TEHNICA FRIGULUI IN INDUSTRIA ALIMENTARA

FABRICI DE PRODUSE LACTATE

Sa se proiecteze din punct de vedere al necesarului de frig o fabrica de prelucrare a laptelui in branzeturi cu o capacitate de prelucrare a 500+10*n hl/zi lapte de vaca de (3,9-0.05*n)% grasime si 10+5*n hl/zi lapte de bivolita de (6.5+0.1*n)% grasime.

A. Date de proiectare

Fabrica va fi amplasata in Rm Valcea.

Amplasarea fabricii se va face pe un singur nivel cu exceptia tancurilor de depozitare a laptelui in vederea prelucrarii si a tancurilor de zer, care se vor amplasa la etajul 1.

Fabrica dispune de un demisol folosit pentru conducte (coridoare tehnice), diverse magazii (de ambalaje), vestiare,bazine colectare ape glaciare etc;

Cladirea va dispune de doua rampe de receptie:

- una de receptie a laptelui orientata in directia N-E;

- una de expeditie orintata in directie opusa (sau lateral dupa flux);

Cladirea va fi protejata impotriva intemperiilor cu izolatie hidrofuga;

Laptele va fi primit in proportie de 51% dimineata iar restul seara;

Descarcarea laptelui se va face in maxim 3,5 ore; ore.

Din totalul laptelui primit zilnic, 45% va fi folosit pentru fabricarea branzei telemea, iar restul pentru fabricarea cascavalului Penteleu;

Depozitele de maturare vor fi dimensionate dupa necesitatile tehnologice, iar cele de produse finite sa poata prelua productia pe 31 zile;

Tancurile de depozitare a laptelui vor avea o capacitate de cel mult cantitatea de lapte colectata pe o zi.putea prelua o cantitate de lapte pe 2 zile.

Microclimatul din spatiile de productie si depozite sunt cele indicate in tehnologia de fabricatie;

Sectia functioneaza in doua schimburi complete. In schimbul 3 nu se fac manipulari de marfa.

Fabrica dispune de toate utilitatile necesare in cantitati suficiente(curent electric, apa, canal, etc).

Pentru acoperirea necesarului de frig se va folosi I.F.C.M.V. de amoniac.

Intregul echipament tehnologic va fi asigurat din productia curenta a Societatilor Comerciale din Romania.

B. Continutul proiectului

1. Borderou de piese scrise

1.1. Documentatia de proiectare

1.1.1. Schema tehnologica de fabricare a produselor lactate din tema cu detalierea operatiilor ce necesita frig;

1.1.2. Utilizarea frigului artificial in fabricarea produselor lactate. Tipuri de instalatii, caracteristici, agenti intermediari;

1.1.3. Caracteristicile climaterice in zona de amplasare a fabricii (temperatura exterioara de calcul t_ec, umiditatea relativa exterioara de calcul φ_ec)

1.2.Dimensionarea fabricii

1.2.1. Calculul cantitatii de produse pe sortimente rezultate in urma procesului de fabricatie;

1.2.2. Calculul suprafetelor de prelucrat si depozitat prin frig.

1.3.Dimensionarea optima a elementelor delimitatoare (ziduri, tavane, pardoseli etc)

1.3.1. Calculul de proiectare.

1.3.2. Calculul de verificare.

1.4.Calculul termic al frigoriferului (calculul necesarului de frig).

1.4.1. Calculul necesarului de frig datorat aportului de caldura din mediul exterior (Q₁) ;

1.4.2. Calculul necesarului de frig tehnologic (Q₂) ;

1.4.3. Calculul necesarului de frig pentru conditionarea aerului proaspat (Q₃) ;

1.4.4. Calculul necesarului de frig datorat exploatarii spatiilor frogorifice (Q₄) ;

1.4.5. Calculul necesarului total de frig (Q_t), pentru fiecare incapere si pe circuite de frig.

1.5.Calculul instalatiei frigorifice.

1.5.1. Schema de principiu a instalatiei. Calculul termic.

1.5.2. Calculul si alegerea compresoarelor.

1.5.3. Calculul si alegerea vaporizatoarelor si racitoarelor de aer.

1.5.4. Calculul si alegerea condensatorului.

1.5.5. Calculul si alegerea conductelor, armaturilor si aparatelor auxiliare (separatoare de lichid, separatoare de ulei, rezervor de lichid

1.5.6. Reguli de constructie, montaj si exploatare a instalatiei frigorifice.

1.6. Lista de utilaje si aparate.

2. Borderou de piese desenate

2.1. Planul fabricii cu scara 1:50 sau 1:100;

2.2. Desen de ansamblu la un bazin de preparare agent intermediar.

2.3. Desen de ansamblu a consumatorilor de frig cu traseul de legaturi;

2.4. Detaliile de constructie, montaj a cel putin 3 elemente delimitatoare ale spatiilor frigorifice (tavan, pardoseala, pereti interiori, intermediari exteriori) cu reprezentare grafica, la scara a temperaturii si presiunii partiale de vapori;

2.5. Schemele simplificate ale instalatiilor frigorifice;

2.6. Ciclurile frigorifice pe diagrama ln p-h;

2.7. Fisele tehnologice ale aparatelor alese (xerox).

BIBLIOGRAFIE

1. Porneala, S., Tehnica utilizarii frigului artificial, vol. I, Galati, 1986.

2. Banu, C., Manualul inginerului de industrie alimentara, Editura Tehnica, Bucuresti, 1999.

3. Toma, C., Tehnologia laptelui si produselor lactate, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1973.

4. Iliescu, Gh., Constante termofizice ale principalelor produse alimentare, Bucuresti, 1971.

5. Macovei, V. M., Culegere de caracteristici termofizice pentru biotehnologie si industria alimentara, Editura ALMA, Galati, 2000.

6. Ciobanu A. Frigul artificial in prelucrarea si conservarea produselor alimentare, Bucuresti 1971

7. Toma C. si Meleghi E. Tehnologia laptelui si aproduselor lactate, EDP, Bucuresti 1963

8. Chintescu G. Patrascu C. Agenda pentru industria laptelui, Editura Tehnica, Bucuresti, 1988

9. Stoian C. Tehnologia laptelui si produselor lactate, Editura Tehnica, Bucuresti, 1970

10. Chintescu G. Tehnologia laptelui si priduselor lactate, Editura Tehnica, Bucuresti, 1967

11. Chintescu G. indrumator pentru tehnologia branzeturilor, Editura Tehnica, Bucuresti, 1980

1.1. Documentatia de proiectare

1.1.1. Schema tehnologica de fabricare a produselor lactate din tema cu detalierea operatiilor ce necesita frig;

Schema tehnologica de fabricare a branzeturilor oparite

Cascaval Penteleu

Lapte crud nepasteurizat

Cascavalul PENTELEU

Materia prima folosita la fabricarea acestui sortiment poate fi lapte de oaie sau de vaca, separate sau in amestec. Tehnologia de fabricare este asemanatoare celei descrise pentru cascavalul "Dobrogea". Diferenta din acest punct de vedere consta in:

a)       modul in care se face oparirea pastei: feliile de cas care urmeaza sa fie oparite se introduce intr-un vas de lemn (hardau) iar peste ele se toarna apa de oparire. Prin amestecarea cu o spatula timp de cateva minute a amestecului de cas si apa de oparire se obtine o pasta omogena si elastica, din care, printr-o usoara framantare, se obtin rotile de cascaval.

Datorita acestui mod de oparire, putin diferit de cel descries anterior, pasta de cas retine o cantitate de apa mai mare, ceea ce contribuie la obtinerea pastei moi, caracteristice acestui sortiment.

b)     sararea cascavalului "Penteleu" se face prin introducerea rotilor in saramura de 22-24% in care se mentin 24 de ore. Sararea se poate completa printr-o usoara sarare uscata, care se face in timpul si imediat dupa zvantare.

c)     Maturarea produsului se face la temperature joase si umiditate mai ridicata, ceea ce explica de asemenea, continutul de apa mai mare si deci, consistenta mai moale a produsului.

