Refroidissement des produits laitiers

Refroidissement par eau glacée BUCO dans l'industrie laitière

L'eau glacée à 0,5 °C a une capacité de refroidissement très élevée, ce qui signifie que la chaleur peut être transportée à des débits relativement faibles par rapport à d'autres réfrigérants. Des coefficients de transfert de chaleur très élevés (jusqu'à 2000 W/m² K) sont obtenus dans nos systèmes d'eau glacée, tandis que des températures d'eau glacée proches de zéro degré (0,5ºC) peuvent être atteintes sans compromettre l'intégrité physique de l'équipement et sans qu'il soit nécessaire de recourir à des méthodes de régulation et de contrôle sophistiquées pour empêcher l'eau de geler, comme c'est le cas dans d'autres systèmes.

Lerefroidissement par eau glacée dans l'industrie laitière est la méthode la plus hygiénique, la plus efficace et la plus sûre pour abaisser la température des produits laitiers dans les conditions d'hygiène requises par l'industrie alimentaire. L'eau glacée a une capacité de refroidissement très élevée, ce qui signifie que la chaleur peut être transportée à des débits relativement faibles par rapport à d'autres moyens de refroidissement. Les paramètres thermodynamiques et les propriétés techniques du cycle de l'eau sont favorables, ce qui permet d'obtenir des coefficients de transfert de chaleur très élevés. La production d'eau froide et le refroidissement à l'aide de cette eau se heurtent dans tous les cas à la limite physique du point de congélation de l'eau. D'une part, on souhaite travailler avec de l'eau à des températures aussi proches que possible de son point de congélation afin d'abaisser au maximum la température du produit à refroidir, mais d'autre part, les problèmes de formation de glace augmentent au fur et à mesure que l'on s'approche de zéro. L'anomalie bien connue selon laquelle le volume spécifique de l'eau est le plus faible à +4ºC fait que son volume augmente lorsqu'elle gèle, ce qui peut avoir des effets destructeurs sur les composants de l'installation (rupture de tuyaux, d'échangeurs de chaleur, de pompes, etc.) En outre, la formation de glace est associée à une augmentation de la consommation d'énergie, car la glace agit comme une couche isolante et réduit les coefficients de transfert de chaleur. La production d'eau glacée avec un refroidisseur à film tombant BUCO permet d'atteindre des températures aussi proches que possible de zéro degré Celsius, mais insensibles à la formation de glace.

Falling Film ruisseleur pour le refroidissement direct

Le Falling Film ruisseleur BUCO répond aux exigences mentionnées au point précédent. Il permet d'obtenir des coefficients de transfert de chaleur très élevés (jusqu'à 2000 W/m2 K). Il résiste à la formation éventuelle de glace. Comme l'eau s'écoule autour de l'extérieur des plaques de l'échangeur de chaleur, un givrage accidentel ne causera aucun dommage. Des températures proches de zéro degré (0,5 ºC) peuvent être atteintes sans compromettre l'intégrité physique de l'équipement et sans qu'il soit nécessaire de recourir à des méthodes de régulation et de contrôle sophistiquées pour empêcher l'eau de geler, comme c'est le cas pour d'autres systèmes. Il est très facile à nettoyer. Toutes les surfaces à nettoyer sont facilement accessibles, même en cours de fonctionnement. Par exemple, il est possible d'utiliser un équipement à haute pression. Il est très sensible à la contamination. Il convient donc parfaitement au refroidissement de l'eau de process dans les circuits. Ce refroidisseur à film tombant a l'avantage d'éliminer les coûts de régulation et de contrôle. Pour atteindre un certain degré de sécurité, les échangeurs de chaleur à plaques ne fonctionnent en pratique qu'à des températures inférieures à +2°C avec une technologie de contrôle et de régulation considérable, alors qu'avec le refroidisseur à film tombant BUCO, on peut atteindre +0,5°C sans aucun problème. Les températures proches de zéro degré permettent de garantir des qualités élevées avec un meilleur contrôle de la croissance des bactéries.

Un problème récurrent avec les échangeurs de chaleur à plaques est la contamination de l'eau. Au niveau international, ce problème pose une tâche délicate dans le déroulement du processus en cas de contamination de l'eau de traitement. Dans la pratique, il est très avantageux et conseillé d'établir un diagramme de la demande en eau froide et de planifier la centrale électrique sur la base de ce diagramme, en tenant compte des points suivants : La consommation minimale (consommation de base) augmente. Plus le pourcentage de cette consommation de base dans la consommation totale est élevé, moins il est judicieux d'accumuler de la glace. L'accumulation réduit la puissance installée de l'unité de refroidissement. Les composants nécessaires au stockage de la glace augmentent considérablement la valeur de l'investissement (réservoirs, pompes, évaporateur, etc.). La production et l'accumulation de glace nécessitent des températures d'évaporation plus basses que la production directe d'eau glacée, ce qui a un impact important sur la consommation d'énergie. Les silos à eau banque glacée BUCO offrent une excellente opportunité de répondre aux exigences du marché moderne dans tous les aspects de la production d'eau glacée. Dans ces systèmes, l'évaporateur à plaques se trouve en haut et le réservoir d'eau glacée en bas. Dans les évaporateurs à plaques typiques, la température d'évaporation doit être maintenue au-dessus de 0°C pour des raisons de sécurité ; dans le Falling Film ruisseleur BUCO, la température d'évaporation peut être maintenue à -3/-4°C. La zone de transfert peut donc être beaucoup plus petite.

