Теоретическое обоснование процесса охлаждения молока набором замороженных шаров

В перерабатывающих производствах агропромышленного комплекса охлаждение сырьевых ресурсов, в том числе и сырого молока, способствует сохранению их биологических свойств, предотвращает размножение в продуктах вредной микрофлоры. Анализ с точки зрения эффективности экономики специализирующихся на производстве сырого молока фермерских хозяйств выявляет, как одно из энергозатратных звеньев технологического потока этого производства, именно холодильное оборудование. Практическая эксплуатация данного вида оборудования в настоящее время, безусловно, снижает возможности конкуренции фермерских хозяйств с другими производителями и в проводимой Правительством Российской Федерации политики продовольственного импортозамещения в современных сложных рыночных условиях. Поэтому сейчас и на перспективу необходимо ориентировать усилия научно-технического персонала исследовательских и проектных организаций в направлении научного поиска и разработке техники и технологии снижающего удельные затраты холодильного оборудования как для фермерских хозяйств, так и в целом для промышленности страны. В статье авторами, как одно из альтернативных технико-технологических решений проблемы охлаждения данного вида сырья, предлагается использовать в качестве аккумуляторов холода набор тел с развитой поверхностью, а именно, с помощью замороженного до эвтектических температур холодоаккумулирующего вещества, находящегося в шарообразных капсулах. При этом снижаются тепловые потери за счет интенсификации теплообмена в результате контакта между обрабатываемой жидкостной средой и холодоаккумулирующим веществом; упрощается аппаратурное оформление системы охлаждения; создается возможность работы охлаждающей системы как в периодическом, так и в непрерывном (проточном) режимах; в холодное время года, а также в ночные часы, в условиях льготной тарификации электроэнергии, установка может эффективно аккумулировать холод. Предложенный для охлаждения молока способ снижения температуры обрабатываемой холодом жидкости может быть использован на частных молочных фермах с небольшим содержанием поголовья крупнорогатого скота.

охлаждение, замораживание, аккумулятор холода, снижение энергозатрат, теплообмен, хладоноситель, сырое молоко, микрофлора

1. Бабакин Б.С., Воронин М.И., Семенов Е.В., Белозеров Г.А., Бабакин С.Б. Количественный анализ процесса охлаждения хладоносителя с применением замороженных развитых поверхностей // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. № 4. С. 16-19.

2. Белозеров Г.А., Бабакин Б.С., Макаров Б.А. Математическое моделирование продолжительности процесса замораживания и плавления эвтектического раствора в аккумуляторах холода // Известия Калининградского государственного технического университета 2011. № 23. С. 141-147.

3. Виноградов В.В., Тяжельникова И.Л., Виноградова Е.П., Есенбеков В.С. Теоретический анализ возможности управления условиями затвердевания в непрерывнолитом слитке // Металлы. 2014. № 4. С. 17-22.

4. Виноградов В.В., Шакуров А.Г., Тяжельникова И.Л., Виноградова Е.П., Есенбеков В.С. Математическое моделирование охлаждения шлакового расплава системой металлических шаров // Журнал технической физики. 2015. Том 8. Вып. 12. С. 21-25.

5. Герасимова О.А. Использование естественного холода для охлаждения молока на пастбищах // Материалы Международной научно-практической конференции «Сельское хозяйство: проблемы и перспективы». Великие Луки: РИО ВГСХА, 2009. С. 214-217.

6. Иванов Ю.А. Качество молока и эффективность его производства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2012. № 2. С. 22-24.

7. Коровин Г.С., Квашенников В.И., Козловцев А.П. Энергосберегающий метод охлаждения молочной продукции // Известия ОГАУ. 2013. № 3. С. 97-99.

8. Коровин Г.С., Квашенников В.И., Козловцев А.П., Шахов В.А. Энергосберегающая технология заготовки естественного льда на молочных фермах // Научное обозрение. 2015. № 4. С. 17-22.

9. Коршунов А.Б. Контроль и регулирование параметров системы охлаждения молока с аккумуляторами естественного холода // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. 2012. № 2. С. 80-83.

