Чиллер для охлаждения молока и молочных продуктов

На фото чиллер с выносным конденсатором для охлаждения молока

• Быстрое охлаждение: После доения молоко обычно имеет температуру около 35-37°C, которую необходимо быстро снизить до 4°C или ниже. Это помогает предотвратить рост микроорганизмов и сохранить свежесть молока.
• Использование пластинчатых теплообменников: Часто в чиллерах для охлаждения молока используются пластинчатые теплообменники, где молоко проходит по одной стороне пластин, а охлаждающий агент (например, холодная вода или гликолевый раствор) — по другой. Это обеспечивает эффективный теплообмен и быстрое охлаждение молока.
• Циркуляция хладагента: В чиллере используется хладагент для извлечения тепла из молока. Хладагент циркулирует в замкнутой системе, где он поглощает тепло от молока и отводит его в конденсаторе.
• Гигиенический дизайн: Конструкция чиллера для охлаждения молока должна соответствовать строгим гигиеническим стандартам. Все компоненты, контактирующие с молоком, обычно изготавливаются из нержавеющей стали и легко очищаются.
• Хранение молока: После охлаждения молоко хранится в изолированных резервуарах при низкой температуре до транспортировки или дальнейшей переработки.

Пропиленгликоль или фреон

В случае с фреоном (или другими прямыми хладагентами), он часто используется в коммерческих и промышленных холодильных системах. Однако при прямом контакте с пищевым продуктом существует риск загрязнения в случае утечки, что может быть неприемлемо согласно санитарным нормам.

Пропиленгликоль часто используется в качестве промежуточного хладоносителя в чиллерах по нескольким причинам:

• Неядовитость: Пропиленгликоль является неядовитым веществом, что делает его безопасным для использования в пищевой промышленности.
• Температурные характеристики: Он обладает хорошими температурными характеристиками, что позволяет ему эффективно передавать холод при низких температурах.
• Коррозионная стойкость: Пропиленгликоль менее агрессивен по отношению к материалам оборудования по сравнению с некоторыми другими хладагентами.

Технологии охлаждения молока и бактерии

Производители молочных продуктов охлаждают их при изготовлении пастеризованного молока, кефира, творога, мороженого, сметаны, белковой пасты, твердых сыров, кетчупов, майонеза, сгущенного молока, горчицы, комбинированного и легкого масла, плавленого сыра, казеина, а также некоторых шампуней и др.

Молоко сначала очищают, а затем охлаждают. Молоко — это хорошая среда для колиформных, молочнокислых, маслянокислых и других бактерий. В молоко бактерии могут попасть с вымени животного, с рук человека, из воздуха, посуды и т.д. Для роста, развития микроорганизмов оптимальной является температура 25 — 40°С и рН среды 6,8 — 7,4.

Расти и развиваться молочнокислые бактерии, вызывающие сквашивание молока, приостанавливаются при t около 10°С и прекращаются при температуре 2-4°С. Приостановить это развитие в молоке можно его заморозкой. Но после размораживания большинство бактерий восстанавливает свою былую активность.

Длительность бактерицидной фазы зависит от температуры хранения молока. Например, при t=37°С фаза равна 2 часам, а при 10°C — увеличивается до 36 часов, при 5°C — до 48 часов, при 0°С — до 72 часов. При увеличении количества микробов в молоке на несколько тысяч при одинаковой температуре хранения длительность бактерицидной фазы уменьшается примерно в 2 раза. Следовательно, температура охлаждения — это основной параметр, определяющий кислотность молока. Молоко охлаждается открытым и закрытым способами, где применяют различное технологическое оборудование: емкости разной вместимости, пластинчатые и оросительные аппараты.

При охлаждении молочных продуктов основным параметром является продолжительность охлаждения. Пластинчатый охладитель охлаждает молоко в закрытом потоке. При использовании ледяной воды в качестве хладоносителя кратностью не менее 3х молоко охлаждается за 1 проход через аппарат до t не выше t ледяной воды на 3°С.

При охлаждении молока до 6 — 7°С смесь триглицеридов кристаллизуется, уменьшается в объеме. Охлаждение молока менее 0°С может привести к разрыву оболочек жировых шариков и к потере части молочного жира. Вот почему температура охлаждения любого молока не может превышать 4°С, а процесс охлаждения должен занимать, вообще говоря, не более 3 часов с момента доения.

Расчет холодопроизводительности чиллера для молока

m = V × ρ

где:
m – массовый расход молока (в килограммах в час, кг/ч),
V – объемный расход (в кубических метрах в час, м³/ч),
ρ – плотность молока (примерно 1030 кг/м³).

Подставляя значения, получаем:
m = 4 м³/ч × 1030 кг/м³ = 4120 кг/ч.

Затем, используем полученное значение для расчета холодопроизводительности по формуле:

Q = m × c_p × ΔT

где:
Q – холодопроизводительность (в киловаттах, кВт),
c_p – удельная теплоемкость молока (примерно 3.93 кДж/кг·°C),
ΔT – разница температур молока до и после охлаждения (в градусах Цельсия, °C).

