مقدمه:
دما نقش مهمی در حفظ کیفیت فراورده های غذایی دارد . کاهش دما ، سرعت واکنشهایی را که به افت کیفیت می انجامدکند می کند . به طور کلی اعتقاد براین است که به ازای هر 10 درجه سانتی گراد کاهش دما ، سرعت واکنش به نصف کاهش می یابد .
در زمان های قدیم برای دست یابی به دمای پایین از یخ استفاده می شد . به این منظور یخ در محفظه بسته ای که مواد غذایی در آن قرار داشت ، ذوب می گردید . یخ در هنگام ذوب به گرمای نهان (333kj/kg ) نیاز دارد تا از حالت جامد به مایع تبدیل شود . این گرما از محصولی که در کنار یخ، درون محفظه عایق شده قرار دارد گرفته می شود .
امروزه فرایند سرمایشی به کمک دستگاه برودتی مکانیکی انجام می شود . دستگاه های برودتی ،گرما را از محفظه سرمایش به محلی که به راحتی بتواند دفع شود ، منتقل می کنند. انتقال حرارت توسط یک ماده سرمازا که مانند آب از مایع به بخار تغییر حالت می دهد ، انجام می شود . ماده سرمازا برخلاف آب نقطه جوش خیلی پایینی دارد .به عنوان مثال ، آمونیاک ، ماده سرمازایی که عمدتا در واحدهای صنعتی استفاده می شود ، نقطه جوش منهای 3/33 درجه سانتی گراد دارد که در مقایسه با نقطه جوش آب در فشار یک اتمسفر ( 100 درجه سانتی گراد ) خیلی پایین تر است . آمونیاک نیز همانند آب ، برای اینکه در نقطه جوش خود از مایع به گاز تغییر حالت دهد ، به گرمای نهان احتیاج دارد . نقطه جوش یک ماده سرمازا با تغییر فشار ، تغییر می کند . از این رو برای افزایش نقطه جوش آمونیاک به صفر درجه سانتی گراد ، باید فشار آن به 43/430 کیلو پاسکال( kpa ) افزایش داده شود.
تاریخچه سردخانه در جهان و ایران
تقویم سردخانه های غیر مکانیکی و کشف کاربرد و ذخیره سازی سرما ، به دورانی برمی گردد که از یخ های کوهستان،استخرها و دریاچه ها استفاده می شده است ، دورانی که در آن یخ با سرد کردن تبخیری ( Evaporative ) و تشعشعی (Radiation ) در شبهای بدون ابر و صاف تولید می شده است .
در تکمیل کاربرد یخ کوهستان ها ،استخرها و دریاچه ها ، در هوای گرم از محلولهایی که مخلوطی از نمک و آب بودند استفاده می شد .
در اواخر قرن هجدهم ، 10 تا 15 مخلوط که دما را کاهش می دادند شناخته شدند . بعضی از مخلوط ها مانند : کلرید کلسیم ( Calcium Chloride ) و برف که دما را تا منهای 8/32 درجه سانتی گراد کاهش می دادند ، برای استفاده های تجاری معرفی شدند . در این دوران در بریتانیای کبیردستگاههایی که از مواد شیمیایی برای انجماد استفاده می کردند. جهت تولید دماهای پایین معرفی شدند ، اما در همین دوران تولید یخ مکانیکی (Mechanical Ice Making ) روش شیمیایی تولید یخ را از گردونه رقابت خارج ساخت و تولید شیمیایی یخ فقط برای فرایندهای غیر پیوسته ( Batch Processes ) مانند بستنی که برای انجماد آن از نمک و یخ استفاده می شد ، کاربرد پیدا کرد .
در سال 1748 میلادی ، ویلیام کولن (William Cullen ) از دانشگاه گلاسگو ) Glassgo) در اسکاتلند اولین یخ دست ساز بشر را با تبخیر اتر ( Ether ) در خلا نسبی نمایش داد . در سال 1805 میلادی ، اولیور اوانس (Oliver Evans ) از فیلادلفیا طرح چرخه بسته یخچال کمپرسوری (Compression Refrigeration ) را پیشنهاد داد .
احداث اولین سردخانه در ایران به حدود سال 1290 هجری شمسی نسبت داده می شود که توسط روسها در شمال ایران برای بهره برداری از شیلات شمال تاسیس گردید .
انتخاب ماده سرمازا (R efrigerant )
انواع مختلفی از مواد سرمازا برای استفاده در دستگاههای فشرده سازی به صورت تجاری وجود دارند . انتخاب ماده سرمازامبتنی بر چند ویژگی مختلف می باشد که در تعیین مناسب بودن آن برای یک دستگاه معین کمک می کند . ویژگی های شیمیایی و ترمودینامیکی صدها ماده سرمازای موجود ، قابلیت استفاده عملی از آن را مشخص می کند. . خواص فیزیکی که اهمیت بیشتری دارند ، در مرحله اول مد نظر قرار می گیرند .