Durata maturarii este de 45 de zile, iar consumul specific, 5-6 litri de lapte oaie sau 9-11,5 litri lapte de vacapentru 1 kg cascaval. Avand in vedere aceste diferente tehnologice, cascavalul "Penteleu" ca produs finit se caracterizeaza printr-o consistenta mai moale prin gust mai dulceag si mai putin picant . miezul este omogen, de culoare alb-galbuie sau galben in functie de material prima folosita(cas oaie/vaca).

Cascavalul "Penteleu" prezinta urmatoarele segmente tehnologice specifice:

Pregatirea coagului:

laptele se incalzeste la temperature de 32-35°C si se adauga cantitatea de cheag necesara astfel incat coagularea sa se produca in 30-50 minute.

Prelucrarea coagului se face prin intoarcerea stratului superficial cu causul si taierea cu harfa in coloane de 40mm dupa care se lasa in repaus 5 minute.

Dupa repaus coagulul se taie din nou cu harfa pana la dimensionarea bobului de mazare, operatiune ce dureaza 10-15 minute.

Se incalzeste coagulul la temperature de 38-42°C cu ridicarea temperaturii in timp de circa 40 de minute.

Se amesteca coagulul timp de 20 de minute pentru uscarea bobului si se elimina partial zerul si dupa aceea se trece la formarea casului.

Se taie casul in cazan in bucati de 8-10 kg, se trec bucatile pe sedila pentru scurgerea zerului, se preseaza timp de 20 de minute cu o forta egala cu greutatea casului.

Casul se taie in 4 bucati cu doua taieturi in cruce in scopul eliminarii complete a zerului, se leaga sedila si se continua presarea

Casul se pune la maturat pana cand aciditatea ajunge la 170-220°T in masa si acesta are un pH de 4,8-5,0.

Fabricarea cascavalului

casul se taie in felii de 3-5 mm grosime, se opareste cu apa ce are in continut sare in proportie de 20-24% mentinandu-se rotile de cascaval crud circa 24 de ore. Oparirea se face in cosuri speciale in care se introduce cantitatea necesara corespunzatoare unei roti de cascaval. Diametrul rotii va fi in jur de valoarea 30-34 de cm.

masa de cas se amesteca pana la topirea felului de cas, insa temperature din masa de cas nu va depasi 55-56°C in scopul retinerii unei mari cantitati de grasime.

Scurgerea apei se face in cas prin presarea apei cu mana, masa de cas oparit se scoate pe masa si se prelucreaza in forme captusite cu panza umezita si asezate pe mese acoperite cu panza.

Prima maturare a cascavalului va dura 10 zile.

Zvantarea

se face 24-48 de ore si in prima ora se fac 3-4 intoarceri dupa care rotile se scot din forma se face marcarea si se pun la maturare.

Maturarea

se face timp de 45 de zile la o temperatura de 12-14°C si o umiditate mai mare de 85-95%. Rotile sunt intoarse si suprapuse succesiv pana la formarea unei coloane cu 4 roti. Capacele rotilor care se suprapun raman fara coaja.

Pregatirea cascavalului

se face spalarea rotilor cu o solutie 0,2-0,3 carbonat de sodiu, urmeaza o clatire cu apa rece si o spalare cu saramura rece in proportie de 10-12% sare.

Zvantarea rotilor se face timp de 2-3 zile iar temperature din sala de zvantare trebuie sa asigure racirea rotilor la temperature de maturare.

Se face parafinarea rotilor de cascaval cu amestec de parafina cu 10-20% cazeina, la temperaturi de 140-150°C.

Depozitarea

se face in spatii amenajate acestui scop, in care temperatura este de 4-6°C si umiditatea relativa este de circa 80%.

Pe toata perioada depozitarii rotile sunt mentinute in coloane de 4-6 bucati.

Schema tehnologica de fabricare a branzei telemea

Tehnologia prepararii branzeturilor telemea

Definitia internationala a branzei a fost formulate si acceptata de F.A.O. ca fiind produs proaspat sau preparat obtinut dupa coagularea laptelui si separarea zerului.

Telemeaua reprezinta sortimentul de produs lactate cu o larga raspandire la creacatorii de bovine. Ca preocupare principala a crescatorilor este integrarae pe verticala aprocesarii laptelui de vaca in produs finit, adica in telemea care poate fi de calitate superioara I sau de calitate superioara II.

Normalizarea este o operatie de aducere a laptelui la procentul de grasime prevazut in normele de calitate a produsului branza telemea si aceasta se face cu asaos de lapte smantanit. La fabricarea produsului telemea de vaca se foloseste lapte cu grasime de 3,8% grasime normalizata prin adios de smantana. Telemeaua de bivolita trebuie sa aiba un continut de 6,9% grasime.

Pasteurizarea se face automat la laptele colectat dupa modul anterior.

Asigurarea temperaturii de inchegare are drept scop asigurarea activitatii enzimelor si a bacteriilor lactice la o temperature de 28-32°C in timpul verii.

Introducerea sarurilor de Ca se face atunci cand laptele a fost pasteurizat deoarece prin aceasta actiune s-a produs o precipitare a sarurilor minerale din lapte. Cantitatea de CaCl₂ variaza intre 15-40 grame solutie la 100 litri lapte. Introducerea maielei se face atunci cand temperatura laptelui este de 28-30°C iar cantitatea de maia reprezinta 0,3-0,8% din cantitatea de lapte destinata inchegarii. Coagularea laptelui se face cu ajutorul enzimelor care asigura inchegarea sarurilor de calciu in masa coagului si a produsului care are o valoare nutritiva si biologica crescuta deoarece in urma gelificarii cazeina nu-si pierde culoarea. Cantitatea de cheag adaugata trebuie sa asigure coagularea laptelui in timp de 40-45 de minute. Daca adaugam o cantitate insufucienta de cheag durata de coagulare se prelungeste si favorizeaza aparitia unui coagul moale si cu o aciditate crescuta, insa adaugarea unei cantitati mai mari de cheag decat cea necesara duce la modificarea consistentei si calitatea coagului.

Aprecierea momentului final al inchegarii se face prin apasarea coagului cu fata palmei in apropierea peretilor vasului si daca coagulul se desprinde usor si zerul este limpede, coagularea este terminate.

Prelucrarea coagului are drept scop eliminarea zerului si acesta se realizeaza prin presarea si taierea acestuia. Pentru prelucrarea coagului este nevoie de o cripta prevazuta cu gratar, caus pentru scoaterea coagului si o sedila. Cripta dezinfectata se pune pe masa de lucru si se pregateste cu gratar si sedila pentru a pune coagulu care este scos din vasul de coagulare sau tigle in mai multe straturi. Coagulul se scoate cat mai repede pentru a nu se raci, deoarece racirea acestuia impiedica eliminarea zerului iar sfaramarea duce la pierderea de subsanta uscata. Dupa 10 minute se taie coagulul in fasii de 3-4cm la latime si se leaga colturile sedilei in diagonala. Dupa 10-15 minute se face a doua taiere.

Presarea este terminate atunci cand zerul se scurge in picaturi rare si este limpede.

Proportionarea se face cu un sablon de scandura lat de 10-12 cm, masa fiind taiata in bucatin de 10-12 cm.

Sararea se face prin proces mixt, adica mai intai prin saramurare si apoi sarare uscata. Saramura trebuie sa aiba o concentratie de 20% vara si 22% iarna. Daca temperatura saramurii este de 12-16°C, durata saramurii este de 14-16 ore. Dupa sararea umeda, bucata de branza se aseaza pe crinta. Durata sararii uscate este de 8-12 ore.

