Calculul Dimensionarii Depozitului Frigorific DE LA Firma Sc Cibibon Srl Piatra Neamt

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRICOLE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ “ION IONESCU DE LA BRAD” DIN IAȘI

Facultatea Agricultura

Specializarea Tehnologia prelucrarii produselor agricole

CALCULUL DIMENSIONARII DEPOZITULUI FRIGORIFIC DE LA FIRMA SC CIBIBON SRL PIATRA NEAMT

Ciudin Gabriela-Mădălina

Iași

2015

INTRODUCERE

În domeniul alimentar, și nu numai, frigul artificial este procedeu foarte utilizat. În industria alimentară frigul artificial este utilizat la conservarea produselor alimentare prin congelare sau refrigerare, în vinificație, la menținerea temperaturii vinului în timpul fermentației, dar și la transportul produselor de la producător până la consumător, fără ca acestea să sufere modificări ale caracterelor organoleptice sau fizico-chimice.

Omenirea a fost interesată de păstrarea alimentelor cu ajutorul frigului încă din antichitate, când adunau și încercau să depoziteze zăpadă și gheață din anotimpul rece, în grote, pentru a o folosi în anotimpul cald. Popoarele din zonele reci, îngropau produsele alimentare în zăpadă sau gheață.

Împăratul Nero, poate fi primă persoană care a creat o instalație de climatizare, strângând zăpadă în grădina sa, pentru a obține un vânt răcoros pe timp de vară.

În evul mediu, s-a dezvoltat comerțul cu gheață naturală, adunându-se peliculă de gheață formată peste noapte în bazinele cu apă, această gheață fiind păstrată și folosită vară. Mai târziu, s-a observat că se poate scădea temperatura apei prin dizolvarea unor săruri în aceasta, cum ar fi azotatul de sodiu sau clorura de sodiu, cunoscută drept sare de bucătărie. Aceste săruri numite și săruri sau amestecuri refrigerente, amestecate cu zăpadă său gheață ajută la obținerea unor temperaturi și mai scăzute.

Primă instalație frigorifică cu vapori a fost proiectată de Oliver Evans, în anul 1805. În 1842 John Gorrie a realizat primă instalație frigorifică cu funcționare pe principiul comprimării vaporilor de agent frigorific. Începând cu 1930 se trece la utilizarea freonilor drept agenți frigorifici, înainte folosindu-se

Partea I – Considerații generale

CAPITOLUL 1. PRODUCEREA FRIGULUI ARTIFICIAL

Principiul de funcționare al instalațiilor frigorifice

Instalațiile frigorifice, IF, preiau căldura de la un mediu cu temperatură scăzută (sursa rece, SR), și o cedează către un mediu cu temperatură ridicată (sursa caldă, SC). Preluarea căldurii la temperatură scăzută se face la presiune mică a agentului de lucru, iar cedarea căldurii către sursa caldă se face la temperatură ridicată.

La instalațiile frigorifice, sursa rece are temperatură sub cea a mediului ambiant, iar coborârea temperaturii sub această este denumită răcire artificială, iar agentul de lucru din această instalație este denumit agent frigorific.

Principalele caracteristici ale unui fluid pentru a putea fi folosit ca agent frigorific sunt:

Presiunea de vaporizare trebuie să fie mai mare decât presiunea atmosferică

Presiunea de condensare să nu aibă valori prea mari, pentru a avea un consum de energie cât mai mic

Căldură latentă de vaporizare mare

Volumul specific al vaporilor redus

Să nu fie inflamabili sau toxici

Să nu fie poluant

Denumirea agenților frigorifici vine de la R – refrigerant (substanțe pure sau amestecuri: natural sau freoni), simbol numeric, ce derivă de la formula chimică, fiind denumiți conform standardului ANSI/ASHRAE 34/1992. Agenții frigorifici sunt denumiți freoni, și sunt împărțiți în 3 categorii:

Clorofluorocarburi (CFC) – au moleculă de clor instabilă;

Hidroclorofluorocarburi (HCFC) – conțin și o moleculă de H2, ce ajută la stabilizarea molecule de Cl2;

Hidrofluorocarburi (HFC) – nu conțin Cl2.

După îndelungate studii, s-a ajuns la concluzia că freonii de tip CFC conduc la subțierea stratului de ozon. De aceea, prin protocolul de la Montreal din 1987, s-a stabilit că aceștia să mai fie utilizați doar până la 1 ianuarie 2000. Ca agent de tranziție s-au folosit freonii tip HCFC, până la data de 31 decembrie 2014, după care se va trece la utilizarea freonilor de substituție HFC (Roșca R., 2007)

Temperatura de vaporizare și coeficientul adiabatic (k), pentru câțiva agenți frigorifici

Tabelul 1.1.

