Buzlu su devresinde glikol şart mı, hangi oranda kullanılmalı?

0-2 °C gidiş sıcaklığında evaporatör yüzeyi donma noktasının çok yakınına iner; kısmi yükte veya debi düştüğünde saf su ile çalışmak evaporatörü riske atar. Gıda tesislerinde etilen glikol yerine gıda sınıfı mono propilen glikol kullanılır ve tipik olarak %25-30 karışım tercih edilir. Karışımın özgül ısısı düştüğü (%30'da yaklaşık 3,6 kJ/kg·K) ve viskozitesi arttığı için debi ve basınç kaybı hesabı mutlaka glikol üzerinden yapılmalıdır.

Katalog kapasiteleri 12/7 °C için verilmiş. 0-2 °C buzlu suda hangi kapasiteyi seçmeliyim?

Tablodaki değerler 12/7 °C su ve 35 °C ortam koşuluna aittir, buzlu su devresine doğrudan taşınamaz. Kaba bir mertebe olarak çıkış sıcaklığındaki her 1 K düşüş kapasiteyi %2-3 azaltır; 7 °C yerine 1 °C çalışan bir devrede yaklaşık %15 kapasite kaybı beklenir. Yani buzlu su tarafında 150 kW gerekiyorsa nominal karşılığı 175-180 kW mertebesindedir. Kesin değer makineye ve yoğuşma koşuluna bağlı olduğu için seçimi tasarım noktasında yapıyoruz.

Süt kabul saatlerindeki tepe yük için daha büyük chiller mı, buzlu su deposu mu?

İkisi de çalışır, karar işletme profiline bağlıdır. Kabul yükü günün yalnızca 3-5 saatinde var olduğu için bir akümülasyon deposu bu enerjiyi geri kalan saatlere yayar ve gereken makine kapasitesini belirgin ölçüde düşürür. Günde iki pencerede toplanan 60 tonluk bir tesiste bu fark, KPLN 200.2 ile KPLN 165.2 arasındaki fark kadar olabilir. Depo yeri, yatırım bütçesi ve gelecekteki kapasite artışı planı birlikte değerlendirilir.

CIP sırasında yük sıfıra iniyor; makine kısa çevrime girmez mi?

Girer, önlem alınmazsa. CIP boyunca pastörizatör ürün geçirmediği için buzlu su yükü neredeyse kaybolur. İki önlem birlikte kullanılır: devrede yeterli su hacmi tutmak ve kademeli kapasiteye sahip bir makine seçmek. KPLN gamında 55.2 ve üzeri iki, 250.4 ve üzeri dört kompresörlüdür; kademe sayısı arttıkça düşük yükte çalışma daha kararlı olur. Entegre tank çoğu zaman yetmediği için harici denge deposu eklenir.

Cihazın üzerindeki tank yeterli mi, ayrıca denge deposu gerekir mi?

KPLN gamında entegre tank hacmi 125 L ile 350 L arasındadır ve KPLN 200.2'den itibaren opsiyoneldir. 350 L'lik bir tank 157,0 kW'lık makinede yaklaşık 2,2 L/kW eder; sabit yüklü bir proseste bu yeterli olabilir, ancak şok soğutma ve kabul tepesi gibi kesikli yükleri olan bir süt tesisinde genellikle harici denge deposu eklenir. Gerekli hacmi yük profili belirler, tek bir kural yoktur.

Soğutucu akışkanın süte karışma riski nasıl önleniyor?

Sistem tasarımıyla. Birincisi akışkan seçimi: gıda sınıfı mono propilen glikol kullanılır, etilen glikol üretim alanına sokulmaz. İkincisi basınç yönü: plakalı eşanjörde ürün tarafı, soğutucu akışkan tarafından daha yüksek basınçta tutulur; bir plaka çatlarsa kaçak ürüne değil, üründen dışarı doğru olur. Üçüncüsü periyodik sızdırmazlık testi ve conta bakımı. Bu üçü birlikte uygulanmadığında tek başına akışkan seçimi yeterli değildir.

Peynir salamura devresini de aynı chiller'a bağlayabilir miyiz?

Bağlanabilir ama genelde önermiyoruz. Salamura ve olgunlaştırma devreleri 6-13 °C bandında çalışır; bunları 0-2 °C buzlu su üreten bir makineye asmak, düşük sıcaklıkta çalışmanın kapasite kaybını gereksiz yere bütün tesise yaymak demektir. Yükleri iki ayrı rejime bölüp buzlu su devresini ayrı, 12/7 °C devresini ayrı beslemek çoğu tesiste daha küçük toplam kapasite ve daha kararlı bir işletme verir. Modelleri karşılaştırma sayfasında yan yana koyabilirsiniz.