Production d'eau glacée grâce au stockage de glace pour le refroidissement – Pourquoi utiliser un bac à eau glacée ?

Une méthode très répandue de production d'eau glacée est le stockage de glace, particulièrement intéressant lorsque la consommation d'eau glacée est sujette à de fortes fluctuations. Les pics de consommation peuvent être compensés par les unités de refroidissement en accumulant de la glace pendant les périodes de faible consommation. Le système traditionnellement appliqué de stockage de glace pendant les heures de nuit a une applicabilité limitée de nos jours pour les raisons suivantes : Sensibilité croissante des coûts énergétiques. Des technologies de plus en plus complexes dans les processus de production. La tendance à une utilisation plus efficace des biens d'équipement. les exigences accrues en matière d'environnement et de sécurité. Les usines de transformation laitière d'aujourd'hui exigent une production d'eau froide très flexible, des températures généralement inférieures à +1°C, de faibles coûts de production et une teneur minimale en réfrigérant (ammoniac). La pratique consistant à produire et à stocker de la glace pour obtenir de l'eau glacée en profitant des tarifs nocturnes réduits n'est plus valable. Il faut désormais s'adapter à des processus de production complexes, éviter les pics de consommation, profiter des périodes creuses et surtout optimiser les coûts d'investissement et d'exploitation. En clair, cela signifie qu'il faut prendre en compte, en plus du stockage nocturne, le stockage diurne et le refroidissement direct la nuit et le jour, c'est-à-dire qu'il faut optimiser le système en trouvant la meilleure solution entre le refroidissement direct et la fabrication de glace et la consommation pendant le jour et la nuit. Pour trouver la solution la plus favorable, la consommation d'eau froide doit être analysée en détail en fonction de l'heure de la journée et du jour de la semaine. Sur la base de notre expérience pratique, nous pouvons faire les observations suivantes : Il y a généralement de grandes différences entre les heures d'une même journée. Les différences entre la consommation diurne et nocturne diminuent dans les laiteries modernes. Il existe une certaine consommation minimale au cours des 24 heures de la journée. Il peut y avoir des différences considérables entre les différents jours de la semaine. Il est conseillé de planifier et de construire la production d'eau froide avec des réserves suffisantes, car la consommation augmente généralement rapidement dès que l'installation est mise en service. Dans nos silos de la Baco banque glacée, on peut alternativement produire de l'eau glacée ou de la glace en écailles. Pour produire de la glace, l'eau est pompée du fond du silo de la banque de glace vers le distributeur d'eau situé au-dessus de l'évaporateur ; l'eau s'écoule en film sur l'extérieur des plaques verticales de l'évaporateur et forme de la glace. Lorsque l'épaisseur prédéterminée (6-8 mm) est atteinte, le système de dégivrage par gaz chauds est mis en marche (le circuit de refroidissement est divisé en trois zones à cette fin). La glace se détache, tombe au fond du silo et flotte dans l'eau. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le mélange eau-glace programmé et le niveau de remplissage soient atteints. Le silo à glace est alors plein et prêt à démarrer le processus de fonte de la glace pour produire de l'eau glacée.

Pendant la période de fonte, le silo de la banque glacée est relié au processus de production de l'industrie. L'entrée de la consommation se situe au-dessus du niveau de la glace, tandis que le retour est dirigé vers le fond du silo en se connectant à un distributeur. De cette manière, une circulation forcée est réalisée de bas en haut à travers toute la zone de glace en suspension. L'eau de retour est refroidie à environ 0°C au contact des morceaux de glace. De l'air comprimé est insufflé dans le silo pour une meilleure distribution de l'eau de retour. Cette glace en suspension a une surface de fusion beaucoup plus grande que celle des serpentins de stockage, ce qui signifie que la capacité de fusion maximale, c'est-à-dire la capacité de production instantanée d'eau glacée, est très élevée. Cette caractéristique est très importante car elle permet au système d'absorber avec une grande souplesse les fluctuations soudaines de la température de retour des consommateurs. Les principaux avantages de ces silos peuvent être résumés comme suit : La grande surface de glace pendant la période de fonte permet une grande souplesse de fonctionnement. La teneur en Nh3 requise est très faible. Elle n'est que d'environ 1/8 de la quantité requise pour le stockage conventionnel de glace en serpentin. Étant donné que ces silos banques de glace BUCO offrent la possibilité de produire et de stocker de la glace, de dégeler à grande vitesse et de refroidir directement, un système de contrôle peut être programmé pour alimenter les lignes de consommation exactement selon les besoins. En utilisant le refroidissement direct, la capacité du système peut être augmentée avec peu d'investissement. Ceci n'est possible avec aucun autre système de stockage.

