Scientific and Technical Substantiation of the Process of Cooling Milk with a Set of Frozen Balls

In the processing industries of the agro-industrial complex, the cooling of raw materials, including raw milk, helps to preserve their biological properties, prevents the propagation of harmful microflora in products. According to the economic efficiency of farms specializing in the production of raw milk the analysis depicts refrigeration equipment as one of the energy-consuming links in the technological flow of the production. Nowadays the usage of this type of equipment certainly reduces the competition of farms with other manufactures and the policy of food import substitution pursued by the Government of the Russian Federation in modern challenging market conditions. Therefore, now and in the future the efforts of scientific and technical personnel of research and design organizations should be focused on scientific search and development of engineering and technology reducing the unit costs of refrigeration equipment for farms and the country’s industry as a whole. According to this article, a set of items with a developable surface, definitely using a cold storage substance which is frozen to the eutectic temperatures, located in spherical capsules as one of the alternative technical and technological solutions to the problem of cooling this type of raw material was proposed by the authors. In this case, heat losses are reduced due to the intensification of heat transfer as a result of contact of the processed liquid medium and the cold storage substance; the design of cooling system is simplified; the opportunity for periodic and continuous cooling system operation is created; in cold season and at night during the preferential electricity tariff the usage of the proposed invention can effectively accumulate cold. The method for lowering the temperature of a cold-processed liquid proposed for cooling milk can be widely used on private dairy farms with a small amount of cattle.

cooling, freezing, cold accumulator, energy cost reduction, heat transfer, coolant, raw milk, microflora

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.