Чиллер для охлаждающего тоннеля: расчёт для кондитерских изделий

Чиллер для охлаждающего тоннеля кондитерской линии считают по теплу продукта — остывание и кристаллизация шоколадной глазури или карамели — и по теплу самого тоннеля: вентиляторов, ограждения и ленты. Калькулятор берёт продукт, производительность, температуры на входе и выходе и длину тоннеля и показывает холодопроизводительность и расход воды 5 °C на воздухоохладители.

Откуда берётся тепло

• Остывание продукта. Изделия приходят из глазировочной машины или после отливки при 30–40 °C, карамель — горячее, и в тоннеле остывают до 12–18 °C. Глазирование мороженой рыбы водой — другой процесс, его считают в задаче о глазировании рыбы и морепродуктов.
• Кристаллизация. Какао-масло в шоколаде и глазури застывает с выделением тепла; у шоколада это ориентировочно 40–45 кДж на килограмм, столько же, сколько остывание на 20 °C.
• Вентиляторы. Воздух в тоннеле гоняют вентиляторы над и под лентой, и вся их мощность становится теплом, как в расчёте тепловыделений от электродвигателей.
• Ограждение и лента. Через стенки, входной и выходной проёмы в тоннель идёт тёплый влажный воздух цеха, а обратная ветвь ленты приносит тепло снаружи. Вместе с вентиляторами калькулятор принимает 0,5 кВт на метр длины.

Воздух в тоннеле держат при 8–14 °C. Его охлаждают воздухоохладители на воде 5 °C от чиллера — так же, как охладитель в задаче о приточной установке.

Формула

Q_п = G × (c × (t₁ − t₂) + L_к) / 3600

Q = (Q_п + 0,5 × l) × (1 + k / 100)

V = Q / (1,163 × 5)

Q_п — тепло продукта, кВт; G — производительность линии, кг/ч; c — теплоёмкость продукта, кДж/(кг·°C); t₁, t₂ — температура продукта на входе и выходе, °C; L_к — теплота кристаллизации жира на 1 кг продукта, кДж/кг; l — длина тоннеля, м; 0,5 — вентиляторы, ограждение и лента на 1 м, кВт; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; V — расход воды при нагреве на 5 °C, м³/ч, как в расчёте мощности по расходу и температурам.

В калькуляторе для изделий в глазури приняты c = 2,0 кДж/(кг·°C) и L_к = 40 кДж/кг, для шоколада в формах — 1,8 и 45, для карамели — 2,1 без кристаллизации, для печенья и вафель с начинкой — 1,8 и 10. Если тоннелю нужен воздух холоднее 8 °C, воды 5 °C не хватает: воздухоохладители переводят на гликоль, и чиллер подбирают индивидуально, как в справочнике о низкотемпературном чиллере.

Пример расчёта

Линия глазирования конфет: 500 кг/ч, изделия входят в тоннель при 35 °C и выходят при 15 °C, тоннель 15 м, запас 15 %.

1. Тепло продукта: 500 × (2,0 × (35 − 15) + 40) / 3600 = 500 × 80 / 3600 = 11,11 кВт, округлённо 11,1 кВт.
2. Тоннель: 0,5 × 15 = 7,50 кВт.
3. Холодопроизводительность: (11,11 + 7,50) × 1,15 = 21,40 кВт, округлённо 21,4 кВт.
4. Расход воды 5 °C при нагреве на 5 °C: 21,40 / (1,163 × 5) = 3,68 м³/ч.

Как выглядит установка на 21,4 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 21 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать только продукт. Вентиляторы, проёмы и лента дают в коротком тоннеле до половины нагрузки; чиллер по одному продукту не удержит воздух в жаркую смену.
• Забыть кристаллизацию. Для шоколада теплота застывания какао-масла сравнима с теплом остывания; без неё нагрузка занижена почти вдвое. Охлаждение массы до темперирования — отдельная нагрузка, её считают в задаче о чиллере для темперирования шоколада.
• Слишком холодный выход. Изделия, вышедшие из тоннеля холоднее точки росы упаковочного цеха, покрываются конденсатом, и на шоколаде появляется сахарное поседение. Выход держат на 2–3 °C выше точки росы.
• Общий чиллер с тестомесом без запаса. Если тот же чиллер готовит холодную воду для замеса, нагрузки складывают по самому загруженному часу — расчёт воды для теста приведён в задаче о воде для замеса теста.