سردخانه
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:54
چکیده :
یخ زدن و نگهداری محصولات و مواد غذایی فاسد شدنی (با استفاده از سرما) یکی از روش‌های بسیار قدیمی است که از گذشته‌های دور انسان با استفاده از برف و یخ طبیعی که در غارها و گودال‌ها وجود داشت جهت نگهداری محصولات استفاده می‌نمود اما از آنجایی که برف و یخ طبیعی هم از لحاظ مقدار و هم از لحاظ کیفیت ( از لحاظ بهداشتی) مناسب نبود دانشمندان به فکر ساختن یخ مصنوعی افتادند و به علت اینکه هنوز حرارت‌سنج یا دماسنج تا آن زمان وجود نداشت بیشتر از کلمات سرد، منجمد و یخ‌زده استفاده می‌کردند در سال 1595 اولین دماسنج دقیق توسط گالیله ساخته شد و در سال 1622 به وسیله بُویل (Boyle) رابطه بین فشار و حجم برای گازها تعریف شد:
در سال 1823 فارادی (Faraday) دریافت که می‌تواند گاز آمونیاک را با استفاده از فشار به مایع تبدیل کند. کارنوت (Karnot) در سال 1824 تئوری سیکل حرارتی خود را که در برگیرنده انقباض و انبساط گازها است به دنیا ارائه نمود در نتیجه این پیشرفت‌ها پرکینز (Perkins) در سال 1834 روش تولید سرما را به طور صنعتی به نحوی که ما امروزه از آن در صنعت استفاده می‌کنیم، اختراع کرد و در سال 1875 لینده (Linde) با استفاده از آمونیاک به عنوان مبرد (ماده سرمازا) سیکل تولید سرما در مدار بسته را به جهانیان معرفی نمود نخستین سعی و تلاش برای تهیه نخ مصنوعی به مقدار زیاد در فاصله سال‌های 1860 تا 1850 انجام گرفت به طوری که در سال 1851 دکتر جان گوری (John Gorrie) تولید اولین ماشین تهیه یخ را به ثبت رساند و در نیمة دوم قرن 19 در آمریکا مقداری ماهی، گوشت و مرغ به شکل منجمد عرضه و به فروش رسید ولی مقدار آن قابل توجه نبود. برای این منظور مواد غذایی را در ماه‌های زمستان منجمد و به مسافت‌های نزدیک حمل می‌کردند و در همان زمان نیز مخلوط یخ و نمک جهت ایجاد حرارت پایین‌تر از یخ خالص رایج گردید. در سال 1920 بردسی (Birdseye) تحقیقات گسترده‌ای را در زمینه فرآیند انجماد سریع، تجهیزات و فرآورده‌های یخ‌زده و بسته‌بندی مواد غذایی منجمد انجام داد و در دورة 20 ساله بعد از آن تحقیقات وسیع دیگری در زمینه ایجاد واحدهای فریزر خانگی به انجام رسید به طوری که در سال 1927 یخچال الکترولوکس به بازار آمریکا عرضه شد. امروزه یکی از معیارهای خوب جهت تعیین میزان پیشرفت تکنولوژی یک جامعه تعیین حجم، قدرت تولید غذاهای منجمد، انتقال، ذخیره و امکانات توزیع و فروش آن است، به طوری که صنایع برودتی تأثیر فراوانی بر نحوة کشاورزی و بازاریابی محصولات می‌گذارد و از طرف دیگر وضعیت اقتصادی صنایع غذایی فاسد شدنی را تعیین می‌کند. مثلا وجود صنایع برودتی به مقدار کافی در یک کشور باعث تثبیت قیمت مواد غذایی و ارائه مستمر و منظم آنها به ویژه مواد پروتئینی نظیر گوشت و ماهی خواهد شد. در نتیجه به استمرار فعالیت های کشاورزی و دامپروری کمک می نماید.