Ambalarea se face in cutii de lemn, cutii de material plastic sau bidoane de metal.

Maturarea se produce in timp de 7-21 de zile iar in camera de maturare temperatura trebuie se fie de 12-16°C. Dupa maturare branza capata aroma si gustul specific de branza telemea.

Depozitarea se face in depozite frigorofice la 4-8°C, durata de pastrare fiind de 12 luni. In depozitele amenajate, in subsoluri temperatura nu trebuie sa depaseasca 12°C, durata de pastrare fiind de 4 luni.

1.1.2. Utilizarea frigului artificial in fabricarea produselor lactate. Tipuri de instalatii, caracteristici, agenti intermediari;

In cazul laptelui si al produselor lactate, lantul frigorific este absolut indispensabil, avand in vedere perisabilitatea maxima a acestora. Astfel trebuie sa se aiba in vedere fiecare etapa in procesul tehnologic care necesita frig.

In laptele proaspat muls dezvoltarea microorganismelor este inhibata in mod natural o anumita perioada de timp, datorita unor substante existente in acesta. Daca recoltarea laptelui se face in conditii igienice riguroase si ajunge in 4 - 5 ore de la mulgere la beneficiar, se recomanda ca temperatura finala a laptelui racit sa fie cel putin 4 - 6°C.

Cele mai bune mijloace de racire a laptelui, la ferme sau la centrele de colectare, sunt vanele de racire (cu racire indirecta cu utilizarea apei reci sau a unui agent intermediar sau cu racire directa, cu agent frigorific) care trebuie sa fie prevazute si cu agitator cu turatie maxima de 5 rot/minut, pentru a asigura o uniformitate a componentilor laptelui.

Racirea laptelui in fabrica se face in schimbatoare de caldura cu placi (pasteurizatoarele sunt dotate si cu sectiune de recuperare caldura si sectiune de racire propriu-zisa).

Laptele racit inainte de pasteurizare si dupa pasteurizare este depozitat in tancuri izoterme prevazute cu agitatoare. Aceste tancuri sunt astfel izolate incat, la o temperatura ambianta de 25°C, cresterea de temperatura a laptelui este de -3°C /24 h.

Tancurile izoterme au capacitati diferite, in functie de capacitatea de prelucrare a fabricii respective (peste 2500 l si pana la 100 000 l).

Laptele pasteurizat si racit, destinat consumului, se ambaleaza in sticle, pungi de polietilena (sistem Poli-Pack) sau in ambalaje de carton laminat cu polietilena la interior si cerat la exterior (sistem Tetra-Pack). In fabrica, pana la livrare, laptele ambalat se depoziteaza la 0 . 4°C, temperatura laptelui la iesirea din fabrica fiind de maximum 6°C.

Agenti frigorifici

Un agent frigorific trebuie sa aiba valori mari ale caldurii latente si calduri specifice pentru a realiza transferuri de cantitati mari de caldura, fara a vehicula volume importante de fluid.

Agenti frigorifici intermediari

Instalatiile cu agenti frigorifici intermediari prezinta mai mare importanta in exploatare, agentii ramanand in afara mediilor de racit, dar este mai scumpa.

Un agent frigorific intermediar trebuie sa aiba caldura specifica mare pentru a putea transporta o cantitate cat mai mare de frig la volum cat mai mic, sa fie usor de procurat, non-toxic, necoroziv, ieftin si sa aiba temperatura de congelare cat mai coborata.

Cel mai bun agent frigorific intermediar e apa, ieftina, usor accesibila, avand caldura specifica mare.

Pentru a fi utilizata la o temperatura scazuta, in apa se dizolva saruri sau alcooli, care ii coboara punctul de congelare suficient de mult pentru a putea fi utilizat in bune conditii.

Caracteristici ale agentilor frigorifici intermediari

1.1.3. Caracteristicile climaterice in zona de amplasare a fabricii (temperatura exterioara de calcul t_ec, umiditatea relativa exterioara de calcul φ_ec)

Temperatura medie a orei celei mai calduroase = T_M

Abaterea maxima la o anumita ora fata de temperatura medie a aceleiasi zile = ∆t_M

Temperatura medie a zilei celei mai calduroase = t_med + Dt_M

Abaterea zilnica maxima a zilei celei mai calduroase = Dt_m

Temperatura medie lunara = t_z. Din aceasta se calculeaza media zilei celei mai calduroase:

t_m = t_z Dt_m

t_M = t_z Dt_M

Temperatura exterioara de calcul = t_ec si se calculeaza cu formula:

t_ec = 0,4 × t_m + 0,6 × t_M = t_z Dt_m Dt_M

t_ec iunie 13:00= 17,5+0,4x5,6+0,6x11,3=26,52

t_ec iunie14:00= 17,5+0,4x5,6+0,6x11,7=26,76

t_ec iunie 15:00=17,5+0,4x5,6+0,6x11,7=26,76

t_ec iulie13:00=19,5+0,4x5,3+0,6x11=28,22

t_ec    iulie 14:00=19,5+0,4x5,3+0,6x11,4=28,46

t_ec    iulie 15:00=19,5+0,4x5,3+0,6x11,5=28,52

t_ec august13:00= 19+0,4x5,7+0,6x11,5=28,18

t_ec august14:00= 19+0,4x5,7+0,6x12=28,48

t_ec august 15:00=19+0,4x5,7+0,6x12,3=28,66

t_ec = 29°C

Calculul umiditatii in zona XIII

φ_n φ_ec

t_ec

t_z

t_m=18,66

X_m=10

X_s=14,88

X_s= 15,85

α_medxXmed

= 14,357+0,0679

= 14,425

1.2.Dimensionarea fabricii

1.2.1. Calculul cantitatii de produse pe sortimente rezultate in urma procesului de fabricatie;

Capacitatea de prelucrare a fabricii va fii de 500+10n=500+10*6=560 hl/zi lapte de vaca, cu 3,5% grasime si 10+5n=10+5*6=40 hl/zi lapte de bivolita cu 7.3%grasime.

Cantitatea de lapte receptionata zilnic este de 56000 litri lapte de vaca de 3,5% grasime si 4000 litri lapte de bivolita de 7,3% grasime. Din totalul laptelui de 56000 l+4000 l= 60000 l lapte,dimineata va fi primita cantitatea corespunzatoare a 51%, adica 30600 l lapte, iar seara se va primi o cantitate de 29400 l lapte. Descarcarea laptelui se face in maxim 3+0,1n ore, deci timpul de descarcare va fi de 3,6 ore. Din totalul laptelui primit zilnic, 45% va fi folosit la fabricarea branzei telemea, iar restul de 55% pentru fabricarea cascavalului Penteleu.

Deci, din totalul de lapte primit zilnic, cantitatea de 27000 l este destinat fabricarii branzei telemea, iar restul adica 33000 l este destinat cascavalului Penteleu.

Descarcarea laptelui se va face in maxim 3,6 ore, cee ce inseamna o cantitate de 8987 l lapte.

Sunt astfel necesare doua pompe a cate 5000 l.

Consumul specific se calculeaza cu urmatoarea formula:

, unde:

C_L- cantitatea de lapte folosit (l);

C_B- cantitatea de branza obtinuta (Kg).

l; (pentru fabricarea cascavalului Penteleu)

l; (pentru fabricarea branzei telemea).

