سردخانه

مختصری درباره سردخانه

انسانها از دیرباز جهت نگهداری مواد غذایی و جلوگیری از فساد آنها از سرما و یخ کمک می­گرفتند. می­توان گفت پایه علم برودت به واسطه تولید سرما با مبرد آمونیاک یکی از چندین اختراع مهم قرن به شمار می­رود. استفاده از آمونیاک به عنوان مبرد در آمریکا در سال 1860 در دستگاه یخساز و از شروع قرن بیستم به صورت تجاری در صنایع غذایی و شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت.
فضای نگهداری کالا را جهت جلوگیری از فساد آن در دمایی خاص، سالن سردخانه می­گویند. امروزه سردخانه­ ها در بسیاری از صنایع مانند: کشاورزی، دارویی، نظامی، شیمیایی و .... مورد استفاده قرار می­گیرند. به طور کلی زمانیکه واژه سردخانه بطور عمومی بکار برده می­شود منظور سردخانه نگهداری است و این بدین مفهوم است که محصول ورودی به سالن سردخانه بار حرارتی ندارد یا دارای بار حرارتی ناچیزی است.
در قدیم جهت عایق کاری جداره­ های خارجی سردخانه از پلاستوفوم استفاده می­شد اما امروزه بجای آن از پانلهایی با عرض 1 متر از جنس پلی یورتان که دو طرف آن ورق کار شده است، استفاده میگردد.



سردخانه

سردخانه  و اصول محاسبات مربوط به آن

باکس پالت و اصول چیدمان باکس پالت ها در سالن سردخانه

باکس پالت، پالتی است که روی آن حداقل سه دیوار عمودی ثابت، باز شو یا قابل تا شدن نصب شده باشد. دیواره­ ها ممکن است به صورت کامل نرده­ای، توری یا ورق فلزی بوده یا در قسمت فوقانی دارای درپوش باشد. کف باکس پالت باید دارای حداقل ارتفاع مناسب از سطح زمین جهت جابجایی توســـط پالــت تراک (Pallet truck) یا لیفتراک­های شاخک دار (Fork truck) و یا سایر تجهیزات مناسب جابجایی بوده و یا اینکه دارای چرخ باشد.
معمولا باکس پالت های استاندارد مورد استفاده در ایران به ابعاد: 1.2 متر در 1 متر و ارتفاع  1.75 متر می‌باشند که بطور متوسط در هر یک از آن ها 800 کیلوگرم سیب و 1100 الی 1200 کیلوگرم گوشت گوسفند (و 900 کیلوگرم گوشت مرغ) جای می‌گیرد.

باکس پالت

روشهای چیدمان باکس پالتها در سالن سردخانه
جهت چیدمان صحیح کالا در سالن سردخانه باید اصولی مدنظر قرار گیرد که در صورت رعایت نشدن این اصول مشکلاتی از قبیل، فساد، خرابی کالا، مشکل در دسترسی، مشکل در جابجایی و تخلیه کالا از سالن و... رخ خواهد داد. برای جلوگیری از وقوع این نوع مشکلات دو روش چیدمان کالا در سالن سردخانه معرفی و پیشنهاد می‌گردد.
این دو نوع چیدمان با عناوین چیدمان بر مبنای دسترسی فشرده به کالا و چیدمان بر مبنای دسترسی آسان به کالا پیشنهاد می‌گردد. در زیر به شرح مختصر هر یک از این نوع دسترسی­ها می­پردازیم.

