Меню Рубрики

Установки для охлаждения молока описание

Холодильные установки для молока

Спустя всего 2 часа после доения в полученном свежем молоке начинают активно развиваться различные бактерии, в первую очередь, кисломолочные. Чтобы предотвратить процесс сквашивания, температуру парного молока (37-35 °C) необходимо быстро понизить. И если в домашних условиях для этих целей используется обычный холодильник, то на предприятиях молочной промышленности применяется специализированное оборудование. Холодильные установки для охлаждения молока успешно предотвращают рост патогенных бактерий и микроорганизмов, тем самым обеспечивая производственные потребности как небольших молочных ферм, так и крупных молокозаводов.

Способы охлаждения, используемые в установках

Холодильные установки для молока можно разделить на три группы:

  1. Устройства, использующие принцип прямого охлаждения.
  2. Устройства, функционирующие при помощи промежуточного носителя.
  3. Молочные установки комбинированного охлаждения.

В первой группе любая охладительная установка для молока понижает температуру продукта за счет непосредственного контакта с хладагентом, которым чаще всего является фреон. Прямое охлаждение является самым простым и быстрым способом понижения температуры сырого молока.

Все холодильники имеют простую конструкцию. Они состоят из цистерны с люком, устройства для смешивания, СИП-мойки. Температуру сырья понижает встроенный испаритель, работающий на фреоне. Чтобы молоко охлаждалось равномерно, во время всего процесса внутри установки постоянно работает специальный перемешиватель. В дальнейшем, когда охлажденное молоко оставляется на хранение, перемешиватель включается через заданное время, например, каждые 20 минут. В нижнюю часть цистерны вмонтирован испаритель, его наружная поверхность контактирует с продуктом. Попадая в этот узел, жидкий фреон переходит в газообразное состояние, после чего начинается поглощение тепла из молока. Продукт охлаждается, а фреон перекачивается обратно в конденсатор, где снова переходит в жидкое состояние. Цикл повторяется до тех пор, пока продукт не охладится до требуемой температуры.

Прямое охлаждение молока также может осуществляться при помощи льда. Например, холодильное оборудование для молока мгновенного охлаждения представляет собой хранилища, заполненные льдом. Охлаждение происходит за счет удельной теплоёмкости таяния.

Второй способ предполагает использование промежуточного теплоносителя, который транспортируется насосами по специальным каналам. Конденсатор такой установки, как правило, вынесен отдельно.

Для повышения эффективности работы танков-охладителей при помощи комбинированных установок осуществляется предварительное охлаждение продукта в потоке. Подготовка молока осуществляется с помощьюледяной воды. В этих целях используются пластинчатые или трубчатые теплообменники. Пластинчатые теплообменники изготавливают в виде кассеты из стальных пластин, а трубчатые устройства состоят из труб для прокачивания молочного продукта и воды. Предварительное охлаждение осуществляется с использованием льдогенератора посредством подачи артезианской или водопроводной воды.

Холодильные установки для охлаждения молока могут быть вертикальными или горизонтальными, открытого (резервуар с откидной крышкой в верхней части) и закрытого (цистерна или танк) типа. Санитарная обработка устройств может осуществляться в автоматическом режиме или вручную.

Наши преимущества

Наша компания является надежным поставщиком оборудования для предприятий по переработке молочной продукции. Мы предлагаем современные качественные молочные холодильные установки всех существующих типов, разного объема, от лучших российских и иностранных производителей. В нашем каталоге вы сможете выбрать оптимальное именно для ваших задач холодильное оборудование для молока.

Вы обязательно оцените следующие преимущества сотрудничества с нами:

  • круглосуточный режим работы информационной сервисной службы нашей компании;
  • бесплатную подробную консультацию специалистов и помощь в выборе оборудования;
  • индивидуальный подход к каждому заказчику;
  • минимальные сроки обработки заявки;
  • оперативную доставку выбранного оборудования;
  • выбор способов оплаты.

Мы также предлагаем оптимальные цены на все установки.

