Расчет потребности холода для молочной

В молоко при доении коров попадает то или иное количество микробов. Большинство микроорганизмов, встречающихся в молоке, резко замедляют свое развитие при охлаждении до + 8...10 ⁰С. Молоко, охлажденное сразу же после выдаивания до +4...5 ⁰С и находящееся при этой температуре, сохраняет свои первоначальные свойства в течение 1,5...2 суток. Поэтому охлаждение молока непосредственно на ферме - один из важнейших и обязательных технологических процессов. На молочных блоках для охлаждения молока используется искусственный или естественный холод. Искусственный холод вырабатывают фреоновые холодильные установки. Фреоны - это вещества, применяемые в качестве рабочего тела при осуществлении холодильных циклов.

Наиболее широко используются в холодильных машинах фреон - 12 и фреон-22. Фреон-12 имеет химическую формулу CF₂Cl₂ - дифтордихлорметан, а фреон - 22 - CHF₂Cl - дифтормонохлорметан. Фреоны не имеют запаха и в небольших количествах безвредны для человека. При больших утечках и при очень больших концентрациях (более 30 % по объему) фреоны вызывают удушье, так как вытесняют кислород (фреоны 3,5 раза тяжелее воздуха). При соприкосновении с открытым пламенем фреоны могут оказать вредное действие, так как при этом происходит их разложение с образованием небольшого количества ядовитого газа фосгена. Поэтому в помещениях с фреоновыми установками запрещено работать с открытым пламенем.

В качестве естественных источников холода обычно используют лед. Существуют следующие способы заготовки естественного льда: послойным намараживанием воды из водоемов; намараживанием сосулек. Выбор способа заготовки льда зависит от климата в данной местности. Послойное намараживание воды является наиболее простым и дешевым способом заготовки естественного льда. С наступлением мороза на специально подготовленную площадку намораживают тонкие слои льда (по 4…5 мм). После подготовки первого яруса, когда лед намерзает на высоту установленных бортов, на его поверхности, отступая от края к середине, устанавливают новые борта и намораживают второй ярус и далее, до получения бурта необходимых размеров.

При определении потребности льда для молочного цеха необходимо знать следующие данные: объем охлаждаемого продукта G_п, начальную температуру охлаждаемого продукта T_н, конечную температуру T_к и удельную теплоту плавления льда - l, Вт/кг. Кроме того, учитывают потери льда при хранении. При хорошем хранении потери составляют 50...60 %, а при плохом укрытии достигает до 90%. До начала заготовки льда определяют потребность чистого льда, а затем устанавливают его количество с учетом перечисленных факторов. Количество необходимого чистого льда определяют:

L = G_п×C_п(T_н-T_к)/l (3.42)

Удельная теплоемкость молока при температуре +10 ⁰С составляет 3894 Дж/(кг ⁰С), а скрытая теплота плавления льда - 333700 Дж/кг. Тогда для охлаждения 2848 кг молока с учетом того, что до 15 ⁰С оно охлаждается проточной водой из водопровода, а до 8 ⁰С - льдом, для экономии заготовленного льда, то в этом случае количество чистого льда составляет:

L = (2848×3894× (15-8))/333700 = 232,6 кг.

Если молоко охлаждается в течение 210 дней в году, то потребность льда на весь этот срок составляет: L₁ =232,6×210=48853,7 кг, а с учетом 50% потерь необходимо заготовить: L₂ =48853,7×1,5=73280,6 кг. Для хранения такого количества льда необходимо иметь хранилище, объем которого определяется по формуле:

V_бур = L₂/p₁, (3.43)

где p₁ - плотность льда, равная 800... 850 кг/м³.

Тогда этот объем будет равен: V_бур = 73280,6/800 = 91,6 м³.

Зная объем ледохранилища, далее определяют его размеры.

При использовании холодильной машины необходимый расход холода на охлаждение молока определяется по формуле:

Q = C_м ×G_мс (T_н - T_к), (3.44)

где C_м - удельная теплоемкость молока, Дж/(кг×⁰С);

G_мс - производительность линии первичной обработки молока, кг/с;

Т_н и Т_к – начальная и конечная температура молока ⁰С.

При выборе холодильной машины по холодопроизводительности необходимо учитывать и потери холода, идущие на погашение теплопритоков в охладителях молока, трубопроводах для подвода и отвода ледяной воды. Округленно эти потери холода принимают равным 10% от его расхода на охлаждение молока. Учитывая это, суммарная холодопроизводительность составляет:

Q_сум = Q + 0,1× Q. (3.45)

Условие выбора холодильной машины с учетом суммарной холодопроизводительности выражается:

Q_м >= Q_сум, (3.46)

где Q_м - холодопроизводительность выбираемой машины, Вт.

При выборе холодильной установки и их числа учитывают и суточную загрузку, и возможность обслуживания. Для более экономичного производства искусственного холода в условиях ферм желательны холодильные установки большой холодопроизводительности, такие, как МТК28-2, МТК20-2 и АВ-30. Технические характеристики некоторых холодильных машин приведены в табл. 3.14. Для большой оперативности технического обслуживания и надежности получения искусственного холода в молочных цехах устанавливают две холодильные установки такой холодопроизводительности, чтобы каждая из них обеспечивала охлаждение молока перед отправкой его на молочный завод до температуры не выше + 8...10 ^ОС.

Таблица 3.14

Техническая характеристика холодильных машин