دسترسی فشرده
در این نوع چیدمان، میبایست قوانین زیر رعایت گردد:
 فاصله میان هر دو باکس پالت در حدود 0.1 متر باشد.
 وسط سالن یک راهروی داخلی به عرض حداقل 0.7 متر عمود بر راهروی خارجی سالن وجود داشته باشد.
 بهتر است در طرفین راهروی داخلی بیشتر از 6 ستون باکس پالت چیده نشود.
 در ابتدای سالن، قبل از قرارگرفتن اولین ردیف باکس پالت­ها، فاصله­ای در حدود حداقل 2.5 متر از اواپراتور در نظر گرفته شود. این فاصله جهت جلوگیری از بروز ضایعات احتمالی ناشی از عملیات برفک زدایی، جهت دسترسی آسان به اواپراتورها، گردش راحت تر هوا و مانور بهتر لیفتراک مد نظر قرار می‌گیرد.
 در انتهای سالن میان آخرین ردیف باکس پالت قرارگرفته تا دیوار فاصله­ای در حدود 0.5 متر خالی باشد.
 در طرفین، میان اولین ستون باکس پالت و آخرین ستون باکس پالت چیده شده تا دیوار، فاصله­ای در حدود 0.2 متر فضای خالی در نظر گرفته شود.
 جهت گردش هر چه بهتر هوای سالن بهتر است میان آخرین باکس پالت قرارگرفته در ارتفاع تا سقف، حداقل فاصله­ای به اندازه 1 متر، خالی باشد.

نمای دسترسی فشرده کالا در سردخانه

دسترسی آسان
در این نوع چیدمان، میبایست قوانین زیر رعایت گردد:
 فاصله میان هر دو باکس پالت در حدود 0.1 متر باشد.
 باکس پالت­­ها به صورت ستون­های دوتایی در کنار هم چیده شوند و میان هر دو ستون باکس پالت راهرویی داخلی به عرض 0.5 متر جهت دسترسی هرچه راحت تر به کالا، در نظر گرفته شود.
 در ابتدای سالن، قبل از قرارگرفتن اولین ردیف باکس پالت­ها، فاصله­ای در حدود حداقل 2.5 متر از اواپراتور خالی در نظر گرفته شود. ( دلایل در نظر گرفتن این فضای خالی در روش قبلی ذکر شد).
 در انتهای سالن میان آخرین ردیف باکس پالت قرارگرفته تا دیوار راهرویی به عرض تقریبی 0.5 متر وجود داشته باشد.
 در طرفین، میان اولین ستون باکس پالت و آخرین ستون باکس پالت چیده شده تا دیوار، فاصله­ای در حدود 0.2 متر فضای خالی در نظر گرفته شود.
 جهت گردش هر چه بهتر هوای سالن، بهتر است میان آخرین باکس پالت قرارگرفته در ارتفاع تا سقف، حداقل فاصله­ای به اندازه 1 متر، خالی باشد.


نمای دسترسی سریع کالا در سردخانه

تناژ تقریبی بارگیری سالن سردخانه

جهت به دست آوردن تناژ تقریبی بارگیری سالن سردخانه در ابتدا لازم است به تشریح دو ضریب مهم بپردازیم.

ضریب بهره گیری از سطح سالن
نسبت مساحت مفید (سطحی که کالا بر روی آن قرار می­گیرد) به مساحت سالن سردخانه را ضریب بهره گیری از سطح سالن گویند.
جهت بدست آوردن ضریب بهره ­گیری از سطح سالن­های تا مساحت 400 متر مربع می‌توان از جدول زیر استفاده نمود (معمولا در محاسبات از ضریب 0/75 ~ 0/70 استفاده می‌گردد).

مساحت سالن ضریب بهره گیری از سطح
تا 100 متر مربع 0/7 ~ 0/65
از 100 تا 150 متر مربع 0/75 ~ 0/7
از 150 تا 200 متر مربع 0/8 ~ 0/75
از 200 تا 400 متر مربع 0/85 ~ 0/8

ضریب استاندارد اشغال فضای سالن
نسبت تناژ سالن (ظرفیت بارگیری سالن بر حسب تن) به حجم مفید سالن (حجمی از سالن بر حسب متر مکعب که آن را کالا اشغال می‌کند)، ضریب استاندارد اشغال فضای سالن میگویند.
چون مبنای محاسبات سردخانه بالای صفر بر حسب محصول "سیب" و مبنای محاسبات سردخانه زیر صفر برحسب "گوشت گوسفند" می‌باشد، مقدار این ضریب را برای دو سردخانه بالای صفر و زیر صفر می‌توان بر مبنای این دو کالا، از جدول زیر بدست آورد.