تاریخچه و وضعیت سردخانه در ایران:
ایران از جمله کشورهای پیشکسوت در امر استفاده از سرما به منظور نگهداری مواد غذایی است. مواد غذایی از دیرباز به کمک روش‌هایی نظیر چال کردن در زمین و قرار دادن محصولات در زیرزمین‌های خنک و دور از نور رایج بوده است. شواهد نشان می‌دهد که استفاده از زیرزمین‌ها در ذخیره مواد غذایی در زمان هخامنشیان در ایران رواج داشته است. از جمله مدارک موجود می‌توان به زاغه های نگهداری پنیر در آذربایجان اشاره نمود. اولین سردخانه صنعتی با اعتبار وزارت صنایع و معادن به وسیله دولت روسیه در بندر انزلی برای شیلات شمال ساخته شد. تأسیس آن به حدود سال 1290 هجری شمسی نسبت داده می‌شود. نوع مبرد (ماده سرمازا) در سیستم سرماسازی این واحد مخلوطی از آب و نمک بود. تا تاریخ آبان ماه سال 1354 شرکت سهامی گسترش خدمات بازرگانی از نظر مالی و وزارت صنایع از نظر فنی صنعت سردخانه‌ای را در کشور ترویج و پشتیبانی می‌نمودند. بعد از پیروزی انقلاب اسلامی در سال 1361 احداث سردخانه موکول به کسب اجازه از وزارت بازرگانی (از نظر ضرورت ایجاد و سرمایه گذاری) و تأیید وزارت صنایع (از جنبه مشخصات فنی) شد.
آشنایی با مفاهیم مورد استفاده در سرما
سرما در واقع گرفتن حرارت از محیط و کاهش دمای محیط است به بیان دیگر وقتی از سرما نام می‌بریم در حقیقت عدم گرما یا حرارت را بازگو می‌کنیم. دما در واقع نشان دهنده میزان حرکت ملکول‌های یک جسم است و گرما نه تنها بیان کننده سرعت حرکت ملکول‌ها در جسم می‌باشد بلکه تعیین کننده تعداد ملکول‌ها (جرم) که تحت تأثیر آن قرار گرفته‌اند نیز می‌باشد.
برای درک مکانیسم نگهداری مواد غذایی به وسیله سرما لازم است با چند مفهوم حرارتی از جمله درجه حرارت، گرمای ویژه، گرمای نهان و گرمای محسوس، درجه حرارت بحرانی و ... آشنا شویم.
1) درجه حرارت:
بنا به تعریف درجه گرما یا سرمای یک جسم بر اساس درجه فارنهایت یا سانتیگراد بیان می شود که هر 2 سیستم براساس نقطه ذوب یخ و نقطه جوش آب خالص در فشار 1 اتمسفر مشخص می‌گردند.
درجه گرمی یا سردی یک جسم بستگی به شدت حرکت مولکول های تشکیل دهنده آن جسم در حول محور تقارنشان دارد. نرخ این حرکت مولکولی را درجه حرارت می نامند. از آنجاییکه حرارت یک نوع انرژی است لذا قابل انتقال است. انتقال حرارت به 3 طریق صورت می‌گیرد:
1) هدایت ملکولی (Conduction): در واقع انتقال حرارت در یک جسم از نقطه گرمتر به نقطه سردتر می‌باشد که توسط مولکول های یک جسم صورت می گیرد مانند انتقال حرارت در اجسام جامد
2) جا به جایی (Convection): عبارت است از انتقال حرارت در یک محیط مایع یا فضا به وسیلة جا به جایی ملکول‌ها که به علت اختلاف دانسیته ای که به علت بالا رفتن انرژی حرارتی در آنها بوجود آمده است مانند گرم شدن هوای اتاق
3) تشعشع (Radiation): عبارت است از انتقال حرارت توسط امواج. در این روش نیازی به تماس بین جسم گرم و سرد وجود ندارد. مانند گرم شدن زمین توسط نور خورشید
2) گرمای ویژة مادة غذایی:
گرمای ویژه برای اجسام بنا بر تعریف عبارت است از مقدار حرارتی که بتواند درجه حرارت یک واحد از وزن یک جسم را یک درجه سانتیگراد بالا ببرد.
یا (درصد آب ماده غذایی)= گرمای ویژه
درصد آب ماده غذایی =
3) گرمای نهان (Latent heat):
مقدار حرارتی است که اگر به یک جسم داده شود و یا از آن گرفته شود آن جسم تغییر درجه حرارت نمی‌دهد بلکه حالت فیزیکی آن تغییر می‌کند. زمانی که یک جسم جامد به مایع تبدیل می‌شود این گرما را گرمای نهان ذوب (Latent heat of Fusion) و زمانیکه یک جسم از مایع به بخار تبدیل می شود آن را گرمای نهان تبخیر (Latent heat of evaporation) می‌گویند.
4) گرمای محسوس (sensible heat):
عبارت است از مقدار حرارتی که بدون تغییر حالت یک جسم باعث افزایش یا کاهش دمای آن می‌شود. سرد کردن یک جسم در واقع گرفتن گرمای محسوس آن جسم است.