Instalații frigorifice cu comprimare de vapori

Instalații frigorifice cu comprimare mecanică de vapori într-o singură treaptă

Instalația frigorifică cu comprimare mecanică de vapori realizează ciclul frigorific cu ajutorul unui agent de lucru numit agent frigorific și cu aparatele: compresor (C), condensator (K), vaporizator (V), ventil de laminare (VL) așa cum sunt prezentate în figură 1.2.

Agentul frigorific este comprimat adiabatic în compresorul C, apoi este condensat în condensatorul K. La ieșirea din acesta, agentul se află în stare de agregare lichidă, și se situează pe curba de vaporizare. În detentor are loc procesul adiabat, în timpul căruia presiunea agentului scade, apoi suferă o transformare de fază, din lichid în gazos, aceasta având loc la presiune și temperatură constantă, în vaporizator.

Instalațiile frigorifice reale prezintă câteva deosebiri față de instalațiile frigorifice ideale:

destinderea adiabatică are loc într-un detentor, lucru mecanic obținut este mic, deoarece lichidul este incompresibil și din această cauză furnizează o cantitate mică de lucru mecanic. Astfel se preferă înlocuirea acestuia cu un ventil de laminare;

procesul de comprimare are loc în domeniul vaporilor saturați umezi, în realitate, pătrunderea în compresor a agentului frigorific sub formă de lichid ar duce la deteriorarea acestuia. Astfel, pentru a se evita pătrunderea de lichid în compresor, procesul este deplasat în zona vaporilor uscați;

în compresor, se consideră că are loc o comprimare adiabată.

Procesele ce au loc în instalația frigorifică reală:

1-2 – comprimare adiabatică a vaporilor supraîncălziți; presiunea crește de la p0 la pk;

2-2’- răcirea vaporilor supraîncălziți;

2’-3 – schimbarea stării de agregare a vaporilor saturați în condensator, ce are loc la presiune și temperatură constantă;

3-4 – destinderea în ventilul de laminare, la entalpie constantă, presiunea scăzând de la pk la p0;

4-1 – vaporizarea agentului frigorific la presiune și temperatură constantă;

Eficiența frigorifică a ciclului teoretic al instalației frigorifice reale se poate calcula cu ajutorul relației: ;

;

Unde i1, i2, i4 – sunt entalpiile agentului frigorific

Pentru a crește cantitatea de căldură extrasă de la sursa rece, putem introduce în schema instalației un subrăcitor. Subrăcirea se poate realiza:

cu apă;

cu agent frigorific.

Figura 1.5. Diagrama de funcționare a instalației frigorifice cu subrăcire cu apă

Analiză comparativă a ciclurilor cu și fără subrăcire

Tabelul 1.2.

Din analiză comparativă a calculului termic prezentat pentru cele două cicluri, se observă că în instalațiile frigorifice, întotdeauna este avantajos să se realizeze subrăcirea. (Prof. Dr. ing. Mugur Bălan – note de curs Instalații frigorifice – Teorie și programe pentru instruire – Universitatea Tehnică din Cluj Napoca)

Instalații frigorifice cu comprimare în trepte

În cazul în care funcționarea instalației frigorifice impune valori ale gradului de creștere a presiunii mai mai de 6-8, comprimarea trebuie realizată în mai multe trepte, deoarece:

creșterea presiunii de refulare conduce la scăderea volumului de gaz aspirat;

creșterea temperaturii agentului frigorific și a compresorului pot conduce la deteriorarea uleiului utilizat pentru ungerea compresorului;

crește consumul de energie al compresorului.

Evitarea creșterii excesive a temperaturii la comprimarea în două trepte presupune un proces de răcire intermediară a agentului frigorific, ce se poate realiza cu apă sau cu un alt agent frigorific – butelie de răcire intermediară sau schimbător intern de căldură. (Roșca R., 2007).

În prima treaptă de comprimare, presiunea agentului crește de la p0 la pi, iar în cea de-a doua treaptă crește de la pi la pk (Roșca R., 2007).

CAPITOLUL 2. TEHNOLOGIA DE OBȚINERE A PRODUSELOR DE PANIFICAȚIE

Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale materiilor prime și auxiliare de panificație

2.1.1. Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale făinii

Făina de grâu reprezintă material primă de bază în industria panificației, fiind un semifabricat obținut din boabele de grâu prin măcinare.

Caracteristicile cele mai utilizate în împărțirea fânurilor în categorii de calitate sunt:

caracteristici organoleptice

caracteristici fizice

caracteristici chimice

Analiza senzorială a făinii este prima analiză din ansamblul celor efectuate pentru aprecierea unui lot de cereale. Analiza constă în aprecierea: aspectului, culorii, mirosului, gustului.