UYGULAMA ALANI

Süt ve süt ürünleri

Çiğ süt kabulünden pastörizatör çıkışına kadar 0-2 °C buzlu su ihtiyacı, yük hesabı ve KPLN model seçimi.

Süt tesislerinde soğutma yükü üç noktada toplanır: çiğ sütün 4 °C'ye indirilmesi, pastörizatörün rejenerasyon sonrası son soğutma bölümü ve fermantasyon sonrası şok soğutma. Bu devreler 0-2 °C buzlu su ile beslenir, gıda sınıfı propilen glikol gerektirir ve su tarafı ΔT'si 2-3 K olduğu için debi, 12/7 °C rejimine göre yaklaşık iki katına çıkar.

Süt tesisinde soğutma yükü nereden geliyor

Sağım tankına düşen süt yaklaşık 35-37 °C'dedir ve bu sıcaklık, sütün kendi mikrobiyal florası için ideal üreme aralığıdır. Süt zincirinin tek kuralı bu yüzden nettir: sıcaklığı hızla düşür, bir daha yükseltme. Bir süt işletmesinde soğutma yükü tek bir noktada toplanmaz; birbirini kovalayan birkaç noktadan gelir ve hepsi aynı buzlu su devresine asılır.

Çiğ süt kabulü. Tankerden gelen süt çiftlikte ön soğutulmuş olsa bile yol boyunca ısınır; kabulde genellikle 6-10 °C bandındadır. Plakalı eşanjörden geçirilip 4 °C'ye indirilerek silo tankına alınır. Bu, gün boyu yayılmış bir yük değil, kabul saatlerine sıkışmış bir tepe yüküdür.
Silo tanklarında sıcaklığın korunması. İzolasyon ne kadar iyi olursa olsun tank yüzeyinden ve karıştırıcı işinden gelen küçük ama kesintisiz bir kazanç vardır. Kabul yükünün yanında küçüktür, ancak gece boyunca çalışan tek yük çoğu zaman odur.
Pastörizatörün son soğutma bölümü. HTST hattında süt 72-75 °C'de 15-20 saniye tutulur. Plakalı eşanjörün rejenerasyon bölümü bu ısının büyük kısmını gelen soğuk süte geri verir; geriye kalan son birkaç on derece buzlu suyun işidir. Rejenerasyon verimi bu yükü doğrudan belirler — %85 ile %92 arasındaki fark, chiller kapasitesinde iki katına yakın fark demektir.
Fermantasyon sonrası şok soğutma. Yoğurt 42-43 °C'de hedef asitliğe ulaştığında asitlenmenin durması gerekir. Ürün ya plakalı eşanjörden geçirilerek ya da tank içinden soğutularak hızla düşürülür. Bu tipik bir kesikli tepe yüktür: yarım saat boyunca çok, sonrasında hiç.
Yan devreler. Krema soğutma ve olgunlaştırma, peynir salamura devresi, ayran ve içecek hatları, dolum makinelerinin ürün tankları, olgunlaştırma ve sevkiyat mahallerinin klima santralleri.

Pratikte bu yükler iki ayrı sıcaklık rejimine ayrışır. Ürünün 4 °C'ye indiği her nokta 0-2 °C buzlu su ister; mahal soğutma, klima santralleri ve salamura gibi devreler ise 12/7 °C civarında çalışır. KPLN serisinin katalog değerleri 12/7 °C su ve 35 °C ortam koşuluna aittir; yani ikinci grup için doğrudan okunabilir, buzlu su devresi için ayrı seçim yapılır. Bu ayrımı baştan kurmak, tek bir makineyi en düşük sıcaklığa göre büyütüp bütün tesise servis vermekten hem daha ucuz hem daha kararlıdır.

Tipik çalışma değerleri

Aşağıdaki aralıklar sektörde sık karşılaştığımız değerlerdir; ürün gamına, hat kapasitesine ve eşanjör tasarımına göre tesisten tesise değişir.