5) درجه حرارت بحرانی (Critical Temprature):
درجه حرارتی است که بالاتر از نتوان گاز را به مایع تبدیل کرد.
6) ذوب:
تبدیل حالت یک جسم جامد در اثر حرارت به مایع را ذوب گویند.
7) انجماد:
عبارت است از گرفتن حرارت از یک جسم مایع و تبدیل آن به جامد.
8) تبخیر:
تغییر حالت یک جسم مایع به حالت گاز را تبخیر گویند.
9) میعان:
تغییر حالت یک جسم از حالت گاز به مایع را گویند که به سه روش امکان پذیر است:
- افزایش فشار
- کاهش دما
- افزایش فشار و کاهش دما به صورت توام
10) تصعید:
عبارت است از تغییر حالت یک جسم جامد به حالت بخار بدون اینکه به حالت مایع در بیاید.
واحدهای حرارتی:
1- ترمی (Termie): عبارت است از مقدار گرمایی که حرارت یک تن آب را یک درجه بالا ببرد.
2- کالری (Calorie): مقدار حرارتی است که یک واحد وزن از آب می‌گیرد تا حرارت آن یک درجه بالا برود.
3- بی تی یو (B.T.U یا British Thermal Unit): عبارت است از مقدار حرارتی که به یک پوند آب داده می‌شود تا حرارت آن یک درجه فارنهایت بالا برود.
یک پوند (lb)
4-تن سردخانه‌ای: واحد سرما به صورت تن سردخانه‌ای بیان می‌شود و عبارت است از جذب گرمای نهان ذوب توسط 2000 پوند یخ با دمای 32 درجه فارنهایت یا صفر درجه سانتیگراد در مدت 24 ساعت تا به 2000 پوند آب 32 درجه فارنهایت یا صفر درجه سانتیگراد تبدیل شود. از آنجایی که گرمای نهان ذوب یخ 144 می‌باشد لذا مقدار کل گرمای ذوب شده 288000 خواهد شد که معادل 200 است.
تجهیزات، ساختمان و تأسیسات سردخانه
برای احداث سردخانه باید به نکاتی توجه داشت که عبارتند از:
1- موقعیت محل سردخانه: محل سردخانه باید در مرکز منطقه تولید و مجاور راههای اصلی بوده و راههایی که مورد استفاده قرار می‌گیرند باید مناسب باشند به طوری که رفت و آمد وسایل سنگین در فصل‌های مختلف سال در آنها امکان‌پذیر باشد. زمین سردخانه باید مستحکم باشد، آب در سطح آن جمع نشود، زه‌کش خوبی داشته باشد و بتواند به راحتی سنگینی ساختمان و تجهیزات را تحمل کند. دسترسی به منابع آب و برق هم در آن آسان باشد.
2- طرح ساختمان: ساختمان سردخانه باید طوری طراحی شود که کلیه انبارها به یک راهروی اصلی منتهی شوند. انبارهایی که به وسیله یک در به انبار دیگر باز می‌شوند مناسب نیستند. چرا که ورود و خروج محصولات با مشکل مواجه می‌شود. در داخل ساختمان انبار نباید ستون‌های زیادی وجود داشته باشد. همچنین قرار دادن پله در جلوی درها مناسب نیست. کف سردخانه باید هم سطح با راهروهای اصلی باشد. جنس دیوارها باید از مواد مقاوم، قابل شستشو و قابل ضدعفونی کردن باشد. موتورخانه باید در مرکز ساختمان قرار گیرد تا لوله‌کشی‌های موردنیاز به حداقل برسد.
3- اندازه انبار: اندازة انبارها بستگی دارد به اینکه انبار به چه منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد باید توجه کنیم که محصولات و فراورده‌های مختلف را نمی‌توان و نباید با یکدیگر انبار نمود حتی گاهی ممکن است ارقام یا واریته‌های مختلف یک میوه و یا یک محصول را در انبارهای جداگانه نگهداری کرد.
4- ظرفیت سردخانه: ظرفیت سردخانه در یک منطقه معمولاً با توجه به متوسط تولید در آن ناحیه و همچنین با توجه به آینده‌نگری و ملاحظات زیر محاسبه می‌شود:
1- محصولاتی که از نظر طبقه‌بندی خیلی بزرگ‌تر یا خیلی کوچک‌تر از حد معمول می‌باشند برای نگهداری در سردخانه مناسب نیستند.