خواص فیزیکی مواد سرمازا ;
این خواص عبارتند از :
1ـ دما و فشار جوش و چگالش ( Condensing ) : در مایعات سرمازا ، دمای تبخیر چگالش ، فشار را تعیین می کند . فشار چگالش بالا ممکن است منجر به نشت از دستگاه و ایجاد حوادث شود . فشار چگالش خیلی زیاد نیازمند صرف هزینه قابل توجه برای ساخت کند کندانسور و خطوط لوله می باشد .
2 ـ دمای انجماد و بحرانی : مایع سرمازا باید دارای دمای انجماد پایین باشد تا از ایجاد انسداد توسط ماده سرمازا در هنگام عملیات سردسازی جلوگیری می شود. مطلوبتر است که دمای بحرانی ( Critica l Temperature ) کاملا بالاتر از حداکثر دمای چگالش ( .Maximum Condensinj Temp ) باشد . هوا و دی اکسید کربن از این قاعده مستثنی هستند .
3 ـ گرمای نهان تبخیر ( Latant Heat of Vaporization ) و گرمای ویژه Specific) Heat) ماده سرمازا : از آنجایی که اکثر مواد سرمازای مورد استفاده از یک چرخه مایع و بخار عبور می کنند و گرمایی که هرپوندآنها جذب می کند ، بیشتر گرمای تبخیر است ،هرچه ظرفیت گرمای نهان تبخیر ماده سرمازا بیشتر باشد ، گاز کمتری باید فشرده (Co mpressed ) شود . گرمای ویژه بالا در بخار مواد سرمازا ، یک عامل مطلوب است .
4 ـ میزان فشردگی ( Compression Ration ) : توصیه می شود که ماده سرمازا از میزان فشردگی پایین برخوردار باشد تا قیمت اولیه کمپرسور ( C mpressor ) وانرژی مورد نیاز عملیات کاهش یابد .
5 ـ چگالی مایع (Liquid Densities) و گرانروی (Viscosities ) مواد سرمازا : چگالی همراه با گرانروی باید در عملیات فشردگی ( C ompressor Operation ) مورد نظر قرار گیرد . اکثر طراحان ،چگالی کم بخار را در مواد سرمازاترجیح می دهند تا بتوانند سرعت ( Velocities) بالای گاز را در لوله ها وشیرهای مکش و تخلیه (D ischarge) تنظیم نمایند . برای لوله های طویل ،گرانروی کم مایع سرمازا مطلوب است تا ازافت فشاردر دهانه ها (Orifices ) و لوله ها جلوگیری نماید .
خواص شیمیایی مواد سرمازا:
خواص شیمیایی مواد سرمازا نه تنهااز نظر ملاحظات ترمودینامیکی مهم هستند بلکه از نظر ایجاد حریق ، انفجار ، ایمنی و بو نیز اهمیت دارند . خواص شیمیایی مواد سرمازا عبارتند از :
1 ـ سمیت مواد سرمازا: خواص سمی مواد سرمازا، براساس اثرات سمی آن برروی انسان در یک دوره مشخص طبقه بندی شده است . دی اکسید کربن ،هوا ، نیتروژن ، نیتروزاکسید ( Nitrous Oxide ) و فلوروکربن در دمای طبیعی سرمازایی ، دارای سمیت خیلی کمی هستند . دی اکسید کربن ، مواد سرمازای 12 ، 22و 502 در سردخانه های کشتی به دلیل غیرسمی بودن وغیر محرک بودن ( N onirritating) مطلوبتر هستند .
2 ـ خطرات اشتعال و انفجار : خطر اشتعال و انفجار در بسیاری از مواد سرمازای بالقوه ، باعث شده است که بسیاری از مایعاتی که از خواص ترمودینامیکی خوبی برای سرمازایی برخوردارند ، کنار گذاشته شوند . خطر ویژه دراین حالت احتمال نشتی است که ازدستگاه سرمازا اتفاق می افتد و منجر به ایجاد غلظتهای منفجر شونده بخار قابل اشتعال در هوامی شوند .
آمونیاک ، کلرید متیل و اتیل ایجاد آتش سوزی می کنند . اما فقط در شرایط غیر معمول منفجر می شوند . سرمازاهای دی اکسیدگوگرد دی اکسید کربن ، نیتروژن ، نیتروز اکسیدوفلورو کربن غیر قابل اشتعال و غیر قابل انفجار هستند .
مواد سرمازا از گروه هیدروکربنها کاملا قابل اشتعال و قابل انفجار هستند .
