اهمیت کنترل دما در یونیت های تبرید حمل و نقل

اهمیت کنترل دما در یونیت تبرید حمل و نقل

مـوضـوع

تـاریـخ

آگوست 5, 2020

اهمیت کنترل دما در یونیت های تبرید یکی از مباحثی است که بسیاری از کارشناسان مواد غذایی و مهندسین مکانیک فعال در حوزه حمل و نقل را به خود مشغول کرده است. حفظ و سلامتی مواد غذایی موضوعی است که شرکت‌های تولید کننده حاضرند هزینه های گزافی در جهت آن انجام دهند. این مقاله در رابطه با این موضوع نوشته شده است.

به هنگام ترابری مواد غذایی نگرانی اصلی حفظ دمای مناسب است. بطور مثال در استرالیا، یک تحقیق نشان می دهد که غذای فاسد مسبب سالانه حدود 5.4 میلیون مورد از موارد ابتلا به التهاب گوارشی است. همین طور فساد باعث می شود که سالانه 5.2 میلیارد دلار غذا در این کشور معدوم گردد.

ضرورت کنترل دما در یونیت تبرید برای صنعت حمل و نقل مواد غذایی

عدم حفظ ماده غذایی در دمای صحیح می تواند مشکلات سلامتی جدی برای مصرف کننده ایجاد نماید. برای نمونه به بعضی از این مخاطرات نگاهی می اندازیم. رایج ترین و واضح ترین مسأله ای که در صورت ترابری مواد غذایی در دمای نامناسب رخ می دهد رشد باکتری است. این امر به نوبه خود باعث فساد ماده غذایی می شود. بوی نامطبوع، تغییر رنگ و چسبناک شدن از نشانه های تأثیر باکتری ها بر ماده غذایی است. خوردن این غذاهای آلوده منجر به بروز بیماری های گوناگونی می شود.

اثر عدم کنترل دما در یونیت سرمایشی برای تعدادی از مواد غذایی خاص در ادامه آورده شده است:

  • الف – فرآورده های گوشتی: برای فرآورده های گوشتی ناحیه خطر بین 40 تا 140 درجه فارنهایت (4 تا 60 درجه سانتیگراد) است. در این محدوده، باکتری ها طی 20 دقیقه تولید مثل کرده و جمعیت خود را دو برابر می کنند. ذخیره سازی در دمای صفر درجه فارنهایت (-18 درجه سانتیگراد) حرکت مولکولها را کند کرده و این امر به نوبه خود باعث توقف تولید مثل باکتری ها می شود.
  • ب- ماهی و غذاهای دریایی: هر دمایی بالاتر از صفر درجه سانتیگراد به تکثیر باکتری در این مواد غذایی سرعت می بخشد. خطر رشد باکتری در این مواد غذایی می تواند شدید باشد. حفظ دمای صفر درجه سانتیگراد حین حمل و نقل می تواند سرعت تکثیر باکتری ها را کاهش دهد.
  • ج- میوه و سبزیجات: میوه و سبزیجات به محض چیده شدن شروع به فاسد شدن می کنند. آب موجود در میوه و سبزیجات تبخیر و این امر به نوبه خود باعث تکثیر عوامل بیماری زا می شود.
  • د- تخم مرغ: باکتری سالمونلا رایج ترین باکتری بیماری زای تخم مرغ است. در دمای معمولی به تدریج باکتری ها به زرده تخم مرغ دسترسی پیدا می کنند. همینطور در دمای بالاتر از 7 درجه سانتیگراد، باکتری دیگری وارد فرآیند فاسدسازی تخم مرغ می گردد.
  • ه- شیر و محصولات لبنی: رشد باکتری در شیر زمانی کمینه است که دما کمتر از 45 درجه فارنهایت (7 درجه سانتیگراد) حفظ گردد؛ اما برای حفظ کیفیت شیر بهتر است دما کمتر از 40 درجه فارنهایت (4 درجه سانتیگراد) باشد. از ذخیره سازی تا تحویل به مشتری، دما باید به دقت حفظ گردد. محصولات لبنی مثل پنیر نیز اگر در دمای مناسب حمل و نقل نشوند می توانند سمی شوند.

سامانه های کنترل دما در یونیت های تبرید حمل و نقل

نیاز مبرم به حفظ دقیق دما حین ترابری مواد غذایی منجر به افزایش کیفیت کار شرکتهای ترابری یخچالی شده، زیرا کار اصلی آنها ترابری غذا به شیوه ای ایمن است.

بر اساس بعضی گزارش ها، در سال 2010 یک میلیون وسیله نقلیه جاده ای یخچالی و 400000 کانتینر یخچالی در جهان مورد استفاده قرار گرفته است. این به آن معناست که سرمایش سیار شکل گسترده ای از مصرف انرژی را به خود اختصاص داده است. بنابراین انتخاب راهبرد صحیح کنترل سامانه های سرمایش سیار به منظور بهبود کارایی ضروری است.

یک سیستم نوعی سرمایش سیار در شکل 1 نشان داده شده است. واحد سرمایش با فضای بار (یخچال) تعامل دارد تا آنرا در دمای مشخصی حفظ کند. در حال حاضر اغلب سامانه های سرمایش سیار از چرخه تراکم بخار استفاده می کنند. شکل 2 نشان می دهد که چگونه اجزای مختلف به هم متصل و تشکیل یک چرخه تراکم بخار (VCC) می دهند. سامانه VCC برای انتقال گرما از محفظه یخچال به محیط انرژی مصرف می کند.

