Mūsdienīgas piena dzesēšanas un uzglabāšanas tehnoloģijas 0
Piena ražošanas fermās joprojām viens no aktuālākajiem jautājumiem ir kvalitatīva piena atdzesēšana un uzglabāšana. Pie šī tehnoloģiskā procesa pilnveidošanas tiek nemitīgi strādāts, piedāvājot piensaimniekiem arvien jaunus un jaunus risinājumus. Šajā rakstā sniegsim nelielu ieskatu par jaunākiem piena dzesēšanas un uzglabāšanas tehniskiem līdzekļiem un tehnoloģijām, kas varētu palīdzēt mūsu žurnāla lasītājiem orientēties plašajā inovāciju klāstā.
Pēdējā laikā ir pilnveidotas vecās un izstrādātas jaunas piena dzesēšanas un uzglabāšanas tehnoloģijas ar mērķi:
* taupīt elektroenerģiju;
* paaugstināt tehnoloģisko iekārtu darba drošību;
* uzlabot piena dzesēšanas kvalitāti;
* lietderīgi izmantot piena dzesēšanas procesā radušos siltumu sadzīves vajadzībām un ganāmpulka dzīves kvalitātes uzlabošanai.
Lai taupītu elektroenerģiju, darbinot aukstuma mašīnu, vispirms pienu līdz zināmai temperatūrai atdzesē plāksnīšu tipa piena priekšdzesētājā, kurā kā aukstuma aģents tiek izmantots ūdensvada ūdens, un tikai pēc tam, izmantojot aukstuma mašīnu, pienu atdzesē līdz optimālajai uzglabāšanas temperatūrai. Lietojot piena tiešās dzesēšanas tilpnes, elektroenerģijas taupības nolūkā vienas lielas aukstuma mašīnas vietā izmanto vairākas mazākas, kas ieslēdzas atkarībā no atdzesējamā piena daudzuma. Vienlaikus ar to tiek paaugstināta arī iekārtas darba drošība, jo notiek piena dzesēšana arī tad, ja kāda no aukstuma mašīnām ir izgājusi no ierindas. Lai samazinātu elektroenerģijas patēriņu, sildot ūdeni govju tesmeņu un slaukšanas iekārtas aprīkojuma mazgāšanai, izmanto aukstuma mašīnas izdalītā siltuma rekuperāciju. Pēdējā laikā aukstuma mašīnās izmanto spirālveida kompresorus, kas patērē mazāk elektroenerģijas nekā līdz šim plaši lietotie virzuļu tipa kompresori.
Lai uzlabotu dzesēšanas kvalitāti, piens pēc izslaukšanas, izmantojot plāksnīšu dzesētāju, tiek nekavējoties atdzesēts līdz ilglaicīgās uzglabāšanas temperatūrai. Tas nodrošina ilgāku piena uzglabāšanas laiku, nezaudējot kvalitāti. Līdz ar to iespējams palielināt starplaikus starp piena transportēšanas reizēm uz piena kombinātu, tā samazinot pārvadāšanas izdevumus.
Lai uzlabotu ganāmpulka dzīves kvalitāti un lietderīgi izmantotu piena priekšdzesētājā izlietoto ūdensvada ūdeni, kas dzesēšanas procesā ir sasilis, to izdzirda fermas dzīvniekiem.
Pēdējā laikā tiek piedāvātas arī sistēmas, kas piena dzesēšanas procesā lietotās aukstuma mašīnas izdalīto siltumu kombinācijā ar siltuma sūkni zeme–ūdens, izmanto telpu apsildīšanai.
Tālāk par visu nedaudz sīkāk.