Aspectul general al făinii se face vizual și se referă la prezența impurităților organice și minerale vizibile cu ochiul liber.

Culoarea făinii este dată de particulele de endosperm, de culoare alb-gălbuie și de particulele de tărâțe, de culoare închisă.

Gustul și mirosul sunt specifice, de cereale (Modoran, C.V., 2007).

Principalii indicatori fizici de calitate sunt extracția și tipul făinii, gradul de finețe și umiditatea.

Extracția făinii reprezintă cantitatea de făină obținută prim măcinarea a 100 kg de boabe de grâu. Odată cu creșterea gradului de extracție, crește și conținutul mineral al făinii datorită creșterii conținutului de înveliș. Acest fenomen se poate observa prin închiderea culorii făinii (Banu C., 2009).

Tipul făinii reprezintă conținutul procentual de cenușă înmulțit cu 1000. Tipurile de făină utilizate în prezent în România sunt prezentate în tabelul 2.1.

Tipuri de făină de grâu fabricate în țară (după Banu C., 2009)

Tabelul 2.1.

Umiditatea făinii este un parametru foarte important ce poate influența procesul tehnologic, cantitatea și calitatea produsului finit obținut, dar și depozitarea făinii. Se recomandă ca pentru depozitare, faină să aibă o umiditate mai mică de 14%, pentru că aceasta să nu se degradeze și pentru a nu fi infestată cu dăunători.

Gradul de finețe influențează viteza proceselor coloidale, însușirile de panificație ale aluatului, proprietățile fizice și digestibilitatea produsului finit (Radu Steluța, 2011).

Făina reprezintă un complex de componenți chimici, care îi definesc însușirile tehnologice, fiecare component având un rol bine determinat în desfășurarea proceselor de fabricație, cu influență hotărâtoare asupra calității produsului finit.

Principalii componenți chimici ai făinii sunt: glucidele, proteinele, substanțele minerale, lipidele, vitaminele și enzimele.

În făinuri, conținutul de proteine este în medie de 10-12%, conținutul minim pentru a fi panificabilă fiind de 7%.

Glucidele sunt prezente în făinuri sub formă de glucide solubile în apă, amidon și poliglucide neamidonoase. Glucide solubile se găsesc în cantități de 0,1-0,5% s.u.. Amidonul este cel mai important dintre glucide, atât din punct de vedere cantitativ, cât și tehnologic, fiind componentul cu ponderea cea mai mare în făinurile de grâu, reprezentând 74-90% din substanța uscată a acestora.

Lipidele sunt prezente în cantități mici în făinuri. Făinurile de extracții mari sunt mai bogate în grăsimi (2%) decât cele de extracții mici. Lipidele se găsesc în făinuri sub formă de lipide simple (gliceride, acizi grași liberi, steride, cerebrozide) și lipide complexe (lecitină). Deși sunt prezente în cantități mici, lipidele făinii joacă un rol important în procesul de maturizare al făinurilor și în procesul de prelucrare al acestora.

În făinurile de grâu sunt prezențe o serie de elemente minerale: fosfor, calciu, magneziu, fier, potasiu, sodiu, zinc, clor ș.a.. Cele mai multe dintre ele: fosforul, calciu, magneziu, fierul se găsesc sub formă de compuși insolubili, a căror proporție crește cu extracția făinii.

Făinurile provenite din grâne moi și din soiuri de primăvară sunt mai bogate în vitaminele B1, B2 decât cele provenite din grâne tari și din soiuri de toamnă.

Caracteristicile fizice și compoziția chimică a făinii determină numai în parte calitatea ei. Se știe că făina posedă și o altă serie de însușiri, numite însușiri de panificație. Datorită acestor însușiri se obțin, în urma aplicării procesului de fabricație adecvat, produse având o anumită calitate, ceea ce se oglindește în formă și aspectul lor, volum, porozitate, aspectul miezului, gust și aromă.

Însușirile tehnologice (de panificație) ale făinii de grâu sunt următoarele:

capacitatea de hidratare a făinii;

capacitatea făinii de a forma gaze;

puterea făinii

capacitatea făinii de a se închide la culoare în decursul procesului tehnologic

Capacitatea de hidratare poate fi:

Capacitatea de hidratare farinografică definită ca mililitri de apă absorbiți de 100 g de făină pentru a forma un aluat de consistență standard.

