Gıda işlemede chiller, ısıl işlem sonrası ürün soğutmayı, hamur ve dolum sıcaklığını, proses ekipmanının atık ısısını kapalı devre soğutulmuş suyla karşılar. Su ürüne temas etmez; paslanmaz plakalı eşanjörle ayrılır. KPLN serisi 23.000–345.000 kcal/h (26,7–401,2 kW) arasında 12/7 °C rejiminde çalışır, daha düşük sıcaklık glikollü devre ve çalışma noktasına göre seçim gerektirir.
Gıda işlemede ısı yükü nereden geliyor
Bir gıda tesisinde soğutma yükü tek bir makineden çıkmaz. Birbirinden bağımsız üç kaynak aynı vardiyada üst üste biner ve toplam, çoğu zaman hattın en büyük ekipmanına bakılarak yapılan tahminden yüksek çıkar.
- Isıl işlem sonrası geri soğutma. Pastörizasyon, sterilizasyon, pişirme ve sıcak dolum ürünü 75–95 °C aralığına çıkarır. Plakalı eşanjörün rejenerasyon bölümü bu ısının büyük bölümünü gelen soğuk ürüne geri verir; ancak son 30–50 K'lik düşüşü dışarıdan soğutulmuş su karşılamak zorundadır. Bu yük hat debisiyle doğrusal artar ve hat hızını sınırlayan şey çoğu kez budur.
- Prosesin kendi ürettiği ısı. Mikser miline verilen mekanik enerjinin neredeyse tamamı hamurun içinde ısıya döner. Homojenizatör, kolloid değirmen ve gıda ekstrüderinde kesme ısısı aynı biçimde ürünün içinde kalır. Bu bileşen mevsimden bağımsızdır; ocak ayında da temmuzdaki kadar vardır.
- Ekipmanın attığı ısı. Vakum ambalaj makinelerinin pompaları, ısıtıcılı yapıştırma çeneleri, dilimleme ve porsiyonlama bıçakları, şekillendirme tamburları, kalıp yüzeyleri ve basınçlı hava kompresörlerinin ara soğutucuları. Tek tek küçük, toplamda hattın yükünün üçte birine kadar çıkabilen bir kalem.
Bu üçünün üstüne, açık üretim alanında çalışan bir hatta ortamdan gelen kazanç eklenir: tünel gövdesi, konveyör bandı, boru güzergâhı ve devridaim pompasının suya bıraktığı iş. Kapasite hesabında yaklaşık %10 mertebesinde ayrı bir kalem olarak yazılması gerekir.
Proses suyu ile ürün soğutma aynı şey değil
Su soğutma grubu, kapalı devrede dolaşan suyu ya da su–glikol karışımını soğutur. Bu akışkan ürüne değmez, değmemelidir. Ürünle temas eden taraf her zaman ayrı bir devredir: paslanmaz plakalı bir ara eşanjör, ceketli tank, ceketli boru ya da soğutma tünelinde ambalajın dış yüzeyine püskürtülen, klorlanıp filtrelenen bağımsız bir su devresi. Chiller bu ikinci devreyi soğutur, onun yerine geçmez.
Ara eşanjör kurgunun kritik noktasıdır. Bir plaka çatladığında kaçağın hangi yöne gideceğini basınç farkı belirler; gıda tarafı yardımcı devreden yüksek basınçta tutulur ki sızıntı ürüne değil, chiller suyuna doğru olsun. Ürüne en yakın kademede çift cidarlı plaka ve ara boşluğun gözlenebildiği tasarımlar tercih edilir. Yardımcı devrenin antifrizi de aynı mantıkla seçilir: gıda tesislerinde etilen glikol yerine propilen glikol kullanmak yerleşik uygulamadır.
İkinci bir ayrım: chiller soğuk hava deposu değildir. Depo tarafı ürünü muhafaza eder, chiller prosesi besler. İkisi aynı tesiste bulunur ama aynı makineden karşılanmaz. Talep formunda bu iki ihtiyacı ayrı yazmak, kapasitenin doğru çıkması için gerekir. Terimler için teknik sözlüğe, başka sektörlerin yük profilleri için uygulama alanları sayfasına bakabilirsiniz.