1.2.2. Calculul suprafetelor de prelucrat si depozitat prin frig.

Pentru spatiile tehnologice:

A = 3 × SA_i,

unde A_i - aria utilajelor si instalatiilor necesare

Pentru spatiile de depozitare:

A = β × SA_i,

unde: A_i- aria ocupata de produsul depozitat

β- coeficient de spatiu in functie de SA_i

Sala de receptie

Pompe absorbante de descarcare

- capacitatea 5000 l/h

- alegem2 bucati

A_t = 0,5 × 2

A_t =1 m²

Bazine de receptie

- capacitatea 2000 l/h

- dimensiuni 2,336 × 1,375 × 0,913 m

- alegem 6 bucati

A_t =6 × 2,336 × 1,375

A_t = 19,27 m²

Curatitoare centrifugale

- capacitatea 5000 l/h

- dimensiuni 1,060 × 0,835 × 1,390

- alegem 3 bucati

A_t = 3 × 1,060 × 0,815

A_t = 2,65 m²

Tancuri izoterme verticale

- capacitatea 10000 l/h

- alegem 2 bucati

A_t = 2 × 2,75 × 2,4

A_t = 13,2 m²

SA_i = 36,12 m²

A_{t sala} = 3 × SA_i = 3 × 36,12

A_{t sala} = 112,5 m²

Sala de pasteurizare, normalizare, omogenizare cascaval

Vana universala pentru branzeturi

-capacitate 5000 l/h

- dimensiuni 4,514 x 3,400

- alegem 2 bucati

A_t = 2 x 4,514 x 3,400

A_t = 30,7m²

Vana tip TVVF - 10

- dimensiuni 1870*1220*1795

-alegem 2 bucati

A_t =4,56 m²

Vana tip TVVF - 16

-dimensiuni 2325*1720*1635

- alegem 1 bucata

A_t = 4 m²

Pompa de transport mix

- dimensiuni 500*310*395

- alegem 1 bucata

A_t =0,16 m²

Filtru

-dimeniuni 980*408*720

- alegem 1 bucata

A_t = 0,4 m²

Omogenizator

-dimensiuni 1333*1070*1720

- alegem 1 bucata

A_t = 1,42 m²

SA_i = 114 m²

A_{t sala} = 3 × SA_i = 3 × 114

A_{t sala} = 342 m²

Sala fabricare telemea

Vana universala pentru branzeturi

-capacitate 5000 l/h

- dimensiuni 4,514 x 3,400

- alegem 2 bucati

A_t = 2 x 4,514 x 3,400

A_t = 30,7m²

SA_i = 108 m²

A_{t sala} = 3 × SA_i = 3 × 108

A_{t sala} = 324 m²

Sala de maturare

Tancuri de maturare

- capacitatea 1000 l

- alegem 2 bucati

A_t = 3 × 2,5

A_t = 5 m²

Sala de depozitare

Depozitele de branza telemea si cascaval trebuie dimensionate astfel incat sa se poata prelua productia de telemea a fabricii, pe o perioada de 31 de zile.

SA_i = 162m²

A_{t sala} = 3 × SA_i = 3 × 162

A_{t sala} = 486 m²

Pe langa incaperile tehnologice si de depozitare, prezentate mai sus, fabrica mai dispune de:

un laborator;

birouri;

ateliere ME;

vestiare;

grupuri sanitare.

1.3.Dimensionarea optima a elementelor delimitatoare (ziduri, tavane, pardoseli etc)

1.3.1. Calculul de proiectare.

Peretii, tavanul si podeaua unui depozit frigorific, pentru a mentine temperatura din exterior trebuie sa aiba o instalatie speciala, sa fie protejat izoterm pentru a impiedica pierderile de frig, pentru a putea mentine in depozite temperatura dorita.

Calculul izolatiei termice si a coeficientului global de transfer termic:

1. Se impune un K in functie de zona climaterica si de tipul depozitului.

2. Se calculeaza grosimea izolatiei:

; [m]

unde: - a_ext si a_i - coeficienti partiali de transfer termic prin convectie in W/(mK);

d_i - grosimea straturilor componente;

- l_i - conductivitatea termica a straturilor componente, in W/mK

Alegerea unei grosimi dupa STAS, [d_STAS > d_izolatie

Se adopta in functie de valoarea obtinuta si de grosimile prevazute in STAS, o valoare optima a izolatiei, dupa care se trece la recalcularea coeficientului global de transfer termic:

; [w/m²k]

Verificarea la condensare a elementelor de transfer termic.

Cu valoarea lui K_rec se trece la calculul fluxului termic.

q = K_ef × Dt; [w/m²]

q - flux unitar de caldura ce strabate peretele.

Se calculeaza variatia temperaturii pentru fiecare strat:

q = K_ef × Dt

Dt_c = (t_ec - t_int), pentru pereti exteriori fara radiatii;

Dt_c = (t_ec + Dt_R - t_int), pentru pereti exteriori cu radiatii,

Dt_R - variatia temperaturii exterioare datorita radiatiei:

Dt_R = 0°C pentru peretii exteriori orientati spre N;

Dt_R = 5 - 10°C pentru peretii orientati spre E, V, SE, SV;

Dt_R = 15°C pentru peretii orientati spre S;

Dt_R = 15 - 18°C pentru plafoane care sunt si acoperis (terasa).

Dt_R se adauga la Dt obtinut ca diferenta intre temperatura exterioara si temperatura interioara.

Pentru a calcula unele temperaturi ce nu se cunosc se pot folosi relatiile:

Dt = 1 × Dt_c - pentru pereti interiori, plafoane ce sunt in acelasi timp si acoperis;

Dt = (0,7 - 0,8) × Dt_c - pentru pereti interiori, plafoane si podele ce separa spatiul frigorific de unul nefrigorific care comunica cu exteriorul;

Dt = 0,6 × Dt_c - pentru pereti interiori, plafoane si pardoseli ce separa spatiul frigorific de unul nefrigorific care nu comunica direct cu exteriorul;

Dt = 0,4 × Dt_c - pentru pereti, plafoane si pardoseli ce separa doua spatii frigorifice similare.

Dt_c = t_ec - t_i; [°C],

unde t_i este temperatura interioara a spatiului frigorific considerat.

t_p1 = t_ec - q × 1/α_e

t_p2 = t_ec - q × (1/α_e + δ₁/λ₁)

1. Calculul presiunilor de vapori la saturatie, corespunzator fiecarei temperaturi, se calculeaza cu ajutorul tabelului sau diagramei, valoarea presiunilor de vapori la saturatie.

2. Calcularea presiunilor de vapori existenti in pereti:

p_ve = p_se × r_e

p_vi = p_si × r_i

unde: p_vse, p_vsi - presiuni de vapori la saturatie in exterior, respectiv in interior.

r_e r_i - umiditati

p_ve, p_vi - presiuni de vapori.

[g/m² x h];

p_vi = p_v(i-1) - m_v × d_i m_i

p_v2 = p_ve - m_v × d m

p_v3 = p_v2 - m_v × d m

p_vi = p_v(i-1) - m_v × (d_i-1 m_i-1

3. Aceste presiuni se calculeaza pentru a verifica daca dimensiunile adoptate sunt corespunzatoare conditiilor climatice de o parte si de alta a peretelui.

Pentru ca izolatia sa fie bine aleasa, la verificare presiunile de saturatie trebuie sa fie mai mari decat presiunile de vapori pentru fiecare parte a tuturor straturilor ce alcatuiesc elementul dispozitivului.

p_v < p_s

In cazul in care p_v > p_s se reface calculul impunandu-se fie o grosime mai mare a stratului de izolatie termica, fie a stratului de izolatie hidrofuga.

Structura unui perete interior:

Structura unui tavan:

2

3

4

5

Structura unei podele:

1. Depozitul de cascaval

Peretele A1.- perete exterior situat in S-V

t_ec= 29°C

t_i= 4°C

Δt_c= t_ec- t_i =29-4=25°C

Δt= c x Δt_c = 1 x 25= 25°C

k=1÷15 k=7

α_ext =23,2    φ_ext = 80%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

; [m]

d_iz d_{iz STAS} = 0,12 [m];

; [W/m² ٠K]

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,2685 x25=6,714 [W/m²];

p_ve = p_se­­­­­ × r_ext

p_vi = p_si × r_int

[g/m² x h];

[g/m² xh];

Prin interpolare se afla valorile presiunilor la saturatie.