نوع کالا ضریب استاندارد اشغال فضا
سیب (سردخانه بالای صفر) 0/3
گوشت گوسفند (سردخانه زیرصفر) 0/38

اگر ارتفاع مفید سالن را برابر 80% الی 85% ارتفاع سالن سردخانه در نظر بگیریم، با جایگذاری ارتفاع مفید و ضریب استاندارد اشغال فضا در رابطه: تناژ سالن = حجم مفید سالن x ضریب استاندارد اشغال فضای سالن، در نهایت با رعایت اصول چیدمان به جدول زیر خواهیم رسید: 

تناژ تقریبی بارگیری سالن بر حسب تن نوع سالن
حجم سالن (m³) تقسیم بر 4 الی 5
بالای صفر (مبنا سیب)
حجم سالن (m³) تقسیم بر 3 الی 4
زیر صفر (مبنا گوشت گوسفند)

 

عایقکاری سالن سردخانه

 مهمترین موادی که در صنعت به عنوان عایق مورد استفاده قرار میگیرند چه موادی هستند ؟ (پرسش شماره 34) 

جهت جلوگیری از تلفات برودتی، سالن سردخانه باید عایق شود. در قدیم جهت عایقکاری جداره های خارجی سالن سردخانه از پلاستوفوم استفاده میشد. بعد از اتمام بنایی دیوار و سقف بر روی جداره های داخلی یک لایه سیمان نرم کشیده و بر روی آن جهت جلوگیری از نفوذ رطوبت یک لایه قیر صنعتی (که در آب حل میشود) پاشیده میشد.
جهت عایقکاری دیوار و سقف از پلی استایرن (پلاستوفوم) با دانسیته P40 استفاده میگشت به طوریکه دیوارها و سقف ابتدا یکبار به صورت افقی و روی آن به صورت عمودی با چوب کلاف بندی شده و میان کلاف ها با پلاستوفوم پر میشد. در انتهای نیز بر روی پلاستوفوم و کلاف بندی چوبی ورق کار میگشت.
اما امروزه جهت عایقکاری جداره های خارجی سالن سردخانه از ساندویچ پانلهای پلی یورتان (که از ترکیب پلی یول و ایزو سیانات به دست آمده و در دو روش continuous و discontinuous تولید میشوند) با عرض تقریبی مفید 1 متر که دو طرف آن ورق گالوانیزه پیش رنگ کار شده استفاده میگردد. نصب پانلها سریع بوده که به صورت نری و ماده گی داخل هم قرار میگیرند.

ساندویچ پانل

این عایقها در مقابل رطوبت و نفوذ حشرات مقاوم بوده و کمترین ضریب انتقال حرارت بین عایقهای متداول موجود را دارد ولی از معایب استفاده از این نوع عایقها، هزینه بالای آن، آتش زا بودن و تولید گاز سیانور هنگام آتش گرفتن آن است.

در جدول زیر ماکزیمم بار وزنی قابل تحمل توسط پانلها بر حسب فاصله مابین دو پرلین و ضخامت پانل ذکر شده است.

ساندویچ پانل



3.5 متر 3 متر 2.5 متر 2 متر 1.5 متر ضخامت پانل
55 کیلوگرم 80 کیلوگرم 125 کیلوگرم 150 کیلوگرم 175 کیلو گرم ساندویچ پانل 5 سانتی
105 کیلوگرم 145 کیلوگرم 160 کیلوگرم 175 کیلوگرم 225 کیلو گرم ساندویچ پانل 10 سانتی
125 کیلوگرم 190 کیلوگرم 225 کیلوگرم 265 کیلوگرم 325 کیلوگرم ساندویچ پانل 15 سانتی