Capacitatea de hidratare tehnologică definită ca mililitri de apă absorbiți de 100 de grame de făină la frământare pentru a forma un aluat cu cele mai bune posibile proprietăți reologice. Puterea făinii caracterizează capacitatea aluatului de a reține gazele de fermentare și de a-și menține forma. Se determină cu farinograful obținându-se o curbă farinografică pe care se pot citi următoarele caracteristici:

Consistența (tăria aluatului) a cărei valoare crește în prima perioadă a frământării, atinge un maxim unde rămâne un timp oarecare, după care scade treptat;

Durata de formare (dezvoltare) a aluatului, adică timpul (min) până când aluatul atinge consistența standard. Durata de formare a aluatului variază 1-15;

Stabilirea aluatului reprezintă durata de timp cât aluatul își menține consistența standard;

Înmuierea aluatului.

Capacitatea făinii de forma și reține gaze se caracterizează prin cantitatea de C02 care se degajă după o anumită perioadă de timp la fermentarea aluatului, preparat din făină, apă și drojdie.

Capacitatea făinii de a se închide la culoare în timpul procesului tehnologic este condiționată de prezența enzimei tirozinaza și a enzimelor proteolitice, care în urma hidrolizei proteinelor formează aminoacidul tirozină (Radu S., 2011)

2.1.2. Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale apei

Apa este un component cu rol major în formarea aluatului. Aceasta are rol de hidratare a proteinelor, ceea ce condiționează formarea glutenului. Aceasta mai are roluri importante și în procesele microbiologice, biochimice și coloidale ce au loc în aluat. La o cantitate insuficientă de apă nu se asigură formarea completă a glutenului, obținându-se un aluat de consistență mare, cu elasticitate redusă (Radu S., 2011)

Pentru a putea fi folosită în industria de panificație apă trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să fie potabilă, limpede transparent, fără impurități vizibile și fără gust și miros străin;

să corespundă din punct de vedere microbiologic;

să nu conțină săruri de fier, pentru a nu da miezului produselor de panificație culoare roșietică;

fără săruri de calciu sau magneziu, ce dau duritate apei și determină o compactizare a globulelor proteice;

Pentru panificație se prefer ape cu duritate de 5-10o duritate. Apele cu duritate excesivă trebuiesc dedurizate. Nu se admit ape fierte și apoi răcite, deoarece este eliminate oxigenul necesar fermentării drojdiei (Modoran, C.V., 2007)

Parametrii microbiologici ai apei potabile

Tabelul 2.2

2.1.3. Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale drojdiei

În panificație, drojdia se folosește în calitate de afânător. Ea aparține specie Saccharomyces cerevisiae și fermentează glucoză, fructoză, zaharoză și maltoză. (Banu C., 2009). Drojdia de panificație este facultative aerobă, deci poate metabolizeze glucidele simple atât pe cale aerobă, cu formare de CO2 și apă, cât si pe cale anaerobă, cu producer de alcool etilic, CO2 și produse secundare (Radu S., 2011).

După puterea de creștere conform prevederilor STAS, conform metodei prin care se măsoară timpul necesar pentru ridicarea unei bucăți de aluat la o înălțime de 7 cm, drojdia se clasifică astfel:

drojdie foarte bună – cu putere de creștere 60-70 minute;

drojdie bună – cu putere de creștere 90 minute;

drojdie slabă – cu putere de creștere 110 minute (Modoran C.V., 2007)

2.1.4. Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale sări

În panificație, sarea se folosește la prepararea aproximativ a tuturor sortimentelor. Se folosește atât pentru a le da un gust mai bun, cât și cu scopul de a îmbunătăți proprietățile aluatului. Sarea influențează proprietățile aluatului astfel:

asupra proprietăților reologice ale aluatului, adaosul de sare determină o reducere a capacității de absorbție a apei, și creșterea timpului de formare și stabilizare ale acestuia;

adaosul de sare reduce activitatea enzimelor proteolitice și amilolitice;

asupra drojdiei de panificație, sarea influențează înmulțirea și activitatea fermentative a acesteia;

sarea este și un inhibitor al bacteriilor lactice;

În cazul folosirii de sare în exces, produsele de panificație obținute, au un miez dens, nedezvoltat, și coajă de culoare închisă (Radu S., 2011).

2.1.5. Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale materiilor auxiliare

Zahărul – este îndulcitorul cel mai des folosit în industria panificației. În timpul coacerii, zahărul participă la formarea melanoidinelor prin reacția Maillard, rumenind coaja produselor. Introdus în aluat, zahărul ajută la fluidificarea acestuia și contribuie la îmbunătățirea gustului și aromei produsului finit (Radu S., 2011).

Caracteristicile fizico – chimice ale zahărului

Tabelul 2.3

Grăsimi vegetale – se folosesc pentru a mări valoarea energetică a produselor. Acestea reduc adezivitatea aluatului la suprafața utilajelor sau la masa de modelare. Cele mai utilizate grăsimi sunt uleiul de floarea-soarelui, uleiul de soia sau margarină (Modoran C.V., 2007).

