Mleko pozyskane od krowy bezpośrednio po doju ma temperaturę ok. 35ºC. Wymogi dotyczące przechowywania mleka nakazują obniżyć tę temperaturę do poziomu 4-6ºC, co zapewnia wysoką jakość mleka poprzez ograniczenie rozwoju bakterii. Pokonanie tej różnicy temperatur pochłania znaczne ilości energii, dlatego podczas zakupu urządzeń chłodniczych do mleka warto rozważyć jednocześnie zainstalowanie systemu odzysku ciepła z mleka. Większość dostępnych na rynku instalacji można także zamontować na już posiadanych schładzalnikach do mleka. Takie rozwiązanie pozwoli na odzyskanie do 70 proc. traconego dotychczas ciepła. System odzysku ciepła umożliwia znaczne zwiększenie wydajności procesu schładzania mleka.

Według producentów systemów odzysku ciepła, wydajność tych systemów pozwala na podgrzanie 1 l wody o 10ºC w wyniku schłodzenia 1 l mleka. Temperatura, jaką ostatecznie osiąga ciepła woda użytkowa, to ok. 50-60ºC. Jeżeli potrzebna jest woda o wyższej temperaturze, istnieje możliwość zainstalowania dodatkowej grzałki z termostatem (w zależności od mocy ok. 300-500 zł). Takie dogrzewanie wody jest rozwiązaniem o wiele tańszym niż podgrzewanie wody o temperaturze ok. 10ºC, jaka krąży w instalacji wodociągowej.

CHŁODZENIE WSPOMAGANE

Odzysk ciepła z mleka może następować podczas chłodzenia mleka w zbiorniku lub w trakcie wstępnego chłodzenia, jeszcze zanim ostatecznie trafi do komory zbiornika.

W pierwszym przypadku mleko nie ma bezpośredniego kontaktu z czynnikiem chłodniczym. Mleko chłodzone jest w sposób tradycyjny, a energia cieplna odbierana jest z mleka pośrednio poprzez czynnik chłodniczy. Zazwyczaj czynnikiem tym jest freon, który krążąc w zamkniętym obiegu agregatu chłodniczego, pobiera ciepło z mleka, po czym kierowany jest do wymiennika ciepła w postaci spiralnej wężownicy umieszczonej w zbiorniku wody. Woda znajdująca się w zbiorniku, ogrzewając się od wężownicy, odbiera ciepło niesione przez czynnik chłodniczy agregatu. W zależności od ilości chłodzonego mleka i temperatury otoczenia, woda w układzie ogrzewa się do 50-60ºC. Jeżeli potrzebna jest woda o wyższej temperaturze, istnieje możliwość zainstalowania dodatkowej grzałki.

WSTĘPNE CHŁODZENIE MLEKA

Do wstępnego schładzania mleka wykorzystywane są wymienniki ciepła (płytowe, rurowe), które pozwalają częściowo obniżyć temperaturę mleka, przyspieszając w ten sposób proces dalszego chłodzenia. Udojone mleko za pomocą pompy, tłoczone jest przez zespół cienkich płyt lub rur, które mają kontakt z przepływającym w przeciwnym kierunku czynnikiem chłodzącym odbierającym energię cieplną z mleka.

Rurowy wymiennik ciepła stanowi układ dwóch wężownic, z których jedna znajduje się wewnątrz drugiej. Jedną z nich płynie mleko, natomiast drugą woda. Są one wykonywane z jednego kawałka rury, bez połączeń i spawów, aby zapobiec przedostawaniu się wody do mleka. Natomiast wymiennik płytowy zbudowany jest z cienkich płyt ułożonych blisko siebie. Elementy te są wykonywane na bazie stali szlachetnych, co wpływa na wydłużenie ich trwałości, szczególnie ze względu na fakt, że mają kontakt z silnymi środkami myjącymi. Wstępnie w ten sposób schłodzone mleko opuszcza wymiennik ciepła i trafia do komory zbiornika w celu dalszego chłodzenia, natomiast podgrzana woda może zostać przekierowana np. do systemu pojenia bydła. Dzięki wymiennikowi ciepła do komory chłodniczej trafia już schłodzone mleko o temperaturze ok. 15-20ºC (w zależności od zastosowanego systemu). Różnica pomiędzy mlekiem świeżo udojonym, a wstępnie schłodzonym sięga więc kilkunastu stopni. Pozwala to na znacznie szybsze schłodzenie mleka do docelowej temperatury (4-6ºC). Skrócenie okresu schładzania mleka pozwala w dużym stopniu ograniczyć zużycie energii elektrycznej.

