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IMPIANTI E STRUTTURE

Corso di Laurea inPAAS

Prof. Massimo Lazzari

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Andamento della carica batterica in funzione della temperatura e del tempo

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TECNOLOGIE PER LA REFRIGERAZIONE DEL TECNOLOGIE PER LA REFRIGERAZIONE DEL LATTE ALLA STALLALATTE ALLA STALLA

FabbisogniFabbisogni

consegnare il latte entro 2 ore dalla mungitura

oppure

refrigerare il latte fino a 4°C nell’arco di 2-3 ore

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Scelte tecnologicheScelte tecnologiche

refrigerazione in bidoni serbatoi refrigerantiserbatoi refrigeranti prerefrigeratori + serbatoi refrigeranti refrigerazione istantanea prerefrigerazione + refrigerazione

istantanea

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Serbatoi refrigerantiSerbatoi refrigeranti

vasca gruppo frigorifero

Componenti accessori:agitatoretermostatotermometrounità di controllolavaggio automatico

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VascaVasca

• tipo: aperto chiuso

• volume nominale: 100 ÷ 32.000 litri (dm3)

• forma: cilindrica verticale, parallelepipeda, emicilindrica

cilindrica orizzontale

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Gruppo frigoriferoGruppo frigorifero

CondensatoreCondensatorecompatto, unità frigo montata solidale alla vasca

• remoto, dislocato a distanza

0,20-0,25 kW/100 dm3 VN tank per 2 mungiture

0,11-0,19 kW/100 dm3 VN tank per 4 mungiture

CompressoreCompressoretipo: alternativo, scrollpotenza: in funzione di - volume nominale della vasca- sistema di refrigerazione- prestazioni di refrigerazione

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Gruppo frigoriferoGruppo frigorifero

EvaporatoreEvaporatore• a nido d’ape• a placche• tubolare, a serpentina

singolo o multipli a seconda del VN

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Sistemi di refrigerazioneSistemi di refrigerazione

direttiindiretti

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Sistemi diretti o ad espansione diretta (RD)Sistemi diretti o ad espansione diretta (RD)

il calore viene ceduto direttamente dal latte al fluido refrigerante

il termostato controlla il gruppo frigorifero e l’agitatore in base alla temperatura del latte

refrigerazione del latte e funzionamento del gruppo frigorifero sono contemporanei

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Sistemi indiretti o ad aspersioneSistemi indiretti o ad aspersionedi acqua ghiacciata (RI)di acqua ghiacciata (RI)

il calore è veicolato da un fluido intermedio (acqua gelida)

il termostato aziona il sistemadi circolazione dell’acquae l’agitatore del latte

refrigerazione del latte efunzionamento del gruppofrigorifero sono sfalsatinel tempo

il gruppo frigorifero crea la riserva di acqua ghiacciata durante il periodo intermungitura (16-18 h/d)

1217:30 21:00 2:30 7:30 12:30 17:30 22:30 3:30 8:30

0

1

0

20

30

40

5

0

Tem

pera

tura

(°C

)

ore

2M2M

1M1M

SS SS

on

off

0

10

20

3

0

4

0

20:00 1:00 6:00 11:00 16:00 21:00 2:00 7:00 12:00

Tem

pera

tura

(°C

)

ore

1M1M

2M2M1M1M2M2M

SS

on

offRD

RI

°T mandata compressore °T latte °T ambienteTempo di funzionament

o impianto frigorifero

Comparazione prestazioniComparazione prestazioni

17 h/d

5 h/d

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Diretti Indiretti

potenza specifica kW/100 l VN

consumo energetico Wh/l latte *

Prezzo

0,16

25-15

=

30-20

++

* il range di valori si riferisce a vasche con VN = 200 ÷1000 l

Comparazione prestazioniComparazione prestazioni

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Vantaggi dei refrigeratori indirettiVantaggi dei refrigeratori indiretti

funzionamento notturno minor spesa con tariffe differenziate

35

4

18060 120

tempo (min)tempo (min)te

mpe

ratu

ra (

°C)

tem

pera

tura

(°C

)

