biến như: thịt, hải sản, đồ hộp,… - Kho bảo quản nông sản thực phẩm hoa quả. - Bảo quản các sản phẩm y tế, dược liệu. - Kho bảo quản sữa. - Kho bảo quản và lên men bia. - Bảo quản các sản phẩm khác. Việc thiết kế kho lạnh phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau: - 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,… Với những yêu cầu nhiều khi mâu thuẫn nhau như trên ta phải đưa ra những phương pháp thiết kế với hoàn cảnh Việt Nam. 1.3.2 Phân loại kho lạnh Có nhiều kiểu kho bảo quản dựa trên những căn cứ phân loại khác nhau: a. Theo công dụng: Người ta có thể phân ra các loại kho lạnh như sau: - Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác. - Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất khẩu thịt,…). Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phải trang bị hệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên. - Kho phân phối, trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các khu dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung
9 tích lớn, trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng. - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên thị trường. - Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô): Đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác. - Kho sinh hoạt: Đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ. b. Theo nhiệt độ: Người ta có thể chia ra: - Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -2oC đến 5oC. Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối > 10oC, đối với chanh >4oC). Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản. - Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông. Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18oC để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản. - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12oC, buồng bảo quản đa năng thường được thiết kế ở -12oC nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 0oC 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 sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm. 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. - Kho gia lạnh: Được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương pháp kết đông 2 pha. Tuỳ theo yêu cầu quy trình công nghệ
10 gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -5oC và nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh. Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. - Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu -4oC. c. Theo dung tích chứa: 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). Ví dụ: Kho 50 MT, kho 100 MT, 200 MT, 500 MT,… là những kho có khả năng chứa 50, 100, 200, 500 tấn thịt. d. Theo đặc điểm cách nhiệt: Người ta chia ra: - Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta bọc lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, giá thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ, và di chuyển. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy, hiện nay ở nước ta thường ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm. - Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp ghép với nhau bằng các móc khoá cam locking và mộng âm dương. Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu… Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu chuẩn cao. Vì thế hầu hết các xí nghiệp, công nghiệp thực phẩm đều sử dụng kho panel để bảo quản hàng hoá. 1.4 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Công ty TNHH Minh Đăng có hai kho lạnh: Một kho 100 tấn và một kho 150 tấn. Trước đây kho được thiết kế để bảo quản các sản phẩm như: hành khô, chitin, chizotan. Các mặt hàng chủ yếu của công ty là: Bạch tuộc, mực, maza đông lạnh và sắp tới công ty đang có kế hoạch chuyển sang mặt hàng tôm đông lạnh. Hệ
11 thống cấp đông của công ty có công suất 20 tấn/ngày gồm: 2 tủ đông tiếp xúc công suất 1000kg/mẻ và 1 băng chuyền IQF công suất 500kg/h. Do đang trong thời kì xây dựng, bước đầu đi vào sản xuất và có kế hoạch mở rộng sản xuất. Dự tính sắp tới công ty sẽ nâng công suất cấp đông lên 30 tấn/ngày. Chính vì vậy, công ty đang rất cần xây dựng một kho lạnh bảo quản có thể đáp ứng được công suất cấp đông của nhà máy trong thời gian sắp tới. Hai kho lạnh của công ty không thể đáp ứng được các yêu cầu về mặt công nghệ cũng như về công suất của nhà máy. Xuất phát từ những yêu cầu trên mà tôi quyết định chọn đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống lạnh cho kho bảo quản sản phẩm thủy sản đông lạnh sức chứa 500 tấn tại công ty TNHH Minh Đăng – Sóc Trăng, với thời gian lưu kho tối đa 15 ngày.