Amelioratorii – sunt substanțe/ingredient care folosite în cantitate mică influențează pozitiv calitatea produsului finit și prospețimea lor.

2.1.6. Caracteristicile fizico-chimice și tehnologice ale materiilor finite

Spre deosebire de alte alimente care își pierd din caracteristici, aluatul congelat capătă frăgezime și la finalul procesului tehnologic conferă covrigilor o textură atrăgătoare. Covrigii congelați nu conțin E-uri și nu conțin aditivi. Caracteristica principală a covrigilor congelați este că aceștia sunt 100% naturali. Temperatura de depozitare a covrigilor congelați este de -18 ºC și termenul de valabilitate este de 3 luni.

2.1.7. Schema tehnologică de obținere a fitilelor pentru covrigi congelați

Materiile prime folosite pentru prelucrarea aluatului pentru covrigi sunt făina, sarea, drojdia și apa. Operațiile de pregătire a acestora constau în cernerea făinii, care ajută la îndepărtarea corpurilor străine, și care are rolul de a afâna făina, pentru a îmbunătăți condițiile de fermentare, oxigenul fiind necesar activităților enzimatice ale drojdiei.

Figura 2.3. Schema tehnologică de obține a fitilelor congelate pentru covrigi

Făina se aduce la temperatura de 15-250C. Apa se încălzește pentru a ajunge la temperatura optimă necesară obținerii aluatului. Pentru o repartizare mai bună a drojdiei, aceasta se suspensionează, apoi se amestecă cu o cantitate mică de făina, pentru a-I oferi un mediu nutritiv. Pentru o mai bună repartizare și pentru a putea elimina impuritățile minerale pe care uneori le conține, sarea se folosește doar sub forma de suspensie (Radu S., 2011).

Dozarea materiilor prime și auxiliare are drept scop obținerea însușirilor reologice ale produsului fabricat. Operațiile de dozare se pot executa automatizat sau mecanic în funcție de capacitatea liniei de fabricație a aluatului pentru covrigi congelați.

Prepararea aluatului se face prin metoda indirectă, bifazică. Această metodă cuprinde maiaua și aluatul. Maiaua se obține prin amestecarea a o parte din materiile prime și auxiliare. Maiaua astfel obținută se lasă la fermentat (Banu C., 2009). În prezent se utilizează maiele selecționate care permit scurtarea timpului de fermentare (Radu S., 2011). Aluatul se prepară din maiaua fermentată, restul de făina, apă, sare, drojdie și zahăr. Durata de frământare a aluatului este de 8-15 minute, la temperatura de 25-320C, iar durata de fermentare de 0-60 minute (Banu C., 2009).

Divizarea are rolul de a împărți masa de aluat fermentat în bucăți de masa dorită (Radu S., 2011). Pentru o mai bună divizare a aluatului la gramajul dorit se utilizează mașina de divizat volumetric.

Premodelarea (rotunjirea) se aplică cu scopul îmbunătățirii structurii porozității. Între timp se obține închiderea secțiunilor poroase rezultate de la divizare. În acest mod se elimină și gazele obținute la procesul de fermentare, care ar conduce la o structură uniformă și fină (Banu C., 2009).

Predospirea constă în menținerea bucăților de aluat timp de 5-8 minute în repaus, se urmărește relaxarea aluatului și refacerea structurii glutenice, având loc o îmbunătățire a structurii și a porozității. Fiind de scurtă durată, predospirea nu necesită condiționarea mediului în care se menține aluatul (Radu S., 2011).

Modelarea este operația prin care se urmărește să se dea bucății de aluat forma produsului finit. Se obține o formă ordonată a bucății de aluat. Efectul tehnologic este influențat de gradul de maturizare a aluatului. Operația se face manual sau automat cu mașini de modelat (Banu C., 2009).

Fermentarea finală (dospirea finală) are ca scop acumularea gazelor în bucata de aluat, în vederea obținerii unui produs afânat, bine dezvoltat. Operația este indispensabilă, deoarece gazele de fermentare formate în fazele anterioare sunt îndepărtate în urma acțiunii mecanice, exercitate asupra aluatului, în timpul operațiilor de divizare modelare. Parametrii optimi de dospire sunt: temperatura de 30-350C, umiditatea relativă a aerului 70-85%. Temperatura de 30-350C asigură o intensitate bună a procesului de fermentare și, în același timp, protejarea însușirilor reologice ale aluatului.

Modelarea finală se efectuează manual, pentru obținerea formei specifice a covrigilor.

Congelarea semifabricatelor se bazează pe inhibarea proceselor microbiologice din aluat la temperaturi negative (Banu C., 2009).

Covrigii se depozitează în navete de tip Util 10 cu pereți perforați. Aceste navete se așează în spațiul figorific câte 10 rândui pe înălțime.