Tipik çalışma değerleri
Gıda tesisinde tek bir "soğutulmuş su sıcaklığı" yoktur; aynı çatı altında üç ayrı rejim birden çalışabilir. Aşağıdaki aralıklar sektörde sık karşılaşılan mertebelerdir, ürüne ve hat kurgusuna göre değişir.
| Devre | Tipik akışkan sıcaklığı | Tipik ΔT | Not |
|---|---|---|---|
| Isıl işlem sonrası tünel veya duş soğutma | 8–14 °C | 4–6 K | Yük hat debisiyle doğrusal artar |
| Proses ekipmanı: vakum pompası, kompresör ara soğutucusu, ekstrüder ceketi | 12–18 °C | 5–8 K | Mevsimden bağımsız, sürekli yük |
| Kalıp, çene ve şekillendirme yüzeyleri | 10–16 °C | 4–6 K | Kısa çevrimli, darbeli yük |
| Hamur suyu ve mikser ceketi | 0,5–4 °C | 3–5 K | Glikollü devre gerekir |
| Süt ve meyve suyunda son soğutma (buzlu su) | 0,5–2 °C | 2–4 K | Ayrı düşük sıcaklık devresi |
KPLN serisinin tablo değerleri 12/7 °C su ve 35 °C ortam koşulunda verilir. Üstteki üç satır bu rejime doğrudan oturur. 4 °C'nin altındaki devreler glikol karışımı ister; glikol hem soğutma kapasitesini hem de pompa tarafındaki basınç kaybını değiştirdiğinden seçim katalog satırıyla değil, gerçek çalışma noktasıyla yapılır.
Debi tarafında pratik bir kontrol: ΔT = 5 K ile çalışan bir devrede her 1 m³/h su yaklaşık 5,8 kW taşır. Bu oran, hesapladığınız yükün seçtiğiniz modelin nominal su debisine sığıp sığmadığını hızlıca gösterir.
Bu sektörde dikkat edilecekler
Terleme ve damlama
10 °C'lik bir boru, %70 bağıl nemdeki 24 °C'lik bir üretim alanında yüzey sıcaklığı çiy noktasının altına düştüğü anda terler. Metal işleyen bir atölyede bu bir konfor sorunudur; gıdada doğrudan hijyen sapmasıdır, çünkü açık ürün hattının üzerine damlayan yoğuşma suyu partiyi imha ettirir. Soğuk hatlar bu yüzden kapalı hücreli yalıtımla ve kesintisiz buhar bariyeriyle çekilir, ekleri kapatılır, hijyenik alanda yalıtımın üzeri silinebilir bir kılıfla kaplanır. Güzergâh da bir tasarım kararıdır: soğuk boru, açık üretim bandının dikey izdüşümünden geçirilmez.
Kondenser emiş havasının kirliliği
Hava soğutmalı bir grubun kapasitesi, kondenser serpantininden geçen havaya bağlıdır. Gıda tesisinin havası ise temiz değildir: un ve nişasta tozu, kızartma bölümünden gelen yağ aerosolü, şeker buharı, dolum alanının nemi. Bu karışım kanatlar arasında yapışkan bir tabaka oluşturur; yoğuşma basıncı yükselir, kapasite düşer ve makine tam da yükün en yüksek olduğu sıcak vardiyada hedefi tutamaz. Çözüm, makinenin yerini doğru seçmek ve serpantin için baştan bir yıkama takvimi kurmaktır. Aralıklar için bakım ve arıza notlarına bakın.
Kesintili yük ve CIP vardiyası
Gıda hattı kesintisiz üretmez. Yıkama (CIP) vardiyasında proses yükü neredeyse sıfıra iner, üretim başlarken birkaç dakika içinde tam yüke döner. Tek kompresörlü bir makine bu profilde sık başlar ve durur; kısa çevrim hem su sıcaklığını salındırır hem kompresörü yorar. Çift kompresörlü KPLN 55.2 ya da dört kompresörlü KPLN 250.4 gibi kademeli modeller kısmi yükte kademe düşürerek bu salınımı azaltır; tank hacmi de aynı işi yapar. KPLN 26.1'de 125 L, KPLN 125.2'de 350 L tank standarttır. 200,0 kW ve üzeri gövdelerde tank opsiyonel olduğundan, kesintili yük profilinde ayrı bir akümülasyon tankı baştan planlanmalıdır. Yıkamada dolaşan sıcak su ve kimyasalın gıda devresine ait olduğunu, chiller devresine karışmadığını da netleştirmek gerekir; ara eşanjörün CIP sıcaklığına dayanacak biçimde seçilmesi ayrı bir kalemdir.
