Система охолодження молока 6000 л/год для молочної ферми — реалізований проєкт АГРО ФРОСТ

Правильно організоване охолодження молока на фермі — це не лише встановлення великого танка-охолоджувача. При значному потоці молока необхідно розрахувати весь технологічний ланцюг: попереднє охолодження, накопичення, остаточне доведення температури до необхідного рівня, холодопродуктивність агрегатів та можливість використання тепла, яке утворюється під час роботи холодильного обладнання.

Один із реалізованих компанією АГРО ФРОСТ проєктів — комплексна система охолодження молока для ферми в Тернопільській області з продуктивністю молочного потоку до 6000 літрів на годину.

Основою рішення стали установка попереднього охолодження молока, два вертикальні сило-танки великої місткості, окремі холодильні агрегати та система рекуперації тепла.

Охолодження молока при потоці 6000 л/год

При великій продуктивності ферми подавати тепле молоко безпосередньо у накопичувальний танк і всю теплову потужність знімати лише холодильними агрегатами танка не завжди є оптимальним рішенням.

У реалізованому проєкті використана двоступенева схема.

На першому етапі молоко проходить через установку попереднього охолодження УПОМ-6, де температура молочного потоку знижується приблизно до +14…+15 °C.

Після цього попередньо охолоджене молоко надходить у сило-танки, де охолоджується до температури близько +4 °C, необхідної для подальшого зберігання.

Така схема дозволяє розподілити теплове навантаження між окремими етапами системи охолодження та ефективніше працювати з великим потоком молока.

Комплектація системи охолодження молока

Для молочної ферми був сформований комплекс обладнання, до якого увійшли:

• установка попереднього охолодження молока УПОМ-6

• основний сило-танк Mueller S-48000

• буферний сило-танк Mueller S-24000

• рекуператор тепла об'ємом 600 л

• рекуператор тепла об'ємом 1400 л

• буферна ємність для гарячої води об'ємом 1000 л

• електрична система догріву води 2 × 10 кВт

• розширювальний бак

• холодильні агрегати

• автоматика та елементи холодильного контуру

У результаті окремі одиниці обладнання працюють як одна технологічна система — від надходження теплого молока до його охолодження та одночасного отримання гарячої води.

Основний сило-танк Mueller S-48000

Для основного накопичення та охолодження молока використаний вертикальний сило-танк Mueller S-48000.

Велика місткість такого обладнання дозволяє накопичувати значні обсяги молока без необхідності займати велику площу виробничого приміщення горизонтальними танками.

Вертикальні сило-танки особливо актуальні для великих молочних ферм, де необхідно:

• охолоджувати значні обсяги молока

• забезпечувати стабільну температуру зберігання

• раціонально використовувати площу молочного блоку

• організувати приймання молока від декількох доїнь

У цьому проєкті основний танк має місткість 48 000 літрів.

Буферний сило-танк Mueller S-24000

Другим елементом системи став буферний сило-танк Mueller S-24000 місткістю 24 000 літрів.

Наявність двох окремих сило-танків дозволяє більш гнучко організувати накопичення молока, технологічні цикли, миття обладнання та відвантаження продукції.

Для великих молочних ферм резервування місткості також має практичне значення: технологічний процес не повинен повністю залежати від одного накопичувального резервуара.

Холодильні агрегати для сило-танків

Кожен сило-танк у цьому проєкті оснащений двома холодильними агрегатами, які працюють із нижнім та боковим випарниками.

До складу холодильного обладнання входять:

• автоматична система керування

• фільтри на рідинній лінії

• терморегулювальні вентилі

• індикатори вологості

• реле високого тиску

• реле низького тиску

Таке рішення дозволяє забезпечити необхідну холодопродуктивність для великих обсягів молока та контролювати основні параметри роботи холодильного контуру.

Навіщо попередньо охолоджувати молоко

Чим вища температура молока, що надходить у танк, тим більше тепла повинна відвести холодильна система.

Саме тому при значному потоці молока доцільно частину цього тепла відвести ще до надходження продукту в основний накопичувальний танк.

У цьому проєкті УПОМ працює з потоком до 6000 л/год і знижує температуру молока до приблизно +14…+15 °C. Після цього сило-танки виконують остаточне охолодження до близько +4 °C.

Такий підхід допомагає оптимізувати навантаження на холодильне обладнання сило-танків.

Рекуперація тепла на молочній фермі

При охолодженні молока холодильна машина не «знищує» тепло — вона переносить його від продукту до навколишнього середовища.

Зазвичай це тепло відводиться через конденсатор холодильного агрегату.

У реалізованій системі частину теплової енергії вирішено використовувати повторно.

Для цього встановлені рекуператори тепла АГРО ФРОСТ місткістю 600 та 1400 літрів.

Рекуператор інтегрується безпосередньо у холодильний контур між компресором та конденсатором.

Гарячий холодоагент після компресора віддає частину тепла воді, після чого надходить до конденсатора вже з нижчим тепловим навантаженням.

Безкоштовне тепло як побічний продукт охолодження молока

Основна перевага рекуперації полягає в тому, що тепло, яке в іншому випадку просто відводилося б у навколишнє середовище, використовується для нагрівання води.