10. Коршунов А.Б., Коршунов Б.П. Аккумуляционные установки для охлаждения молока на фермах // Вестник ВНИИМЖ. 2019. № 3. С. 114-117.

11. Коршунов А.Б., Иванов В.В. Технологические схемы энергосберегающих систем для охлаждения молока на фермах // Инновации в сельском хозяйстве. 2014. № 4(9). С. 233-236.

12. Коршунов Б.П., Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Коршунов А.Б, Иванов В.В. Энергосберегающая система охлаждения молока с использованием комбинированных водоледяных аккумуляторов // Вестник ВНИИМЖ. 2016. № 3. С. 152-157.

13. Коршунов Б.П., Учеваткин А.И., Марьяхин Ф.Г., Коршунов А.Б. Энергосберегающее оборудование для аккумуляции холода и эффективного использования энергии льда. // Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 2. Часть 1. С. 132-138.

14. Коршунов А.Б, Коршунов Б.П., Иванов А.В. Энергосберегающий модуль к системе охлаждения молока на фермах // Вестник ВНИИМЖ. 2018. № 3. С. 119-122.

15. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 599 с.

16. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: «Энергия», 1973. 344 с.

17. Мишуров Н.П. Совершенствование инженерно-технического обеспечения молочных ферм на основе комплексной энергетической оценки. М.: ФГБНУ «Росинформагро-тех», 2011. 120 с.

18. Морозов В.В., Шилин В.А., Герасимова О.А., Кривогузов Д.Ю. Охлаждение молока - в результатах исследований // Вестник ВНИИМЖ. 2019а. № 3. С. 79-83.

19. Морозов В.В., Шилин В.А., Герасимова О.А., Кривогузов Д.Ю. Охлаждение молока - в результатах исследований // Вестник НГИЭИ. 2019б. № 3. С. 29-40.

20. Попова М.И. Обоснование и разработка льдоаккумулятора природного холода годовой потребности и способа его использования на молочно-товарных фермах: Автореферат. дис. канд. техн. наук. Оренбург, 2018. 21 с.

21. Самарин Г.Н., Шилин В.А., Герасимова О.А. Установка для первичного охлаждения молока на пастбищных комплексах // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. № 2. С. 8-9.

22. Самарин Г.Н., Шилин В.А., Шилин Е.В. Особенности альтернативных методов обработки молока для малых производств // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: Сборник научных трудов. СПб: СПб ГАУ, 2015. С. 583-587.

23. Тихомиров И.А., Андрюхина О.Л., Скоркин А.В. Ресурсосберегающие технологии производства высококачественного молока // Вестник ВНИИМЖ. 2018. № 4. С. 92-99.

24. Чернецов Д.А., Капустин В.П. Исследование комбинированной системы охлаждения коровьего молока // Вестник ВНИИМЖ. 2017. № 4. С. 169-174.

25. Шилин В.А., Герасимова О.А. Совершенствование первичной обработки молока на пастбищах // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 1. С. 19-26.

26. Эглит А.Я., Кириллов В.В., Брусенцев А.А. Проблемы холодоснабжения молокозаводов // Холодильная техника. 2012. № 12. С. 26-27.

27. Amin N.A.M., Bruno F., Belusko M. Effective thermal conductivity for melting in PCM encapsulated in a sphere // Applied Energy. 2014. No. 122. P. 280-287.

28. Dutil Y., Rousse D.R., Salah N.B., Lassue S., Zalewski L. A review on phase-change materials: Mathematical modeling and simulations // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011. No. 15. P. 112-130.

29. Eames I.W., Adref K.T. Freezing and melting of water in spherical enclosures of the type used in thermal (ice) storage systems // Applied Thermal Engineering. 2002. No. 22. P. 733-745.

30. Ismail K.A.R., Henríquez J.R., da Silva T.M. A parametric study on ice formation inside a spherical capsule // International Journal of Thermal Sciences. 2003. No. 42. P. 881-887.