Örnek kapasite hesabı: sıcak dolum hattının soğutma tüneli
Sıcak dolum yapan bir sos hattı düşünelim. Kavanoz 85 °C'de doluyor, kapatılıp devriliyor ve soğutma tünelinden 35 °C'de çıkması isteniyor. Bu hedef keyfi değil: ürün bu sıcaklığın altına inmeden etiket tutkalı tutmaz, ayrıca palet ortasındaki sıralar saatlerce sıcak kalır.
- Hat hızı: 6.000 kavanoz/saat
- Net ürün: 370 g/kavanoz, yani 2.220 kg/h; özgül ısı 3,7 kJ/kg·K
- Cam kavanoz: 180 g/adet, yani 1.080 kg/h; özgül ısı 0,84 kJ/kg·K
- Sıcaklık düşüşü: 85 °C'den 35 °C'ye, ΔT = 50 K
Q = m · c · ΔT bağıntısıyla iki kalem ayrı ayrı çözülür:
- Ürün: 2.220 × 3,7 × 50 = 410.700 kJ/h
- Cam: 1.080 × 0,84 × 50 = 45.360 kJ/h
- Toplam: 456.060 kJ/h ÷ 3.600 = 126,7 kW (yaklaşık 109.000 kcal/h)
Tünel gövdesinden ve konveyörden gelen kazanç ile devridaim pompasının suya bıraktığı iş için %10 eklendiğinde tasarım yükü 139,4 kW, yani yaklaşık 120.000 kcal/h olur. Tünelin son bölgesi 10–12 °C su ile çalışabildiğinden 12/7 °C nominal rejimi bu uygulamada geçerlidir; katalog satırı doğrudan kullanılabilir.
KPLN 125.2 116,3 kW ile bu yükün altında kalıyor. Bir üst gövde olan KPLN 165.2 157,0 kW / 135.000 kcal/h verir ve tasarım yüküne göre yaklaşık %13 pay bırakır. Debi kontrolü de tutuyor: ΔT = 5 K için 139,4 / (4,18 × 5) = 6,67 kg/s, yani 24,0 m³/h; modelin 27,0 m³/h nominal su debisinin içinde kalıyor. 350 L'lik tank da dolum hattının kısa duraklamalarında su sıcaklığının salınımını sınırlar.
Aynı tesiste hamur suyu ya da buzlu su devresi de varsa bunlar bu makineden beslenmez. 0–4 °C isteyen bir devre kendi glikollü çevrimini ister; iki ihtiyaç tek gövdede toplanmaya çalışıldığında düşük sıcaklık rejimi yüzünden yüksek sıcaklık devresi de gereğinden büyük ve verimsiz seçilmiş olur. Modelleri yan yana görmek için karşılaştırma sayfasını, gamın tamamı için ürünler sayfasını kullanabilirsiniz.
Chiller devrede değilken ne oluyor
- Hat hızı düşer. Şebeke suyu yazın 18–24 °C'ye çıkar; tünel çıkışında 35 °C hedefi tutmayınca tek çare bandı yavaşlatmaktır. Yukarıdaki hatta hız %20 düştüğünde vardiya başına 9.600 kavanoz kaybedilir.
- Sıcak paletleme. 45 °C'de paletlenen cam ambalajın palet ortasındaki sıraları saatlerce soğumaz. Meyve ve sebze bazlı ürünlerde bu süre renk kararması, C vitamini kaybı ve jel yapısının bozulması demektir; termofilik bozulma riski de bu pencerede doğar.