Priekšdzesēšana ar plāksnīšu dzesētāju
Viens no efektīvākajiem elektroenerģijas ekonomijas paņēmieniem ir piena priekšdzesēšana ar plāksnīšu tipa dzesētāju. Lietojot šo paņēmienu, piens no slaukšanas iekārtas piena savācēja ar sūkni tiek virzīts uz plāksnīšu tipa priekšdzesētāju. Plāksnīšu tipa priekšdzesētājā kā aukstuma aģents tiek izmantots artēziskās akas ūdens. Tas dzesētājā ienāk ar sākuma temperatūru 8–12 ˚C, bet pēc siltuma uzņemšanas no piena sasilst līdz 18–26 ˚C. Savukārt piens dzesētājā ienāk 35 ˚C temperatūrā un pēc atdzesēšanas iziet no tā 13–18 ˚C temperatūrā. Piens no priekšdzesētāja nonāk piena dzesēšanas tilpnē (1. att.) vai arī otrās pakāpes plāksnīšu tipa dzesētājā, kur to atdzesē līdz uzglabāšanas temperatūrai.
Dzesētājā sasilušo ūdeni var izlaist kanalizācijā, taču daudz mērķtiecīgāk ir to uzkrāt tvertnē un izmantot lopu dzirdināšanai, tā uzlabojot dzīvnieku dzīves kvalitāti.
Izmantojot piena dzesēšanai priekšdzesēšanu, aukstuma mašīnas enerģijas patēriņš samazinās par aptuveni 50%.
Ja priekšdzesētāju lieto kopā ar piena dzesēšanas tilpni, ne tikai samazinās elektroenerģijas patēriņš, bet uzlabojas arī temperatūras režīms tilpnē. Pirmajā slaukšanas reizē piens ātrāk atdziest līdz optimālajai uzglabāšanas temperatūrai, bet nākamajās – kopīgā piena temperatūra tilpnē paaugstinās ievērojami mazāk nekā bez priekšdzesētāja izmantošanas.
Uzglabāšana termosā
Pēdējā laikā populāra kļūst piena atdzesēšana ar plāksnīšu tipa dzesētāju uzreiz pēc izslaukšanas līdz optimālajai uzglabāšanas temperatūrai un piena uzglabāšana tilpnē termosā, kas no ārpuses nosegta ar siltuma izolācijas kārtu (2. att.). Lietojot šo dzesēšanas tehnoloģiju, piens no slaukšanas iekārtas piena savācēja tiek virzīts uz divpakāpju plāksnīšu tipa dzesētāju. Pirmajā pakāpē par aukstuma aģentu tiek izmantots artēziskās akas ūdens un piens tiek atdzesēts līdz temperatūrai 13–18 ˚C. Otrajā pakāpē piens tiek atdzesēts līdz optimālajai uzglabāšanas temperatūrai, par aukstuma aģentu izmantojot tā saukto ledus ūdeni (ūdens tvertnē ar uzsaldētu ledu atdzesēts līdz temperatūrai 1–2 ˚C).
Gan caur dzesētāja pirmo, gan otro pakāpi aukstuma aģentu virza centrbēdzes sūkņi. Aukstuma aģenta centrbēdzes sūknis nodrošina ne tikai tā plūsmu, bet arī nepieciešamo intensitāti, kam lopkopības fermās plāksnīšu dzesētājos, izmantojot ledus ūdeni, jābūt 2,5 reizes lielākai par piena plūsmas intensitāti (priekšdzesētājā ar artēziskās akas ūdeni – 1:1). Lai dzesētājs nedarbotos tukšgaitā, centrbēdzes sūkņi ieslēdzas un izslēdzas vienlaikus ar piena sūkni.
Ledus ūdeni sagatavo tā sauktajā ledus bankā (3. att.). Ledus banka sastāv no ūdens tvertnes, kurā atrodas aukstuma mašīnas iztvaikotājs. Tvertne no ārpuses nosegta ar siltuma izolācijas kārtu. Slaukšanas starplaikos uz iztvaikotāja tiek uzsaldēts ledus, kas slaukšanas laikā kūst, un ledus akumulētais aukstums tiek izlietots piena dzesēšanai. Bez šaubām, ir jāsaskaņo tvertnes tilpums, iztvaikotāja virsmas laukums, aukstuma mašīnas jauda un centrbēdzes sūkņa ražīgums ar atdzesējamā piena padeves intensitāti un daudzumu.
Mūsdienu plāksnīšu tipa dzesētājos temperatūras starpība starp aukstuma aģentu un atdzesēto pienu mēdz būt 2–3 ˚C. Līdz ar to pienu plāksnīšu dzesētājā var atdzesēt līdz 4 ˚C.