источник

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМАХ И КОМПЛЕКСАХ

Аннотация: Представлены современные технологии и оборудование, применяемые для охлаждения и хранения молока на животноводческих фермах и комплексах. Рассмотрены принципиальные возможности, особенности, преимущества и недостатки данных систем. Приведена энергоэффективная конструкция прямоточной вентиляторной градирни, предназначенной для охлаждения молока естественным холодом в зимний период в сочетании с работой холодильных установок искусственного холода в схемах охлаждения проточной или ледяной водой.

Выпуск: №1 / 2019 (январь — март)

Автор(ы): Борисов Виталий Иванович
кандидат технических наук, доцент, кафедра механизации переработки сельскохозяйственной продукции, институт механики и энергетики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»

Борисова Наталья Васильевна
магистрант, институт механики и энергетики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»

Зайцев Владислав Олегович
студент, институт механики и энергетики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»

Библиографическое описание статьи для цитирования: Борисов В. И. Современные технологии и оборудование для охлаждения молока на животноводческих фермах и комплексах [Электронный ресурс] / В. И. Борисов, Н. В. Борисова, В. О. Зайцев / Современные проблемы территориального развития : электрон. журн. – 2019. – № 1. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.

Читайте также:  Установка демпфера руля уаза патриота

Молоко является ценным пищевым продуктом, содержащим необходимые для организма питательные вещества. Поэтому для сохранения питательных свойств молоко подвергают охлаждению. Быстрое охлаждение предупреждает размножение микроорганизмов, продлевает его бактерицидную фазу. Температура охлаждения определяется сроком хранения молока на ферме. Так, при ежедневной сдаче молока, его охлаждают до температуры 4 ºС в течение не более 3 часов от начала доения.

В настоящее время на животноводческих фермах и комплексах существуют следующие разновидности систем охлаждения молока [1–7].

  1. Прямое охлаждение в танке (резервуаре-охладителе). Отфильтрованное молоко поступает прямо в танк и там охлаждается фреоновым испарителем охладителя.
  2. Предварительное охлаждение проточной водой и доохлаждение в танке. После фильтрации молоко проходит через пластинчатый теплообменник, навстречу потоку молока проходит поток проточной воды. Вода забирает часть температуры молока, которое доохлаждается затем в танке.
  3. Предварительное охлаждение проточной водой, охлаждение ледяной водой/гликолем, хранение в танке. После фильтрации молоко проходит через пластинчатый теплообменник, навстречу потоку молока проходит поток проточной воды, затем поток хладагента, после чего молоко поступает в танк с температурой хранения 2–4 ºС.
  4. Полное охлаждение в потоке ледяной водой / гликолем. Аналогично предшествующей системе охлаждения за исключением отсутствия прохождения потока молока через проточную воду.

Самое широкое применение получили системы прямого охлаждения в танке-охладителе (рис. 1), классификация которых проводится по нескольким критериям. Первым из критериев является мощность охладительной установки, которая зависит от количества молока (надоя), одномоментно поступающего в танк после дойки. Таким образом, танки предназначаются для охлаждения 2 надоев (50% объема танка), 4 надоев (25% объема танка) и 6 надоев (16,5% объема танка) от 35 ºС до 4 ºС в течение 3 часов. Допустимая температура окружающей среды является вторым критерием. Она делит танки на три класса от «А» до «С» при соответствующих температурах от 43 ºС до 32 ºС. Последующие классификационные критерии деления танков учитывают их конструктивные и эксплуатационные особенности, такие как тип и форма, а также максимальное время охлаждения.

Основными преимуществами использования танков являются их несложная конструкция, простота обслуживания, универсальность, низкая стоимость, компактность, возможность автоматической промывки. При всех их преимуществах для охлаждения молока до заданной температуры необходимо около 3 часов, а также наличие минимального его объема, что приводит к размножению бактерий в данный период.

Рис. 1. Универсальный танк-охладитель молока

Встраивание в напорную магистраль перед молочным фильтром пластинчатого теплообменника позволяет предварительно охлаждать молоко проточной водой и с последующим доохлаждением в танке. Такая система сохраняет все плюсы прямого охлаждения в танке, компактность, позволяет снизить затраты на электроэнергию и приобретение танка, а также получить подогретую воду после теплообмена, которую можно использовать для водопоения, смыв навоза или другие хозяйственные нужды [1–6] (рис. 2). При этом повышаются требования к качеству воды из-за чувствительности теплообменных систем, к осуществлению промывки теплообменника, а также встает вопрос использования воды после охлаждения при отсутствии возможности ее повторного использования.