Devre	Akışkan gidiş / dönüş	ΔT	Not
Pastörizatör son soğutma (buzlu su)	0,5-2 °C / 3-5 °C	2-3 K	Ürün 4 °C'ye inecekse yaklaşım sıcaklığı dar tutulur
Çiğ süt kabul ön soğutma	Aynı buzlu su devresinden	2-4 K	Kabul penceresinde kısa süreli tepe
Yoğurt / krema şok soğutma	Buzlu su	3-5 K	Kesikli; parti başına yarım-bir saat
Salamura ve olgunlaştırma devreleri	6-8 °C / 11-13 °C	4-6 K	Ayrı devre; buzlu su gerekmez
Klima santralleri, paketleme mahalleri	7 °C / 12 °C	5 K	KPLN nominal rejimi

Buzlu su devresinin ayırt edici özelliği düşük ΔT'dir ve bunun bedeli debidir. Katalogdaki su debileri 5 K ΔT'ye karşılık gelir: KPLN 165.2 için 157,0 kW ve 27,0 m³/h. Aynı yük 3 K ΔT ile taşınacaksa gereken debi neredeyse iki katına çıkar. Bu, evaporatör basınç kaybını, boru çaplarını ve pompa seçimini doğrudan etkiler; devreyi birincil/ikincil olarak ayırmak çoğu süt tesisinde tercih değil zorunluluk haline gelir.

İkinci ayırt edici nokta, kapasitenin sıcaklıkla düşmesidir. Bir su soğutma grubunda çıkış akışkan sıcaklığı her 1 K düştüğünde kapasite kabaca %2-3 azalır. Bu bir mertebe tahminidir, makineye ve yoğuşma koşuluna göre değişir; bu yüzden 12/7 °C tablosunu buzlu su devresine doğrudan taşımıyoruz. Tasarım noktası neyse seçim orada yapılır. Tüm gamı ve nominal değerleri ürünler sayfasında, iki modeli yan yana koymak için karşılaştırma aracını kullanabilirsiniz.

Bu sektörde dikkat edilecekler

Donma: sıfır dereceye yakın çalışmanın bedeli

Buzlu su devresi, evaporatörde suyun donma noktasına birkaç derece yaklaşır. Kısmi yükte, debi düştüğünde ya da bir plaka kanalı tıkandığında bu marj kaybolur. Donan bir plakalı evaporatör tamir edilmez, değiştirilir; süt kabul saatinde bunu yaşamak günlük üretimin tamamını riske atar. Pratik çözüm gıda tesislerinde standarttır: mono propilen glikol ile antifriz koruması, akış anahtarı, düşük basınç ve düşük sıcaklık emniyetleri, pompanın kompresörden önce çalışmasını garanti eden kilitleme. Tipik olarak %25-30 propilen glikol karışımı, 0-2 °C rejiminde donmaya karşı yeterli güvenlik payı bırakır. Bunun bir bedeli var: karışımın özgül ısısı saf suyun altına iner (%30 civarında yaklaşık 3,6 kJ/kg·K) ve viskozite artar. Aynı ısıyı taşımak için daha fazla debi ve daha yüksek basınç kaybı gerekir; hidrolik hesabı su üzerinden yapıp glikolü sonradan hatırlamak en sık gördüğümüz hatadır.

Hijyen: akışkan seçimi, basınç yönü ve yoğuşma

Süt tesisinde soğutma devresi ürüne bir plakanın kalınlığı kadar yakındır; üç kural bu yüzden pazarlık konusu değildir. Birincisi akışkan: gıda üretim alanında etilen glikol kullanılmaz, gıda sınıfı mono propilen glikol tercih edilir. İkincisi basınç yönü: plakalı eşanjörde ürün tarafının basıncı soğutucu akışkan tarafından yüksek tutulur; bir çatlak oluşursa kaçak ürüne doğru değil, üründen dışarı doğru olur. Üçüncüsü yoğuşma: 0-2 °C taşıyan bir hat, üretim salonunun nemli havasında sürekli terler. Kapalı gözenekli izolasyon, sürekli buhar bariyeri ve yapıştırılmış ek yerleri şarttır. Açık ürün bölgesinin üzerinden geçen ve damlayan bir soğuk hat, mühendislik sorunu olmadan önce bir hijyen uygunsuzluğudur.

Yük profili: CIP, kabul pencereleri ve mevsim

Süt tesisinin yük eğrisi düz değildir. CIP sırasında hat ürün geçirmez; buzlu su yükü neredeyse sıfıra iner ve makine kısa çevrime girer. Kabul saatlerinde yük birkaç saate sıkışır. Parti geçişlerinde şok soğutma yükü bir anda gelir. Bu profil iki şey ister: yeterli denge hacmi ve kademeli kapasite. KPLN gamında KPLN 55.2 ve üzeri iki kompresörlü, KPLN 250.4 ve üzeri dört kompresörlüdür; kademe sayısı arttıkça düşük yükte çalışma daha kararlı olur. Mevsim de hesaba girer: süt debisinin yükseldiği dönem ile ortam sıcaklığının 35 °C'ye tırmandığı dönem üst üste biner. Seçimini kış aylarında ölçtüğü yükle yapan tesis, yaz kabulünde kapasite sıkıntısı yaşar.