12 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CẤU TRÚC KHO LẠNH 2.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KHO LẠNH 2.1.1 Yêu cầu đối với quy hoạch mặt bằng kho lạnh Quy hoạch mặt bằng kho lạnh là bố trí những nơi sản xuất, xử lý lạnh, bảo quản và những nơi phụ trợ phù hợp với dây chuyền công nghệ. Để đạt được mục đích đó cần tuân thủ các yêu cầu sau: - Phải bố trí buồng lạnh phù hợp dây chuyền công nghệ. Sản phẩm đi theo dây chuyền không gặp nhau, không đan chéo nhau. Các cửa ra vào buồng chứa phải quay ra hành lang. Cũng có thể không cần hành lang nhưng sản phẩm theo dây chuyền không đi ngược. - Quy hoạch cần phải đạt chi phí đầu tư bé nhất. Cần sử dụng rộng rãi các cấu kiện tiêu chuẩn giảm đến mức thấp nhất các diện tích phụ nhưng phải đảm bảo tiện nghi. Giảm công suất thiết bị đến mức thấp nhất. - Quy hoạch mặt bằng cần phải đảm bảo sự vận hành tiện lợi và chi phí thấp. + Quy hoạch phải đảm bảo lối đi và đường vận chuyển thuận lợi cho việc bốc xếp thủ công hoặc cơ giới đã thiết kế. + Chiều rộng kho lạnh nhiều tầng không quá 40m. + Chiều rộng kho lạnh một tầng phải phù hợp với khoảng vượt lớn nhất 12m, thường lấy 12, 24, 36, 48, 60, 72m. + Trong một vài trường hợp kho lạnh có sân bốc dỡ nối liền rộng 3,5m, nhưng thông thường các kho lạnh có hành lang nối ra cả hai phía, chiều rộng 6m. + Kho lạnh thể tích tới 600 tấn không bố trí đường sắt, chỉ có một sân bốc dỡ ôtô dọc theo chiều dài kho đảm bảo mọi phương thức bốc dỡ. + Để giảm tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che, các buồng lạnh được nhóm lại từng khối với một chế độ nhiệt độ. - Mặt bằng kho lạnh phải phù hợp với hệ thống đã chọn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với kho lạnh một tầng vì không phải luôn luôn đảm bảo được môi
13 chất lạnh từ các thiết bị lạnh về, do đó phải chuyển sang sơ đồ lớn hơn với việc cấp lỏng từ dưới lên. - Mặt bằng kho lạnh phải đảm bảo kỹ thuật, an toàn phòng cháy chữa cháy. - Khi quy hoạch cũng phải tính toán đến khả năng mở rộng kho lạnh. Phải để lại một mặt mút tường để có thể mở rộng kho lạnh. 2.1.2 Yêu cầu buồng máy và thiết bị Bố trí máy và thiết bị hợp lý trong buồng máy là rất quan trọng nhằm mục đích sau: - Vận hành máy thuận tiện. - Rút ngắn chiều dài đường ống: Giảm chi phí đầu tư và giảm tổn thất áp suất trên đường ống. - Sử dụng thể tích buồng máy hiệu quả nhất, buồng máy gọn nhất. - Đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy, phòng nổ và vệ sinh công nghiệp. - Đảm bảo thuận tiện cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế máy với thiết bị. Buồng máy và thiết bị thường được bố trí vào sát tường kho lạnh để đường nối ống giữa máy thiết bị và dàn lạnh là ngắn nhất, chiếm từ 5 ÷10% tổng diện tích kho lạnh. Buồng máy và thiết bị có thể nằm chung trong một khối nhà của kho lạnh hoặc tách rời. Chiều rộng chính của lối đi trong buồng máy là 1,5m trở lên, các máy và thiết bị lớn đến 2,5m. Khoảng cách này để đi lại, tháo lắp sửa chữa máy dễ dàng. Khoảng cách máy và thiết bị ít nhất là 1m, giữa thiết bị và tường là 0,8m nếu đây không phải là lối đi vận hành chính. Các thiết bị có thể đặt sát tường nếu phía đó của thiết bị hoàn toàn không cần đến vận hành, bảo dưỡng. Trạm tiết lưu và bảng điều khiển với các dụng cụ đo kiểm và báo hiệu phải bố trí sao cho có thể quan sát được dễ dàng từ bất kỳ vị trí nào trong buồng máy. Trạm tiết lưu đặt cách máy ít nhất 1,5m. Buồng máy và thiết bị ít nhất phải có 2 cửa bố trí đối diện ở khoảng cách xa nhất trong buồng máy, ít nhất có 1 cửa thông ra ngoài trời, các cánh cửa mở ra
14 ngoài. Buồng máy phải có quạt thông gió thổi ra ngoài, mỗi giờ có thể thay đổi không khí trong buồng 3 ÷ 4 lần. 2.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN XÂY DỰNG KHO LẠNH Có 2 phương án thiết kế kho lạnh: Kho xây và kho lắp ghép Tôi lựa chọn phương án thiết kế là kho lạnh lắp ghép, mặc dù kho lạnh lắp ghép giá thành cao hơn khá nhiều so với kho lạnh xây. Nhưng nó có những ưu điểm vượt trội so với kho lạnh xây như sau: - 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 trong một vài ngày so với kho truyền thống phải xây dựng trong nhiều tháng, có khi nhiều năm. - Có thể tháo lắp và di chuyển đến nơi mới khi cần thiết. - Không cần đến vật liệu xây dựng như kho xây trừ nền có con lươn đặt kho nên công việc xây dựng đơn giản hơn nhiều. - Cách nhiệt là polyuretan có hệ số dẫn nhiệt thấp. - Tấm bọc ngoài của panel đa dạng từ chất dẻo đến nhôm tấm hoặc thép không gỉ… - Hoàn toàn có thể sản xuất được trong nước. 2.3 CHỌN MẶT BẰNG XÂY DỰNG KHO LẠNH Do yêu cầu vị trí của kho lạnh: Phải nằm gần khu thành phẩm, bao gói để thuận lợi cho việc đưa hàng vào trong kho và giảm tổn thất nhiệt cho kho. Ngoài ra còn phải nằm ở vị trí gần đường giao thông, có thể lùi xe để bốc hàng mà không ảnh hưởng đến các khâu khác…Đặc biệt vị trí xây dựng kho lạnh phải phù hợp dây chuyền công nghệ: Sản phẩm sau khi cấp đông được chuyển sang bao gói và chuyển vào kho lạnh ngay, tránh trường hợp phải vận chuyển xa có thể làm cho sản phẩm bị dã đông và làm tăng chi phí vận hành của kho lạnh. Về phía công ty, do đang trong quá trình xây dựng và đang hướng mở rộng sản xuất các mặt hàng mới với các thị trường như Nhật, Hàn Quốc, Mĩ…Vì