Пленочное оборудование для молочной промышленности
Какие холодильные установки способны гарантировано обеспечить ледяной водой 0,5-1.5ºС» предприятия молочной промышленности с льдоаккомуляторами или с пленочными испарителями?
Ледяная вода получила широкое распространение на предприятиях молочной промышленности. Современное передовое технологическое оборудование для приемки, пастеризации, охлаждения молока и сырья требует применение воды с температурой не выше +2ºС.
Чем ближе температуру воды к 0ºС мы можем получить, тем шире она может применяться для производства высококачественных продуктов. В индустрии холодильного оборудования для получения ледяной воды наиболее часто применяются холодильные установки с погружными льдоаккумуляторами и пленочными испарителями.
I. Холодильные установки с пленочными испарителями.
Методы расчета и тестовые испытания подробно описаны в статье «Пленочные испарители» в журнале «Холодильная техника №5 2006 г.»
Подогретая вода поступает от потребителя в верхний бак – дистрибьютор, где поток стабилизируется и распределяется по соплам , через которые вода выливается на панели и орошает их , образуя пленку . Вода, стекая по панелям, охлаждается кипящим внутри пластин хладагентом . Такая конструкция очень удачна, т.к. благодаря существующему воздушному зазору между пластинами исключается возможность разрушения теплообменника вследствие его замерзания. При этом не требуются дорогостоящие электронные системы, защищающие установку от поломки. Система с пленочным испарителем проста и надежна и даже в нештатных ситуациях останется работоспособной.
II. Холодильные установки с погружными льдоаккомуляторами.
Льдоаккомуляторы представляют собой секции испарительных элементов соединенных между собой. Практическое применение нашли испарительные элементы в виде панельных испарителей и испарительных блоков выполненных из медных труб. Испарительные располагаются в баках заполненных водой. Для перемещения и движения воды в баке применяют активатор. Намораживание льда на поверхности испарительных элементов происходит в течении 10-12 часов.
На рынке холодильного оборудования РФ холодильные фирмы предлагают льдоаккомуляторы, как правило собственного производства, но не все из этих фирм публикуют методы расчета и результаты тестовых испытаний.
Рассмотрим расчет и выбор испарительной части холодильного оборудования на примере типового молокоперерабатывающего комбината (до 150т молока в сутки)
Таблица 1
Сравнение испарительной части холодильной установки.
| Пленочный испаритель | Льдоаккумулятор | |
| Необходимое количество холода | 1600кВт (пиковая нагрузка) | 17000 кВт•ч / сутки |
| Количество холода вырабатываемого в час компрессорными агрегатами | 267кВт х 6 компр. = 1602кВт (при кипении T0 = -4oC) | 197кВт х 6 компр. = 1182кВт (при кипении T0 = -10oC) |
| Суммарная холодопроизводительность испарителей | 1600кВт | 1500кВт•ч х 2шт. = 3000 кВт•ч |
| Время работы оборудования | 12-14ч в сутки (кол-во одновременно работающих компрессоров зависит от нагрузки) | 24ч в сутки (при отсутствии нагрузки агрегаты работают на накопление льда) |
| Площадь машинного отделения необходимая для размещения оборудования | 12м х 15м = 180м2 (6 одновинтовых агрегатов, 6 пленочных испарителей над двумя баками по 10 м3) | 22м х 12м = 260м2 (2 трехкомпрессорные централи, 2 емкости для накопления льда по 75м3) |
| Время выхода установки на режим при появлении нагрузки | Получение ледяной воды практически сразу после включения установки | 8-10ч время накопления льда |
| Суммарная электрическая мощность | 4800 кВт•ч / сутки | 11500 кВт•ч / сутки |
Неотъемлемой частью технологических процессов охлаждения сырья на предприятиях молочной промышленности есть то обстоятельство, что во время работы в дневное время с 8.00 до 17.00 пиковые нагрузки на холодильное оборудование поступают непрерывно в течении нескольких часов ( см. диаграмму №1), т.е. каждый час (8,9,10,11,13, 14) холодильная установка (компрессорный агрегат и испаритель) должна выдавать холодильную мощность 1300-1600кВт или льдоаккумулируемую способность 1600кВтч. Причем лед должен не только намерзнуть на поверхности испарительных элементов, но и растаять (для установок с льдоаккумуляторами).
В периоды значительного возрастания тепловой нагрузки температура воды на выходе из льдоаккумуляторов повышается до 4-6ºС, при том что на испарителе остается еще слой льда.
Причина в том, что малая скорость омывания водой льда, намороженного на испарителях, недостаточная поверхность контакта жидкости со льдом, низкая холодоотдача от погружных испарителей — не обеспечивают таяние нужного количества монолитного льда в пиковые периоды тепловой нагрузки.
