Система охлаждения молока 6000 л/ч для молочной фермы — реализованный проект АГРО ФРОСТ

Правильно организованное охлаждение молока на ферме — это не только установка большого танка-охладителя. При значительном потоке молока необходимо рассчитать всю технологическую цепочку: предварительное охлаждение, накопление, окончательное снижение температуры до необходимого уровня, холодопроизводительность агрегатов и возможность использования тепла, образующегося при работе холодильного оборудования.

Один из реализованных компанией АГРО ФРОСТ проектов — комплексная система охлаждения молока для фермы в Тернопольской области с производительностью молочного потока до 6000 литров в час.

Основой решения стали установка предварительного охлаждения молока, два вертикальных силос-танка большой емкости, отдельные холодильные агрегаты и система рекуперации тепла.

Охлаждение молока при потоке 6000 л/ч

При высокой производительности фермы подавать теплое молоко непосредственно в накопительный танк и снимать всю тепловую нагрузку только холодильными агрегатами танка не всегда является оптимальным решением.

В реализованном проекте используется двухступенчатая схема охлаждения.

На первом этапе молоко проходит через установку предварительного охлаждения УПОМ-6, где температура молочного потока снижается примерно до +14…+15 °C.

После этого предварительно охлажденное молоко поступает в силос-танки, где охлаждается до температуры около +4 °C, необходимой для дальнейшего хранения.

Такая схема позволяет распределить тепловую нагрузку между отдельными этапами системы охлаждения и эффективнее работать с большим потоком молока.

Комплектация системы охлаждения молока

Для молочной фермы был сформирован комплекс оборудования, в который вошли:

• установка предварительного охлаждения молока УПОМ-6
• основной силос-танк Mueller S-48000
• буферный силос-танк Mueller S-24000
• рекуператор тепла объемом 600 л
• рекуператор тепла объемом 1400 л
• буферная емкость для горячей воды объемом 1000 л
• электрическая система догрева воды 2 × 10 кВт
• расширительный бак
• холодильные агрегаты
• автоматика и элементы холодильного контура

В результате отдельные единицы оборудования работают как единая технологическая система — от поступления теплого молока до его охлаждения и одновременного получения горячей воды.

Основной силос-танк Mueller S-48000

Для основного накопления и охлаждения молока используется вертикальный силос-танк Mueller S-48000.

Большая вместимость такого оборудования позволяет накапливать значительные объемы молока без необходимости занимать большую площадь молочного блока горизонтальными танками.

Вертикальные силос-танки особенно актуальны для крупных молочных ферм, где необходимо:

• охлаждать значительные объемы молока
• обеспечивать стабильную температуру хранения
• рационально использовать площадь молочного блока
• организовать прием молока от нескольких доений

В данном проекте основной танк имеет вместимость 48 000 литров.

Буферный силос-танк Mueller S-24000

Вторым элементом системы стал буферный силос-танк Mueller S-24000 вместимостью 24 000 литров.

Наличие двух отдельных силос-танков позволяет более гибко организовать накопление молока, технологические циклы, мойку оборудования и отгрузку продукции.

Для крупных молочных ферм резервирование емкости также имеет практическое значение: производственный процесс не должен полностью зависеть от одного накопительного резервуара.

Холодильные агрегаты для силос-танков

Каждый силос-танк в данном проекте оснащен двумя холодильными агрегатами, работающими с нижним и боковым испарителями.

В состав холодильного оборудования входят:

• автоматическая система управления
• фильтры на жидкостной линии
• терморегулирующие вентили
• индикаторы влажности
• реле высокого давления
• реле низкого давления

Такое решение позволяет обеспечить необходимую холодопроизводительность для больших объемов молока и контролировать основные параметры работы холодильного контура.

Зачем предварительно охлаждать молоко

Чем выше температура молока, поступающего в танк, тем больше тепла должна отвести холодильная система.

Именно поэтому при значительном потоке молока целесообразно отвести часть этого тепла еще до поступления продукта в основной накопительный танк.

В данном проекте УПОМ работает с потоком до 6000 л/ч и снижает температуру молока примерно до +14…+15 °C. После этого силос-танки выполняют окончательное охлаждение до около +4 °C.

Такой подход позволяет оптимизировать нагрузку на холодильное оборудование силос-танков.

Рекуперация тепла на молочной ферме

При охлаждении молока холодильная машина не уничтожает тепло, а переносит его от продукта во внешнюю среду.

Обычно эта тепловая энергия отводится через конденсатор холодильного агрегата.

В реализованной системе часть тепла используется повторно.

Для этого установлены рекуператоры тепла АГРО ФРОСТ емкостью 600 и 1400 литров.

Рекуператор интегрируется непосредственно в холодильный контур между компрессором и конденсатором.

Горячий хладагент после компрессора отдает часть тепловой энергии воде, после чего поступает к конденсатору уже с меньшей тепловой нагрузкой.

Использование тепла холодильных установок для нагрева воды

Главное преимущество рекуперации заключается в том, что тепло, которое в другом случае просто отводилось бы в окружающую среду, используется для нагрева воды.