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La température d'évaporation pendant la période de givrage est presque constante avec les systèmes Buco mentionnés ci-dessus (-6°C et -10°C), alors qu'avec le stockage conventionnel de glace en serpentin, les températures doivent diminuer avec l'augmentation de l'épaisseur de la glace (-15/-17°C avec des épaisseurs de glace comprises entre 35 et 50 mm). Les conséquences de l'utilisation d'une Baco à banque de glace BUCO sont des unités de refroidissement plus petites et des consommations plus faibles par rapport à l'utilisation d'un système conventionnel de stockage de glace en serpentin. Le nettoyage de nos Silo à banque de glace BUCO est également très facile. Ces silos se caractérisent par un montage et un démontage simples et peuvent donc être déplacés sans grand effort.

Fonctions combinées de fabrication de glace pour le refroidissement du lait

Les fonctions combinées de production de glace, d'accumulation et de refroidissement direct dans le domaine de la réfrigération mentionnées ci-dessus ne sont pas les seules dans ces silos à glace BUCO. D'autres variantes peuvent également être mises en place.

Utilisation de réservoirs existants pour le refroidissement du lait

Dans d'autres cas, des réservoirs existants ont été utilisés. Par exemple, lorsque les systèmes conventionnels de serpentins dans les réservoirs sont en mauvais état, mais que les réservoirs sont encore en bon état. Les serpentins conventionnels sont retirés afin que l'ensemble du réservoir soit disponible pour le stockage de la glace et de l'eau glacée. C'est ce qui a été fait dans plusieurs usines Nestlé en France. Pour ce faire, des refroidisseurs à film ruisseleur et des machines à glace BUCO ont été placés sur l'ancien réservoir de stockage de glace à serpentin. L'eau de retour passe d'abord par le refroidisseur à film tombant et sa température est abaissée à environ 1°C. L'eau de retour est ensuite acheminée vers le refroidisseur à film tombant. L'eau de retour est ensuite introduite dans le réservoir de stockage de glace. Immédiatement après, elle est acheminée vers les machines à glaçons BUCO où la glace est produite. Après le dégivrage, la glace tombe dans le réservoir et est répartie dans le réservoir par circulation forcée. La glace reste en suspension dans l'eau du réservoir jusqu'à ce qu'elle soit fondue sous forme d'eau glacée à 0,5 °C. Dans plusieurs usines Gervais-Danone en France, ces combinaisons de production d'eau glacée et de glace sont également utilisées pour augmenter la flexibilité du processus actuel.

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Il convient de souligner les aspects suivants d'un système de refroidisseur à film ruisseleur et de banque de glace :

• Refroidisseur de produits laitiers pour refroidir le lait chaud provenant du processus de traite avec de l'eau refroidissant l'eau glacée jusqu'à 0,5 °C.
• Refroidisseur de lait, unité de refroidissement de l'eau de la technologie de réfrigération pour le refroidissement le plus rapide du lait jusqu'à un point proche du point de congélation.
• L'évaporation efficace du CO2 dans l'industrie du refroidissement du lait est possible grâce à ce refroidisseur de produits laitiers.
• Capacité de refroidissement extrêmement élevée pour les charges de pointe dans le refroidissement du lait
• Efficacité élevée grâce à l'option de refroidissement direct dans le refroidissement du lait
• Entièrement en acier inoxydable, obligatoire pour le refroidissement du lait
• Inspection facile, car les systèmes d'évaporation ne sont pas immergés dans l'eau de ce refroidisseur de produits laitiers.
• Presque toutes les géométries de réservoirs de stockage sont possibles dans le système de refroidissement du lait
• Possibilité d'utiliser des réservoirs de stockage existants
• Production de glace ou d'eau glacée pour le refroidissement direct par eau, qui est plus efficace sur le plan énergétique.
• Bac à eau glacée pour la production d'eau glacée d'une température de 0,5°C entièrement en acier inoxydable
• La plus faible teneur en fluide frigorigène de cette unité de réfrigération
• Recirculation efficace et sûre de l'huile pour le refroidissement de ce refroidisseur de produits laitiers.
• Systèmes d'évaporation ouverts et facilement accessibles pour l'industrie laitière
• Distributeur automatique de glace écaille pour le refroidissement du lait, facile à inspecter et à nettoyer
• Utilisation des réservoirs existants possible avec ces systèmes de stockage de glace pour le refroidissement du lait
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