Охлаждение молока после пастеризации: расчёт чиллера

Охлаждение молока после пастеризации, как и сливок, смеси мороженого или сока, считают по потоку продукта и перепаду температур в секции охлаждения пастеризатора: от температуры после регенерации до температуры розлива или созревания. Калькулятор считает тепло продукта, холодопроизводительность чиллера на пропиленгликоле 0 °C и расход гликоля на секцию охлаждения.

Расчёт чиллера для охлаждения после пастеризации

Продукт Молоко, сыворотка Сливки, смесь мороженого Сок, напиток

Поток, кг/ч Запас 10 % 15 % 20 %

На входе, °C На выходе, °C

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

162,0

кВт

Тепло продукта, кВт

140,8

Гликоль от чиллера, °C

0

Расход гликоля, м³/ч

36,8

Подобрать чиллер на 162,0 кВт

Подбор чиллера для молока откроется на сайте производителя xiron.ru

Откуда берётся тепло

• Секция охлаждения пастеризатора. После нагрева и выдержки продукт идёт через секцию регенерации, где отдаёт тепло встречному холодному потоку, и приходит в секцию охлаждения уже тёплым, а не горячим. Чиллер снимает только остаток — от температуры после регенерации до заданной на выходе.
• Регенерация. У пластинчатого пастеризатора регенерация возвращает ориентировочно 85–92 % тепла: при пастеризации 76 °C и молоке 4 °C на входе продукт выходит из регенерации при 10–15 °C, а в старых и малых установках — при 25–35 °C. Чем хуже регенерация, тем больше чиллер.
• Ёмкостный пастеризатор. У ванны длительной пастеризации регенерации нет: продукт охлаждают через рубашку с 63–65 °C целиком, и чиллер считают по полному перепаду и времени охлаждения — как в расчёте времени охлаждения.

Молоко с фермы до пастеризатора охлаждают отдельно, после дойки, — в задаче об охлаждении молока. Там нагрузка идёт порциями, здесь — непрерывно, пока работает пастеризатор. Рассол для посолки сыра охлаждают отдельно — в задаче о сыроварне.

Формула

Q_п = G × c × (t₁ − t₂) / 3600

Q = Q_п × (1 + k / 100)

V_г = Q / (1,10 × 4)

Q_п — тепло, которое продукт отдаёт в секции охлаждения, кВт; G — поток продукта, кг/ч; c — теплоёмкость продукта, кДж/(кг·°C); t₁ — продукт на входе в секцию охлаждения, после регенерации, °C; t₂ — на выходе, °C; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; V_г — расход 30 % пропиленгликоля, м³/ч, при его нагреве на 4 °C и теплоёмкости 1,10 кВт·ч/(м³·°C).

Чиллер работает на пропиленгликоле 0 °C: продукт на выходе из пластинчатого охладителя получается на 2–4 °C теплее гликоля, поэтому до 4 °C его охлаждают без запаса по температуре, а до 2 °C — только с увеличенной поверхностью секции. Воду вместо гликоля не используют: при 2 °C на выходе чиллера вода замёрзнет в испарителе, а продукт до 4 °C не остынет. Почему молоко охлаждают именно так, разобрано в справочнике о теплообменниках чиллера.

Пример расчёта

Пастеризатор молока 5000 кг/ч, после регенерации молоко приходит в секцию охлаждения при 30 °C, на розлив нужно 4 °C, запас 15 %.

1. Тепло продукта: 5000 × 3,9 × (30 − 4) / 3600 = 140,83 кВт, округлённо 140,8 кВт.
2. Холодопроизводительность: 140,83 × 1,15 = 161,96 кВт, округлённо 162,0 кВт.
3. Расход гликоля 0 → 4 °C: 161,96 / (1,10 × 4) = 36,8 м³/ч.

Если у того же пастеризатора регенерация доводит молоко до 12 °C, тепло продукта падает до 5000 × 3,9 × 8 / 3600 = 43,3 кВт и чиллер нужен втрое меньше. Поэтому температуру после регенерации берут из паспорта пастеризатора, а не оценивают на глаз.

Как выглядит установка на 162 кВт — компрессоры, потребление, расход, габариты и масса — показано на странице низкотемпературного чиллера 160 кВт на гликоле; температуру гликоля там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать от температуры пастеризации. Перепад 76 → 4 °C даёт чиллер в три-пять раз больше нужного: большую часть тепла возвращает регенерация. Считают от температуры на входе в секцию охлаждения.
• Брать чиллер на воде 7 °C. Вода 7 °C охладит молоко только до 9–11 °C, а не до 4 °C. Для розлива и созревания нужен гликоль около 0 °C — это отдельный, индивидуальный подбор, как для других задач в справочнике о низкотемпературном чиллере.
• Забыть смесь мороженого. Смесь после пастеризации и гомогенизации охлаждают до 2–4 °C и выдерживают на созревании; тепло созревания невелико, но танки стоят под гликолем часами, и это добавляют к нагрузке чиллера, если он общий; полный расчёт — в задаче о чиллере для производства мороженого.
• Одна линия — один чиллер. Пастеризатор работает по сменам, танки созревания и склад — круглые сутки. Если чиллер общий, нагрузки складывают по самому напряжённому часу, а бак гликоля сглаживает пуски линии — объём считают в расчёте объёма бака-аккумулятора.