Peretele A2- perete interior situate in N-V

t_ec= 24°C

t_i= 4°C

Δt_c= t_ec- t_i =29-4=25°C

Δt= c x Δt_c = 0,8 x 25= 20°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 11,6    φ_ext = 92%

α_int= 8,12 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,1 [m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,320x20=6,34 [W/m²];

Peretele A3- perete interior situate in N-E

Exista 3 cazuri:

I. Daca functioneaza maturarea

t_ec= 16°C

t_i= 2°C

Δt= 16-2=14°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 8 φ_ext = 78%

α_int= 9,28 φ_int= 92%

d_iz d_{iz STAS} = 0,09[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,3465x14=4,851 [W/m²];

II Daca nu functioneaza maturarea

t_ec= 19°C

t_i= 2°C

Δt= 0,6(29-2) =16,8 ≈17°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 8 φ_ext = 78%

α_int= 9,28 φ_int= 92%

d_{iz STAS} = 0,09[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,3465x17=5,8905 [W/m²];

III. Daca functioneaza ambele camere (depozitul si maturarea)

t_ec= 16°C

t_i= 4°C

Δt= 0,8(29-2) =21,6°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 8 φ_ext = 78%

α_int= 9,28 φ_int= 92%

d_{iz STAS} = 0,09[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,3465x22,4=7,734 [W/m²];

Peretele A4- perete intermediar situat in N-E

Exista 3 cazuri:

I.         Daca functioneaza depozitul de branza

t_ec= 12,8°C

t_i= 2°C

Δt=0,4(29-2)=10,8°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 8 φ_ext = 78%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,5306x10,8=5,7305 [W/m²];

II.       Daca functioneaza depozitul de cascaval

t_ec= 14,4°C

t_i= 4°C

Δt=0,4(29-3)=10,4°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 8 φ_ext = 78%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,5306x10,4=5,52 [W/m²];

III.     Daca functioneaza ambele depozite

t_ec= 6°C

t_i= 2°C

Δt=4°C

k=1÷15 k=8

α_ext = 8 φ_ext = 78%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,5306x4=2,1225 [W/m²];

2. Depozitul de branza telemea

Peretele B 1′-perete exterior situat in S-E

t_ec= 29°C

t_i=3°C

Δt= 1(29-2) =27°C

k=1÷15 k=7

α_ext = 23.2 φ_ext = 80%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,14[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,237x28=6,63 [W/m²];

[g/m² xh];

Peretele B 2′-perete interior situat in N-V

t_ec= 23,6°C

t_i= 2°C

Δt= 0,8(30-2) =21,6°C

k=1÷15 k=7

α_ext = 11,6 φ_ext =92%

α_int= 8,12 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,1 [m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,3201 x 21,6=6,91 [W/m²];

3. Maturare II cascaval

Peretele C5- perete exterior situat in N-V

t_ec= 29°C

t_i=12°C

Δt= (29-12) =17°C

k=1÷15 k=12

α_ext = 23.2 φ_ext = 80%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,55638x17=9,4585 [W/m²];

[g/m² xh];

In cazul maturarii, se va face o verificare a peretelui de BCA pe timp de iarna:

t_ec= -12°C

t_i=14°C

Δt= (-12-14) =-26°C

q = K_rec × Dt =0,4551x26=11,8326 [W/m²];

[g/m² xh];

Peretele C6-perete interior situate in S-E

t_ec= 22,2°C

t_i=12°C

Δt=0,6 (29-12) =10,2°C

k=1÷15 k=12

α_ext = 23.2 φ_ext = 85%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,20[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,9993x10,2=10,79 [W/m²];

[g/m² xh];

In cazul maturarii, se va face o verificare a peretelui de BCA pe timp de iarna:

t_ec= -1,6°C

t_i=14°C

Δt=0,6 (-12-14) =-15,6°C

q = K_rec × Dt =0,9993x15,6=15,59 [W/m²];

[g/m² xh];

4. Maturare I cascaval

Perete D7- perete exterior situate in N-V

t_ec= 29°C

t_i=14°C

Δt= (29-14) =15°C

k=1÷15 k=6

α_ext = 23.2 φ_ext = 80%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,6[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,38506x15=5,775 [W/m²];

[g/m² xh];

In cazul maturarii, se va face o verificare a peretelui de BCA pe timp de iarna:

t_ec= -12°C

t_i=16°C

Δt= (-12-16) =-28°C

q = K_rec × Dt =0,38506x28=10,7817 [W/m²];

[g/m² xh];

Peretele D8-perete interior situate in S-E

t_ec= 23,6°C

t_i=14°C

Δt=0,6 (29-13) =9,6°C

k=1÷15 k=12

α_ext = 23.2 φ_ext = 85%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,20[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,9993x9,6=9,5933 [W/m²];

[g/m² xh];

In cazul maturarii, se va face o verificare a peretelui de BCA pe timp de iarna:

t_ec= 0,8°C

t_i=16°C

Δt=0,6 (-12-16) =-16,8°C

q = K_rec × Dt =0,9993x16,8=16,788 [W/m²];

[g/m² xh];

Peretele D9-perete intermediar ce desparte doua camere de acelasi fel

Exista 3 cazuri:

I.  Daca functioneaza maturarea I cascaval

t_ec= 21,6°C

t_i=16°C

Δt=0,4 (29-15) =5,6°C

k=1÷15 k=7

α_ext = 8 φ_ext = 92%

α_int= 9,28 φ_int= 95%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,20[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,931x5,6=5,214 [W/m²];

[g/m² xh];

II.       Daca functioneaza maturarea II cascaval

t_ec= 19,2°C

t_i=12°C

Δt=0,4 (29-11) =7,2°C

k=1÷15 k=7

α_ext = 8 φ_ext = 92%

α_int= 9,28 φ_int= 95%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,20[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,931x7,2=6,7032 [W/m²];

[g/m² xh];

III.     Daca functioneaza ambele maturari

t_ec= 16°C

t_i=12°C

Δt=16-12 =4°C

k=1÷15 k=7

α_ext = 8 φ_ext = 92%

α_int= 9,28 φ_int= 95%

d_BCA d_{BCA STAS} = 0,20[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,931x4=3,724 [W/m²];

[g/m² xh];

T. Tavane

T1. Tavanul depozitului de cascaval

t_ec= 25°C

t_i= 5°C

Δt= 0,8(29-4)=20°C

k=1÷15 k=7

α_ext =11,6    φ_ext =87%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,1 [m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,3462x20=6,9264 [W/m²];

T2. Tavanul depozitului de branza telemea

t_ec= 24,4°C

t_i= 2°C

Δt= 0,8(29-2)=22,4°C

k=1÷15 k=7

α_ext =11,6    φ_ext =87%

α_int= 9,28 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,12[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,2952x20=6,6125 [W/m²];

T3. Tavanul maturare branza telemea

t_ec= 26,4°C

t_i= 12°C

Δt= 0,8(29-11)=14,4°C

k=1÷15 k=7

α_ext =11,6    φ_ext =70%

α_int= 9,28 φ_int= 80%

d_iz d_{iz STAS} = 0, 4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,4822x14,4=6,9437 [W/m²];

In cazul maturarii, se va face o verificare a tavanului pe timp de iarna:

t_ec= -6,8°C

t_i=14°C

Δt=0,8 (-12-14) =-20,8°C

q = K_rec × Dt =0,4822x20,8=10,0297 [W/m²];

T4. Tavanul maturare II cascaval

t_ec= 26,4°C

t_i= 12°C

Δt= 0,8(29-11)=14,4°C

k=1÷15 k=7

α_ext =11,6    φ_ext =70%

α_int= 9,28 φ_int= 80%

d_iz d_{iz STAS} = 0, 4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,4822x14,4=6,9437 [W/m²];