RD

RI

rapidità iniziale refrigerazione 3510°C

funzionamento non contemporaneo alla mungitrice riduzione picchi carico elettrico

curva di refrigerazione

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Componenti accessoriComponenti accessori

Agitatorerefrigerazione funzionamento continuoconservazione funzionamento ciclico

(2-3 min/13-15 min pausa)singolo, multipliregime di rotazione 30-32 giri min-1 (max 50)motore elettrico indipendente

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Dispositivi di misura e regolazioneDispositivi di misura e regolazione• termometro• termostato• asta graduata

• sistemi elettromeccanici con avvio manuale

• sistemi elettronici per monitoraggio temperatura, controllo dell’unità frigo e dell’agitatore, ritardo 1° mungitura, gestione allarmi

• centralina controlloimpianto lavaggio automatico

• unità programmabili con controllo integrato refrigerazione, lavaggio, misura quantità di latte, monitoraggio remoto

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Prestazioni di refrigerazione (Prestazioni di refrigerazione (EN 13732:2003EN 13732:2003))

2 tank progettato per refrigerare 50% del volume per volta

4 tank progettato per refrigerare 25% del volume per volta

6 tank progettato per refrigerare 16,7% del volume per volta

Classe PT - Temperatura prestazione

ST – Temperatura sicurezza

A 38 °C 43 °CB 32 °C 38 °CC 25 °C 32 °C

Numero di mungiture

Temperatura ambiente

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Classe Tempo massimo di refrigerazione di una mungitura da 35°C a 4°C

0 2 oreI 2,5 oreII 3 oreIII 3,5 ore

Prestazioni di refrigerazione EN 13732:2003Prestazioni di refrigerazione EN 13732:2003

Tempo di refrigerazione

Una vasca da 10 000 litri classe 4 B II è capace di refrigerare 2 500 litri di latte da 35 a 4°C in max 3 h

ad una temperatura ambientale di 32°C.

NB: i test sono eseguiti in " condizioni standard"

i dati di collaudo devono essere riportati su una targa fissata alla vasca

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Congelamento del latte: non vi deve essere alcuna formazione di ghiaccio né durante la refrigerazione né durante la conservazione

Accumulo di ghiaccio: la riserva di ghiaccio nei sistemi indiretti deve essere sufficiente a a garantire la refrigerazione di una mungitura senza ulteriore azionamento del gruppo frigorifero

Isolamento termico: quando il latte a 4°C è conservato nel tank di refrigerazione ad una temperatura ambiente pari a PT, l’aumento medio di temperatura dopo 12 ore deve essere al massimo di 3°C.

la norma EN13732 definisce anche i requisiti progettuali, costruttivi, igienici ed i metodi di collaudo dei serbatoi refrigeranti

Prestazioni di refrigerazione EN 13732:2003Prestazioni di refrigerazione EN 13732:2003

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Dimensionamento serbatoioDimensionamento serbatoio

• Volume Nominale serbatoio

1,10 nLmax VN Lmax: produzione giornaliera max di latten: n° giorni di conservazione (1, 2, 3)1,10: coefficiente maggiorativo sicurezza

• Coefficiente di utilizzazione

VNnL CU

CU medio annuale > 0,6CU medio annuale > 0,6÷÷0,8 per avere un buon sfruttamento 0,8 per avere un buon sfruttamento dell’impiantodell’impianto

se CU se CU ↓↓ i costi di refrigerazione i costi di refrigerazione ↑↑

L: produzione giornaliera media di latte

CU Latte refrigerato (l/anno) Fattore moltipl. costi fissi

1,000,750,500,25

36.500 23.375 18.250 5.125

11,32

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Influenza del CU sui costi fissi di refrigerazione per litro latte-tank 200 litri, 4 mungiture(fonte FAO)

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• Classe di prestazione coerente con l’usoClasse di prestazione coerente con l’uso