Подставляя значения, получаем:
Q = 4120 кг/ч × 3.93 кДж/кг·°C × 26°C ≈ 421488 кДж/ч.
Переводя в киловатты: 421488 кДж/ч / 3600 с/ч = 117.08 кВт.

Таким образом, холодопроизводительность чиллера для охлаждения 4 м³/ч молока с температуры +30°C до +4°C составляет примерно 117.08 кВт.

Этот расчет показывает необходимую мощность охлаждения для эффективного снижения температуры молока в заданных условиях.

Типы чиллеров для молока

Чиллеры с выносным конденсатором для охлаждения пропиленгликоля: Эти системы идеально подходят для крупных производственных мощностей. Они часто используют пропиленгликоль как промежуточный хладоноситель, который обеспечивает безопасное и эффективное охлаждение молока. Выносной конденсатор обычно размещается на открытом воздухе, что позволяет более эффективно отводить тепло.

Моноблочные чиллеры воздушного охлаждения: Эти устройства подходят для небольших и средних производств. Они компактны и не требуют отдельного охлаждения хладагента, что делает их идеальным выбором для предприятий с ограниченным пространством. Моноблочные чиллеры обычно легче установить и требуют меньше технического обслуживания по сравнению с системами с выносным конденсатором.

Выбор между этими двумя вариантами зависит от нескольких факторов:

• Масштаб производства: Для больших молочных заводов более подходящими будут чиллеры с выносным конденсатором, в то время как для небольших ферм или молочных цехов могут быть достаточны моноблочные чиллеры.
• Доступное пространство: Если пространство ограничено, моноблочные чиллеры могут быть более предпочтительным вариантом.
• Энергоэффективность и эксплуатационные расходы: Системы с выносным конденсатором обычно обеспечивают более высокую энергоэффективность, особенно в крупномасштабных операциях.
• Бюджет: Моноблочные чиллеры могут быть более экономичным вариантом для небольших производств.

Принцип работы чиллера для охлаждения молока

На фото схема чиллера для охлаждения молока

Чиллер с воздушным конденсатором, используемый для охлаждения молока через промежуточный теплообменник, работает по следующему принципу:

Принцип работы чиллера с воздушным конденсатором

• Компрессор: Работа чиллера начинается с компрессора, который сжимает хладагент (например, фреон). Сжатие увеличивает температуру хладагента.
• Конденсатор с воздушным охлаждением: Горячий газообразный хладагент поступает в конденсатор, где он охлаждается и конденсируется воздухом. Воздушный конденсатор обычно имеет вентиляторы, которые обеспечивают принудительный обдув, увеличивая эффективность отвода тепла.
• Расширительный клапан: Затем хладагент проходит через расширительный клапан, где его давление и температура понижаются.
• Испаритель с пропиленгликолем: Пониженный по температуре хладагент поступает в испаритель. Здесь он поглощает тепло от пропиленгликоля, который циркулирует во внешней системе охлаждения молока. В испарителе хладагент испаряется, а пропиленгликоль охлаждается до заданной температуры (например, до 0°C).
• Теплообменник между пропиленгликолем и молоком: Прохладный пропиленгликоль затем подается в пластинчатый теплообменник, где он охлаждает молоко. В теплообменнике молоко и пропиленгликоль разделены пластинами, чтобы избежать прямого контакта, но тепло передается через эти пластины. Молоко, проходя через одну сторону теплообменника, охлаждается до желаемой температуры (обычно до +4°C), в то время как пропиленгликоль, циркулируя по другой стороне, нагревается.
• Циркуляция пропиленгликоля: После теплообмена пропиленгликоль возвращается в испаритель чиллера для повторного охлаждения и продолжения цикла.

Ключевые моменты

• Эффективность: Использование пропиленгликоля как промежуточного хладоносителя позволяет более эффективно и безопасно управлять процессом охлаждения молока.
• Безопасность: Так как молоко и хладагент чиллера не контактируют напрямую, это предотвращает риск загрязнения молока в случае утечки хладагента.
• Контроль температуры: Прецизионное управление температурой охлаждения молока обеспечивается благодаря регулированию температуры пропиленгликоля.

На фото чиллер с выносным воздушным конденсатором

Какие варианты резервирования могут быть у чиллера?

• Исполнение с несколькими раздельными контурами по фреону: Этот подход включает использование чиллера с несколькими независимыми хладагентными контурами. Если один контур выходит из строя, другие продолжают работать, обеспечивая бесперебойное охлаждение. Это обеспечивает высокий уровень надежности, так как чиллер может продолжать функционировать даже при частичном отказе.
• Резервные насосы с автоматическим переключением: На случай отказа основного насоса, система может быть оснащена одним или несколькими резервными насосами. В случае сбоя основного насоса система управления автоматически переключается на резервный, минимизируя время простоя.
• Дублирование чиллеров (N+1 или 2N): В этом подходе используются два или более чиллера, один из которых может служить полностью резервным (N+1) или каждый из которых может обеспечивать половину необходимой холодопроизводительности (2N). Такое решение особенно эффективно для крупных и критически важных систем.
• Модульные чиллеры: Модульные чиллеры состоят из нескольких меньших единиц, которые могут работать независимо друг от друга. В случае отказа одного модуля, другие продолжают функционировать, обеспечивая непрерывность процесса охлаждения.

