Как выбрать теплообменник для пастеризации молока и повысить энергетическую эффективность производства?

Тепловая обработка молока

Одним из важнейших требований современного молочного производства является возможность контролировать температуру продукта на каждом этапе производственного процесса. Нагрев и охлаждение, таким образом, являются основными операциями на молокозаводе.

Во многих случаях сначала для определенной обработки продукт должен быть нагрет, а затем охлажден. Одним из подобных примеров является пастеризация молока. Молоко, охлажденное до 4 °С, нагревается до температуры пастеризации – 72 °С, выдерживается при этой температуре 15 секунд, а затем снова охлаждается до 4 °С.

Тепло пастеризованного молока используется для нагрева холодного молока. Поступающее холодное молоко нагревается от выходящего горячего молока, которое, в свою очередь, охлаждается. Это позволяет экономить энергию нагрева и охлаждения. Процесс протекает в теплообменнике и носит название регенеративный теплообмен или, как его чаще называют, использование вторичного тепла. Таким образом, удается вернуть в оборот до 94–95 % тепла от пастеризованного молока.

Поэтому выбор теплообменника для пастеризации — это важное технологическое решение, которое влияет не только на пропускную способность линии, но и на энергетические и экономические показатели всего предприятия.

Пластинчатые теплообменники для пастеризации молока

Для пастеризации молока на практике чаще всего выбирают пластинчатые теплообменники-пастеризаторы, которые обладают следующими качествами:

Высокая теплопередача — за счёт конструкции поверхности пластин создается турбулентность потока даже при низких скоростях. Это позволяет проводить быстрый и равномерный нагрев, предотвращая пригорание белка на стенках теплообменника, что является частой проблемой при работе с молоком.
Компактность — пластинчатый теплообменник занимает в 3-5 раз меньше места, чем кожухотрубный
Удобство эксплуатации — оборудование легко разбирается для визуального осмотра, механической очистки или замены пластин и уплотнений, и легко очищается методом CIP-мойки
Экономичность — подбирайте размер теплообменника под реальные режимы вашего производства и сокращайте энергетические потери.

Как рассчитать размер теплообменника

Часто для подбора теплообменника многие предприятия берут для технического задания параметры “как в прошлом проекте” или ориентируются только на суточный объем.

Но чтобы подобрать необходимые размеры теплообменника, который будет подходить вашему производству, нужно учитывать многие факторы:

1. расход продукта — определяется планируемой мощностью молокозавода. Чем выше расход продукта, тем крупнее должен быть теплообменник.

Пример: если расход продукта на предприятии должен быть увеличен с 10 000 л/ч до 20 000 л/ч, размеры теплообменника также нужно будет увеличить вдвое при условии, что удваиваются и расходы рабочих жидкостей, а все остальные параметры остаются неизменными.

2. физические свойства жидкостей — плотность продукта, удельная теплоемкость продукта и вязкость.

Молоко — продукт с меняющимися характеристиками (жирность, содержание белка, температура, сезонные колебания). В расчетах берутся справочные значения и/или согласованные коэффициенты. Если предприятие планирует новые рецептуры или линейку продуктов лучше сразу учитывать отклонения по составу. Иначе есть риск, что оборудование окажется либо недогруженным, либо перегруженным.

Вязкость продукта и теплоносителя является важным фактором, который учитывается при определении размеров теплообменника. Жидкость с высокой вязкостью развивает меньшую турбулентность при движении в теплообменнике по сравнению с жидкостью с более низкой вязкостью. Это значит, что потребуется более крупный теплообменник при всех прочих одинаковых параметрах. Например, для сливок требуется более крупный теплообменник, чем для молока, при аналогичной расчетной производительности и температуре.

3. температурная программа — чем точнее будут заданы необходимые температурные параметры, тем точнее будет расчет теплообменника и тем меньше рисков получить недогрев / перегрев продукта.

4. допустимые перепады давления — чем больше перепад давления продукта и нагревающей среды, тем больше передается тепла и тем меньших размеров требуется теплообменник.

5. требования к чистоте после мойки — для обеспечения эффективной очистки теплообменник должен конструироваться с учетом не только требуемых тепловых режимов, но и технологии очистки.

6. требуемая длительность работы — важно понять, в каком графике работает линия: есть ли ночные смены, планируются ли пики, сколько часов в сутки идет пастеризация.

Как работает команда экспертов Тепло Поток

Чтобы предложить варианты теплообменников для вашей линии пастеризации молока, наши инженеры начинают с детального аудита:

1) презентуют технико-коммерческое предложение с экономическим обоснованием и вариантами по энергоэффективности.

2) изучают ваш запрос и задачи, которые стоят на вашем предприятии.

3) запрашивают все исходные данные, анализируют технологическую схему, уточняют параметры продукта, оценивают энергетику предприятия.

4) выполняют расчет и подбирают оптимальную конфигурацию теплообменника.

Такой подход снижает риски и позволяет подобрать оборудование, которое будет экономить ресурсы и повышать качество производимого продукта.

Если сейчас вы планируете модернизацию линии или запуск нового производства, не стоит ориентироваться на ранее установленное оборудование, лучше разработать новое техническое задание с подходящими требованиями для текущих задач производства.

Обратитесь к специалистам Тепло Поток и мы поможем рассчитать и подобрать теплообменник для пастеризации молока с учетом всех технологических и экономических факторов вашего предприятия.

Напишите нам на почту info@teplopotok.by или позвоните по телефону +375 (44) 799 17 30 и мы возьмём ваш запрос в работу.