Strādājot ar plāksnīšu tipa dzesētāju, uzlabojas piena dzesēšanas kvalitāte, jo piens uzglabāšanas tilpnē nonāk jau atdzesēts līdz optimālai uzglabāšanas temperatūrai. Līdz ar to tiek izslēgtas temperatūras svārstības piena dzesēšanas tvertnēs, kas notiek katrā nākamā slaukšanas reizē. Lai gan šīs temperatūras svārstības nav lielas, tomēr tās var samazināt pieļaujamo piena uzglabāšanas laiku fermā. Izvēloties plāksnīšu tipa dzesētājus, paveras iespēja palielināt piena izvešanas intervālus no fermas un tādējādi samazināt transporta izdevumus.
Dzesēšanas tilpnes
Vēl joprojām izplatītākais piena dzesēšanas un uzglabāšanas veids ir piena dzesēšana un uzglabāšana piena dzesēšanas tilpnēs.
Piena dzesēšanas tilpnes tiek izgatavotas ar dubultām sienām. Starpsienu telpā, kas aizpildīta ar termoizolācijas materiālu, pie rezervuāra apakšējās daļas ir piestiprināts spraugu tipa piena dzesētājs. Spraugu tipa dzesētājus mēdz izgatavot kā dubultsienu ar ieštancētām labirinta veida rievām, un tie ir cieši piestiprināti (piemetināti, pielodēti) pie rezervuāra dibena. Pēc dubultsienu piestiprināšanas pie rezervuāra dibena šīs rievas veido kanālu, pa kuru piena dzesēšanas laikā plūst aukstuma aģents (4. att.).
Ja aukstuma aģents nāk tieši no aukstuma mašīnas, tad šāda tipa tilpnes sauc par piena tiešās dzesēšanas tilpnēm. Ja tilpnes sienu dzesēšanai izmanto ledus ūdeni no ledus bankas, tad tās ir piena netiešās dzesēšanas tilpnes.
Plašāk lieto netiešās dzesēšanas tilpnes, kurās tilpnes ārsienas tiek apsmidzinātas ar ledus ūdeni (5. att.). Ledus banka ir novietota zem piena atdzesēšanas rezervuāra. Ar centrbēdzes sūkņa palīdzību ledus ūdens tiek padots uz smidzinātājiem, kas to izsmidzina uz piena atdzesēšanas rezervuāra sienām. Ledus ūdens notek pa rezervuāra sienām un tās atdzesē.
Salīdzinot tiešās un netiešās dzesēšanas tilpnes no elektroenerģijas patēriņa viedokļa, priekšroka dodama tiešās dzesēšanas tilpnēm, lai gan, strādājot ar ledus banku, vajadzīga aukstuma mašīna ar mazāku jaudu un elektroenerģijas patēriņš diennaktī ir vienmērīgāks, kas ļauj izmantot elektroenerģijas nakts tarifu priekšrocības. Turklāt, lietojot ledus banku, ir zināma iekārtas darba drošība, ja iziet no ierindas aukstuma mašīna. Piens tomēr tiek dzesēts, kamēr nav izkusis viss uzsaldētais ledus, un šajā laikā iespējams mašīnu salabot.
Neskatoties uz minētajām priekšrocībām, mūsdienās netiešās dzesēšanas tilpnes lieto reti.
Lai, lietojot piena tiešās dzesēšanas tilpnes, racionāli izlietotu elektroenerģiju, vienas lielas jaudas aukstuma mašīnas vietā izmanto vairākas mašīnas ar mazāku jaudu. Piena rezervuāram piestiprinātais dzesētājs ir sadalīts vairākās neatkarīgās sekcijās, un katra sekcija pievienota savai aukstuma mašīnai. Piena rezervuārā ir izvietoti sensori, kas atkarībā no piena daudzuma un temperatūras rezervuārā ieslēdz vienu vai vairākas aukstuma mašīnas. Praksē līdz šim atkarībā no tvertnes tilpuma tiek lietotas no vienas līdz četrām aukstuma mašīnām. Parasti divas aukstuma mašīnas uzstāda tilpnei, sākot ar 3,6 t tilpumu.
