ทำความรู้จักกับ Air Blast Freezer ของห้องเย็น (ตอนที่ 2)

จากบทความที่แล้ว เราได้ทำความรู้จักฟรีซเซอร์ในรูปแบบ Air Blast Freezer กันไปแล้ว รวมถึงการแบ่งชนิดและวิธีการทำงานไปคร่าวๆ มาถึงตอนที่ 2 นี้ เราจะลงลึกถึงรายละเอียดการทำงานของ Air Blast Freezer เพื่อช่วยให้คุณได้เห็นถึงประสิทธิภาพของฟรีซเซอร์ชนิดนี้มากยิ่งขึ้น

ข้อสำคัญของการทำงานของฟรีซเซอร์

สิ่งที่สำคัญเป็นอย่างมากในหลักการแช่แข็งของฟรีซเซอร์คือ ลมที่หมุนเวียนภายในที่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมกับสิ่งที่ต้องการแช่แข็ง ถ้าได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องจะทำให้สินค้านั้นมีคุณภาพดี ช่วยประหยัดเวลาในการทำงานและยังช่วยลดต้นทุนในการผลิตอีกด้วย

การออกแบบฟรีซเซอร์ที่ดีต้องทำให้ลมเย็นภายในพัดผ่านสินค้าด้วยความเร็วลมเท่ากันทุกบริเวณ ประกอบกับการจัดเรียงสินค้าที่ต้องมีช่องว่างที่เหมาะสมเพื่อให้ลมเย็นไหลผ่านได้ทั่วบริเวณสินค้าที่ต้องการแช่แข็ง นอกจากนี้แล้วช่องว่างเพื่อไหลลมเย็นไหลผ่านระหว่างรถเข็ญก็สำคัญเช่นเดียวกัน

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อระบบโหลดสินค้าไม่เหมาะสม

ในการออกแบบการทำงานของฟรีซเซอร์จะมีข้อกำหนดเกี่ยวกับตัวสินค้าที่ต้องการฟรีซ เช่น น้ำหนัก ชนิด อุณภูมิก่อนนำเข้าฟรีซ แต่เมื่อใช้งานจริงอาจจะไม่เป็นไปตามข้อกำหนด หากมีการโหลดสินค้ามากเกินไปจะทำให้อุณหภูมิอากาศทางคอล์ยดูดกลับมีอุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้ใช้เวลาในการฟรีซที่นานขึ้น ซึ่งจะส่งผลต่อความดันทางด้านส่ง (Discharge) ของคอมเพรสเซอร์มีค่าที่สูงขึ้น

เมื่อเกิดเหตุดังกล่าวอุปกรณ์ป้องกันความดันจะสั่งตัดคอมเพรสเซอร์ทำให้ระบบหยุดทำงาน และระบบอาจจะเข้าใจผิดว่าคอนเดนเซอร์มีขนาดเล็กเกินไป ซึ่งในความเป็นจริงแล้วคอนเดนเซอร์ถูกออกแบบให้มีขนาดที่เหมาะสมแล้วตามข้อกำหนด

หากเกิดเหตุการโหลดสินค้าที่ไม่เหมาะสมบ่อยๆ จะทำให้คอมเพรสเซอร์เสียหายได้ แต่หากมีการโหลดที่น้อยเกินไปก็จะทำให้ไม่คุ้มค่าต่อการเดินเครื่องเช่นกัน

การหมุนเวียนของลมเย็นภายในฟรีซเซอร์

ในเชิงทฤษฎีอากาศเป็นตัวกลางในการนำความร้อนที่ไม่ดี เนื่องจากอากาศมีค่าความจุความร้อนจำเพาะ (Specific Heat Capacity) ที่ต่ำ จึงจำเป็นต้องใช้อากาศที่มีความเร็วสูงในการช่วยดึงความร้อนออกจากสินค้าที่กำลังทำความเย็นอยู่ โดยหากต้องการความเร็วลมที่สูง พัดลมทำความเย็นต้องทำงานหนักและมีขนาดใหญ่ ทำให้เกิดการคายความร้อนทิ้งเป็นภาระของระบบทำความเย็น หากว่าเราได้คำนวณค่าการทำความเย็นเผื่อไว้ล่วงหน้ามากพอจะทำให้การคายความร้อนของพัดลม ไม่ส่งผลต่อภาระการทำความเย็นแต่อย่างใด