Таким образом, холодильная установка с погружными льдоаккумуляторами для гарантированного получения ледяной воды 0,5-1.5ºС допустимого для предприятий молочной промышленности, должна иметь в составе:
- испарительные элементы льдоаккумулирующая способность которых составляет не менее 1600 кВтч.;
- систему оттайку льда с поверхности испарителей;
- узлы и приспособления для санобработки и чистки;
Вместе с тем, холодильная установка с пленочным испарителем в любой момент при повышении тепловой нагрузки выдает 100% холодильную мощность.
Винтовой компрессор Bitzer серии CSH имеет золотниковое устройство плавного регулирования холодильной мощности, пленочный испаритель оснащен электронным ТРВ, обеспечивающим необходимое заполнение фреоном испарителя и регулирующим холодильную мощность испарителя. При этом потребляемая мощность установки снижается.
При корректном рассмотрении холодильных установок с пленочными испарителями и погружными льдоаккомуляторами, с учетом технических решений, применительно к молочной промышленности, установки с пленочными испарителями имеют очевидные достоинства и решающие преимущества.
Несмотря на это, многие холодильные фирмы для получения ледяной воды 0,5-1.5ºС для молочной промышленности, настоятельно предлагают именно погружные льдоаккумуляторы.
Видимо необузданное стремление продать оборудование не соответствующее специфическим условиям для молочной промышленности, но с более низкой ценой — очевидная цель таких фирм.
Для проведения сравнения технических параметров оборудования, фирма «Криотек-Байкал» предлагает своим клиентам сопоставить и уточнить:
- общую заявленную льдоаккумулирующую способность кВтч и общую по техническому заданию;
- комплектность поставки (агрегат, конденсатор, испарительная часть, автоматика, насосные углы, расходные материалы, баки для испарителей).
Предприятия молочной промышленности такие как,ЗАО « КарачевМолпром», ОАО «Ефремовский МСК», ЗАО « Альтервест», ООО «Брасовские сыры»,ОАО « Люберецкий молочный завод» и др. после изучения технико-коммерческих показателей, отдали предпочтение пленочным испарителям и успешно их эксплуатируют.
Фирма «Криотек-Байкал» предлагает со склада холодильные установки для получения ледяной воды 0,5-1.5ºС в широком диапазоне. Стандартный ряд водоохлаждающих установок серии Хфу-Вл с производительностью от 100 до 340 кВт разработан в технических каталогах, необходимый запас комплектующих поддерживается на складе. Срок изготовления 3-4 недели.
Фреоновое оборудование для молочной промышленности
Существуют несколько схем охлаждения жидкостей:
Охлаждение жидкости на проток
Предполагает использование пластинчатых или кожухотрубных теплообенников в качестве испарителей холодильной машины. Минимальная температура воды на выходе 3-4 0С. Используется для охлаждения жидкостей не более, чем на 7 К.
Характеризуется простотой, низкой стоимостью, но ограничена в применении – только для систем с постоянным расходом и постоянной или изменяющейся плавно тепловой нагрузкой.
Случаи применения:
- Постоянный расход охлаждаемой жидкости;
- Постоянная тепловая нагрузка или изменяющаяся медленно;
- Перепад температур до охлаждения/ после охлаждения не более 7 К;
- Минимальная температура воды +4°С;
Области применения:
- Охлаждение технологического оборудования;
- Охлаждение воды для душирования;
- Охлаждение молока в молокоохладителях;
- Охлаждение кваса в емкостях.
Преимущества:
- Простота, надежность, легкость в обслуживании;
- Охлаждение любой жидкости с любыми конечными температурами;
- Дешевизна.
Недостатки:
- Неустойчивость работы при резкопеременных нагрузках
Охлаждение жидкости с накопительной емкостью
Используется для постепенного охлаждения жидкости (охлаждения молока) за счет многократной циркуляции или накопления охлажденного хладоносителя в накопительной емкости. Предполагает возможность нескольких потребителей холода с непостоянным расходом жидкости и переменными тепловыми нагрузками. Может быть использована при наличии кратковременных пиковых нагрузках. Позволяет снабжать холодной жидкостью потребителей с большим перепадом температуры. Используются, как правило, пластинчатые или кожухотрубные теплообменные аппараты. Температура воды в емкости не ниже +4 0С. Для стабилизации режима работы водоохлаждающей машины и температуры хладоносителя в накопительной емкости могут быть установлены дополнительные перегородки.
Случаи применения:
- Переменный и (или) малый расход охлаждаемой жидкости;
- Переменная тепловая нагрузка;
- Перепад температур неограничен;
- Минимальная температура воды +4°С.