Рис. 2. Схема предварительного охлаждения молока проточной водой и повторного ее использования

Системы предварительного охлаждения молока проточной водой, последующего охлаждения ледяной водой / гликолем или сразу полного охлаждения являются практически аналогичными 1 (рис. 3). Чертами, отличающими их, являются количество ступеней охлаждения, используемая жидкость и оборудование для генерации охлаждения. Из-за мгновенного охлаждения такие системы позволяют получать молоко высокого качества с непосредственной загрузкой в цистерны-прицепы и транспортировкой на молокоперерабатывающие предприятия. Их отличия и преимущества состоят в технической приемлемости любых потоков и количества молока, возможности использования любых теплоемкостей для хранения молока и простом механизме резервирования рабочих органов. Однако использование таких систем предполагает высокую стоимость их компонентов, сравнительно большее потребление электроэнергии, необходимость дополнительных затрат на счетчики молока, их техническую сложность, высокие требования к сервисной службе и обслуживающему персоналу.

Рис. 3. Схема предварительного охлаждения молока проточной водой и охлаждения гликолем с хранением в танке

В настоящее время широкое распространение получают холодильные машины и установки естественного холода для охлаждения молока циркуляционной водой [8, 9]. Климатические условия на большей территории России, в том числе и Мордовии, с температурами наружного воздуха ниже температуры охлаждения молока на протяжении 6–7 месяцев предоставляют возможность осуществить применение естественного холода. Данные машины с успехом могут быть внедрены в представленных выше схемах охлаждения молока проточной или ледяной водой (рис. 2 и 3) без значительного удорожания стоимости и при минимальном потреблении электроэнергии.

Читайте также:  Установка карданного вала с двумя подвесными

Современные конструкции холодильных машин и установок представлены эжекторными и противоточными вентиляторными градирнями [8, 9], которые работают при высокой начальной температуре охлаждаемой воды и в условиях плюсовых температур воздуха. Однако при работе противоточной вентиляторной градирни при отрицательных температурах охлаждающего воздуха происходит ее обмерзание, а эжекторная градирня малоэффективна [8, 9] при повышенной влажности поступающего воздуха.

Таким образом, создание конструкции вентиляторной градирни, работающей в атмосфере воздуха повышенной влажности и отрицательной температуры, и обоснование ее конструктивно-технологических параметров является важной задачей.

В данной статье авторами описывается экспериментальная установка [10] (рис. 4), использующая естественный холод для охлаждения циркуляционной воды.

Рис. 4. Схема экспериментальной установки:

1 – оросительная насадка; 2 – форсунка; 3 – осевой вентилятор; 4 – поддон; 5 – труба сливная;
6 – емкость накопительная; 7 – поплавковый клапан; 8, 12 – насосы; 9 – охладитель пластинчатый;
10 – танк-охладитель; 11 – кран сливной; 13 – психрометр; 14 – анемометр;
15 – счетчик для воды;
16 – вентиль; 17 – жалюзи

Установка размещена на открытом воздухе. Она представляет собой вентиляторную градирню с прямоточным теплообменным аппаратом типа «вода–воздух», а также содержит резервуар с водой для аккумулирования холода. Внешний вид экспериментальной установки показан на рисунке 5. Ее параметры были выбраны так, чтобы она могла вписаться в качестве стандартного источника холодоснабжения для охлаждения молока естественным холодом.

Установка для исследования рабочего процесса охлаждения молока оборотной ледяной водой состоит из прямоточного теплообменного аппарата «вода–воздух» с оросительной насадкой, а также с расположенным над ним осевым вентилятором и разбрызгивающей центробежной форсункой.

Рис. 5. Внешний вид экспериментальной установки

Данный водоохладитель «вода–воздух» состоит: из оросительной насадки 1 навитой из гофрированной и плоской стальной лент толщиной 0,5 мм и высотой 0,5 м с общей охлаждающей поверхностью 51 м 2 , из, расположенной над оросительной насадкой, центробежной форсунки 2 с пластинчатым завихрителем и из осевого вентилятора 3 марки В06-300 № 8 с электродвигателем мощностью 1,1 кВт. Форсунка выбиралась с учетом размеров капель, давления перед форсункой, расхода жидкости, угла раскрытия факела разбрызгивания и равномерным распределением воды в зоне факела.

