ระบบทำความเย็นกับอุตสาหกรรมห้องเย็น ห้องแช่แข็ง
อุตสาหกรรมห้องเย็น อาหารและเครื่องดื่ม มีความจำเป็นในการใช้ระบบทำความเย็นเป็นอย่างมากเพื่อการเก็บรักษาคุณภาพอาหาร ถนอมอาหารให้สามารถเก็บไว้ได้นาน รวมทั้งขนส่งไปยังลูกค้าและผู้บริโภค แช่แข็ง ผลิตน้ำแข็งและอุตสาหกรรมอีกหลายประเภทได้นำเอาระบบทำความเย็นไปประยุกต์ใช้ในการกระบวนการ เช่น อุตสาหกรรมเคมี เพื่อแบ่งแยกก๊าซ ควบแน่นก๊าซ รวมทั้งระบบปรับอากาศ สามารถกล่าวได้ว่าทั้งระบบทำความเย็นและระบบปรับอากาศมีพัฒนาการควบคู่กันมา โดยมีพื้นฐานในการทำงานและอุปกรณ์หลักของระบบเหมือนกัน แตกต่างเพียงแค่การนำไปใช้ประโยชน์เท่านั้น
การทำความเย็น หมายถึง การทำให้อุณหภูมิของบริเวณโดยรอบหรือบริเวณควบคุมลดต่ำลงจนถึงระดับที่ต้องการใช้ประโยชน์ โดยอาศัยหลักการดูดความร้อนในบริเวณดังกล่าวหรือจากสิ่งที่ต้องการทำให้เย็นผ่านอุปกรณ์ที่เราเรียกว่า อีวาโปเรตอร์ (Evaporator) เข้าสู่ตัวกลางหรือสารทำงานเพื่อนำความร้อนส่วนนั้นไประบายทิ้งในแหล่งที่มีอุณหภูมิสูงบริเวณอุปกรณ์ที่เรียกว่า คอนเดนเซอร์ (Condenser) โดยมีอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ขับเคลื่อนสารทำงานในระบบที่เรียกว่า เครื่องอัด(Compressor) และมีอุปกรณ์สำคัญที่จะทำให้เกิดการทำความเย็นในระบบได้โดยทำหน้าที่ลดความดันของสารทำความเย็นนั่นคือ ลิ้นลดความดัน (Expansion Valve) ซึ่งในระบบทำความเย็นจะนิยมเรียกว่า วาล์วควบคุมการไหลสารทำความเย็น (Refrigeration Flow Control) และในระบบใหญ่ที่ใช้งานจริงจะมีการติดตั้งถังเก็บสารทำความเย็น (Receiver Tank) เพิ่มขึ้น
วงจรพื้นฐานระบบทำความเย็นแบบ Indirect Contact
ที่กล่าวมานั้นเป็นระบบทำความเย็นแบบไม่สัมผัสตรง (Indirect Contact) คือ สารทำความเย็นจะมีสารตัวกลางในการทำให้อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์เย็นลง แต่ในอุตสาหกรรมอาหารแช่แข็งหรืออุตสาหกรรมบางประเภทจะมีการใช้งานระบบทำความเย็นแบบที่มีการสัมผัสตรง(Direct Contact) ระหว่างสารทำความเย็นกับผลิตภัณฑ์โดยตรง สารทำความเย็นเหลวจะสัมผัสและดึงความร้อนจากผลิตภัณฑ์เพื่อเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเป็นไอ ส่งผลให้อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ลดต่ำลงซึ่งสามารถลดต่ำลงถึงจุดเยือกแข็งได้โดยใช้เวลาเพียงสั้นๆ เท่านั้น สารทำความเย็นที่นิยมใช้คือ ไนโตรเจนเหลว(N2) และคาร์บอนไดออกไซด์เหลว(CO2) เราเรียกว่า Cryogenic Refrigeration ระบบนี้มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการสูงกว่าระบบอัดไอแต่มีความเหมาะสมกับงานที่มีการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์อยู่เสมอและการผลิตไม่ต่อเนื่อง
พื้นฐานระบบทำความเย็นแบบ Direct Contact
มาตรฐานการแช่แข็งในอุตสาหกรรมเป็นอย่างไร?
ตารางความร้อนจำเพาะและความร้อนแฝงของผลไม้ ผัก เนื้อสัตว์และอาหาร
พิจารณาการเปลี่ยนสถานะของน้ำเป็นแนวทาง น้ำมีอุณหภูมิเยือกแข็งที่ 32°F ค่าความร้อนจำเพาะของน้ำขณะเป็นของเหลว 1 BTU/lb/ °F ค่าความร้อนใต้จุดเยือกแข็ง 0.5 BTU/lb/ °F และค่าความร้อนแฝงของการหลอมเหลว (Latent Heat of Fusion) 144 BTU/lb