2- مقدار محصولی که پیش‌بینی می‌شود در سال‌های آینده در اثر کاشت درختان جدید و یا عوامل دیگر بر تولید منطقه افزوده می‌شود باید در محاسبات منظور شود.
3- مقدار محصولی که بعد از برداشت بلافاصله به فروش می‌رسد در محاسبات منظور نمی‌گردد.
4- نگهداری محصولات زودرس و همچنین محصولاتی که دارای کیفیت خوب و مرغوب نیستند در سردخانه مقرون به صرفه نیست.
5- اسکلت سردخانه: اسکلت سردخانه ممکن است به صورت اسکلت با مصالحی مانند بتون، اسکلت فلزی، بتون آرمه (مخلوط فلز و بتون) و یا به صورت پیش ساخته، ساخته شود.
6- کف سردخانه: کف سردخانه بایستی دارای زه‌کشی خوب و مناسب باشد و تا عمق 30 سانتیمتری از ریگ و شن پوشیده شده باشد. بر روی شن به ترتیب طبقات زیر قرار می‌گیرند:
1) یک لایه بتون به ضخامت 5 تا 10 سانتیمتر
2) عایق رطوبتی مانند مواد قیر اندود
3) عایق حرارتی در دو لایه: انواع متداول عایق حرارتی شامل چوب پنبه، پشم شیشه و پلیمرهایی نظیر (پلی استایرن و پلی اورتان و ...
4) حدود 10 سانتیمتر لایة بتون: سطح این لایه باید لغزنده نباشد.
نحوة قرارگیری لوله‌ها در داخل سردخانه باید به گونه‌ای باشد که از یخ‌زدگی و ورود جانوران موذی به داخل سردخانه جلوگیری شود. باید حدالامکان از نصب کف شوی در اطاق‌های سرد اجتناب شود و در صورت ضرورت، دهانة خروجی آن در کف سردخانه باید درپوش داشته باشد.
7- دیوارها: دیوارهای سردخانه با توجه به مسائل فنی طرح‌ریزی می‌شود. دیوار سردخانه از قسمت بیرون به سمت داخل از قسمت‌های زیر تشکیل می‌شود:
1) سیمان در صورتی که دیوار مسطح نباشد مورد نیاز است.
2) عایق رطوبتی مثل قیر و گونی، مواد پلاستیکی، کاغذ بیتومِن.
3) عایق حرارتی در دو لایه که معمولاً به صورتی چسبانده می‌شوند که درزها بر روی همدیگر قرار نگیرند. در صورتی که عایق حرارتی از نوع پاششی باشد می‌توان از یک لایه بر روی دیواره سردخانه استفاده کرد.
4) لایه نهایی: ممکن است از نوع سیمانی و یا گاهی ممکن است از جنس صفحات گالوانیزه، ورقه‌های آلومینیومی، فولاد ضد زنگ و ... باشد.
8- سقف: پوشش سقف ممکن است به صورت تخت یا شیب‌دار باشد. به طور کلی پوشش سقف از قسمت بیرونی به داخل سردخانه به صورت زیر است:
1) سطح صاف که برای زیرسازی عایق مورد استفاده قرار می‌گیرد (سیمانی یا بتونی)
2) عایق رطوبتی
3) دو یا چند لایه عایق حرارتی
4) لایة نهایی (در صورت لزوم)
در صورتی که سردخانه دارای سقف کاذب باشد، برای جلوگیری از تقطیر آب و کاهش درجه حرارت تهویه فضای بالای سقف کاذب (فضای بین سقف کاذب و سقف اصلی) ضروری است.
9- در ورود و خروج سردخانه: در سردخانه باید با حجم کالای موجود در داخل سردخانه، نوع کالایی که در سردخانه نگهداری می‌شود و روش حمل و نقل کالا متناسب باشد. معمولاً برای رفت و آمد لیفت تراک‌ها اندازه‌ای حدود 5/2×6/1 متر تعیین شده است. به طور کلی در سردخانه باید دارای خصوصیات زیر باشد:
- از موادی که محل مناسبی برای رشد و نمو باکتری‌ها، حشرات و جانوران موذی می‌باشند نباید برای ساختن در به کار برده شوند.
- چهارچوب و در باید کاملاً هوا بندی شده باشند.
- بدنة در باید عایق بوده و دارای روکش محافظ رطوبت باشد.
- بهتر است در سردخانه به طور اتوماتیک باز و بسته شود.
- در مورد سردخانه‌های تجاری در ورودی نباید مستقیماً با محیط خارج تماس پیدا کند. لازم است فضای بسته‌ای در جلوی آن تعبیه شود.
