Hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm: 5 điểm chạm mà người làm môi trường nhìn thấy

Vì sao hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm là chuyện của cả người làm môi trường

Mọi lượng không khí được hút ra khỏi xưởng đều phải đi đâu đó. Không khí từ khu chiên, rang, sấy mang theo hơi dầu và mùi. Không khí từ khu lên men mang theo hơi ẩm và mùi đặc trưng. Không khí từ khu đóng gói bột mang theo bụi mịn. Nếu hệ thống hút thải không được thiết kế cùng phương án xử lý, chúng trở thành khí thải và mùi ảnh hưởng tới khu dân cư xung quanh.

Ngược lại, mọi vấn đề trong xưởng như ngưng tụ hơi nước trên trần, nấm mốc trên tường, côn trùng bị hút vào theo luồng gió đều liên quan đến cách hệ thống HVAC cấp và cân bằng không khí. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng tới sản phẩm mà còn tạo ra nước thải vệ sinh nhiều hơn, hóa chất tẩy rửa nhiều hơn.

5 điểm chạm giữa HVAC và môi trường trong nhà máy thực phẩm

1. Phân vùng áp suất theo mức độ vệ sinh

Nguyên tắc cơ bản của nhà máy thực phẩm là không khí đi từ vùng sạch sang vùng kém sạch, không bao giờ ngược lại. Khu đóng gói thành phẩm giữ áp cao hơn khu chế biến, khu chế biến cao hơn khu sơ chế và kho nguyên liệu. Khi phân vùng áp suất đúng, bụi, vi sinh và mùi từ khu nguyên liệu không lan sang khu thành phẩm.

Tại nhà máy Vinacafe Biên Hòa, Hòa Việt thiết kế và thi công hệ thống HVAC cho khu đóng gói rộng khoảng 3.000 m² trên hai tầng, cấp sạch E, nhiệt độ 23±3°C và độ ẩm 50±5%. Với cà phê hòa tan, độ ẩm là yếu tố sống còn: bột hút ẩm sẽ vón cục và ảnh hưởng đến chất lượng bao gói. Chi tiết dự án được công bố tại trang HVAC khu đóng gói nhà máy Vinacafe Biên Hòa.

2. Kiểm soát độ ẩm và nước ngưng

Nhà máy thực phẩm có nhiều nguồn hơi nước: nồi nấu, thiết bị hấp, rửa sàn, vệ sinh thiết bị. Nếu hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm không tách ẩm đủ, hơi nước ngưng tụ trên trần và đường ống lạnh, nhỏ giọt xuống dây chuyền. Đây là mối nguy về vệ sinh được các chương trình HACCP đặc biệt lưu ý.

Từ góc nhìn môi trường, nước ngưng từ AHU và FCU là một dòng nước cần được thu gom đúng cách. Nước ngưng tương đối sạch nhưng nếu chảy tràn qua sàn xưởng sẽ cuốn theo bụi bẩn vào hệ thống thoát nước, làm tăng tải cho trạm xử lý nước thải. Một số nhà máy còn tận dụng nước ngưng cho tháp giải nhiệt hoặc tưới cây.

3. Hút thải và xử lý mùi

Khu chiên, rang, sấy và lên men cần hút thải cục bộ. Không khí hút ra mang theo mùi và đôi khi cả hạt dầu mỡ. Nếu xả thẳng ra mái, mùi sẽ lan sang khu dân cư và trở thành nguồn khiếu nại. Phương án xử lý như tháp hấp thụ, than hoạt tính hay biofilter cần được tính đến ngay khi thiết kế hệ thống hút, vì lưu lượng và vị trí miệng thải quyết định kích thước thiết bị xử lý.

Đức Tài thường được mời vào khi nhà máy đã vận hành và bị phản ánh về mùi. Lúc đó, việc cải tạo phức tạp và tốn kém hơn nhiều so với thiết kế đồng bộ từ đầu. Giải pháp xử lý mùi tòa nhà và nhà xưởng của chúng tôi hiệu quả nhất khi được phối hợp với nhà thầu HVAC ngay từ bản vẽ.