CAPITOL 3. PREZENTAREA FIRMEI S.C. CIBIBON S.R.L.

Cu timp în urmă, mai exact în anul 1998, societatea comercială S.C. CIBIBON S.R.L., cu sediul în Piatra-Neamt, își deschidea porțile. Firma cu capital integral privat își începea activitatea în domeniul produselor de patiserie și panificație, ca urmare a viziunii, determinării și entuziasmului unei echipei de profesioniști.

În 17 ani de activitate societatea CIBIBON S.R.L. demarează procesul de înființare a unui sistem de franciză de patiserie – brandul Auguri. În 17 ani de activitate, S.C. CIBIBON S.R.L. a înregistrat performanțe deosebite prin mărirea capacității de producție susținută de achiziții tehnologice de ultimă oră concomitent cu lărgirea ariei de distribuție la nivel național, dezvoltarea logistic și, nu în ultimul rând, investiția în echipă.

Societatea S.C. CIBIBON S.R.L. are implementat sistemul HACCP și de asemenea standardul internațional de asigurare al calității ISO 22000. Tipul companiei este acela de producător, având ca piață de desfacere România, cu un număr aproximativ de 150 de angajați. Firma își are sediul în județul Neamț, orașul Piatra Neamț, strada General Dăscălescu, numărul 254.

Colaborarea cu CIBIBON vă poate aduce o serie de avantaje precum:

gestionarea exactă a numărului de covrigi congelați elimină pierderile de materie primă precum: făină, ulei, drojdie, sare aflate la dispoziția personalului lucrative în variant clasică a unei simigerii;

scăderea costurilor privind resursele umane prin eliminarea personalului calificat din procesul de execuție (frământător – modelator) și ale resurselor material prin eliminarea malaxorului și scăderea consumului de energie;

activitatea desfășurată în punctual de lucru este considerată de către autorități comercializare nu producție fapt ce ar determina scăderea numărului de norme și avize de funcționare;

calitatea constant a materiei prime și a produselor puse la dispoziție;

transportul GRATUIT al produselor;

instruirea atentă a personalului direct implicat în procesul de producție;

posibilitatea de a-ți diversifica gama de produse.

Firma pune la dispoziție: chiflă kaiser congelată, chiflă cu cartofi congelată, chiflă graham congelată, ciabatta congelată, baghete albe congelate, baghetă neagră cu semințe congelată, croasant congelat, minibaghete albe congelate, minibagheta neagră cu semințe congelată, minibagheta cu susan congelată.

Date economice ale firme S.C.CIBIBON S.R.L.:

Cifră de afaceri: 15.481.767 Lei;

Profit net: 1.867.069 Lei;

Profit brut: 2.232.530 Lei;

Salariați: 148 angajați;

Datorii Totale: 4.031.685 Lei;

Cheltuieli totale: 14.942.367 Lei;

Venituri totale: 17.174.897 Lei;

Active imobilizate TOTAL: 17.174.897 Lei;

Stocuri: 595.283 Lei;

Creanțe: 2.424.314 Lei;

Capitaluri 6.690.108 Lei;

Capital social subscris și vărsat: 1.800.000 Lei.

CAPITOLUL 4. DETERMINAREA NECESARULUI DE FRIG ȘI CALCULUL PARAMETRILOR INSTALAȚIEI FRIGORIFICE

Date introductive

Schema depozitului frigorific

Figura 4.1.

Depozitul frigorific din figura 4.1 este utilizat pentru congelarea covrigilor, la temperatura de -180C. Temperatura mediului exterior se considera +300C. Dimensiunile depozitului frigorific sunt: L=15 m, l=10 m, h=3.5 m.

Determinarea necesarului de frig necesar răcirii depozitului frigorific

Necesarul de frig P se calculează din bilanțul termic pentru un interval de 24 ore [kW/24h] cu relația:

P=P1+P2+P3+P 4 [kW/24h];

În care:

P1 – cantitatea de căldură pătrunsă din exterior;

P2 – necesarul de frig tehnologic;

P3 – necesarul de frig pentru ventilarea camerelor;

P4 – necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor din timpul exploatării.

Suprafața utilă a depozitului

Suprafața utilă a depozitului frigorific se determină cu ajutorul următoarei formule de calcul:

Unde:

S – aria spațiului de depozitare;

β – coeficient și are următoarele valori: 1,4 pentru tunelul de congelare și tuneluri de refrigerare cu suprafețe sub 80 m² și 1,3 pentru depozite de refrigerare între 80-200 m² și depozite de congelare sub 300 m².

