Чиллер для производства мороженого: расчёт охлаждения смеси

Чиллер для производства мороженого считают по потоку смеси, которую после пастеризации и гомогенизации охлаждают до 4 °C перед созреванием, и по танкам созревания, где смесь выдерживают при той же температуре от 4 до 24 часов. Фризер замораживает смесь своей холодильной машиной, и его в нагрузку чиллера не включают. Калькулятор посчитает холодопроизводительность по производительности линии, температуре смеси после регенерации и числу танков и покажет расход гликоля.

Расчёт чиллера для производства мороженого

Смесь, кг/ч

Смесь на входе, °C Танки, шт.

Запас 10 % 15 % 20 % Выносной конденсатор

Смесь 4 °C охлаждают гликолем 0 °C через теплообменник: подбор индивидуальный.

Требуемый чиллер

48,3

кВт

Охлаждение смеси, кВт

41,0

Танки, кВт

1,00

Гликоль 0/4 °C, м³/ч

11,0

Запросить подбор на 48,3 кВт

Письмо производителю xiron.ru с параметрами расчёта

Откуда берётся тепло

• Охлаждение смеси. Пастеризованную при 85 °C смесь сначала остужают встречным потоком холодной смеси в секции регенерации, а затем гликолем в холодной секции пластинчатого аппарата до 4 °C. В расчёт идёт только холодная секция: от температуры после регенерации до 4 °C.
• Танки созревания. Смесь выдерживают при 2–4 °C с медленной мешалкой; тепло мешалки и притоки через изоляцию танка — около 0,5 кВт на танк объёмом 1–3 м³.
• Сиропы, наполнители, глазурь. Их готовят и охлаждают отдельно; глазурь темперируют как в задаче о темперировании шоколада.
• Фризер и закалка. Фризер и камера закалки при −25…−40 °C работают на собственных холодильных машинах; гликолевый чиллер на 0 °C для них не подходит.

Схема та же, что при охлаждении молока: чиллер на пропиленгликоле около 0 °C, смесь отдаёт тепло гликолю в пластинчатом теплообменнике — задача о чиллере для молока. Первую, горячую часть охлаждения и регенерацию считают по задаче о пастеризации.

Формула

Q_с = G × 3,6 × (t_р − 4) / 3600

Q = (Q_с + 0,5 × n) × (1 + k / 100)

G_г = Q / (1,10 × 4)

G — производительность по смеси, кг/ч; 3,6 — теплоёмкость смеси мороженого, кДж/(кг·°C); t_р — температура смеси после регенерации, °C; 4 — температура созревания, °C; Q_с — нагрузка от смеси, кВт; n — число танков созревания; 0,5 — тепло мешалки и притоки одного танка, кВт; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; G_г — расход гликоля, м³/ч, при нагреве на 4 °C; 1,10 — теплоёмкость кубометра 30 % раствора пропиленгликоля, кВт·ч/(м³·°C), как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Гликоль 0 °C нужен, чтобы получить смесь 4 °C; на воде 5 °C смесь выйдет не холоднее 8–9 °C и не созреет как надо. Поэтому чиллер подбирают индивидуально, как низкотемпературный, а концентрацию раствора — по расчёту концентрации гликоля.

Пример расчёта

Линия на 1000 кг/ч смеси, пластинчатый пастеризатор с регенерацией 50 %: смесь после неё 45 °C, два танка созревания, запас 15 %.

1. Нагрузка от смеси: 1000 × 3,6 × (45 − 4) / 3600 = 41,0 кВт.
2. Танки: 0,5 × 2 = 1,00 кВт.
3. Сумма: 41,0 + 1,00 = 42,0 кВт.
4. Холодопроизводительность: 42,0 × 1,15 = 48,3 кВт.
5. Расход гликоля: 48,3 / (1,10 × 4) = 11,0 м³/ч.

Как выглядит установка на 48,3 кВт — компрессоры, потребление, расход, габариты и масса — показано на странице низкотемпературного чиллера 50 кВт на гликоле; температуру гликоля там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать от 85 °C при пластинчатом пастеризаторе. Регенерация снимает половину и больше тепла бесплатно; чиллер «от 85 °C» выходит вдвое больше нужного и работает короткими пусками.
• Считать по суточному выпуску. Пастеризатор работает несколько часов в смену на полной производительности, и чиллер должен успевать за ним, а не за средним часом.
• Включить фризер в нагрузку чиллера. Фризер замораживает смесь при −25 °C и ниже своей холодильной машиной; гликоль 0 °C ему не поможет, а чиллер окажется завышен в полтора-два раза.
• Нет буфера гликоля. Танки созревания включаются по очереди, пастеризатор — циклами; без бака-аккумулятора температура гликоля гуляет, и смесь на выходе то теплее, то подмерзает на пластинах.