У цьому проєкті система дозволяє нагрівати воду приблизно до 70 °C за рахунок тепла холодильних установок.

Отриману гарячу воду можна використовувати для господарських і технологічних потреб молочної ферми.

Це особливо актуально для підприємств, де щодня необхідні значні обсяги гарячої води для:

• миття молочного обладнання

• санітарної обробки

• миття трубопроводів

• обслуговування доїльного обладнання

• інших господарських потреб

Таким чином одна технологічна операція — охолодження молока — одночасно стає джерелом теплової енергії для підприємства.

Рекуператор тепла 600 л

Рекуператор об'ємом 600 літрів використовується для відбору тепла від холодильних агрегатів сило-танків Mueller.

Конструкція виконана з харчової нержавіючої сталі та містить внутрішній теплообмінний контур.

Також передбачені теплоізоляція, змінний анод та захист від надлишкового тиску.

Рекуператор тепла 1400 л

Більший рекуператор місткістю 1400 літрів використовується для утилізації тепла, яке утворюється під час роботи системи попереднього охолодження молока УПОМ.

Це логічно з огляду на продуктивність установки: при охолодженні потоку до 6000 літрів молока за годину необхідно відводити значну кількість теплової енергії.

Замість того щоб повністю віддавати це тепло через конденсатор в атмосферу, частина енергії передається воді.

Буферна ємність гарячої води 1000 л

Після рекуператорів нагріта вода накопичується в окремій буферній ємності об'ємом 1000 літрів.

Ємність обладнана електричною системою догріву загальною потужністю 20 кВт — 2 × 10 кВт та термостатом.

Це важливий елемент системи.

Рекуператор використовує доступне тепло холодильного обладнання, але його кількість залежить від режиму роботи системи охолодження. Якщо отриманої температури води недостатньо для конкретної технологічної операції, електричні ТЕНи дозволяють довести її до заданого значення.

Таким чином поєднуються два джерела тепла:

• рекупероване тепло холодильного обладнання

• електричний догрів за необхідності

Розширювальний бак

До системи також включений розширювальний бак місткістю 250 літрів.

Його призначення — компенсувати температурне розширення води при її нагріванні та забезпечувати коректну роботу системи гарячого водопостачання.

Такі допоміжні компоненти необхідно враховувати ще на етапі проєктування, оскільки ефективність системи визначається не однією ємністю або теплообмінником, а правильною роботою всього контуру.

Чому рекуперацію тепла краще передбачити при проєктуванні

Найбільш раціонально розраховувати систему рекуперації одночасно з холодильним обладнанням.

Для цього необхідно врахувати:

• кількість молока

• температуру молока на вході

• необхідну кінцеву температуру

• продуктивність попереднього охолодження

• холодопродуктивність агрегатів

• обсяг танків

• кількість теплоти, яку можна утилізувати

• потребу ферми в гарячій воді

• необхідний температурний режим води

Після цього можна визначити оптимальний об'єм рекуператора та накопичувальної ємності.

Охолодження молока та енергоефективність ферми

На великій молочній фермі охолодження молока є одним із постійних енергоспоживаючих процесів.

Одночасно підприємство витрачає енергію на нагрівання води для миття й інших технологічних потреб.

Рекуперація дозволяє поєднати ці два процеси: тепло, яке холодильне обладнання відводить від молока, використовується для нагрівання води.

Крім отримання гарячої води, відбір частини тепла перед конденсатором допомагає знизити теплове навантаження на конденсаційну частину холодильного обладнання.

Тому при великих обсягах охолодження молока систему потрібно оцінювати не лише за потужністю холодильних агрегатів, а й за загальною енергоефективністю.

Як підібрати систему охолодження молока для ферми

Не існує однієї універсальної схеми, яка однаково добре підходить для ферми на 500 літрів і підприємства з потоком 6000 літрів молока за годину.

Перед підбором обладнання потрібно визначити:

• добовий обсяг молока

• максимальний потік молока за годину

• температуру молока після доїння

• необхідний час охолодження

• кінцеву температуру зберігання

• кількість доїнь

• графік відвантаження молока

• необхідний запас місткості

• наявні джерела холодної води

• потребу підприємства в гарячій воді

• можливість використання рекуперації тепла

На основі цих параметрів формується технологічна схема та визначається необхідна холодопродуктивність.

Системи охолодження молока від АГРО ФРОСТ

АГРО ФРОСТ проєктує та комплектує системи охолодження молока для молочних ферм різної продуктивності.

Залежно від завдання до складу системи можуть входити:

• установки попереднього охолодження молока

• танки-охолоджувачі

• вертикальні сило-танки

• холодильні агрегати

• автоматика

• рекуператори тепла

• накопичувальні ємності гарячої води

• системи догріву

• насоси та допоміжне обладнання

Рішення підбирається відповідно до реальної продуктивності ферми, температурних режимів, графіка надходження молока та умов експлуатації.

Реалізований проєкт із потоком 6000 л/год, сило-танками 48 000 та 24 000 літрів і системою рекуперації тепла показує, як охолодження молока можна організувати як єдиний технологічний та енергоефективний комплекс.