Под водоохладителем расположен поддон 4 с водой рабочим объемом 0,9 м 3. Он предназначен для накопления холода в виде льда в периодах между охлаждением продукта. Поддон содержит сливную трубу 5, через которую охлажденная вода поступает внутрь молочного блока в накопительную емкость 6 вместимостью 200 литров с поплавковым клапаном 7. Вода из промежуточной емкости центробежным насосом 8 КМ 8/18 с установленной мощностью привода 1,1 кВт, подается через пластинчатый охладитель 9 на форсунку 2.

Вода, разбрызгиваясь форсункой на мелкие капли, обдувается прямотоком холодным наружным воздухом, подаваемым осевым вентилятором. Водовоздушная смесь вступает в непосредственный контакт друг с другом и проходит через оросительную насадку теплообменника. Оросительная насадка увеличивает поверхность контакта, что дополнительно интенсифицирует процесс охлаждения воды. Резкое изменение направления движения водовоздушного потока отделяет смесь на воздушный и водяной потоки. Воздух, изменяя свое направление, отделяется от капель воды и удаляется из охладителя. Дальнейшее охлаждение воды происходит при контакте воды со льдом, намороженным в резервуаре градирни. Вода, охладившись в водоохладителе естественного холода, поступает в накопительную емкость, находящуюся внутри молочного блока.

Охлаждаемый продукт из резервуара танка-охладителя 10 через кран 11 молочным насосом 12 подается в пластинчатый охладитель 9 и, охладившись, поступает в другой резервуар танка-охладителя. Расход воды в установке должен быть постоянным и равным 2,1 кг/с. Среднее количество воды, подлежащее охлаждению в установке, составляет от 700 до 1500 кг.

Также в процессе эксплуатации установки существует возможность изменять расход воды вентилем 16, а расход воздуха – жалюзийной решеткой 17. Производительность установки для охлаждения молока естественным холодом в зависимости от изменения параметров наружного воздуха определяется по количеству и температуре охлажденной воды.

Для контроля и регистрации показаний были установлены контрольно-измерительные приборы. В ходе работы установки фиксировались следующие параметры: температура воды и ее расход, температура и относительная влажность воздуха, а также скорость его потока. Исследования проводились в зимний период на молочной ферме ООО «Агросоюз Левженский» Рузаевского района Республики Мордовия.

Основным показателем, характеризующим работу водоохлаждающей установки, является температура охлаждения воды. Зависимость температуры охлаждения воды от площади охлаждения и скорости воздуха показана рисунке 6. Из анализа, приведенной зависимости следует, что наибольшее изменение температуры воды происходит в верхней зоне в месте нахождения оросительной насадки и по мере увеличения поверхности интенсивность охлаждения уменьшается.

Рис. 6. Зависимость температуры охлаждения воды tw от площади охлаждения F

Эффективность процесса теплообмена Е в зависимости от скорости воздуха υг и температуры tнг показана на рисунке 7. Данный график демонстрирует, что эффективность охлаждения воды Ew с увеличением скорости воздуха возрастает, а эффективность тепловосприятия охлаждающего воздуха Eг – уменьшается.

Читайте также:  Установка забора на участке недорого

Эффективность процесса тепло- и массообмена определялась по выражению:

где tвх, tвых – температуры теплоносителей, соответственно на входе и выходе из теплообменного аппарата, К; t* – предельно достижимая, в данном процессе, температура теплоносителя, К.

Рис. 7. График зависимости степени эффективности процесса тепло- и массообмена от скорости воздуха

Увеличение скорости воздуха интенсифицирует процесс охлаждения воды, но в то же время увеличивает энергозатраты. Графическая зависимость удельных энергозатрат от начальной температуры воздуха представлена на рисунке 8. Данная зависимость показывает, что удельные затраты электроэнергии на охлаждение оборотной воды от температуры наружного воздуха изменяются по параболическому закону. При температуре воздуха tнг = 278 К увеличение скорости воздуха с 6,5 до 10 м/с увеличивает удельные энергозатраты в 2,67 раза, а хладопроизводительность при этом увеличивается в 1,4 раза.