Deoarece depozitul frigorific are o suprafață de 150 m2, vom utiliza valoarea de 1,3 a coeficientului β. În această situație rezultă că suprafața utilă a depozitului este următoarea:

Cantitatea de căldură P1 pătrunsă din exterior prin izolație

Căldura pătrunsă din exterior datorită diferențelor de temperatură și radiației solare se determină cu relația:

P1=Σki·Si· (Δti+Δtr) [kW]

Unde:

ki este coeficientul global de schimb de căldură pentru pereți multistrat exteriori (fig.4.4.);

Si este suprafața peretelui;

Δti este diferența de temperatură dintre temperatura depozitului (-18oC) și temperatura mediului exterior (30oC);

Δtr este adaos de temperatură ce ține cont de influența radiației solare, care se ia în calcul pentru pereții exteriori și plafoanele ce sunt și acoperiș:

– ∆tr= 0oC pentru pereți exteriori orientați spre N;

– ∆tr= 5…10oC pentru pereți exteriori orientați spre E, V;

– ∆tr= 15oC pentru pereți exteriori orientați spre S;

– ∆tr= 15…18oC pentru plafoane care sunt și acoperiș sau terasă.

K =

Calculul coeficientului k pentru pereții exteriori:

Calculul coeficientului k pentru plafon:

Calculul coeficientului k pentru podea:

Calculul necesarului de frig pentru fiecare element al depozitului

Tabelul 4.1.

Necesarul de frig tehnologic pentru răcirea produselor

Pentru calculul necesarului de frig necesar scăderii temperaturii produselor de la temperatura inițială de 30oC la temperatura finală de -18oC, trebuie cunoscută cantitatea de produse. Covrigii se depozitează în spațiul de congelare în navete de tip Util 10 cu pereți perforați, realizate din polietilenă având următoarele caracteristici:

dimensiuni A=0,6 m; B=0,4 m; C=0,15 m;

greutatea este de 1 kg.

căldura specifică 1900-2300 J/kg*grad.

Navetele se așează astfel încât între stivele de navete și pereții depozitului să rămână o distanță de 1 m pentru circulația aerului și manevrarea navetelor, conform figurii 4.2., în 10 rânduri pe înălțime. Rezultă un total de 2500 de navete care pot fi încărcate încărcate.

În fiecare navetă covrigii se așează unul lângă altul, principalele caracteristici a covrigilor fiind (ASHRAE 2006 Handbook):

diametrul exterior ϕ=0,14 m;

greutatea medie m=0,06 kg;

căldura specifică până la solidificare c1=3100 J/kg*grad;

căldura specifică a produsului congelat c2=1425 J/kg*grad;

căldura latentă de solidificare l=90 kJ/kg*grad.

Puterea frigorifică necesară se calculează cu următoarea relație: ;

În care:

tc este temperatura de solidificare a covrigilor -8oC;

ti este temperatura inițială 30oC

tf este temperatura din interiorul depozitului -18oC;

Este timpul necesar răcirii 5 ore.

Cu datele menționate rezultă:

Cantitatea de covrigi: având în vedere aranjarea covrigilor în navetă (figura 4.3) și pentru a obține un calcul acoperit considerăm că în fiecare navetă sunt 10 covrigi și rezultă o masă de m=10*2500*0.06=1500 kg; pentru a acoperi orice situație neprevăzută vom lua în calcul o cantitate m=2000 kg;

Puterea frigorifică necesară:

=39,33 kW;

Necesarul de frig pentru ventilarea spațiilor

Necesarul de frig pentru ventilarea spațiilor se calculează cu următoarea relație:

În care:

Q= V*a*ρi*(iex-ii) kJ/24h;

Unde

V este volumul încăperii V=525 m3;

a este numărul de schimburi de aer pe zi a=2-4;

ρi este densitate aerului ρint= [kg/m3] =1,329 kg/m3;

iex și ii entalpii ale aerului din mediul exterior și din interiorul depozitului; Pentru exterior se consideră o umiditate a aerului de 60%, iar pentru interior, pentru congelare umiditatea este de 95%. Entalpiile se determină cu ajutorul diagramei Molier φ= 85%. Iex=74,64kJ/kg și ii=3,69 kJ/kg.

Q=525*1,329*(74,64-3,69) =198014,35

Necesarul de frig pentru acoperirea pierderilor din timpul exploatării

Reprezintă acoperirea aporturilor de căldura din exterior la deschiderea ușilor datorită prezenței operatorilor, datorită motoarelor electrice, surselor de iluminare. Se calculează cu relația aproximativă:

P4= (0,1…0,4)*P1

În care coeficienții se aleg astfel

0,1 – pentru suprafețele mai >300m2;

0,2 – pentru 150 m2 < S < 300 m2 ;

0,3 – pentru 80 m2 < S < 150 m2 ;

0,4 – pentru suprafețe<80 m2.

