maidon jäähdytysratkaisut

Maidon jäähdytysratkaisut

MTT Maitokoneet

10.12.2010 MTT Maitokoneet 2

Sisältö

• Vaatimukset maidon jäähdytykselle• Lyhyt lämpöoppi• Suorajäähdytteisen tilasäiliön toimintaperiaate• Lämmön talteenotto• Esijäähdytys• Bufferisäiliö• Tilasäiliön osittainen ulkoasennus• Siilotilasäiliö• Seuranta


Maidon jäähdytys – vaatimuksia ja suosituksia

• Maidon lämpötila ei saa vastaanottohetkellä olla yli +6 oC. Lainsäädännön mukaan yksittäisissä tapauksissa voidaan tilalta vastaanottaa maitoa, jonka lämpötila on korkeintaan +10 oC. Kuljetussäiliössä olevan maidon lämpötila ei saa kuitenkaan tämän takia ylittää +6 oC.

• Maidon säilyvyyden kannalta paras säilytyslämpötila tilalla on alle +4 oC.

• Maito ei saa missään vaiheessa jäätyä, sillä jäätyminen aiheuttaa pahoja makuvirheitä.


Lämpötilan vaikutus bakteerien kasvuun maidossa

Tilasäiliön jäähdytysteholuokitus


Suomessa suosituksena jäähdytysteholuokka 4CI


Maidon jäähtymisnopeus

• Jäähdytysteho: tilasäiliön jäähdytysteho on riittävä, jos lypsyn päätyttyä maidon jäähtyminen yhdellä asteella kestää korkeintaan kaksikymmentä minuuttia. • Tämä koskee myös täyttä säiliötä, ja maitohuonetta,

jonka lämpötila on korkeintaan +25 oC. • Maitohuoneen ilmanvaihdon riittävyys: maitohuoneen

lämpötila yli 5 oC ja alle 25 oC • Lauhduttimen puhtaus


Lämpöoppia• Lämpö on aineen atomien tai molekyylien värähtelyliikettä• Aineen olomuodon muutos nesteestä kaasuksi sitoo,

vaatii energiaa • Vettä pitää keittää sen haihtumisen nopeuttamiseksi• Saviruukussa vesi pysyy viileänä…• Nestemäinen kylmäaine pumpataan paisuntaventtiilin läpi

tilasäiliön höyrystimelle alempaan paineeseen tapahtuu höyrystyminen, joka sitoo energiaa (lämpöä) ympäristöstä

• Aineen olomuodon muutos kaasusta nesteeksi vapauttaa, luovuttaa energiaa• Ilmanvaihdossa esim. Itkupinta tiivistää navetan kosteutta ja

lämmittää sisään tulevaa ilmaa• Kompressori puristaa tilasäiliöltä tulevan kaasumaisen

kylmäaineen lauhduttimella nesteeksi, jolloin kylmäaineen lämpöenergia siirtyy ilmaan tai veteen


Lämpöpumpun toimintaperiaate

1. lauhdutin (lämmin puoli) 2. paisuntaventtiili 3. höyrystin (kylmä puoli) 4. kompressori

Lähde: Wikipedia


Kylmäkoneiston komponenetteja


Kylmäkoneiston osien nimiä ja tehtäviä1. Kompressori

Kaasupumppu, joka luo alhaisen paineen hörystimeen (alhainen lämpötila) ja korkean paineen lauhduttimeen (korkea paine).

2. PressostaattiPääasiassa lauhdutinpuolen suojaamiseksi. Jos paine nousee liian korkeaksi, pressostaatti pysäyttää kompressorin. Käytetään myös suojaamaan kylmäaineen vuodosta johtuvaa alhaista painetta vastaan sekä pysäyttämään kompressori ”pump down”-toiminnon päättyessä.

3. LauhdutinOsa, jossa kylmäaine tiivistyy. Kaasussa oleva lämpö vapautuu ilmaan ja kaasu muuttuu nesteeksi.

4. Varaaja Tarkoitettu kylmäaineen varastoksi. Laitteiston toimiessa varaaja on lähes tyhjä. Laitteen pysähtyessä ja silloin kun laitteistossa on ”pump down” –toiminto, kylmäaine varastoidaan varaajaan.

5. Suodatin/kuivainSuodatin erottelee kaikki kiinteät aineosat nesteestä. Kuivainta käytetään poistamaan pienimmätkin kosteudet kylmäaineesta.