4. Ống gió vải và vệ sinh

Một chi tiết thú vị trong các công trình thực phẩm của Hòa Việt là việc dùng ống gió vải, như ở Vinacafe Biên Hòa và nhà máy chiết xuất collagen Vĩnh Hoàn 5. Ống gió vải phân phối gió đều trên toàn bộ chiều dài, giảm gió lùa trực tiếp vào công nhân và sản phẩm, đồng thời có thể tháo xuống giặt. Với nhà máy thực phẩm, khả năng vệ sinh định kỳ đường ống phân phối gió là một ưu điểm lớn so với ống tôn kín, nơi bụi và vi sinh có thể tích tụ lâu ngày.

5. Gió tươi, lọc gió và côn trùng

Côn trùng là mối nguy thường gặp nhất trong đánh giá HACCP. Nếu xưởng bị âm áp so với bên ngoài, côn trùng và bụi sẽ bị hút vào qua khe cửa, cửa nhập hàng. Hệ thống HVAC cần cấp đủ gió tươi đã lọc để giữ xưởng dương áp nhẹ so với ngoài trời, đồng thời bố trí màn gió, cửa đóng nhanh ở các lối nhập xuất. Tiêu chuẩn ASHRAE 62.1 về thông gió và chất lượng không khí trong nhà là tài liệu tham chiếu hữu ích khi tính lượng gió tươi.^[2]

Năng lượng: điểm chạm thứ sáu ít được nhắc tới

Ngoài mùi, khí thải và nước thải, còn một điểm chạm nữa giữa hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm và môi trường: tiêu thụ năng lượng. Điều hòa, tách ẩm và kho lạnh thường là nhóm phụ tải điện lớn nhất của nhà máy thực phẩm sau dây chuyền sản xuất. Điện năng tiêu thụ càng lớn, phát thải gián tiếp càng cao, và báo cáo phát thải khí nhà kính ngày càng được các đối tác xuất khẩu yêu cầu.

Những giải pháp như chiller hiệu suất cao, thu hồi nhiệt từ gió thải, điều khiển tốc độ quạt theo nhu cầu, cách nhiệt tốt cho kho lạnh không chỉ giảm hóa đơn tiền điện mà còn giúp nhà máy có số liệu tốt hơn trong báo cáo môi trường. Đây là lý do khi tư vấn hồ sơ môi trường cho nhà máy thực phẩm, Đức Tài luôn hỏi thêm về hệ thống điều hòa và lạnh, không chỉ về trạm xử lý nước thải.

Các công trình HVAC nhà máy thực phẩm của Hòa Việt

Danh mục dự án của Hòa Việt có nhiều nhà máy thực phẩm, đồ uống và hàng tiêu dùng. Bảng dưới đây tóm tắt một số dự án theo thông tin công ty công bố.

Danh sách đầy đủ có trong mục dự án nhà máy thực phẩm của Hòa Việt.

Bảy thông số nên chốt khi thiết kế hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm

Từ kinh nghiệm phối hợp ở các dự án, chúng tôi thấy những nhà máy vận hành ổn định nhất là nhà máy mà chủ đầu tư và nhà thầu đã thống nhất rõ các thông số sau ngay từ giai đoạn thiết kế:

1. Bản đồ phân vùng vệ sinh và chiều áp suất giữa các vùng.
2. Nhiệt độ, độ ẩm mục tiêu cho từng khu, kèm dung sai cho phép.
3. Lượng gió tươi theo số người và nguồn phát sinh mùi, ẩm.
4. Cấp lọc gió cho từng vùng, vị trí miệng lấy gió tươi so với miệng thải.
5. Danh sách điểm hút thải cục bộ và phương án xử lý đi kèm mỗi điểm.
6. Phương án thu gom nước ngưng từ AHU, FCU và đường ống lạnh.
7. Yêu cầu vệ sinh đường ống gió: loại ống, cửa thăm, tần suất làm sạch.