Lai samazinātu celtniecības izdevumus, liela tilpuma piena dzesēšanas tilpnes (12 t un lielākas) novieto ārpus telpām. Horizontālo tilpņu viens gals, kur atrodas piena krāns un mazgāšanas automāts, iebūvēts piena telpā, bet vertikālās tilpnes tiek novietotas cieši pie ārsienas un ar piena krānu un mazgāšanas automātu ir savienotas ar vadiem, kas pārklāti ar termisko izolāciju. Parasti 12 t piena tilpnes novieto ārpus telpām.
Pateicoties tehniskiem sasniegumiem, šodien ir iespējams pienu tūlīt pēc izslaukšanas atdzesēt līdz 4 ˚C un šādā temperatūrā uzglabāt līdz aizvešanai uz piena kombinātu. Tas ļauj bez problēmām pienu fermā uzglabāt 48 stundas un ievērojami samazināt transporta izdevumus. Tāpēc firmas piedāvā dažāda tilpuma piena tilpnes, kurās var uzglabāt līdz sešiem slaukumiem.
Aukstuma mašīna ar skrūves kompresoru
Līdz šim fermās aukstuma mašīnās lietoja virzuļa tipa kompresorus, kuriem var būt viens vai vairāki virzuļi. Taču pēdējā laikā arvien populārāki kļūst spirālveida kompresori, kam virzuļu vietā ir konisks spirālveida stators, kura iekšpusē ekscentriski griežas tāds pats rotors. Gāzveidīgo aukstuma aģentu iesūc pa konusa plato galu, rotoram griežoties, tas tiek saspiests un sašķidrināts un kā šķidrums izvadīts pa konusa šauro galu. Vītņveida kompresoram nav vārstu, un tas patērē ievērojami mazāk elektroenerģijas.
Siltuma rekuperācija
Parasti pienam atņemtais siltums, kas izdalās tā dzesēšanas procesā, netiek izmantots un to aukstuma mašīnas kondensators izvada apkārtējā gaisā. Taču kopš enerģijas taupīšanai pievērsta lielāka uzmanība, plaši tiek lietota aukstuma mašīnas izdalītā siltuma rekuperācija. Rekuperēto siltumu izmanto govju tesmeņu un slaukšanas iekārtas aprīkojuma mazgāšanas ūdens sildīšanai, pēdējā laikā kombinācijā ar siltuma sūkni zeme–ūdens arī telpu apsildīšanai.
Lietojot rekuperācijas sistēmu (6. att.), aukstuma mašīnā cirkulējošo aukstuma aģentu vispirms novirza uz siltummaini (analogs plāksnīšu tipa piena dzesētājam) un tikai tad uz aukstuma mašīnas kondensatoru. Siltummainī karstais gāzveida aukstuma aģents atdziest līdz 60–80 ˚C, uzsildot siltummaiņa kontūrā cirkulējošo ūdeni, ko savukārt izmanto, lai uzsildītu ūdeni akumulējošā tilpnē. Akumulējošajā tvertnē ūdens sasilst pakāpeniski, maksimālo temperatūru (50–60 ˚C) sasniedzot tikai slaukšanas beigās. Tiek lēsts, ka, lietojot šādu ūdens uzsildīšanas paņēmienu, no 1 l atdzesētā piena iegūst 0,5–0,7 l silta ūdens 50–60 ˚C temperatūrā.
Ja slaukšanas iekārtas piena līnijas mazgāšanai nepieciešams karstāks ūdens nekā 50–60 ˚C, tad akumulējošai tvertnei pieslēdz virknē tilpni ar elektrisko ūdens sildītāju (7. att.).
Lai vēl vairāk ekonomētu elektroenerģiju, firma DeLaval piedāvā piena dzesēšanai izmantotās aukstuma mašīnas rekuperētā siltuma sistēmas apvienojumu ar siltumsūkņa zeme–ūdens sistēmu telpu apsildei (8. att.).