Lähde: www.delaval.com


Kylmäkoneiston osien nimiä ja tehtäviä

6. SolenoidiventtiiliLaitteissa, joissa on ”pump down” -toiminto, tämä venttiili pysäyttää nestevirtauksen höyrystimelle.

7. TarkastuslasiTarkastuslasin avulla voidaan tarkastaa, onko laitteistossa riittävästi kylmäainetta.

8. Termostaattinen paisuntaventtiiliTämä venttiili päästää saman määrän nestemäistä kylmäainetta hörystimelle kuin mitä kompressori poistaa sieltä kaasuna.

9. HöyrystinLaitteiston osa, jossa nestemäinen kylmäaine hörystyy kaasuksi ja siten poistaa maidosta lämpöä.

10. Termostaatti Termostaatti säätää maidon lämpötilan mukaan jäähdytetyn maidon lämpötilaa käynnistämällä tai sammuttamalla kompressorin.

Lähde: www.delaval.com


Tilasäiliön jäähdytysjärjestelmän periaate

Kuva: Scott Sanford, 2003, Well water precoolers, Wisconsin University, http://www.uwex.edu/


Lämmön talteenoton periaate

Lähde: DeLaval


Kylmäaineesta lauhdevaraajaan ja edelleen varaajaan

Piirros: Tapani Kivinen


Lämmöntalteenoton periaatteita• Maidon lämpö siirretään ensisijaisesti veteen• Voidaan ottaa talteen 30-50 % maidon lämmöstä• Litrasta maitoa saadaan noin 1 litra 40-

50 –asteista vettä• Vesi lämpenee korkeintaan 60 –asteiseksi• Jos lauhdevaraajan vesi on jo lämmintä, siirtyy

lämpö ilmaan lauhduttimen avulla – ilmanvaihto!• Lauhdevaraaja tulisi mitoittaa ja veden käyttö

suunnitella siten, että vesi jäähtyy ennen seuraavaa lypsyä

Lähteenä mm: Scott Sanford, 2003, Well water precoolers, Wisconsin University, http://www.uwex.edu/


Lämmön talteenoton edut ja riskit

• Veden lämmityskustannukset laskevat esim. 40%

• Ilmanvaihdon tarve lauhduttimen luona laskee

• Kuumalle vedelle on oltava käyttöä!

• Lämmönvaihtimen mitoittaminen?

• Jäähdytyksen toimintavarmuus?

• Kylmäaine-/öljyvuodot käyttöveteen?


Maidon esijäähdytys

Lähde: TopAgrar 12/2000


Putkimallisia lämmönvaihtimia

Lähde: Univ. of Wisconsin


Levylämmönvaihdin on yleisin

Lähde: Univ. of Wisconsin


Nesteet virtaavat vastakkaisiin suuntiin vuoroittaisissa väleissä

Lähde: www.gea-ecoflex.de/fileadmin/downloads/.../gea_phe_fi.pdf


Esijäähdytyksen periaatteita

• Maidon lämpötila voi laskea 10-16 astetta• Veden virtauksen pitää olla vähintään sama kuin maidon,

mielellään 2-3 x• Veden ja maidon virtaussuunnat ovat vastakkaiset• Maitopumppu säätyvätehoiseksi

• Etenkin, jos vesijärjestelmän kapasiteetti on pieni• Maito viipyy pidempään lämmönvaihtimessa

• Solenoidiventtiili sallii veden virtauksen vain maitopumpun käydessä (+ viive lopussa) – vähentää vedenkulutusta

• Lämmenneen veden käyttö esim. lehmien juomavetenä


Esijäähdytyksen periaatteita (2)

• Maitosuodatin sijoitetaan ennen lämmönvaihdinta• Estää roskien kertymisen lämmönvaihtimeen• Maitosuodatin on paikallaan myös pesun aikana

• Pesun aikana vedenkierto seis ja mieluiten vaihdin valutetaan tyhjäksi vedestä

• Myös monivaiheisemmat ja tehokkaammat lämmönvaihtimet ovat mahdollisia• Niissä vastapaine voi nousta korkeaksi• Tarpeen silloin kun lypsetään jatkuvasti


Tällä tilalla lypsetään suoraan maitoautoon


Esijäähdytyksen etuja

• Pienentää sähkönkulutusta 20-30-60%• Riippuu säädöistä

• Nopeuttaa maidonjäähdytystä

• Tilasäiliön kylmäkoneisto ja sekoitin käyvät vähemmän

Mahdollisesti parempi maidon laatu

• Lämmin juomavesi – korkeampi maitotuotos?