انواع سردخانه و محاسبات سریع جهت انتخاب کمپرسور

سردخانه ­ها را میتوان بر مبناهای مختلف دسته بندی نمود. در زمینه انواع مبرد بکار رفته در سیکل برودتی سردخانه، سردخانه­ ها را می­توان به: آمونیاکی، فریونی، دی اکسید کربن، دی اکسید کربن-فریون یا دی اکسید کربن-آمونیاک تقسیم بندی کرد.
در زمینه نوع کاربری سردخانه میتوان سردخانه­ ها را به: سردخانه­ های نگهداری- سردخانه­ های خنک کاری و سردخانه­ های عمل آوری محصول تقسیم بندی کرده و در مبحث دمای نگهداری محصولات در سالن سردخانه می­توان سردخانه­ ها را در دو دسته سردخانه بالای صفری و زیر صفری تقسیم نمود.
جهت انتخاب بار حرارتی سالن سردخانه باید مجموعه بارهای حرارتی: پرت از جداره ­ها، بار محصول و باکس پالت، بار تنفسی، بار نفوذ و تهویه، بار روشنایی، بار نفرات و بار فن اواپراتور را طبق جداول و فرمولهای ارایه شده در کتب مرجع محاسبه نمود و با جمع این بارها و مراجعه به کاتالوگ کمپرسور مورد نیاز را انتخاب نمود.
دقت کنید یک محاسب یا طراح سیستمهای برودتی علاوه بر علم و اشراف بر محاسبات دقیق و قدرت ارائه دفترچه محاسبات، باید توانایی انجام محاسبات سر انگشتی را نیز داشته باشد.جهت انتخاب کمپرسور مورد نیاز در محاسبات سریع بار حرارتی سردخانه دو نکته را باید مدنظر قرار داد:

1 – در محاسبات سریع سردخانه منظور سردخانه نگهداری می‌باشد، بنابراین مبنا بر این است که محصول درون سردخانه بار حرارتی ندارد یا بار حرارتی خیلی کمی دارد و دمای ورود محصول تقریبا معادل دمای نگهداری در سالن می‌باشد.
2 – منظور از سردخانه نگهداری بالای صفر در محاسبات سریع، نگهداری محصولی می‌باشد که بار تنفسی ندارد.

جهت انتخاب سریع کمپرسور در این مدل سردخانه های نگهداری میتوان از تصاویر زیر کمک گرفت.

نمودار انتخاب سریع کمپرسور در سردخانه بالای صفر

نمودار انتخاب سریع کمپرسور در سردخانه زیر صفر

راهنمایی تخصصی

در این قسمت به برخی سوالات تخصّصی مربوط به سردخانه و محصولات درون آن پاسخ میدهیم. 

میزان از دست دادن رطوبت میوه جات و سیزیجات را در سردخانه در واحد جرم محصول و در واحد زمان، نرخ تعّرق محصول مینامند.
نرخ تعّرق یک محصول به دو عامل بستگی دارد: 
1 - عوامل محیطی (دمای سالن سردخانه، رطوبت نسبی سالن سردخانه، سرعت باد فن اواپراتور)
با به حداقل رساندن دمای نگهداری محصول در سالن سردخانه، با افزایش میزان رطوبت نسبی و جلوگیری از سرعت بالای باد خروجی از اواپراتور، میتوان نرخ تعّرق یا نرخ از دست دادن رطوبت محصول را کاهش داد.
2 - خصیصه محصول که با عددی به نام ضریب تعّرق محصول سنجیده میشود (Transpiration coefficient)
میزان از دست دادن آب محصول که خاصیت فیریکی خود محصول بشمار میرود، با عددی بنام ضریب تعّرق سنجیده میشود. این خصیصه خود محصول بوده و خارج از تاثیر عوامل محیطی در فشار یک اتمسفر اندازه گیری میشود. برای مثال ضریب تعّرق سیب: 58 ng/S.Pa.Kg و ضریب تعّرق هویج: 1648 ng/S.Pa.Kg و ضریب تعّرق کاهو: 8750 ng/S.Pa.Kg است. این مشخص میکند که در عوامل محیطی یکسان، کاهو در چند روز خیلی سریعتر آب خود را از دست میدهد درصورتی که سیب در همان شرایط طراوت بیشتر و بهتری را حفظ کرده است.