- در سردخانه‌هایی که برای مدت زمان زیادی باز می‌مانند بهتر است دارای پردة هوا باشند.
فناوری استفاده از سرما
امروزه فرآیند سرد کردن با استفاده از سیستم مکانیکی سرما حاصل می‌شود. سیستم‌های سرمازا باعث انتقال حرارت از یک اتاقک مولد سرما به جایی که حرارت بتواند به راحتی حذف شود، می‌شوند. انتقال حرارت با استفاده از یک ماده سرمازا انجام می‌گیرد که مانند آب می‌تواند از حالت مایع به حالت بخار تبدیل شود.
در شکل 4 سیستم بسیار ساده سرد کننده که از ماده مولد سرما استفاده می کند، نشان داده شده است. تنها مشکل این سیستم ساده، یکبار مصرف بودن مادة مولد سرمای آن می‌باشد. مادة مولد سرما اصولاً گران قیمت است و باید مجدداً مورد استفاده قرار گیرد بنابراین این سیستم ساده باید به صورتی اصلاح شود که با جمع‌آوری بخار حاصل از مادة سرمازا و تبدیل آن به مایع از آن مجدداً استفاده شود قبل از بحث در مورد سیستم مکانیکی بخار تحت فشار (سیستم اصلاح شده) لازم است ویژگی های ماده سرمازا را مورد مطالعه قرار داد.
ویژگی‌های ماده مولد سرما:
ماده مولد سرما باید دارای ویژگی‌هایی به صورت زیر باشد:
1) گرمای نهان تبخیر بالا
2) فشار لازم برای مایع کردن بخار به طوری که در صورت بالا بودن مقدار فشار موردنیاز برای میعان گاز باید هزینه بیشتری برای ساختن کندانسورها و لوله‌های قوی صرف شود.
3) نقطه انجماد: درجه حرارت انجماد مادة سرمازا باید کمتر از دمای تبخیر کننده باشد.
4) درجه حرارت بحرانی: درجه حرارت بحرانی باید بالا باشد
5) غیر سمی بودن
6) نداشتن قابلیت اشتغال
7) نباید نسبت به مواد به کار رفته در ساختمان سیستم سرمازا، خورندگی داشته باشد.
8) داشتن ترکیب شیمیایی پایدار
9) در صورت نشت به آسانی قابل تشخیص باشد.
10) قیمت: باید ارزان باشد.
11) مسائل محیط زیست: اگر وارد فضای بیرون شود، باید قابل بازیافت باشد اگر به بیرون نشت کرد باعث از بین رفتن موجودات نشود.
متداول‌ترین ماده مبرد مورد استفاده در سردخانه آمونیاک می‌باشد که نسبت به سایر مواد مولد سرما گرمای نهان تبخیر بالایی دارد. به علاوه این ماده نسبت به آهن و استیل خورندگی نداشته ولی در برابر مس و برنج خورندگی ایجاد می کند. آمونیاک تحریک‌کنندة چشم و پرده‌های مخاطی می‌باشد و وجود 5/0% حجمی آن در هوا سبب ایجاد مسمومیت می‌گردد.
هر گونه نشتی در سیستم سرمایشی که در آن از آمونیاک استفاده می‌شود به آسانی قابل تشخیص است. این کار به کمک تشخیص بوی آمونیاک و با استفاده از شعلة گوگرد و تولید دود سفید از بخار آمونیاک انجام می‌گیرد.
مادة دیگر، مولد سرمای 12 یا فرئون 12 (دی کلرودی فلوئورومتان CCl2F2) می باشد. معمولاً در سیستم‌های سرمایشی رفاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقایسه با آمونیاک گرمای نهان تبخیر فرئون 12 پایین‌تر است و برای بدست آوردن مقدار سرمای مساوی باید حجم بیشتر از فرئون 12 مورد استفاده قرار گیرد.
مادة مولد سرمای 22 یا فرئون 22 (CHClF2) (مونوکلرودی فلوئورو متان) اختصاصاً برای درجه حرارت‌های بسیار پایین (40- تا 87- درجه سانتیگراد) به کار برده می‌شود. مادة سرمازای 22 دارای حجم مخصوص کمتری از فرئون 12 می‌باشد. بنایراین در یک کمپرسور با اندازه پیستون یکسان، فرئون 22 می تواند حجم بیشتری از گرما را می‌تواند منتقل کند.
و...
دانلود پروژه صنایع غذایی درمورد سردخانه