In cazul maturarii, se va face o verificare a tavanului pe timp de iarna:

t_ec= -6,8°C

t_i=14°C

Δt=0,8 (-12-14) =-20,8°C

q = K_rec × Dt =0,4822x20,8=10,0297 [W/m²];

T5. Tavanul maturare I cascaval

t_ec= 26,8°C

t_i= 14°C

Δt= 0,8(29-13)=12,8°C

k=1÷15 k=7

α_ext =11,6    φ_ext =70%

α_int= 9,28 φ_int= 80%

d_iz d_{iz STAS} = 0,4[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,53367x12,8=6,83104 [W/m²];

In cazul maturarii, se va face o verificare a tavanului pe timp de iarna:

t_ec= -6,4°C

t_i=16°C

Δt=0,8 (-16-12) =-22,4°C

q = K_rec × Dt =0,53367x22,4=11,9542 [W/m²];

P.Podele

P1. Podeaua depozitului de cascaval

t_ec= 16°C

t_i= 5°C

Δt=16-5=11°C

k=1÷15 k=7

α_ext =0    φ_ext =60%

α_int= 8,12 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,05[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,6215x11=6,8363 [W/m²];

P2. Podeaua depozitului de branza telemea

t_ec= 16°C

t_i= 2°C

Δt=16-2=14°C

k=1÷15 k=7

α_ext =0    φ_ext =60%

α_int= 8,12 φ_int= 90%

d_iz d_{iz STAS} = 0,08[m];

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =0,4978x14=6,9692 [W/m²];

Pentru maturare nu este necesara izolatia de pluta la podele.

De aceea, d_iz

Podeaua maturare branza telemea

t_ec= 16°C

t_i= 12°C

Δt=16-12=4°C

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =1,06112x4=4,24448 [W/m²];

Podeaua maturare I cascaval

t_ec= 16°C

t_i= 14°C

Δt=16-14=2°C

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =1,06112x2=2,12224 [W/m² ];

Podeaua maturare II cascaval

t_ec= 16°C

t_i= 12°C

Δt=16-12=4°C

[W/m² K];

q = K_rec × Dt =1,06112x4=4,24448 [W/m²];

1.4.Calculul termic al frigoriferului (calculul necesarului de frig).

Necesarul de frig se stabileste zilnic pe intreg frigoriferul si pentru fiecare incapere in parte, luandu-se in considerare cele mai nefavorabile conditii de lucru:

temperatura aerului exterior in luna cea mai calda a anului;

incarcarea maxima si simultana a camerei de calire si a camerelor de depozitare;

camerele vecine celei careia i se face calculul necesarului de frig sunt goale si au temperatura sasului.

Aceste calcule determina necesarul de frig pe categorii de consumatori, grupati dupa temperatura ceruta si permit stabilirea puterilor frigorifice in vederea proiectarii instalatiei. Pentru calculele termice sunt necesare urmatoarele:

planul fabricii;

dimensiunile camerelor;

temperaturile necesare in fiecare camera;

orientarea fabricii dupa punctele cardinale;

conditiile climaterice in lunile cele mai calduroase pentru zona geografica respectiva.

Consumul de frig se calculeaza pentru 24 ore cu relatia:

[ kJ/24h], unde:

- necesarul de frig pentru acoperirea patrunderilor de caldura prin convectie, conductie si radiatie din mediul inconjurator prin pereti, pardoseli si tavane;

- necesarul de frig tehnologic pentru procesele de racire si congelare;

- necesarul de frig pentru ventilarea camerelor frigorifice cu aer proaspat care trebuie racit si uscat;

- necesarul de frig rezultand din conditiile de exploatare, acoperirea caldurii provenite din iluminat, din functionarea motoarelor, caldura provenita de la persoanele care manipuleaza produsele, caldura datorata deschiderii usilor.

1.4.1. Calculul necesarului de frig datorat aportului de caldura din mediul exterior (Q₁) 

Se calculeaza pentru acoperirea transmiterii de caldura din exterior prin convectie, conductie si radiatie, pentru fiecare spatiu frigorific in parte, tinand cont de patrunderile de caldura prin pardosea, pereti si plafon:

[kJ/24h], in care:

A - suprafata( exterioara) peretilor, a pardoselii si a plafonului fiecarui spaatiu frigorific in parte, [m²]

K_rec - coeficientul global de transmitere a caldurii prin convectie, conductie si radiatie prin pereti, plafon si podea, [W/(m²*K)];

∆t - diferenta de temperaturi dintre temperatura exterioara a suprafetei de transfer termic si temperatura interioara spatiului frigorific, [K]. Acest parametru se calculeaza cu relatia:

∆t = c*∆t_c = c*( t_ec - t_i ), unde coeficientul c se recomanda pentru fiecare situatie in parte. Astfel, c ia urmatoarele valori:

1 - pentru pereti exteriori si plafoane si pardoseli ce separa spatiul frigorific de unul nefrigorific ce comunica cu exteriorul;

0,7 - 0,8 - pereti interiori, plafoane si pardoseli ce separa spatiul frigorific de unul nefrigorific ce comunica cu exteriorul;

0,6 - pentru pereti interiori, plafoane si pardoseli ce separa spatiul frigorific de unul nefrigorific care nu comunica direct cu exteriorul;

0,4 - pentru pereti, plafoane si pardoseli ce separa doua spatii frigorifice similare.

∆t_R - actiunea radiatiei solare asupra transmiterii caldurii, [K]. Valorile acestui parametru difera pentru fiecare perete in parte, functie de orientarea acestuia. Astfel:

v    pereti exteriori orientati spre E sau V: ∆t_R = 5 9K;

v    pereti exteriori orientati spre S: ∆t_R = 15 18K;

v    pereti exteriori orientati in directia SE sau SV: ∆t_R = 812K;

v    plafon neprotejat: ∆t_R = 18 25K;

La stabilirea valorii marimii ∑ Q₁ pentru compresoare se considera doar unul dintre fluxurile calorice prin suprafetele ce separa spatiile frigorifice vecine. Pentru aparatele de racire din spatiile frigorifice se considera situatia cea mai grea pentru fiecare spatiu in parte, respectiv ca spatiile vecine nu sunt racite.

Pentru fiecare spatiu frigorific s-a calculat necesarul de frig datorat aportului de caldura prin elementele delimitatoare obtinandu-se urmatoarele valori:

1.4.2. Calculul necesarului de frig tehnologic (Q₂)

Q₂ se poate face ca oricare Qsensibil (refrigerare) si combinat cu Q latent(congelare).

Relatia valabila pentru congelare este:

Q_2C= m*[c*(t_i-t_cr)+j w*l_sw+c_s*(t_cr-t_f)+p%/100*l_sw]+(m_a*c_a+m_t*c_t)*(t_i-t_f), in care:

m - masa produselor introduse in spatiul frigorific respectiv,[kg];

m_a,m_t - masa ambalajelor si a mijloacelor de transport, [kg];

c,c_a,c_t - caldurile specifice masice ale produsului, ambalajului, mijlocului de transport, [kJ/(kg*K)];

t_i - remperatura initiala a produsului cald, [⁰C];

t_f - temperatura finala a produsului racit, [⁰C];

t_cr - temperatura crioscopica, [⁰C];

j - ponderea apei inghetate din produs,[%kg/kg];

l_sw - caldura latenta de solidificare a apei, [kJ/kg];

w - procentul din produs care este apa;

c_s - caldura specifica de subracire a produsului, [kJ/(kg*K)].

In cazul in care se cunosc entalpiile, necesarul de frig tehnologic se determina cu formula:

Q_2C= m*[(h_i-h_f)+p%/100*l_sw]+(m_a*c_a+m_t*c_t)*(t_i-t_f) , unde:

h_i - entalpia initiala a produsului cald, [kJ/kg];

h_f - entalpia finala a produsului racit, [kJ/kg];

p - pierderea.