P4=0,3*P1=0,3*10,72=3,216 kW.

Totalul necesarului de frig necesar răcirii depozitului frigorific este:

P=P1+P2+P3+P4= 10,72+39,33+2,29+3,216=55,56 kW

Sarcina frigorifică

Sarcina frigorifică se calculează cu ajutorul relației următoare:

ϕ=P*1,05;

Unde se ține cont de 5% pierderi de căldură pe traseu.

ϕ=55,56*1,05=58,33 kW.

Impunem o putere frigorifica de 60 kW; prin utilizarea unui compresor policilindric la care să fie posibilă suspendarea funcționării unor cilindri se va putea asigura funcționarea instalației frigorifice cu o putere mai mică decât cea maximă, atunci când acest lucru nu este necesar.

Calculul parametrilor instalației frigorifice

Spațiul frigorific avut în vedere va fi răcit cu aer, aer care la rândul său este răcit cu ajutorul unei instalații frigorifice cu comprimare mecanică de vapori, într-o singură treaptă, având un condensator răcit cu aer.

Evoluția temperaturilor în vaporizator

Considerăm temperatura aerului la intrarea în vaporizator tai, egală cu temperatura aerului din interiorul incintei: tai = ti

tai =ti= -18oC.

Scăderea de temperatura a aerului în vaporizator ta0=3-5oC, iar diferența totală de temperatură din vaporizator ttot=6-10oC; supraîncălzirea agentului frigorific este tsi = 3-6oC (evoluția temperaturilor în vaporizator, fig.4.4).

Alegem ta0=4 și ttot0=8;

Temperatura de vaporizare se determina astfel:

tt0=tai-t tot0[oC];

t0=-18-8=-26oC.

Evoluția temperaturilor în condensator

Temperatura aerului la intrarea în condensator taik este temperatura exterioară adică 30oC (figura 4.5.)

Diferența totală de temperatură în condensator este ttotk între 10-20oC, rezultă că temperatura de condensare tk este dată de relația: tk=taik+ttotk. Creșterea temperaturii la trecerea prin condensator este tak=5-10oC.

tk=taik+ttotk ⇒ tk=30+15=45oC

Pentru alegerea agentului frigorific utilizat se iau în vedere recomandările prezentate în tabelele 4.1 și 4.2. Alegem agentul frigorific de tip R410a, pentru care indicele GWP este de 1890 și temperatura de vaporizare la presiunea de 1 bar este de -52oC, ceea ce permite utilizarea unui compresor cu un raport scăzut de creștere a presiunii. Agentul frigorific R410a este un amestec dintre R32 și R125(50%+50%), de tip cvasiazeotrop (la care schimbarea de fază este însoțită de o modificare redusă a temperaturii). (figura 4.6. Figura R410.jpg)

Caracteristicile unor agenți frigorifici (după Roșca, R., 2007)

Tabelul 4.1.

Utilizarea agenților frigorifici (după Roșca, R., 2007)

Tabelul 4.2.

Din literatură de specialitate obținem presiunile de vaporizare și de condensare avute în vedere:

pentru temperatura de vaporizare t0= -26oC ⇒ p0= 3,1bar;

pentru temperatura de condensare tk= 45oC ⇒ pk= 27 bar.

Instalația frigorifică va fi prevăzută cu regenerator intern pentru a crește puterea frigorifică prin subrăcirea agentului frigorific lichid ieșit din condensator, în figură 4.7. Fiind prezentată schema de principiu a instalației.

Trasarea diagramei ciclului de funcționare al instalației frigorifice

Trasarea diagramei ciclului de funcționare se realizează cu ajutorul pachetului de programe CoolPack ținând cont de următoarele elemente (Figura 4.8. Ciclu1.jpg):

subrăcirea de 10oK a agentului frigorific lichid și supraîncălzirea 20oK a vaporilor;

se neglijează căldurile de presiune pe conducta vaporizator-condensator;

randamentul izentropic al compresorului 0,75.

În figură 4.8. (ciclu2.jpg) este prezentată diagrama ciclului de funcționare a instalației.

Pentru determinarea parametrilor de funcționare a instalației se ține cont de puterea frigorifică necesară (ϕ=60kW figura ciclu3.jpg) aceștia fiind:

punctele caracteristice ale ciclului de funcționare sunt prezentate în tabelul 4.4.;

eficiența frigorifică este 1,84;

puterea termică disipată de condensator este de 92,6kW;

puterea necesară comprimării este 32,6kW;

debitul masic de agent frigorific este de 0,357kW;

debitul volumic de agent frigorific este de 151,27m3/h.

Punctele caracteristice ale ciclului de funcționare

Tabelul 4.4.