Акумуляція холоду на молочних заводах

Основна особливість систем холодопостачання молокозаводів – різко мінливе у часі теплове навантаження машинного відділення, обумовлене циклічністю охолоджування молока.

Це помітно з мал.38, де Q_обр – максимальне теплове навантаження, - середнє за добу теплове навантаження.

У таких випадках застосовують акумуляцію холоду, котра використовується у періоди, коли Q_обр > (заштриховані площі).

Мал. 38. Добовий графік зміни теплового навантаження холодильної установки мол заводу.

Переваги акумуляції холоду:

• зменшується встановлена холодовидатність компресорів Q_0уст» (1,1...1,3) ;
• скорочуються капітальні витрати, тому що Q_0уст» (0,4...0,6) Q_обр;
• скорочуються експлуатаційні витрати, оскільки акумуляція йде, в основному, в нічний час, коли t_к значно знижується і може діяти пільговий тариф на електроенергію.
• підвищується коефіцієнт використання устаткування;
• полегшується експлуатація, оскільки менше пускових режимів;
• надійніше автоматизація.

Недоліки:

• додаткові капітальні витрати, пов'язані з виготовленням і монтажем акумуляторів і додаткових насосів;

Акумуляція холоду вигідна, якщо термін окупності додаткових витрат досить короткий (1...2 роки), тобто доходи д.б. вище, ніж якщо додаткові гроші на пристрій акумуляції холоду здати в банк під відсотки.

Типи акумуляторів – водяні (розсоли) і крижані.

Мінімальна місткість бака рідинного акумулятора

де (мал.38); зниження температури холодоносія Dt_aк = (2...4)°C для води, Dt_aк = (4...8)°C для розсолів; r, С_р – густина та питома теплоємність холодоносія; t_і – інтервали у часі, коли Q_і > .

Чим менше Dt_ак, тим більше V_ак, но чим менше Dt_ак, тим менше додаткова витрата енергії на виробництво холоду.

Чим більша питома теплоємність холодоносія, тим менші витрати на його перекачування.

Переваги крижаних акумуляторів:

• велика здатність акумуляції в невеликому об'ємі;
• мала займана площа (приблизно у 10 разів менше, ніж у рідинних);
• можливість повного заводського виготовлення.

Недоліки:

• неможливість акумулювати холод при негативних температурах;
• обмежена площа крижаної поверхні не дозволяє здійснити танення значної кількості льоду у короткий час, тобто вони мало пристосовані до зняття пікових навантажень.

Мінімальний об'єм наморожуваного льоду

де r_л = 920 кг/м³, r_л = 334 кДж/кг.

Крижані акумулятори випускає Коростеньській завод.

Це заглибні панельні випарники типу ІП (F = 20...320м²) із збільшеним у 2 рази кроком панелей (з 80 до 160 мм).

Коли спадає теплове навантаження, на них наморожується лід завтовшки (20...40) мм.

Температура води, що виходить, при таненні льоду рівна (1...1,5)°С.

Бувають змієвикові баштові льодоакумулятори (див. ХТ2/86, стор. 17)

Якщо в Україні буде введений пільговий тариф на електроенергію в нічний час, як це зроблено на Заході, то акумуляція стає вигідною не тільки для молокозаводів.

Виробництво морозива

На сучасних фабриках морозива організовано потокове виробництво цього смачного продукту.

Технологічна схема виробництва морозива у стаканчиках (спрощена), а також у крупній тарі зображена на мал.39.

Мал. 39. Технологічна схема виробництва морозива: 1 – блок приготування сумішей (ряд механізмів і апаратів); 2 – змішувальна ванна (з підігрівом до (35...50)°С); 3 – молочний насос; 4 – фільтр; 5 – пастеризаційно-охолоджувальна установка (П - пастеризатор, Р – регенератор, В – водяний охолоджувач (льодяною водою), РО – розсільний охолоджувач (температура –6°С); В – витримувач проточний); 6 – гомогенізатор (3-х плунжерний насос високого тиску); 7 – резервуар для дозрівання і зберігання сумішей; 8 – фризер безперервної дії; 9 – гільзи луджені, або поліетиленові пакети; 10 – розфасовувальний автомат для морозива в стаканчиках; 11 – швидкоморозильний апарат для гартування морозива; 12 – автомат для загорнення морозива в стаканчиках; 13 – камера дозагартовування і зберігання морозива; 14 – автомат для загорнення ескімо; 15 – ескімогенератор карусельний. [Пояснити схему]

 

 

Деякі режимні параметри процесу:

Режим пастеризації: t = 85°С, t = 50 сек. у витримувачі.

Режими гомогенізації: t = (60...80)°С

Р = 15 мПа – для молочної суміші;

Р = 12,5 мПа – для вершкової суміші;

Р = 9 мПа – для суміші пломбіру.

Режим дозрівання: t = (3...5)°С, t = (4...12) година, потім – зберігання суміші не більше 24 год.

Швидко морозильний апарат – конвеєрний з вертикальним або горизонтальним (рідко) рухом стаканчиків; t_{повітря} = -(30...35)°С, t₀ = -(40...42)°С.

Час загартовування морозива у стаканчиках t = 30хв., температура морозива, що виходить дорівнює (12...15)°С.

Фризери призначені для замороження суміші морозива з одночасним насиченням її повітрям [пояснити пристрій і роботу]. Час замороження суміші дорівнює (12...15) хв., температура м’якого морозива, що виходить, дорівнює –(4...5) °С.

На мал.40 зображено ескіз фризера безперервної дії.

 

Мал. 40. Схема фризера (на прикладі Б6-ОФШ): 1 – продуктові насоси 1-го і 2-го ступеня; 2 – мано-вакууметр; 3 – циліндр заморожуючий; 4 – манометр; 5 – пульт управління; 6 – бак для суміші з поплавцевим хлипаком.

Технічні дані фризера Б6-ОФШ:

продуктивність: (480...730) кг/г;

температура вхідної суміші £6°С;

температура морозива –(3,5...6)°С;

температура кипіння NH₃ –(35...40)°С;

Q₀ = 29кВт, N_спож = 17,5 кВт;

циліндр замороження: F = 0,5м²; d_вн = 158мм.

Переваги фризера:

• універсальність (для молочних і фруктових сумішей);
• безступінчате регулювання частоти обертання шестерних насосів (тиристорне управління);
• захист від примерзання мішалки до циліндру: при мінімальному рівні суміші в баку (у Б6-ОФ2Ш) відключається подача NH3 в циліндр.

Циліндри фризерів бувають горизонтальними і вертикальними. Матеріал – неірж. сталь, чистий нікель, покритий зсередини хромом (HOIER-Данія).

Усередині циліндра – мішалки, що збовтують, і ножі.

Продуктивність фризерів (200...1000) кг/год. Новітні фризери мають пристрої для забезпечення постійної в'язкості морозива (що важливе для ліній фасування), що виходить, і систему безрозбірного миття.

Ескімо-генератори карусельні включають нерухому кільцеву ванну, заповнену CaCl₂ з температурою –(40...42)°С, у якій здійснює переривистий рух гартівна форма у вигляді кільця (суцільного або з окремих секцій). Час обороту (10...12) хв. У формі – осередки для ескімо від 4 до 10 штук у ряд.

Наповнення – дозатором. Потім – паличковбивач. У кінці циклу осередку кільця відтають, ескімо за палички виймають і опускають у ванну глазурування. Потім обсушування на повітряній глазурованій каруселі і подача на автомат загортки.

Продуктивність апаратів 200...900кг/год. Q₀ = 50...116 кВт.

 

 

Розділ 6.