Najczęściej wykorzystywanym czynnikiem chłodzącym jest woda bieżąca, która ulegając ogrzaniu odbiera ciepło z mleka, po czym może zostać spożytkowana w gospodarstwie do różnych celów. Innym czynnikiem chłodzącym może być woda lodowa (temp. ok. 1,5ºC) wytwarzana w banku lodu. Jest to wydajna i efektywna metoda schładzania mleka. W tym systemie mleko chłodzone jest dwuetapowo. Najpierw przepływa przez płytowy wymiennik ciepła, który wykorzystuje wodę ze studni lub bieżącą, w zależności od tego, która ma niższą temperaturę. W drugim etapie użyta zostaje woda lodowa, wytworzona przez bank lodowy, co obniża niemal natychmiastowo temperaturę mleka, zanim trafi ono do zbiornika.

WIĘKSZA OSZCZĘDNOŚĆ

Dzięki instalacji systemu odzysku ciepła z mleka można dokonać sporych oszczędności w gospodarstwie. Poziom uzyskanych oszczędności zależy w dużej mierze od wielkości posiadanego stada oraz wydajności krów. Ponieważ to właśnie mleko stanowi źródło energii, od jego ilości zależy, ile uda się tej energii odzyskać. Ograniczenie czasu chłodzenia mleka, dzięki jego wstępnemu schłodzeniu, pozwala na mniejsze zużycie energii elektrycznej potrzebnej do utrzymania odpowiednio niskiej temperatury. Oszczędności, jakie z tego wynikają, nie ograniczają się wyłącznie do niższych rachunków za prąd, ale również przekładają się na mniejsze zużycie urządzeń chłodniczych. Krótszy czas chłodzenia powoduje mniejsze obciążenie schładzalnika, co jednocześnie wydłuża jego żywotność.

Jednak, aby móc oszczędzać, trzeba najpierw rzecz jasna zainwestować. Koszt instancji odbioru ciepła z agregatu chłodzonego freonem zależy od skali produkcji, a dokładniej od wielkości zbiornika do odbioru ciepła. Na rynku dostępne są zbiorniki o pojemności 60-2000 l, co przekłada się na koszt instalacji w przedziale 2-25 tys. zł.

ZAGOSPODAROWANIE ODZYSKANEJ ENERGII

Odzyskana z mleka energia cieplna może zostać wykorzystana na różne sposoby. Jej zagospodarowanie zależy w dużym stopniu od wielkości produkcji mleka, czyli ilości pozyskanej energii. Często spotykanym rozwiązaniem w mniejszych stadach jest wykorzystanie podgrzanej wody do mycia instalacji udojowej czy też pojenia cieląt. W przypadku większych stad, gdzie ilości podgrzanej wody są znaczące, jest ona doprowadzana do systemu pojenia krów, dzięki czemu zwierzęta mają dostęp do wody o wyższej temperaturze, niż ta pochodząca z wodociągu. Jest to szczególnie istotne w okresie zimowym, gdyż krowy chętniej piją wodę cieplejszą, co pozwala jednocześnie na zwiększenie pobrania paszy, a zależności więcej paszy = więcej mleka nie trzeba chyba nikomu wyjaśniać.

Inną możliwością przy użytkowaniu dużego stada jest wykorzystanie ciepła z mleka w instalacji centralnego ogrzewania budynku mieszkalnego.