ตัวอย่างที่ 1 การคำนวณภาระทำความเย็นล่วงหน้าของห้องที่กว้าง โดยกำหนดค่าความเร็วลมที่ไหลผ่านสินค้าที่ประมาณ 5.08 m/s ซึ่งห้องมีลักษณะพื้นที่หน้าตัดลมกว้าง และมีภาระความร้อนจากพัดลมที่สูง

ตัวอย่างที่ 2 การคำนวณภาระทำความเย็นล่วงหน้าของห้องที่แคบ โดยกำหนดค่าความเร็วลมที่ไหลผ่านสินค้าที่ประมาณ 5.08 m/s ซึ่งห้องมีลักษณะพื้นที่หน้าตัดลมแคบ และมีภาระความร้อนจากพัดลมที่ต่ำ

อุณหภูมิของลมเย็นภายในฟรีซเซอร์

อุณหภูมิของลมเย็นที่หมุนเวียนด้วยพัดลมควรมีปริมาณเพียงพอ ที่จะทำให้สินค้าถูกทำให้เยือกแข็งอย่างรวดเร็ว โดยจะต้องทำให้อุณหภูมิที่ใจกลางสินค้ามีอุณหภูมิต่ำกว่า -18 องศาเซลเซียส ซึ่งอุณหภูมิของลมเย็นภายในฟรีซเซอร์มักมีค่าต่ำถึง -35 องศาเซลเซียส ส่งผลให้การฟรีซสินค้าด้วยอุณหภูมิที่ต่ำมากๆ Freezing Time นั้นสั้นลง แต่ต้องอย่าลืมคำนึงถึงขนาดและการจัดเรียงของสินค้าที่เหมาะสม เพราะจะส่งผลต่อการไหลเวียนของลมเย็นที่ผ่านสินค้าด้วย

การเลือกใช้อุณหภูมิของลมเย็นที่ต่ำมากๆ ส่งผลให้เสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น เราจึงต้องพิจารณาจากความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วลมที่ผ่านสินค้ากับอุณหภูมิอากาศที่ผ่านสินค้า ซึ่ง Air Blast Freezer ทั้งแบบต่อเนื่อง (Continuous freezer) และแบบเป็นช่วง (Batch freezer) ควรมีค่าอยู่ที่ 1.5-6 m/s และอุณหภูมิอากาศที่ไหลผ่านสินค้าอยู่ระหว่าง -30 ถึง -40 องศาเซลเซียส ตามตารางด้านล่างนี้

ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วลมที่ผ่านสินค้า และอุณหภูมิอากาศที่ผ่านสินค้า

เวลาในการทำเยือกแข็ง (Freezing Time)

สำหรับการออกแบบ Air Blast Freezer ปริมาณสินค้าและเวลาจะเป็นตัวกำหนดขนาดของห้อง ขนาดของคอล์ยเย็น และยังเป็นตัวกำหนดค่าการทำความเย็นของระบบทั้งหมดในการทำความเย็นด้วย ผู้ใช้งานจึงต้องทำความเข้าใจถึงความสำคัญของเวลาในการทำเยือกแข็งให้ดี โดยปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงเรื่องเวลาได้แก่ จำนวนหรือปริมาณสินค้า การจัดเรียงสินค้า ความเร็วลม อุณหภูมิสินค้าก่อนฟรีซ เป็นต้น

แต่การหาค่าเวลาที่เหมาะสมนั้นไม่มีสูตรที่ชัดเจน เนื่องจากตัวแปรที่มีผลต่อเวลานั้นมีจำนวนมากเกินไป อย่างไรก็ตามเราสามารถควบคุมเวลาได้ด้วยการทดลองสภาวะการควบคุมปัจจัยบางอย่างให้คงที่ด้วยตนเองได้ เช่น ปริมาณสินค้า การจัดเรียง เพื่อให้ทราบถึงเวลาฟรีซที่เหมาะสมของเราเอง

การละลายน้ำแข็งภายในฟรีซเซอร์ (Defrost in freezer)