Области применения:
- Линии розлива напитков.
- Снабжения холодом нескольких потребителей — пивзаводы, охлаждение молока в молокоприемных пунктах и т.д.
- Охлаждение технологического оборудования с переменными режимами работы.
- Технологическое кондиционирование нескольких помещений.
- Переработка вина.
Преимущества:
- Простота, надежность, легкость в обслуживании.
- Дешевизна.
- Охлаждение любых жидкостей с любыми конечными температурами.
- Возможность снабжением холодом потребителей с разными расходами охлаждающей жидкости.
- Простота регулировки, устойчивая работа при любых режимах нагрузки.
Недостатки:
- Необходима теплоизолированная емкость.
- Требуется дополнительный насос хладоносителя.
- Требуется время для выхода на режим при пуске.
- Значительное увеличение размеров системы при увеличении расходов.
Охлаждение жидкости с промежуточным хладоносителем
Охлаждение жидкости при перепаде температур (Тн-Тк) более 10?С производится с применением промежуточного хладоносителя и дополнительного теплообменника.
Позволяет поддерживать температуру охлажденной жидкости с большой степенью точности и охлаждать жидкости на 50 К и более за один проход через теплообменный аппарат. При небольшой модификации схемы, можно получать воду с температурой на выходе до +1 0С. Также используется для охлаждения жидкостей с высокой начальной температурой. Часто применяется в случае разветвленной сети подачи хладоносителя и удаленности объекта охлаждения от холодильной машины.
Случаи применения:
- Перепад температур до охлаждения/ после охлаждения до 50К и более
- Минимальная температура воды +4°С
- Возможность применения при малых расходах охлаждаемой жидкости
Области применения:
- Переработка вина.
- Линии розлива и переработки напитков.
- Охлаждение молока после пастеризации.
- Охлаждение технологического оборудования.
Преимущества:
- Возможность охлаждения жидкостей в широком диапазоне температур.
- Отсутствует риск разморозки испарителя.
- Снижен риск разморозки промежуточного теплообменника.
- Возможность поддержания температуры охлаждаемой жидкости с высокой точностью.
- Возможность установки холодильной машины на большом расстоянии от потребителя холода.
Недостатки:
- Сложность регулировки системы.
- Требуется дополнительный насос.
- Требуется теплообменник промежуточного контура.
- Высокие требования к герметичности системы промежуточного хладоносителя.
Охлаждения с возможностью получения ледяной воды и накопления льда
Этот способ применяется для получения ледяной воды и накопления запаса льда (при явно выраженных кратковременных пиках тепловых нагрузок потребителя). Ледяную воду получают с помощью пленочных или погружных испарителей. В первом случае (см. рис.) панели испарителя, в которых кипит хладоагент, орошаются водой, стекающей из распределителя в виде пленки. Образовавшаяся ледяная вода с температурой 0,5-1 град.С подается потребителю. Во втором случае испаритель погружен в воду и обеспечивает ее охлаждение, интенсивность которого усиливают с помощью мешалки или барботажа воздуха.
Обе конструкции позволяют осуществить намораживание льда на испарителе. В пленочных испарителях лед периодически сбрасывается в накопительный бак за счет кратковременной подачи в испаритель горячих паров, а в погружных лед может намораживаться на испарителе в значительном количестве (установки с льдоаккумулятором) во время пониженных тепловых нагрузок. При пиковых нагрузках лед тает, обеспечивая дополнительные охлаждающие возможности установки.
Поверхность льда на установках с пленочными испарителями и с ледяным бункером во много раз превышает поверхность льда в трубчатых накопителях. Это обеспечивает более высокую способность к таянию и более высокую гибкость в отношении изменений температуры обратной воды. В установках с погружным испарителем при увеличении толщины льда холодильная машина работает на более низкие температуры кипения, что снижает ее производительность. К тому же интенсивность таяния льда более низкая.
Случаи применения:
- Необходимость накопления запаса ледяной воды или льда.
- Требуемая температура воды +1°С… +2°С.
- Загрязненная вода.
Области применения:
- Охлаждение продукции методом опускания в ледяную воду.
- Душирование продукции.
- Технологическое кондиционирование помещений при переменных тепловых нагрузках в помещениях.
- Охлаждение молока.
Преимущества:
- Возможность снижения холодопроизводительности установки за счет накопления запаса ледяной воды или льда.
- Работа при пиковых нагрузках.
Недостатки:
- Сложная автоматика требует высококвалифицированный персонал.
- Высокая стоимость.
- Большие габаритные размеры.
Холодильное оборудование для молочной промышленности Криотек-Байкал в Иркутской области.