- Ambalaj sorunları. Sıcak yüzeyde etiket tutkalı kayar, shrink film gerginliğini kaybeder. Sıcak ürün soğuk depoya alındığında ambalaj üzerinde terleme başlar; nemlenen oluklu mukavva mukavemetini yitirir ve palet zamanla göçer.
- Su tüketimi. Aynı 139,4 kW'ı şebeke suyunu 15 K ısıtarak atmak isterseniz 8,0 m³/h su gerekir; sekiz saatlik vardiyada 64 m³ eder ve tamamı atığa gider. Kapalı devre bu kalemi ortadan kaldırır.
- Ekipman tarafı. Sıcak çalışan vakum pompası hedeflenen vakuma inemez, paket sızdırır. Isınan dilimleme bıçağında ürün yapışır, dilim kalınlığı kayar. Isıtıcılı çenenin karşı yüzeyi soğutulmazsa yapıştırma dikişi taşar ve ambalaj hattında duruş sayısı artar.
Kurulum ve işletme notları
- Makinenin yeri. Grup üretim alanının içine değil, dış sahaya ya da ayrı bir makine hacmine konur. Hijyenik alanda hava üfleyen bir ekipman istenmez; kondenserin de temiz hava bulması gerekir.
- Emiş havası. Kızartma bacası, kurutma egzozu, un silosu filtresi ve buhar kazanı bacası kondenser emişinden uzak tutulur. Duvara fazla yakın yerleşim, atılan sıcak havanın geri emilmesine yol açar; dört fanlı KPLN 200.2 ve altı fanlı KPLN 400.4 gibi büyük gövdelerde bu mesafe daha da belirleyicidir.
- Boru ve yalıtım. Hijyenik alana giren hatlarda temizlenebilirlik esastır: kapalı hücreli yalıtım, kesintisiz buhar bariyeri, kapatılmış ekler, silinebilir kılıf. Askı ve kelepçe noktaları su biriktirmeyecek biçimde seçilir.
- Su kimyası. Kapalı devre yumuşatılmış suyla doldurulur; iletkenlik ve pH periyodik izlenir. Açık tanklı çözümlerde tank kapağı sızdırmaz olmalıdır, çünkü gıda tesisinin ılık ve nemli havası açık bir su yüzeyinde biyofilm için ideal ortamdır.
- Glikol oranı. Bir kez seçilip unutulan bir değer değildir, yılda bir ölçülür. Oran arttıkça donma güvenliği artar ama ısı taşıma kapasitesi düşer ve basınç kaybı yükselir; ikisi birlikte değerlendirilir.
- Yedeklilik. Yirmi dört saat üretim yapan bir tesiste yükün tamamını tek gövdeye vermek yerine iki makineyi paralel bağlamak, bakım ve arıza penceresinde hattı ayakta tutar. Örneğin 200 kW mertebesindeki bir ihtiyaç iki adet KPLN 100.2 ile de karşılanabilir.
- Kış işletmesi. Gıda prosesinin yükü mevsimlik değildir, makine kışın da çalışır. Dış sahadaki boru ve tank hatlarında donma koruması ile devre dışı kalan bölümlerin drenajı baştan planlanır.
Hattınıza göre seçim
Ürün debisini, giriş ve çıkış sıcaklıklarını ve varsa glikol oranını iletin; yükü birlikte çıkarıp uygun KPLN modelini belirleyelim — teklif formu.
Bu uygulama için önerilen modeller
KPLN 55.2 Hava Soğutmalı Su Soğutma Grubu (Chiller) — 48.000 kcal/h
- Soğutma gücü
- 55,8kW
- Kompresör
- 2adet
- Su debisi
- 9,6m³/h
55,8 kW ve iki kompresör; küçük ölçekli pastörizasyon veya dolum hattında CIP vardiyasında yük düştüğünde kademe düşürerek kısa çevrimi azaltır.
KPLN 125.2 Hava Soğutmalı Su Soğutma Grubu (Chiller) — 100.000 kcal/h
- Soğutma gücü
- 116,3kW
- Kompresör
- 2adet
- Su debisi
- 20,0m³/h
116,3 kW ve 350 L tank; orta ölçekli bir tesiste tünel soğutma ile ekipman yüklerinin toplamını tek gövdede karşılar.