В данном проекте система позволяет нагревать воду примерно до 70 °C за счет тепла холодильных установок.

Полученную горячую воду можно использовать для хозяйственных и технологических потребностей молочной фермы.

Это особенно актуально для предприятий, где ежедневно требуются значительные объемы горячей воды для:

• мойки молочного оборудования
• санитарной обработки
• мойки трубопроводов
• обслуживания доильного оборудования
• других хозяйственных и технологических нужд

Таким образом, одна технологическая операция — охлаждение молока — одновременно становится источником тепловой энергии для предприятия.

Рекуператор тепла 600 л

Рекуператор объемом 600 литров используется для отбора тепла от холодильных агрегатов силос-танков Mueller.

Конструкция выполнена с применением пищевой нержавеющей стали и содержит внутренний теплообменный контур.

Также предусмотрены теплоизоляция, сменный анод и защита от избыточного давления.

Рекуператор тепла 1400 л

Более крупный рекуператор емкостью 1400 литров используется для утилизации тепла, образующегося при работе системы предварительного охлаждения молока УПОМ.

Это особенно актуально с учетом производительности установки: при охлаждении потока до 6000 литров молока в час необходимо отводить значительное количество тепловой энергии.

Вместо того чтобы полностью отдавать это тепло через конденсатор в окружающую среду, часть энергии передается воде.

Буферная емкость горячей воды 1000 л

После рекуператоров нагретая вода накапливается в отдельной буферной емкости объемом 1000 литров.

Емкость оборудована электрической системой догрева общей мощностью 20 кВт — 2 × 10 кВт и термостатом.

Это важный элемент системы.

Рекуператор использует доступное тепло холодильного оборудования, однако его количество зависит от режима работы системы охлаждения. Если полученной температуры воды недостаточно для конкретной технологической операции, электрические ТЭНы позволяют довести ее до заданного значения.

Таким образом, объединяются два источника тепла:

• рекуперированное тепло холодильного оборудования
• электрический догрев при необходимости

Расширительный бак

В систему также включен расширительный бак емкостью 250 литров.

Его назначение — компенсировать температурное расширение воды при нагреве и обеспечивать корректную работу системы горячего водоснабжения.

Такие вспомогательные компоненты необходимо учитывать еще на этапе проектирования, поскольку эффективность всей системы определяется не одной емкостью или теплообменником, а правильной работой всего контура.

Почему рекуперацию тепла лучше предусмотреть на этапе проектирования

Наиболее рационально рассчитывать систему рекуперации одновременно с холодильным оборудованием.

Для этого необходимо учитывать:

• количество охлаждаемого молока
• температуру молока на входе
• необходимую конечную температуру
• производительность предварительного охлаждения
• холодопроизводительность агрегатов
• объем танков
• количество тепла, которое можно утилизировать
• потребность фермы в горячей воде
• необходимую температуру горячей воды

После этого можно определить оптимальный объем рекуператора и накопительной емкости.

Охлаждение молока и энергоэффективность фермы

На крупной молочной ферме охлаждение молока является одним из постоянных энергопотребляющих процессов.

Одновременно предприятие расходует энергию на нагрев воды для мойки и других технологических нужд.

Рекуперация позволяет объединить эти два процесса: тепло, которое холодильное оборудование отводит от молока, используется для нагрева воды.

Кроме получения горячей воды, отбор части тепла перед конденсатором позволяет уменьшить тепловую нагрузку на конденсационную часть холодильного оборудования.

Поэтому при больших объемах охлаждения молока систему целесообразно оценивать не только по мощности холодильных агрегатов, но и по общей энергоэффективности.

Как подобрать систему охлаждения молока для фермы

Не существует одной универсальной схемы, которая одинаково хорошо подойдет для небольшой фермы и предприятия с потоком 6000 литров молока в час.

Перед подбором оборудования необходимо определить:

• суточный объем молока
• максимальный поток молока в час
• температуру молока после доения
• необходимое время охлаждения
• конечную температуру хранения
• количество доений
• график отгрузки молока
• необходимый запас емкости
• наличие источников холодной воды
• потребность предприятия в горячей воде
• возможность применения рекуперации тепла

На основании этих параметров формируется технологическая схема и определяется необходимая холодопроизводительность.

Системы охлаждения молока от АГРО ФРОСТ

АГРО ФРОСТ проектирует и комплектует системы охлаждения молока для молочных ферм различной производительности.

В зависимости от задачи в состав системы могут входить:

• установки предварительного охлаждения молока
• танки-охладители
• вертикальные силос-танки
• холодильные агрегаты
• системы автоматики
• рекуператоры тепла
• накопительные емкости горячей воды
• системы электрического догрева
• насосы
• вспомогательное оборудование

Решение подбирается с учетом реальной производительности фермы, температурных режимов, графика поступления молока и условий эксплуатации.

Реализованный проект с потоком 6000 л/ч, силос-танками 48 000 и 24 000 литров и системой рекуперации тепла показывает, как охлаждение молока можно организовать как единый технологический и энергоэффективный комплекс.