کنترل دما در یونیت تبرید
شکل 1 : یک سیستم نوعی سرمایش سیار

تاکنون اکثر رویکردهای کنترل دما در سامانه های سرمایش سیار یک کنترلگر ساده روشن-خاموش بوده است. مکانیزم این سامانه ها به این شکل است که به محض گرم شدن محفظه داخلی یخچال، کمپرسور روشن و عمل سرمایش آغاز می شود. زمانی که دمای محفظه به مقدار از پیش تعیین شده (نقطه تنظیم) رسید، کمپرسور خاموش می شود. این عملیات مرتبا تکرار می شود.

عمل روشن یا خاموش شدن کمپرسور با اندازه گیری اختلاف دمای محموله و دمای نقطه تنظیم انجام می شود. سایر محرکه ها مثل فن چگالنده و فن تبخیرگر نیز با همان زمان بندی کمپرسور فعالیت می کنند. در چنین سیستمی، دمای محفظه یخچال حول دمای نقطه تنظیم نوسان می کند. دامنه و فرکانس این نوسانات روی عملکرد چرخه سرمایش اثرگذار است؛ محدودیت های سامانه کنترل روشن-خاموش توسط بعضی محققان به خوبی توضیح داده شده است.

کنترل دما در یونیت تبرید
شکل 2 شماتیک اجزای یک واحد سرمایش- چگالنده، کمپرسور و تبخیرکننده.

مایع مبرد، در لوله تبخیرکننده (Evaporator) می‌چرخد و گرمای محفظه را بخود جذب می‌کند؛ بنابراین خودش گرم و تبدیل به گاز می شود. وقتی که مایع به حالت گاز در آمد، وارد کمپرسور می شود؛ اینجا جایی است که گاز شدیداً تحت فشار قرار می‌گیرد.

این گاز که داغ و پرفشار است وارد چگالنده (Condenser) می شود، جایی که هوای بیرون از میان لوله های مبرد عبور داده می‌شود و به این ترتیب گاز، با حفظ فشار بالا، خنک می شود، طوری که دوباره تبدیل به مایع می گردد. این مایع دوباره به ورودی تبخیرکننده تحویل داده می‌شود و سیکل فوق تکرار می گردد. به این ترتیب، هوای محفظه یخچال سرد و سردتر می شود.

تنظیم سامانه کنترلی در سیستم های فعلی سرمایش سیار طی آزمایش هایی در آزمایشگاه یا روی تجهیزات در حال کارانجام می شود، به گونه ای که سامانه بتواند دما را در محدوده مورد انتظار نگه دارد.

الگوریتم کنترل روشن-خاموش پایه

به علت هزینه بالای کنترل دائمی سرعت کمپرسور، در سرمایش سیار، کنترل کمپرسور به شیوه روشن-خاموش رویکرد غالب است. ظرفیت سرمایشی سیستم با روشن و خاموش کردن موتور کمپرسور تنظیم می شود؛ این موتور می تواند الکتریکی یا احتراقی باشد؛ حتی کمپرسور ممکن است بدون موتور و با اتصال تسمه به محور اصلی از موتور خودرو نیرو بگیرد.

محدودیت این سامانه کنترلی عدم توانایی آن در تنظیم دامنه نوسان بر اساس تغییر شرایطی مثل دمای محیط و تغییر دمای لازم بر اساس نوع مواد غذایی است. اگر محدوده دمایی کوچکتر یا کارایی بالاتر مورد انتظار است باید شیوه کنترلی دیگری را در پیش گرفت.

الگوریتم کنترل روشن-خاموش بهینه

محققی بنام لی به همراه گروه خود از دانشگاه ایلی نویز در سال 2010 الگوریتم بهینه کنترلی ارائه دادند که به طراحان کمک می کند پیش از تست های پرهزینه، بتوانند عملکرد سامانه را با مقادیر مختلف دمای نقطه تنظیم شبیه سازی نمایند. هدف این الگوریتم، بهینه سازی محدوده دما به منظور تنظیم دمای محفظه یخچال بوده است.

این رویکرد اجازه طراحی کیفی سامانه ضمن در نظرداشتن کاهش هزینه ها را می دهد. محققان مثالهایی آورده اند که نشان می دهد در دمای ثابت محیط قابلیت های رویکرد پیشنهاد شده در بهبود عملکرد و تعداد دفعات روشن-خاموش کمپرسور مؤثر است. به علاوه، در سناریوی دمای متغیر محیط، نشان داده شده که کنترل بهینه در عین حفظ دمای مورد نظر انرژی کمتری در مقایسه با کنترل روشن-خاموش پایه مصرف می کند.

برای کسب اطلاعات بیشتر و اطلاع از شرایط خرید محصولات امگا می‌توانید با شماره تلفن ۵۶۲۳۱۰۰۲-۰۲۱ و یا دیگر پل‌های ارتباطی با ما تماس بگیرید. همچنین می‌توانید با دنبال کردن صفحه اینستاگرام اومگا از آخرین اخبار و رویدادها نیز مطلع شوید.

بیـشتــر بـخـوانـیــــد

مطالب و مقالات مشابه در وبسایت امگا

Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email