Pentru calculul Q₂, vom folosi formula:

Laptele folosit pentru fabricarea branzei telemea va fi valorificat astfel:

Din 36125 l lapte →5558 Kg branza telemea, avand un consum specific de 6,5l lapte.

Laptele folosit pentru fabricarea cascavalului Penteleu va fi valorificat astfel:

Din 23375 l lapte →2337,5 Kg cascaval Penteleu, avand un consum specific de 10 l lapte.

Branza telemea

Sarare umeda

Sarare uscata

[kj/zi]

Maturare

= 5558*2,5(18-16)+277,9*2,2(18-16)+555,8*0,862+1407,2*4,186(18-16)

=27790+1222,76+479,1+11781,1

=41272,96[kj/zi]

Depozitare

= 5558*2,5(14-2)+277,9*2,2*2+555,8*0,862+1407,2*4,186*2

=166740+1222,76+479,1+1178,1

=169619,95[kj/zi]

Cascaval Penteleu

Presare

=2337,5*2,5(56-14)+935*0,502(56-14)

=265151,04[kj/zi]

Maturare I

Q₂=0

Maturare II

=2337,5*2,5(14-12)+(50*0,744+30*2,721)(14-12)

=11687,5+210,96

=11898,46[kj/zi]

Depozitare

=2337,5*2,5(12-4)+(50*0,477+30*2,721)(12-4)

=46750+843,84

=47593,84[kj/zi]

1.4.3. Calculul necesarului de frig pentru conditionarea aerului proaspat (Q₃) 

In unele camere frigorifice este nevoie de aer proaspat fie pentru asigurarea oxigenului, fie pentru indepartarea noxelor, fie asigurarea conditiilor de maturare, la depozitele de fructe, legume, sectiile de fermentatie sau maturare a produselor lactate, branzeturi, preparate din carne (salamul crud).

Ventilarea aerului proaspat il luam din exterior cu un anumit parametru.

a-numarul de schimburi de aer intr-o zi

V_c=volumul unui schimb de aer(volumul incaperii goale)

si/sau

n-numarul de om-ore

V-volumul de om-ore

In mod obisnuit, la un om trebuie asigurat 20-30m³/h.

Alegem cel mai mare volum din cele doua cazuri si apoi alegem ventilatorul si sistemul de alimentare cu functionare continua (discontinua) si recalculam V-ul.

(debitul ventilatorului);

Adoptam V_vSTAS si recalculam V=V_{v STAS}*τf(τ de functionare).

Branza telemea

Sarare umeda

l= 8,7; h=4,6; L=17,7→V=708[m³];

avem 3 schimburi→708*3=2124[m³];

2124/24=88,5→alegem un ventilator de 100.

Pe zi: 100*24=2400[m³/zi];

[kj/zi];

Q₃=2679(81-42)=104481[kj/zi];

Sarare uscata=Maturare

l=17,7; h=4,6; L=17,7→V=1441[m³];

avem 3 schimburi→1441*3=4323[m³];

4323/24=108,125→alegem un ventilator de 150.

Pe zi: 150*24=3600[m³/zi];

[kj/zi];

Q₃=4018(81-37)=176792[kj/zi];

Depozitare

l=12,6; h=4,6; L=26,8→V=1553[m³];

avem 3 schimburi→1553*3=4659[m³];

4659/24=194,125→alegem un ventilator de 200.

Pe zi:200*24=4800[m³/zi];

[kj/zi];

Q₃=5357(81-12)=369633[kj/zi];

Cascaval Penteleu

Presara=Maturare I

l=8,6; h=4,6; L=26,5→V=1050[m³];

avem 3 schimburi→1050*3=3150[m³];

3150/24=131,25→alegem un ventilator de 150.

Pe zi:150*24=3600[m³/zi];

[kj/zi];

Q₃=4018(81-37)=176792[kj/zi];

Maturare II

l=26,5; h=4,6; L=35,3→V=4305[m³];

avem 3 schimburi→4305*3=12915[m³];

12915/24=538,125→alegem 3 ventilatoare de 200.

Pe zi:200*3*24=14400[m³/zi];

[kj/zi];

Q₃=16071(81-32)=787479[kj/zi];

Depozitare

Q₃=0[kj/zi];

1.4.4. Calculul necesarului de frig datorat exploatarii spatiilor frogorifice (Q₄) 

E format din patru sarcini termice: S Q₄ = S Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄, [kJ/24h].

S Q₄₁ - ia in considerare caldura degajata de corpurile de iluminat

S Q₄₁ = q*A*t , [kJ/24h], unde:

q - sarcina termica specifica, [kJ/m²*h];

q = 4..5 [kJ/m²*h] pentru spatii de depozitare;

q= 1618 [kJ/m²*h] pentru spatii de productie;

A - suprfata pardoselii camerei, [m²];

t - timpul in care corpurile de iluminat degaja caldura, [h].

S Q₄₂ - ia in considerare caldura degajata de motoarele electrice ale diverselor aparate in functiune.

S Q₄₂ = N * t h_s, [kJ/24h], unde:

N - puterea motorului, [kW*h];

t - timpul cat motoarele sunt in functiune, [h];

h_s - 0,2..0,4, coeficient se simultaneitate. Se ia in considerare in cazul in care sunt mai multe motoare si nu functioneaza simultan.

S Q₄₃ - ia in considerare caldura degajata de personalul care lucreaza in spatiul respectiv.

S Q₄₃ = (500..1250)* t * n, [kJ/24h], unde:

500 - 1250 kJ/h - caldura degajata de om;

t - timpul in care personalul se afla in spatiul respectiv;

n - numarul maxim de persoane ce se gaseste simultan in spatiul frigorific.

S Q₄₄ - ia in considerare caldura patrunsa prin deschiderea usilor;

S Q₄₄ = q*A*t , [kJ/24h], unde:

q - sarcina termica specifica, [kJ/m²*h] - se ia din urmatorul tabel:

A - suprfata pardoselii camerei, [m²];

t - timpul in care usile sunt deschise, [h].

Branza telemea

Sarare umeda

Q₄₁ = q*A*t =17*162*16=66096[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=1,8*3600*24=155520[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*4*2=38400 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =162*20*4=77760[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =337776[ kJ/24h];

Sarare uscata=Maturare

Q₄₁ = q*A*t =4*324*24=31104[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=3*3600*24=259200[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*4*2=38400 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =324*12,5*4=97200[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =425904[ kJ/24h];

Depozitare

Q₄₁ = q*A*t =4*364,5*24=34992[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=3*3600*24=259200[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*4*2=38400 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =364,5*4*12,5=109350[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =441942[ kJ/24h];

Cascaval Penteleu

Presare

Q₄₁ = q*A*t =243*17*24=99144[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=3*3600*24=259200[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*2*16=43200 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =243*20*4=116640[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =513384[ kJ/24h];

Maturare I

Q₄₁ = q*A*t =243*4*24=23328[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=3*3600*24=259200[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*2*16=43200 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =243*12,5*4=72900[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =398628[ kJ/24h];

Maturare II

Q₄₁ = q*A*t =891*4*24=85536[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=6*3600*24=518400[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*2*16=43200 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =891*12,5*4=267300[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =914436[ kJ/24h];

Depozitare

Q₄₁ = q*A*t =364,5*4*24=34992[kJ/24h];

Q₄₂ = N * t h_s=3*3600*24=252900[kJ/24h];

Q₄₃ = (500..1250)* t * n=800*2*4=38400 kJ/24h];

Q₄₄ = q*A*t =364,5*12,5*4=10935[kJ/24h];

Q₄=Σ Q₄₁ + S Q₄₂ + S Q₄₃+ S Q₄₄ =441942[ kJ/24h];

1.5.Calculul instalatiei frigorifice

1.5.1. Schema de principiu a instalatiei. Calculul termic

Stabilirea necesarului de frig si a sarcinii frigorifice a instalatiei se face pe baza calculelor termice prezentate la Q_total.