• Veden käyttö myös pintojen pesuun


Esijäähdytyksen riskejä

• Pesutuloksen varmistaminen• Maidon jäätymispiste

• Valuuko lämmönvaihdin tyhjäksi pesun jälkeen?• Vuodot?

• Ei saa aiheuttaa liian suurta vastapainetta pesussa

• Huolto – asennuspaikka mietittävä huolella• Lehmien juomaveden hygieenisyys?• Järjestelmän toiminta – takaiskuventtiilit ym.


Esijäähdyttimen hankinta

1. Arvioi energianeuvojan avustuksella olisiko esijäähdytin kannattava

2. Mikäli käytät jo lämmön talteenottoa kylmäaineesta, arvioi kuinka paljon voit esijäähdyttää ilman, että veden lämmityskustannukset nousevat

3. Määritä veden maksimivirtausnopeus järjestelmässä4. Määritä kylmän veden lämpötila5. Määritä kitkahäviöt ja maidon virtausnopeudet mahdollisen

lämmönvaihtimen kanssa6. Määritä veden virtausnopeudet mahdollisen lämmönvaihtimen

kanssa7. Pyydä myyjältä takuut maidon jäähtymisasteista

esijäähdyttimessä. Mikäli takuuta ei voida antaa, on investointisi kannattavuus kyseenalainen.

Lähde: Scott Sanford, 2003, Well water precoolers, Wisconsin University, http://www.uwex.edu/

Bufferisäiliö maidolle

• Käytössä etenkin automaattilypsytiloilla, mutta myös perinteisen lypsyn tiloilla

• Lisää lypsytehoa ja antaa joustavuutta maidon keräilyyn• Tanskassa Arla maksaa lisähintaa, jos tilalla on bufferisäiliö

• Jäähdytyksellä tai ilman• Tekninen toteutus, maidon siirto, pesut,

toiminnan automatisointi jne. suunniteltava huolellisesti


Bufferisäiliö


Tilasäiliön osittainen ulkoasennus


Tilasäiliön osittainen ulkoasennus

• Periaatteessa mahdollista, jos tilasäiliö varustetaan sitä varten

• Pesu- ja jäähdytysputkistot eivät saa missään tilanteessa jäätyä

• Varsinaiseen ulkokäyttöön tarkoitetuissa säiliöissä paksumpi eristys kuin perinteisissä säiliöissä

• Varauksellinen suhtautuminen


Siilotilasäiliö


Kuva: www.kb-koleteknik.dk

Kuva: PackoKuva: DeLaval

Siilotilasäiliö

• Kokoluokka n. 18 000 l ja suuremmat• Halvempi valmistaa• Rakennusneliöitä säästyy

• Jäähdytysratkaisuna jäävesi tai suorajäähdytys + esijäähdytys mielellään jäävedellä +4°C

• Pesut saattaa olla ongelma• Paljon pesuvettä jäähdyttävää pinta-alaa

lämpötilaongelma• Kuluu paljon kuumaa vettä



Seuranta on oleellista

• Maidon lämpötilan seuranta ja jäähdytystehon seuranta ehkäisee vahinkoja

• Meijerit ovat antaneet maidon lämpötilan seurantaohjeet

• Manuaalinen tai automaattinen


Maidon lämpötila neljännessä lypsyssä

1.

2.20 min

-2 oC

Suositus on vähintään 1 C-aste 20 minuutissa.Tässä toteutui 2 C-astetta, mutta tilasäiliön täyttöaste oli noin 70%.

Lypsy alkoi

Lypsy päättyi


Maidon loppulämpötila neljännessä lypsyssä ilman jäähdytystä, C-ast

9,511,8 13,3

16,320,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

1,0 4,0 6,0 10,0 15,0Tilasäiliömaidon lähtölämpötila, C-ast

Maid

on

lo

pp

ulä

mp

öti

la ilm

an

jääh

dyty

stä

, C

o

Tilasäiliöön tulevan maidon

lämpötila tässä +35 oC.

Ei ole väliä tehdäänkö maidon lämpötilan seuranta käsin vai…


…automatiikan avulla kunhan hälytyskellot soivat silloin kun maidonjäähdytykseen tulee häiriö!

maidon jäähdytysratkaisut

Documents