Örnek kapasite hesabı

Günde 60 ton çiğ süt işleyen ve 10.000 L/h'lik bir HTST pastörizasyon hattı bulunan bir tesisi ele alalım. Süt kabulü sabah ve akşam olmak üzere toplam 4 saatlik iki pencerede yapılıyor; kabul sıcaklığı 8 °C, silo hedefi 4 °C. Sütün özgül ısısı yaklaşık 3,9 kJ/kg·K, yoğunluğu 1.030 kg/m³ alınır.

Temel bağıntı: Q = ṁ · c · ΔT

Kabul yükü. 60.000 kg süt 4 saate yayılıyorsa kütlesel debi 15.000 kg/h olur. ΔT = 8 − 4 = 4 K:

Q = 15.000 × 3,9 × 4 / 3.600 = 65,0 kW

Pastörizatör son soğutma yükü. Hat 10.000 L/h, yani yaklaşık 10.300 kg/h. Rejenerasyon verimi %90 ise 74 °C'de pastörize olan süt, rejenerasyon bölümünden yaklaşık 11 °C'de çıkar ve buzlu su onu 4 °C'ye indirir. ΔT = 7 K:

Q = 10.300 × 3,9 × 7 / 3.600 = 78,1 kW

Yük bileşeni	Hesap	Sonuç
Çiğ süt kabulü (8 → 4 °C)	15.000 × 3,9 × 4 / 3.600	65,0 kW
Pastörizatör son soğutma (11 → 4 °C)	10.300 × 3,9 × 7 / 3.600	78,1 kW
Boru, tank ve pompa kazançları (%8)	(65,0 + 78,1) × 0,08	11,4 kW
Eşzamanlı tepe yük	—	154,5 kW

Bu 154,5 kW, buzlu su rejiminde gereken kapasitedir; 12/7 °C nominaline çevirmek gerekir. Çıkış suyu 7 °C yerine 1 °C ise aradaki 6 K, %2,5/K mertebesiyle yaklaşık %15 kapasite kaybı demektir. Gereken nominal kapasite 154,5 / 0,85 ≈ 182 kW olur; KPLN 200.2 (200,0 kW) bu noktayı payla karşılar.

İkinci seçenek tepe yükü tıraşlamaktır. Kabul yükü günün yalnızca 4 saatinde var ve toplam 260 kWh ediyor. Yeterli hacimli bir buzlu su akümülasyon deposu bu enerjiyi 12 saate yayarsa katkısı 21,7 kW'a iner; tasarım yükü 78,1 + 21,7 ve %8 kazançla yaklaşık 108 kW olur. Nominal karşılığı 127 kW civarındadır: KPLN 165.2 (157,0 kW) rahat çalışır, KPLN 125.2 (116,3 kW) sınırda kalır. Model adındaki nokta öncesi rakam nominal kW kapasitesini, nokta sonrası kompresör adedini gösterir.

Debiyi de kontrol edelim. 154,5 kW'ı %30 propilen glikol karışımıyla (c ≈ 3,6 kJ/kg·K, ρ ≈ 1.030 kg/m³) ve 3 K ΔT ile taşımak için:

ṁ = 154,5 / (3,6 × 3) = 14,3 kg/s, yani yaklaşık 50 m³/h

KPLN 200.2'nin katalog debisi 35,0 m³/h'tir; çünkü o değer 5 K ΔT ve saf su içindir. Aradaki fark, evaporatör tarafını sabit debili birincil devrede tutup prosesi ikincil devreden beslemenin gerekçesidir.