Bảy thông số này nằm ở ranh giới giữa hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm và hệ thống môi trường. Khi được chốt sớm, cả nhà thầu cơ điện lẫn đơn vị môi trường đều có căn cứ rõ ràng để thiết kế phần việc của mình, và nhà máy tránh được những lần cải tạo tốn kém sau khi đã đi vào sản xuất.

Một tình huống minh họa: mùi rang lan ra khu dân cư

Hãy hình dung một xưởng rang và đóng gói cà phê mở rộng công suất. Lò rang mới được lắp, quạt hút được nâng công suất, miệng thải được kéo lên mái. Vài tuần sau, khu dân cư cách nhà máy vài trăm mét bắt đầu phản ánh về mùi khét vào buổi chiều.

Khi khảo sát, đội kỹ thuật phát hiện ba điều. Lưu lượng hút tăng nhưng không có phương án xử lý mùi đi kèm. Hệ thống HVAC khu đóng gói lại cấp gió tươi từ một miệng lấy gió gần miệng thải của lò rang, khiến mùi quay ngược vào xưởng. Và vì lưu lượng hút tăng mà gió cấp bù không tăng, khu rang bị âm áp sâu, kéo cả không khí từ khu đóng gói sang.

Giải pháp cần cả hai phía: bổ sung thiết bị xử lý mùi cho dòng khí thải lò rang, dời miệng lấy gió tươi của hệ thống HVAC, và cân bằng lại gió cấp, gió hút giữa các khu. Không bên nào giải quyết được một mình. Đó là lý do chúng tôi luôn khuyên chủ đầu tư nhà máy thực phẩm mời nhà thầu HVAC và đơn vị môi trường cùng ngồi lại từ đầu.

Hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm khi nâng cấp lên GMP-WHO

Một xu hướng rõ rệt những năm gần đây là các nhà máy thực phẩm chức năng chuyển lên tiêu chuẩn GMP-WHO, gần với yêu cầu của nhà máy dược. Khi đó, hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm phải đáp ứng cấp sạch D, kiểm soát độ ẩm thấp hơn nhiều, có hệ thống BMS ghi nhận dữ liệu và có hồ sơ thẩm định.

Hòa Việt đã thực hiện nhiều dự án loại này: nhà máy thực phẩm chức năng Imexpharm tại Đồng Tháp, nhà máy thực phẩm chức năng Domesco, nhà máy Nhất Nhất số 2 với diện tích khoảng 12.000 m² và yêu cầu độ ẩm ở một số khu dưới 25%. Với những nhà máy như vậy, yêu cầu về môi trường cũng tăng theo: hệ thống thu gom bụi từ khu pha chế, xử lý khí thải từ khu sấy, nước thải từ khu vệ sinh thiết bị.

Câu hỏi thường gặp

Nhà máy thực phẩm có cần phòng sạch không?

Tùy sản phẩm và tiêu chuẩn áp dụng. Nhiều nhà máy theo HACCP dùng cấp sạch E hoặc vùng kiểm soát vệ sinh; nhà máy thực phẩm chức năng theo GMP-WHO thường cần cấp sạch D cho khu sản xuất.

Hệ thống HVAC nhà máy thực phẩm nên dùng AHU nước hay AHU gas?

AHU nước kết hợp chiller phù hợp với nhà máy lớn, nhiều khu, cần điều khiển chính xác và tiết kiệm năng lượng. AHU gas phù hợp với quy mô nhỏ hơn hoặc từng khu độc lập. Lựa chọn cụ thể nên dựa trên tính toán tải và chi phí vòng đời.

Có nên thiết kế xử lý mùi cùng lúc với HVAC?

Nên. Lưu lượng, nhiệt độ và vị trí miệng thải quyết định thiết bị xử lý. Thiết kế đồng bộ giúp tiết kiệm đáng kể so với cải tạo sau khi đã có khiếu nại.