เมื่อ Air Blast Freezer ใช้งานได้สักช่วงหนึ่งจะเกิดน้ำแข็งเกาะตามบริเวณผนังห้อง พื้นห้อง เพดานห้อง ขอบประตูไปจนถึงตัวคอล์ยที่ทำความเย็นด้วยเช่นกัน น้ำแข็งเหล่านี้ ควรต้องละลายออกตามระยะเวลาที่เหมาะสม เนื่องจากการสะสมของน้ำแข็งที่มากเกินไปจะสร้างปัญหาและอันตรายต่อผู้ใช้งานได้ และมีผลกระทบโดยตรงกับคอล์ยเย็นที่ทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนระหว่างลมกับคอล์ยลดลง

สาเหตุที่ส่งผลให้น้ำแข็งสะสมอยู่ในคอล์ยมี 3 รูปแบบคือ

1. น้ำที่ระเหยออกมาจากสินค้าที่กำลังจะฟรีซซึ่งมีปริมาณร้อยละ 1-3 โดยน้ำหนักของสินค้า ในกรณีที่ไม่มีบรรจุภัณฑ์น้ำเหล่านี้จะกลายเป็นน้ำแข็ง

2. ไอน้ำจากภายนอกไหลเข้าสู่ห้องเมื่อมีการเปิดประตู หรือผ่านทางวาล์วปรับความดันอากาศภายในห้อง

3. อากาศที่รั่วเข้ามาตามรอยซึมที่ผนังห้อง

คำแนะนำสำหรับการป้องกันและลดการเกิดน้ำแข็งภายในห้อง

ทำได้โดยการออกแบบพื้นที่ห้องเพื่อปรับอุณหภูมิด้านหน้าห้องฟรีซเซอร์ โดยมีอุณหภูมิอยู่ที่ 0-5 องศาเซลเซียส โดยพื้นที่ดังกล่าวจะเรียกว่า Ante Room ซึ่งจะมีหน้าที่ในการลดปริมาณไอน้ำให้ต่ำลง แต่หากออกแบบให้เปิดประตูห้องออกมาโดยที่ไม่มี Ante Room ซึ่งจะต้องสัมผัสกับอากาศภายนอกถึง 25-30 องศาเซลเซียส จะทำให้โอกาศเกิดไอน้ำมีมากขึ้น ส่งผลให้เกิดน้ำแข็งภายในห้องได้ง่าย

การออกแบบพื้นที่ของ Air Blast Freezer เพื่อลดการเกิดน้ำแข็งภายในห้องฟรีซเซอร์

สรุป

จากที่เห็นข้อมูลของการออกแบบห้องฟรีซเซอร์แบบ Air Blast Freezer นั้นมีข้อปฏิบัติในการใช้งานและรายละเอียดอยู่จำนวนมาก แต่ถ้าคุณสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ได้ครบทั้งหมด จะช่วยให้ธุรกิจของคุณบรรลุวัตถุประสงค์ในการฟรีซสินค้า และยังช่วยประหยัดพลังงานได้มากขึ้น เพื่อให้คุณสามารถผลิตสินค้าแช่แข็งได้อย่างมีคุณภาพส่งตรงถึงผู้บริโภคได้

หากคุณต้องการข้อมูลหรือคำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Air Blast Freezer สามารถติดต่อเราได้ที่นี่ เรามีผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับระบบทำความเย็นที่ช่วยให้ธุรกิจของคุณมีประสิทธิภาพในการผลิตสินค้าแช่แข็งมากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย : ดร. สุกิจ ลิติกรณ์
ผู้อำนวยการสนับสนุนวิศวกรรม ธุรกิจระบบทำความเย็น
บริษัท หาญ เอ็นจิเนียริ่ง โซลูชั่นส์ จำกัด (มหาชน)

—————————————————-

 อ้างอิงจาก :

– HANDBOOK OF POULTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY

– Proceeding of ENCIT 2010 “AIR BLAST FREEZERS AND THEIR SIGNIFICANCE TO FOOD FREEZING : A REVIEW”

– FRITERM TERMIK CIHAZLAR SANAYI VE TICARET A.S. “BLAST FREEZING APPLICATIONS IN CONVENTIONAL ROOMS”