Proposals for the use of thermoelectric modules for pasteurization and cooling of milk on the farms | Предложения по применению термоэлектрических модулей для пастеризации и охлаждения молока на фермах

English. The study purpose is to develop proposals for the use of thermoelectric modules during milk pasteurization and cooling on farms. The process flow sheets of environmentally friendly thermoelectric pasteurizers-coolers of milk are proposed. One of the shortages in most of the pasteurization plants is the lack of built-in refrigerators. These devices are usually located separately in the engine room; it leads to additional energy losses, an increase in capital and operating costs. An alternative is compact pasteurization and cooling units operating based on the Peltier effect in which the heat source and the cold source form a single module. The use of thermoelectric modules is promising at the farms equipped with milking robots. Thermal calculation method presented in the study can be used to determine the power and optimal configuration of a thermoelectric pasteurizer-cooler, the volume, number and the size of channels as well as for selecting the required number of thermal modules for the farms with robotic milking; the main ways and schemes for using thermoelectric modules for primary milk product processing are shown. The design of the thermoelectric milk pasteurizer-cooler includes the profiles made of stainless steel 12Х18Н10Т with dimensions of 0.05x0.02 m and a wall thickness of 0.001 m for the heat exchangers between which thermoelectric modules are placed in line. With a two-bank arrangement of the thermal modules the profile width is increased to 0.1 m. In this case the total volume of the hot channels of the thermoelectric pasteurizer-cooler must be equal to the volume of the controlled pumped portion of milk. The power of a thermoelectric pasteurizer-cooler can be significantly reduced if the fresh milk is first passed through a heat exchanger where it will be preheated due to the heat of pasteurized milk. Thus, milk heated to 60 deg. C makes it possible to reduce the gross installed capacity of the thermal modules to 1286.95 W.

Russian. Цель исследования – разработка предложений по применению термоэлектрических модулей для пастеризации и охлаждения молока на фермах. Предложены технологические схемы экологически безопасных термоэлектрических пастеризаторов-охладителей молока. Одна из проблем большинства пастеризационных установок - отсутствие встроенных холодильных машин. Они располагаются отдельно в машинном отделении, что приводит к дополнительным потерям энергии, капитальным и эксплуатационным затратам. Альтернативой являются компактные пастеризационно-охладительные установки, работающие на основе эффекта Пельтье, в которых источник тепла и источник холода составляют единый модуль. Использование термоэлектрических модулей перспективно на фермах с доильными роботами. Для определения мощности и оптимальной конфигурации термоэлектрического пастеризатора-охладителя, объема, количества и размеров каналов, а также подбора необходимого количества термомодулей представлена методика теплового расчета для ферм с роботизированным доением, показаны основные варианты и схемы применения термоэлектрических модулей для первичной обработки продукции. При разработке термоэлектрического пастеризатора-охладителя молока было предложено использовать для изготовления теплообменников профили из нержавеющей стали 12Х18Н10Т размерами 0,05x0,02 м и толщиной стенки 0,001 м, между которыми в один ряд размещены термоэлектрические модули. При двухрядном расположении термомодулей ширину профиля увеличивают до 0,1 м. При этом суммарный объем горячих каналов термоэлектрического пастеризатора-охладителя должен быть равен объему регулируемой откачиваемой порции молока. Значительного снижения мощности термоэлектрического пастеризатора-охладителя можно добиться, если свежевыдоенное молоко предварительно пропускать через рекуператор, где оно будет предварительно нагреваться за счет теплоты пастеризованного молока. Подогретое до 60 град. C молоко позволяет снизить суммарную установленную мощность термомодулей до 1286,95 Вт.