میوه ها و سبزیجات تازه محصولات زنده ای بوده و اصطلاحا تنفس انجام میدهند. در پروسه تنفس، شکری که به صورت گلوکز است با اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و تشکیل Co2 + H2O داده که این واکنش شیمیایی با تولید گرما همراه است.
میزان گرمای تولید شده بر اثر تنفس به سه عامل بستگی دارد:
1 – میزان گرمای تولید شده به واسطه تنفس بستگی به دمای نگهداری دارد. برای مثال گرمای تولید شده به واسطه تنفس توت فرنگی در 0 درجه ، 10 درجه ، 20 درجه بترتیب mW/Kg 44 ، mW/Kg 213 ، mW/Kg 442 میباشد.
مشاهده میشود هرچه دمای نگهداری افزایش پیدا کند میزان گرمای ساطع شده از محصول به واسطه تنفس نیز بیشتر خواهد بود.
2 – جنس و نوع محصول در میزان حرارت تولید شده به واسطه تنفس نقش مهمی دارد و از محصولی به محصول دیگر متفاوت است. برای نمونه در دمای 20 درجه سانتیگراد گرمای ساطع شده به واسطه تنفس سیب زمینی رسیده mW/Kg 34، سیب mW/Kg 77، کلم mW/Kg 167 و بروکلی mW/Kg 913 است.
3 – گذر زمان در میزان گرمای حاصل از پروسه تنفس تاثیرگذار است. گرمای حاصل از تنفس بسیاری از سبزیجات با گذر زمان کاهش پیدا میکند ولی در مقابل برای برخی از میوه جات مانند: سیب ، هلو ، آلو و ... قضیه متفاوت است.
برای نمونه در آلو در دمای نگهداری 5 درجه سانتیگراد، گرمای حاصل از تنفس به محض چیدن برابر mW/Kg 12 میباشد، پس گذر 6 روز از چیدن محصول گرمای حاصل از تنفس به mW/Kg 21 و بعد از 18 روز این عدد به mW/Kg 27 افزایش پیدا میکند.

جهت مشاهده جدول کامل به کتاب ASHRAE Handbook of Fundamentals فصل 30 جدول شماره 2 مراجعه شود.

هرچه دام در طول حیات خود تحرک و جنب و جوش بیشتری داشته باشد بافت های پیوندی در ماهیچه ها بیشتر تشکیل شده و گوشت دام سفت تر خواهد بود.
هنگام آب پز کردن گوشت، پروتئین کلاژن که بخش عمده تشکیل دهنده بافت های پیوندی گوشت میباشد به تدریج به ژلاتین تبدیل شده و باعث نرمی و لطافت گوشت میشود. در قدیم در اروپا جمله ای مرسوم بود که میگفتند: "گوشت را یا سریعا بعد از کشتار دام مصرف کنید یا دو روز بعد از کشتار". با اینکه این جمله بر اساس تجربه گفته شده بود ولی امروزه بر اساس آزمایشات علمی دقیق صحت آن کاملا تایید شده است.
بعد از کشتار دام فرآیندهای بیومکانیکی درون ماهیچه ها ادامه پیدا کرده تا جائیکه انرژی درونی ماهیچه ها کاهش پیدا کند. در این فرآیند که 12 الی 36 ساعت به طول می ­انجامد گوشت سفت میشود. بعد از آن فرآیند آنزیمی جدید شروع بکار میکند که در چند روز (برای نمونه در گوشت قرمز در دمای نگهداری 2+ درجه سانتیگراد، در طی 7 روز) بافت های پیوندی گوشت دوباره نرم میشود.