KPLN 165.2 Hava Soğutmalı Su Soğutma Grubu (Chiller) — 135.000 kcal/h
- Soğutma gücü
- 157,0kW
- Kompresör
- 2adet
- Su debisi
- 27,0m³/h
157,0 kW ve 27,0 m³/h debi; sayfadaki 139,4 kW'lık sıcak dolum tüneli hesabının doğrudan oturduğu model.
KPLN 250.4 Hava Soğutmalı Su Soğutma Grubu (Chiller) — 215.000 kcal/h
- Soğutma gücü
- 250,0kW
- Kompresör
- 4adet
- Su debisi
- 43,0m³/h
250,0 kW ve dört kompresör; entegre tesiste vardiya, yıkama ve üretim arasında geniş aralıkta salınan yükü kademeli olarak takip eder.
Sıkça sorulanlar
Hayır. Chiller kapalı devrede dolaşan suyu ya da su–glikol karışımını soğutur; ürünle temas eden taraf her zaman ayrı bir devredir ve arada paslanmaz plakalı bir eşanjör bulunur. Ürüne en yakın kademede çift cidarlı plaka tercih edilir, gıda tarafı da yardımcı devreden yüksek basınçta tutulur: böylece bir plaka çatlarsa kaçak ürüne değil, chiller suyuna doğru olur.
Kullanamazsınız. Tablodaki değerler 12/7 °C su ve 35 °C ortam koşuluna aittir. 4 °C'nin altındaki bir devre glikol karışımı ister; glikol hem soğutma kapasitesini hem de pompa tarafındaki basınç kaybını değiştirir. Bu tip devrelerde seçim katalog satırıyla değil, gerçek çalışma noktasıyla yapılır — hedef sıcaklığı ve glikol oranını iletirseniz hesabı buna göre çıkarırız.
Yıkama sırasında proses yükü neredeyse sıfıra iner, üretim başlarken birkaç dakikada tam yüke döner. Bu profilde tek kompresörlü bir makine sık başlar ve durur. Çok kompresörlü gövdeler kısmi yükte kademe düşürerek salınımı azaltır; tank hacmi de tampon görevi görür. Yıkamada dolaşan sıcak su ve kimyasal gıda devresine aittir, chiller devresine karışmaz; yalnızca ara eşanjörün bu sıcaklığa dayanacak biçimde seçilmesi gerekir.
Önerilmez. Hijyenik alanda sürekli hava üfleyen bir ekipman istenmez, ayrıca kondenserin temiz ve serbest hava bulması gerekir. Uygun yer dış saha ya da ayrı bir makine hacmidir. Duvara fazla yakın yerleşimde atılan sıcak hava geri emilir; dört ve altı fanlı büyük gövdelerde bu mesafe kapasiteyi doğrudan etkiler.
Doğrudan etkiler. Un ve nişasta tozu, kızartma bölümünden gelen yağ aerosolü ve şeker buharı kondenser kanatları arasında yapışkan bir tabaka oluşturur; yoğuşma basıncı yükselir, soğutma kapasitesi düşer. Bu yüzden emiş havasını kirleten bacalardan uzak bir yer seçilir ve serpantin için baştan bir yıkama takvimi kurulur. Ayrıntı için bakım ve arıza sayfasına bakabilirsiniz.
Hayır, ikisi ayrı sistemdir. Chiller prosesi besler: tünel soğutma, ceketli tank, ekipman devresi. Soğuk hava deposu ürünü muhafaza eder ve kendi soğutma sistemiyle çalışır. İki ihtiyacı talep formunda ayrı yazmak gerekir, aksi halde toplanan yük gerçekte hiçbir devreye oturmayan bir kapasite verir.
Kesintisiz üretimde yükün tamamını tek gövdeye vermek, bakım ve arıza penceresinde hattı durdurur. İki makineyi paralel bağlamak hem yedeklilik sağlar hem de düşük yük saatlerinde birini devre dışı bırakarak daha oturaklı bir çalışma verir. Örneğin 200 kW mertebesindeki bir ihtiyaç, iki adet 100,0 kW'lık gövdeyle de kurulabilir; seçenekleri karşılaştırma sayfasında yan yana görebilirsiniz.