Чиллер для созревания сливок: расчёт охлаждения перед сбиванием

Чиллер для созревания сливок рассчитывают по потоку сливок после пастеризатора: перед сбиванием масла их охлаждают до 6–10 °C и выдерживают, чтобы молочный жир закристаллизовался, а теплота кристаллизации добавляется к теплу охлаждения. Калькулятор считает холодопроизводительность по расходу и жирности сливок и температурам, прибавляет мешалку и теплопритоки и ведёт в подбор чиллера на гликоле 0 °C.

Расчёт чиллера для созревания сливок

Сливки, кг/ч Жирность сливок 30 % — сладкосливочное масло методом сбивания 38 % — обычная жирность для маслоизготовителя 45 % — высокожирные сливки

Сливки на входе, °C Созревание при, °C

Запас 10 % 15 % 20 % Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

62,0

кВт

Охлаждение сливок, кВт

32,1

Кристаллизация жира, кВт

16,9

Гликоль, °C

0

Расход гликоля, м³/ч

14,1

Подобрать чиллер на 62,0 кВт

Подбор чиллера для молока откроется на сайте производителя xiron.ru

Оборудование не укладывается в калькулятор? Опишите задачу словами — ассистент посчитает нагрузку и подберёт чиллер

Что охлаждаете, сколько и при какой температуре Посчитать и подобрать

Откуда берётся тепло

• Охлаждение сливок. После секции регенерации пастеризатора сливки идут при 20–30 °C и охлаждаются в секции на гликоле до температуры созревания.
• Кристаллизация жира. В ванне созревания жир частично переходит в кристаллы и отдаёт теплоту кристаллизации; при жирности 38 % это около половины тепла охлаждения, поэтому сливки в ванне «теплеют» и их доохлаждают через рубашку.
• Мешалка и притоки. Мешалка ванны работает всё время созревания, а ванна стоит в тёплом цехе; это калькулятор учитывает надбавкой 10 %.

Хладоноситель — пропиленгликоль 0 °C, как и для охлаждения молока: на воде 2 °C сливки до 6 °C в ванне не охладить, а на холоднее −1 °C у рубашки сливки примерзают.

Формула

Q_о = G × c × (t₁ − t₂) / 3600

Q_к = G × φ × 80 / 3600

Q = (Q_о + Q_к) × 1,1 × (1 + k)

• Q_о — охлаждение сливок, кВт; G — поток сливок, кг/ч; c — теплоёмкость сливок, кДж/(кг·°C) (таблица ниже); t₁, t₂ — температура на входе и созревания, °C.
• Q_к — теплота кристаллизации жира, кВт; φ — жирность, доля; 80 — теплота кристаллизации, кДж на кг жира, ориентировочно, как для маргарина.
• 1,1 — надбавка на мешалку и притоки; k — запас, доля. Гликоль 0 °C, нагрев 4 °C, теплоёмкость 1,10 кВт·ч/(м³·°C).

Теплоту кристаллизации жира считают так же, как в задаче о чиллере для маргарина и спредов; сливки до пастеризатора охлаждают по задаче об охлаждении после пастеризации.

Пример расчёта

Сливки 38 %, 2000 кг/ч, после регенерации 25 °C, созревание при 8 °C, запас 15 %.

1. Охлаждение: Q_о = 2000 × 3,4 × (25 − 8) / 3600 = 115 600 / 3600 = 32,11 кВт.
2. Кристаллизация: Q_к = 2000 × 0,38 × 80 / 3600 = 16,89 кВт.
3. С надбавкой и запасом: Q = (32,11 + 16,89) × 1,1 × 1,15 = 61,98 кВт, округлённо 62,0 кВт.
4. Расход гликоля: V = 61,98 / (1,10 × 4) = 14,1 м³/ч.

Типовые ошибки

• Считать сливки как молоко. Теплоёмкость сливок 38 % на 13 % ниже, но теплота кристаллизации жира добавляет больше половины нагрузки — итог всё равно выше, чем по молоку той же массы.
• Вода вместо гликоля. Чтобы держать в ванне 6–8 °C, хладоноситель нужен около 0 °C; на воде испаритель замёрзнет, концентрацию раствора даёт расчёт концентрации гликоля.
• Охлаждать сливки сразу до 4 °C. Резкое охлаждение даёт мелкие кристаллы, сливки потом плохо сбиваются; режим задаёт технолог, а чиллер считают на его самую низкую температуру созревания.
• Общий чиллер с молочной приёмкой без запаса. Приёмка молока, созревание сливок и охлаждение кисломолочных продуктов совпадают по времени; нагрузки складывают — расчёт сгустка в задаче о чиллере для кисломолочных продуктов.

Вопросы и ответы

Сколько холода нужно на созревание сливок?

На созревание сливок чиллер снимает охлаждение после регенерации с 20–30 °C до 6–10 °C при теплоёмкости 3,4 кДж/(кг·°C) для сливок 38 % и теплоту кристаллизации жира — 80 кДж на килограмм жира, около половины тепла охлаждения; 2000 кг/ч сливок 38 % с 25 до 8 °C дают около 32 кВт на охлаждение и 17 кВт на кристаллизацию. К сумме добавляют 10 % на мешалку и запас.

Почему сливки в ванне созревания теплеют?

Сливки в ванне созревания теплеют, потому что молочный жир при кристаллизации отдаёт тепло — около 80 кДж на килограмм жира; поэтому их доохлаждают через рубашку ванны всё время выдержки. Без этого жир кристаллизуется не полностью, и масло плохо сбивается.

Какой хладоноситель нужен для сливок 6–10 °C?

Для сливок 6–10 °C нужен пропиленгликоль 0 °C, как для охлаждения молока: на воде 2 °C сливки до 6 °C в ванне не охладить, а гликоль холоднее −1 °C примораживает сливки к рубашке. Режим вне серийного ряда, подбор индивидуальный.