Рис. 8. График зависимости удельных энергозатрат на охлаждение оборотной воды от температуры tнг при скорости воздуха υг

Анализ экспериментальных данных показывает, что водоохлаждающие установки для охлаждения оборотной воды способны охлаждать молоко естественным холодом почти в течение всего стойлового содержания коров. Таким образом, использование конструкции вентиляторной градирни естественного холода в зимний период в сочетании с работой холодильных установок искусственного холода в схемах охлаждения проточной или ледяной водой позволит значительно снизить общие энергозатраты на процесс охлаждения молока в целом.

Список использованных источников

  1. Повышение эффективности систем охлаждения и хранения молока на фермах / Б. П. Коршунов, А. И. Учеваткин, Ф. Г. Марьяхин, А. Б. Коршунов, А.А. Мультан // Техника в сельском хозяйстве. 2010. № 2. С. 6–8.
  2. Дымар О. В. Технологии охлаждения молока на ферме // Переработка молока. 2012. № 4. С. 14–17.
  3. Улитенко А. И., Климаков В. В., Грачев Е. Ю. Охлаждение молока на летних фермах // Молочная промышленность. 2013. № 5. С. 42–43.
  4. Коршунов А. Б., Иванов В. В. Технологические схемы энергосберегающих систем для охлаждения молока на фермах // Инновации в сельском хозяйстве. 2014. № 4. С. 233–236.
  5. Охладительные емкости // GEA : сайт проектной, инженерно-сервисной компании. URL: https://www.gea.com/ru/productgroups/milking-systems/cooling-tanks/index.jsp (дата обращения: 13.02.2019).
  6. Предварительное охлаждение & мгновенное охлаждение. // GEA : сайт проектной, инженерно-сервисной компании. URL: https://www.gea.com/ru/productgroups/milking-systems/pre-cooling_instant-cooling/index.jsp (дата обращения: 15.03.2019).
  7. Борисов В. С., Борисов В. И. Современное оборудование для охлаждения молока // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : материалы Междунар. науч.-практ. конф. Саранск: [б. и.], 2007. С. 369–373.
  8. Перспективы применения естественного холода в различных климатических зонах России / Б. П. Коршунов, Ф. Г. Марьяхин, А. М. Мусин, А. И. Учеваткин, В. П. Мальнев // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. 2006. № 10. С. 22–26.
  9. Охлаждение молока с использованием естественного холода / В. Н. Туваев, А. А. Прозоров, Ю. Ю. Пустынная, А. А. Шутов // Молочная промышленность. 2009. № 5. С. 77.
  10. Борисов В. И., Зайцев В. О. Прямоточная вентиляторная градирня для охлаждения молока естественным холодом на животноводческих фермах и комплексах // Journal of advanced research in technical science. 2018. № 10-2. С. 45–51.

Borisov Vitaly

PhD in Engineering sciences, Associate Professor, Department of Mechanization of Processing of Agricultural Products, Institute of Mechanics and Power Engineering, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «National Research Ogarev Mordovia State University»

Borisovа Nataliy

undergraduate, Institute of Mechanics and Power Engineering, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «National Research Ogarev Mordovia State University»

Zaitsev Vladislav

student, Institute of Mechanics and Power Engineering, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «National Research Ogarev Mordovia State University»

MODERN TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT FOR COOLING MILK ON LIVESTOCK FARMS AND COMPLEXES

Modern technologies and equipment used for cooling and storage of milk on livestock farms and complexes are presented. The principal possibilities, features, advantages and disadvantages of these systems are considered. The energy-efficient design of a direct-flow fan cooling tower designed for cooling milk with natural cold in winter, combined with the operation of refrigeration units of artificial cold in cooling schemes with running or ice water is presented.

Key words: milk, cooling, method, equipment, classification, advantages, disadvantages, design, natural cold, cooling tower fan, water, efficiency.

© АНО СНОЛД «Партнёр», 2019

© Борисов В. И., 2019

© Борисова Н. В., 2019

© Зайцев В. О., 2019

источник