Чиллер для линии розлива напитков: расчёт перед сатуратором

Чиллер для линии розлива газированных напитков считают по потоку продукта через охладитель перед сатуратором: воду и купаж охлаждают до 2–6 °C, иначе углекислый газ не растворится в нужном количестве и напиток будет пениться при розливе. Калькулятор посчитает холодопроизводительность по производительности линии и температурам и покажет, какой нужен хладоноситель и его расход.

Откуда берётся тепло

• Охлаждение продукта. Вода из подготовки и сироп приходят при 15–25 °C, а в сатуратор подают 2–6 °C. Это основная нагрузка, и она прямо пропорциональна производительности линии в литрах в час.
• Деаэрация. Если воду деаэрируют под вакуумом, она частично охлаждается испарением, но её всё равно доводят до нужной температуры в пластинчатом охладителе.
• Буферные ёмкости и трубы. Купажные танки и напорные ёмкости набирают тепло из цеха; при утеплённых танках это небольшая добавка, её закрывает запас.
• Насосы. Продуктовые насосы греют поток на доли градуса; эту добавку закрывает запас.

Пиво на пивоварне охлаждают по той же логике, но вместе с брожением и танками — задача о чиллере для пивоварни; охлаждение сусла и вина — задача о чиллере для винодельни. Тёплый розлив с последующей пастеризацией в тоннеле считают по задаче о пастеризации.

Формула

Q_п = V × ρ × c × (t₁ − t₂) / 3600

Q = Q_п × (1 + k / 100)

G = Q / (c_х × 4)

V — производительность линии, л/ч; ρ — плотность напитка, 1,0 кг/л для воды и лёгких напитков, 1,04 для сладких; c — теплоёмкость, 4,0 кДж/(кг·°C) для напитков и 4,19 для воды; t₁ — температура продукта на входе, °C; t₂ — температура перед сатуратором, °C; Q_п — нагрузка от продукта, кВт; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; G — расход хладоносителя, м³/ч, при его нагреве на 4 °C; c_х — теплоёмкость кубометра хладоносителя: 1,163 кВт·ч/(м³·°C) для воды и 1,04 для 40 % пропиленгликоля. Температуру хладоносителя берут на 4 °C ниже t₂, как в расчёте мощности по расходу и температурам.

Для продукта холоднее 9 °C хладоноситель выходит за пределы воды 5 °C: нужен раствор гликоля, и чиллер подбирают индивидуально по справочнику о низкотемпературном чиллере; концентрацию считают в расчёте концентрации гликоля.

Пример расчёта

Линия на 6000 л/ч лимонада: продукт приходит при 20 °C, перед сатуратором нужно 4 °C, плотность 1,0, запас 15 %.

1. Нагрузка от продукта: 6000 × 1,0 × 4,0 × (20 − 4) / 3600 = 106,67 кВт.
2. Холодопроизводительность: 106,67 × 1,15 = 122,67 кВт, округлённо 122,7 кВт.
3. Хладоноситель: 4 − 4 = 0 °C, пропиленгликоль; расход 122,67 / (1,04 × 4) = 29,5 м³/ч.

Как выглядит установка на 122,7 кВт — компрессоры, потребление, расход, габариты и масса — показано на странице низкотемпературного чиллера 120 кВт на гликоле; температуру гликоля там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать по среднему розливу за смену. Линия либо стоит, либо работает на номинале, и охладитель должен держать температуру на полной производительности. Чиллер по среднему за смену даёт тёплый продукт и пену на розливе.
• Вода 5 °C для напитка 4 °C. Хладоноситель должен быть холоднее продукта хотя бы на 3–4 °C; на воде 5 °C получится продукт не холоднее 8–9 °C. Нужен гликоль ниже нуля.
• Нет бака при цикличной работе. Линия останавливается на смену формата и мойку, а потом стартует на полный поток. Бак-аккумулятор с гликолем сглаживает старт и позволяет взять чиллер чуть меньше пикового.
• Летняя вода из скважины «как зимой». Летом вода в сети на 10 °C теплее, и нагрузка растёт почти вдвое. Считают по самой тёплой входной воде за год.