In vederea stabilirii sarcinii s-au grupat consumatorii de frig pe 2 circuite:

- circuitul de - 5⁰ C, circuitul de apa glaciala;

- circuitul de - 10⁰ C, circuitul de saramura.

t₀=-5sC

c=1,05-1,25

[KW];

se alege o IFCMV de amoniac intr-o treapta

ln_p

_t0

_qSR q_k

P_k 3' 3 2

P₀ 4 1 1'

_q0 q_p w_w

h

[g/h];

[kw];

(h₂- h₃) = 95,09 kw

(h₃- h₃') = 6,22 kw

_t0 sC

c =1,05

[kw];

se allege o IFCMV de amoniac intr-o treapta

ln_p

_t0

_qSR q_k

P_k 3' 3 2

P₀ 4 1 1'

_q0 q_p w_w

h

[g/h];

[kw];

(h₂- h₃) = 36,82 kw

(h₃- h₃') = 2,35 kw

1.5.2. Calculul si alegerea compresoarelor

Compresorul, intr-o instalatie de frig, este masina directoare de baza avand rol dublu: asigura raportul de comprimare a vaporilor de la P_v la P_k si un anumit debit de amoniac.

- daca P_k/P₀ > 8 , instalatie frigorifica in doua trepte.

- daca P_k/P₀ < 8 , instalatie frigorifica intr-o singura treapta.

Prin circuitul trasat pe diagrama se citesc marimile necesare in calculul

debitului masic de agent frigorific si apoi al volumului agentului in compresor.

V_r = × V_t

unde:

- λ₁ - coeficient introdus datorita existentei spatiului mort.

λ₁ = 1 - c × [(P_k/P₀)^1/m - 1]

ε = V_m/V_e

-λ₂ - coeficient datorat pierderilor de sarcina hidraulica

λ₂ = P₀'/P₀

P₀' = P₀ - Dp_a

- λ₃ - coeficient datorat supraincalzirii vaporilor de la vaporizator pana la aspiratia in compresor.

Vaporii se supraincalzesc la cu 5 - 15 K

λ₃ = T₀/T₀₁ = (273 + t₀)/[273 + t₀ + (5 ÷ 15 K)]

273 + t₀ - temperatura de vaporizare

273 + t₀ + (5 ÷ 15 K) - temperatura absoluta a vaporilor aspirati.

- λ₄ - coeficient datorat neetanseitatilor instalatiei.

Se face calculul instalatiei, se determina valorile reale conform relatiilor de mai sus si in functie de volum se alege tipul de compresor care se va folosi.

Calculul compresoarelor

Se calculeaza volumul agentului frigorific care circula in instalatie si se gaseste la un moment dat in compresor. Pentru a calcula acest volum se traseaza ciclul instalatiei frigorifice care in functie de raportul de comprimare poate fi intr-o treapta sau in doua trepte frigorifice.

- β = P_k/P₀ 8 - instalatie intr-o treapta de comprimare.

- β = P_k/P₀ > 8 - instalatie in doua trepte.

Din ciclul trasat pe diagrame se citesc marimile necesare in calculul debitului masic de agent frigorific si apoi al volumului agentului in compresor.

m₀ = Q₀/q₀ = Q₀/(h₁ - h₄) - pentru instalatiile intr-o treapta.

Pentru instalatiile frigorifice in doua trepte de comprimare cu racire intermediara completa, cu doua laminari, doua nivele de temperatura, se face bilantul pe butelia intermediara.

m₀₁ × h_2' + m₂ × h₇ + m₀₂ × h₈ = (m₀₁ + m₀₂) × h₉ + m₂ × h₃

m₀₁ = Q₀₁/q₀₁ = Q₀₁/(h₁ - h₁₀)

m₀₂ = Q₀₂/q₀₂­ = Q₀₂/(h₈ - h₉)

Se calculeaza apoi volumul agentului frigorific. Aceste volume sunt teoretice. In realitate ele sunt mai mici datorita influentei laminarii, incalzirii vaporilor la aparitia lor in compresor, influentand conditiile reale de etanseitate a compresorului precum si influenta spatiului mort.

Aceste pierderi sunt luate in calcul prin coeficientul λ.

Alegerea compresorului pentru circuitul apei glaciale (-5°C)

Vasp= m*Vasp = m * V1' = 0,074 * 0,34 = 0,025 m³/s = 90,576 m³/h

P

P_k

P₀ Va

Vc y

Vasp = Vt * λ

λ1 = 1 - w [

Vt = m³/h

Vt = Nc * Vtc

Nc - numarul compresoarelor (1

Vtc = z

Varianta I : Alegem 4AU-10 (86,7 m³/h) 2 buc

Varianta II : Alegem M+G 4AU-50 (141 m³/h) 1 buc

Varianta III : Alegem 2AU-10 (43,35 m³/h) 3 buc

Din cele 3 variante gasite, cea mai buna este varianta III.

Alegerea compresorului pentru circuitul de saramura (-10°C)

Vasp = m* Vasp =m * V1' = 0,028 * 0,45 = 0,0126 m³/s = 45,35 m³/h

Vasp = Vt * λ

λ1 = 1 - w

λ3=

Vt = m³/h

Vt = Nc * Vtc

Nc - numarul compresoarelor (1

Vtc =

Varianta I : Alegem 4AU-10 (86,7 m³/h) 1 buc

Varianta II : Alegem 2AU-10 (43,35 m³/h) 2 buc

Folosim 6 compresoare, 5 in fluxul continuu si unul de rezerva.

Calculul si alegerea vaporizatoarelor si racitoarelor de aer.

Vaporizatoarele sunt schimbatoare caldura in care agentul frigorific se vaporizeaza pe seama caldurii preluate de la mediul racit. Cunoscand puterea frigorifica F ,estimand valorile pentru diferenta medie de temperatura, Dt_med si pentru coeficientul global de transfer termic,k,se calculeaza suprafata de schimb termic a vaporizatorului, S_v.

F = k * S_v * Dt_med

T S_v =

Se aleg aparatele corespunzatoare, a caror suprafata de schimb de caldura sa fie egala sau mai mare decat suprafata, S_v ,stabilita prin calcul.

Pentru circuitul de -5sC cu apa glaciala

Maturare II cascaval

t RAS

4,5 14

0,5 12

4

-4 5 1

AS

Ф_{BRapa glaciala} = 1,15 * 72,03 = 82,83 83kw

Δ_tmed = k

Asc = [m²];

Aleg BR 2 x Ei x 2 x 7 →2 bucati

Pentru circuitul de -10sC cu saramura

Depozit cascaval

t RAS

-2 4

7 2

-3

-10 3 -6

AS

[k];

Asc = [m²];

Aleg BRsaramura.

Depozit cascaval

4

-6

[k];

Asc = [m²];

Aleg 5 RAS - 60 - 27

Depozit telemea

6

-6

[k];

Asc = [m²];

Aleg 6 RAS - 60 - 27

Maturare telemea

14

12 4

1

[k];

Asc = [m²];

Aleg 4 RAS - 60 - 27

Maturare I cascaval

16

14 4

1

[k];

Asc = [m²];

Aleg 3 RAS - 60 - 27

Maturare II cascaval

14

12 4

1

[k];

Asc = [m²];

Aleg 6 RAS - 60 - 45

Sarare umeda

14

12 4

1

[k];

Asc = [m²];

Aleg 4 RAS - 60 - 27

Presare

14

12 4

1

[k];

Asc = [m²];

Aleg 5 RAS - 60 - 27

Alegerea subracitorului

[kw]

Asc_SR = [m²]

t_k =34

t_SR =20

27

16

[k];

Aleg SCC - 6.