3ـ بوی مواد سرمازا : بوی مواد سرمازا ممکن است هم یک مزیت و هم یک خطر باشد . بوی مواد سرمازا ، جستجوی نشت را آسان می کند اما همین بو ممکن است مواد غذایی را آلوده سازد . فلوروکربن ها ، دی اکسیدکربن ، نیتروزاکسید ، هوا و نیتروژن به عنوان مواد سرمازایبدون بو. طبقه بندی شده اند . دی اکسید گوگرد و آمونیاک ترکیباتی هستند که نه تنها برای انسان سمی هستند ، بلکه باید به دقت از مواد غذایی جدا شوند زیرا مقادیر خیلی کم آنها سبب بو گرفتن مواد غذایی می شود .
4 ـ خورندگی : ماده سرمازا نباید برروی مواد مورد استفاده در ساخت دستگاه برودتی اثر خورندگی داشته باشد .
5ـ ثبات شیمیایی : ماده سرمازا از نظر شیمیایی باید کاملا پایدار باشد .
6ـ کشف نقاط نشت : در صورت ایجاد نشت در دستگاه برودتی ، کشف آن باید به آسانی امکان پذیر باشد .
7 ـ تاثیربرمحیط : ماده سرمازایی که در اثر نشت از دستگاههای برودتی خارج می شود ، نباید بر محیط زیست اثر سو داشته باشد . اولین بار در اواسط دهه 1970 این فرضیه مطرح شد که کلروفلوروکربن ها ( C F C ) به دلیل پایداری فوق العاده زیادی که دارند ، در قسمتهای تحتانی جوبرای مدتی طولانی باقی می مانند و به مرور زمان به لایه های فوقانی آن حرکت می کنند . در این قسمت ازجودراثر تابش اشعه ماورای بنفش خورشید، گروه کلر ملکول C F C جداشده ، با ازن واکنش می دهد که در نتیجه موجب کاهش غلظت ازن می گردد . کاهش غلظت ازن در لایه فوقانی جو سبب خواهد شد که مقدار بیشتری اشعه مضر ماورای بنفش خورشید به سطح زمین برسد . هیدروفلوروکربنها H F C ) )ترکیب جایگزین C F C است که هم اکنون همه توجهات معطوف آن است .
8 ـ هزینه : در صنعت ترجیحا از مواد سرمازایی استفاده می شود که هزینه کمتریی داشته باشند .
اجزای یک دستگاه برودتی ( نوع کمپرسوری )
در شکل ،قسمتهای اصلی یک دستگاه برودتی نوع کمپرسوری مکانیکی بخار نشان داده شده است . وقتی ماده سرمازا به داخل این بخشها جریان می یابد ، از حالت مایع به گاز تغییر فاز می دهد و سپس دوباره به مایع تبدیل می گردد . در نقطه D روی شکل ، یعنی دقیقا از مدخل ورودی شیر انبساط ، ماده سرمازا در حالت مایع اشباع می باشد . در این نقطه ،دمای ماده سرمازا برابر یا کمتر از دمای چگالش آن است . شیر انبساط، ناحیه پر فشار را از کم فشار جدا می کند . پس از عبور ماده سرمازا از شیر انبساط ، فشار آن افت می کند ، که به همراه آن دما نیز کاهش می یابد . در اثر افت فشار مقداری ماده سرمازااز حالت مایع به گاز تبدیل می شود . این مخلوط گاز کوچک شود.مایع که شیر انبساط را تر ک می کند ، فلاش گاز(Flash Gas ) نامیده می شود .
فهرست
مقدمه
تاریخچه سردخانه درجهان وایران
انتخاب ماده سرمازا ( Refrigerant )
خواص فیزیکی مواد سرمازا
خواص شیمیایی مواد سرمازا
اجزای یک دستگاه برودتی ( نوع کمپرسوری )
1 ـــ اوپرا تور( Evaprator )
2 ـــ کمپرسور ( c ompressor )
3 ـــ کندا نسور( c ondenser )
4 ـــ شیرهای انبساط ( ExpansionValves )
نمودارهای فشار - آنتالپی
درجه بندی دستگاه های سرد ساز
عبارات ریاضی مفید در تحلیل فرایند تولید سرما به روش فشرده سازی بخار
بهداشت و گند زدایی ( Hygiene and Disinfection ) و دستورالعملهای ایمنی ( Safety Precoutions ) در سردخانه
مدت زمان نگهداری مواد غذایی در سردخانه
ساختمان سردخانه
انواع سردخانه
اجرای اصلی ساختمان یک سردخانه
تجهیزات سردخانه
شامل 22 صفحه word
دانلود تحقیق اصول عملکرد و مهندسی سردخانه های مواد غذایی