Yeterli soğutma olmadığında ne oluyor

Çiğ sütte geri dönüşü olmayan kayıp. 4 °C'ye zamanında inmeyen sütte psikrotrof bakteriler çoğalır. Bunların salgıladığı lipaz ve proteaz enzimleri ısıya dayanıklıdır, pastörizasyondan sağ çıkar. Sonuç raf ömrünün ortasında acılaşma, uzun ömürlü üründe jelleşme olarak görünür: kabulde kaybedilen iki saat, tüketicide iki ay sonra ortaya çıkar.
Kısalan raf ömrü. Pastörizatör çıkışı 4 °C yerine 8-10 °C ise ürün soğuk zincire baştan handikaplı girer; zincirdeki her fazladan derece ölçülebilir gün kaybıdır.
Hat debisinin düşürülmesi. Soğutma bölümü yetişmiyorsa tek çare akışı azaltmaktır. 10.000 L/h'lik hat 7.000 L/h'ye iner; vardiya uzar, CIP başına işlenen ürün miktarı düşer, birim maliyet artar.
Aşırı asitlenmiş yoğurt. Hedef asitlikte durdurulamayan fermantasyon devam eder; serum ayrışması ve ekşi tat başlar. Parti ya ikinci sınıf satılır ya da imha edilir.
Şebeke veya kule suyuyla çözme denemesi. Yaz aylarında 20-25 °C besleme suyuyla ürünü 4 °C'ye indirmek termodinamik olarak mümkün değildir. Ara çözüm diye akıtılan su ise hem maliyet hem atık su yükü doğurur.

Kurulum ve işletme notları

Cihazın yeri. Süt tozu kurutma kulesi egzozu, CIP buhar atışı ve kazan bacası yönünden uzak tutulur. Süt tozu ve peynir altı suyu aerosolü nemle birleşince kondenser kanatçıklarında yapışkan bir tabaka oluşturur; hava debisi düşer, yoğuşma basıncı yükselir, kapasite erir. Bu ortamda kondenser temizlik periyodu genel sanayi pratiğinden daha sık tutulur.
Serbest hava geçişi. Hava soğutmalı gruplarda sıcak atış havasının emişe dönmemesi için cihaz çevresinde ve üstünde boşluk bırakılır. Duvar dibine sıkıştırılmış bir grup, yaz kabulünde katalogdaki kapasiteyi vermez.
Glikol yönetimi. Karışım kuyu veya şebeke suyuyla değil, yumuşatılmış ya da demineralize suyla hazırlanır; sertlik plaka kanallarında kireç yapar. Konsantrasyon refraktometreyle mevsimlik kontrol edilir. Glikol zamanla bozunur, pH düşer ve korozyon inhibitörü tükenir; ölçüm yapılmadan "geçen yıl koymuştuk" ile devam edilmez.
Denge hacmi. KPLN gamında entegre tank hacmi 125 L ile 350 L arasında değişir; KPLN 200.2 ve üzerinde opsiyoneldir. 350 L'lik tank 157,0 kW'lık bir makinede yaklaşık 2,2 L/kW eder ve kesikli şok soğutma yükü olan bir süt tesisinde çoğu zaman yetmez, harici denge deposu eklenir. Doğru hacmi ürün programı belirler.
Hidrolik ayrım. Üretim programı gün içinde debiyi değiştirir: CIP, parti geçişi, hat durması. Birincil devre sabit debide tutulur, proses ikincil devreden beslenir. Evaporatörün minimum debi sınırının altına inmemek, buzlu su devresinde donma emniyetinin bir parçasıdır.
Yedeklilik. Süt kabul edememek ertelenebilir bir arıza değildir. Çok kompresörlü makine kısmi yedeklilik verir; kesintisiz çalışan tesislerde iki makinenin paralel bağlanması tercih edilir.
Devreye alma kontrolleri. İlk dolumda hava alma, glikol karışımının homojenliği, akış anahtarının fiili testi, düşük sıcaklık emniyet ayarı. Buzlu su devresinde bunlar kâğıt üstü formalite değil, evaporatörü koruyan asıl önlemlerdir.

Tesisinize göre seçim

Ürün programınızı, kabul saatlerinizi ve pastörizatörünüzün rejenerasyon verimini paylaşırsanız buzlu su devrenizin yükünü çıkarır ve uygun KPLN modelini birlikte belirleriz; başlamak için teklif formunu doldurmanız yeterli. Diğer sektörlerdeki uygulamalar için uygulama alanları sayfasına bakabilirsiniz.

Kapasite notu. Karşılaştırma tablolarındaki kW ve kcal/h değerleri 12/7 °C su giriş/çıkış ve 35 °C ortam koşulu içindir. Gidiş suyu sıcaklığı düştükçe ya da ortam sıcaklığı yükseldikçe aynı grubun kapasitesi düşer; glikol katkısı da ısı taşıma kapasitesini azaltır. 7 °C altı su ya da glikollü devre gerektiren proseslerde model, katalog tablosundan değil çalışma noktasına göre hesaplanarak seçilir — değerlerinizi iletin, hesabı birlikte yapalım.