В чем разница между моноблочным чиллером и чиллером с выносным конденсатором?

Моноблочный чиллер с воздушным охлаждением

Чиллер с выносным конденсатором

Какие особенности в подборе чиллера для молока?

• Мощность и холодопроизводительность: Чиллер должен иметь достаточную мощность для обеспечения требуемой температуры охлаждения молока. Это зависит от объема молока, который нужно охлаждать, и от начальной и конечной температур. Необходимо учитывать максимальную производительность молока, чтобы обеспечить достаточный запас по холодопроизводительности.
• Энергоэффективность: Выбор энергоэффективного чиллера может значительно снизить эксплуатационные расходы. Это особенно важно для крупных производств с высокими объемами охлаждения молока.
• Система управления: Современные чиллеры часто оснащены автоматизированными системами управления, которые позволяют точно контролировать процессы охлаждения, а также обеспечивают возможности для диагностики и мониторинга состояния оборудования.
• Санитарные и гигиенические требования: Для пищевой промышленности чрезвычайно важно, чтобы оборудование соответствовало строгим санитарным нормам. Необходимо убедиться, что чиллер и его компоненты легко очищаются и не способствуют развитию бактерий.
• Надежность и долговечность: Учитывая, что чиллеры часто эксплуатируются в интенсивном режиме, важно выбирать оборудование от проверенных производителей с хорошей репутацией в области надежности и долговечности.
• Размер и пространство для установки: Необходимо учитывать размеры чиллера и доступное пространство на производстве для его размещения, а также удобство доступа для обслуживания.

Какие особенности в технологии охлаждения молока?

• Быстрое снижение температуры: Молоко необходимо быстро охлаждать сразу после доения. Это предотвращает размножение микроорганизмов и сохраняет свежесть молока. Идеальная температура для хранения молока находится в диапазоне от +2°C до +4°C.
• Предотвращение образования ледяной корки: При охлаждении важно избегать замерзания молока, так как это может привести к разрушению структуры и ухудшению качества продукта.
• Гигиена и санитария: Оборудование для охлаждения молока должно соответствовать строгим гигиеническим требованиям. Все компоненты, контактирующие с молоком, должны быть изготовлены из материалов, разрешенных для использования в пищевой промышленности, и легко очищаться.
• Использование промежуточных хладоносителей: Часто используется промежуточный хладоноситель (например, пропиленгликоль) для охлаждения молока через теплообменники. Это предотвращает прямой контакт молока с хладагентом, что обеспечивает большую безопасность.
• Автоматизация процесса охлаждения: Современные системы охлаждения молока обычно оснащаются автоматическими контроллерами для поддержания постоянной температуры и эффективного управления процессом охлаждения.
• Энергоэффективность: Учитывая, что охлаждение молока требует значительных энергетических ресурсов, важно использовать энергоэффективные технологии для снижения операционных затрат.
• Хранение и транспортировка: После охлаждения молоко должно храниться в чистых, хорошо охлаждаемых резервуарах и транспортироваться в холодильном транспорте для поддержания низкой температуры до доставки на производство или в точки продажи.
• Мониторинг качества: Регулярный мониторинг качества молока и температуры на всех этапах его обработки и хранения обеспечивает высокие стандарты безопасности продукта.

Примеры успешного применения чиллеров в различных масштабах производства

Малый молочный завод

Решение: Установка моноблочного чиллера с воздушным охлаждением. Этот чиллер используется для поддержания низкой температуры в резервуарах для хранения молока и в производственных помещениях, где ферментируются молочные продукты.

Результат: Обеспечивается постоянная и надежная температура для критических производственных процессов, что улучшает качество конечного продукта и увеличивает его срок хранения.

Крупный пищевой комбинат

Решение: Использование нескольких чиллеров с выносным конденсатором и раздельными контурами охлаждения. Системы обеспечивают охлаждение различных участков производства: от холодильных камер для хранения мяса и молока до систем охлаждения оборудования, используемого в кондитерском производстве.

Результат: Гарантируется высокая эффективность охлаждения, поддерживается требуемая температура на различных этапах производства, что повышает качество продукции и эффективность производственных процессов.

Фармацевтическая производственная линия

Решение: Применение высокоточных чиллеров с автоматическими системами управления для поддержания строго заданных температурных режимов в процессах синтеза и хранения лекарственных средств.

Результат: Стабильное и точное управление температурой на всех этапах производства обеспечивает высокое качество фармацевтической продукции и соответствие всем необходимым нормативам и стандартам.