• TP in funzione della temperatura ambientale del sito

• Numero di mungiture in funzione del conferimento: 2 mungiture conferimento giornaliero4 mungiture conferimento ogni 2 giorni6 mungiture conferimento ogni 3 giorni

Criteri scelta serbatoioCriteri scelta serbatoio

a parità di volume nominale la potenza del gruppo frigorifero decresce nel passare da 2 a 4 e 6 mungiture

• Tempo di refrigerazione correlazione positiva fra durata della refrigerazione e tasso di moltiplicazione microbica

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la classe di prestazioneclasse di prestazione deve essere indicata sulla targa identificativa dell’impianto oltre a

marcamarca e modellomodello e n° serien° serieannoanno fabbricazionetipotipo e quantitàquantità di fluido refrigerantepotenzapotenza gruppo frigorifero

che fare quando mancano i dati

?

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Calcolo del tempo di refrigerazioneCalcolo del tempo di refrigerazione▼▼

Classe di prestazioneClasse di prestazione

3600PCOPQlT

Ql = quantità di calore da asportare dal latteP = potenza dell’unità frigorifera kWCOP = coefficiente di prestazione frigorifera1/3600 = fattore conversione da kJ a kWh

(ore)

1,05 ΔtcVlQl s Vl = volume di una mungituracs = calore specifico latte 3,9 kJ/l °CΔt = salto termico latte °C1,05 = coeff. magg. refrigeraz. vasca

(kJ)

Esempio

VN = 1400 l, P= 2,9 kW h 2,836002,93

1,05 4)(353,92

1400

T

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Fonti bibliografiche

Pazzona A. et al. (1999)Impianti di mungitura e refrigerazione del latte nell’allevamento ovino e caprino – Dimensionamento, costruzione e prestazioni, Ersat, Cagliari, p. 178capitoli 14-20

FAO – Weber F.(1985)Réfrigération du lait à la ferme et organisation des transportsPartie III - Refrigeration et conservation du lait en cuvehttp://www.fao.org/docrep/003/x6550f/X6550F00.htm#TOC

http://www.delaval.com/Dairy_Knowledge/EfficientCooling/default.htmhttp://www.delaval.com/Products/Cooling/CoolingTanks/http://www.japy.com/http://www.westfalia-lt.de/http://www.packo.comhttp://www.fic.comhttp://www.muel.com/

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• riserva

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Refrigerazione in bidoniRefrigerazione in bidoni

•serpentini ad immersione•evaporatori ad immersione•coni refrigeranti

punti critici•igiene•gravoso in termini di manodopera e fatica fisica

aziende con basse produzioni latte decentrate rispetto al punto di raccolta

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più silenziosi, richiedono meno energia (circa -42% secondo uno studio fatto nel Vermont), maggior durata e più affidabili

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Serbatoi mobiliSerbatoi mobiliPer aziende decentrate rispetto al circuito di raccolta del latte

• serbatoi montati su telaio monoasse trainabile

• RD con gruppo frigorifero compatto montato sul

telaio problemi di tenuta su percorsi

accidentati

• RI con unità frigorifera separata

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schema impianto di refrigerazioneschema impianto di refrigerazione

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assicura le prestazioni nel tempo evita stati di fermo impianto

Unità frigorifera• controllare la pulizia della superficie di scambio del condensatore• verificare il funzionamento (rumorosità, vibrazioni) del ventilatore• controllare eventuali perdite dal circuito frigorifero

Vasca di refrigerazione• verificare l’accuratezza di misura del termometro• rilevare il tempo di refrigerazione della prima mungitura• verificare il valore di stacco-attacco del termostato• controllare il funzionamento del timer dell’agitatore• controllare infiltrazioni di grasso dal motorino dell’agitatore o

rumorosità • esaminare la superficie del latte per rilevare la presenza di

schiuma, grumi di grasso, ghiaccio

Il controllo della carica del fluido refrigerante e gli interventi su parti del circuito devono essere effettuati da personale specializzato

Controllo e manutenzione impiantoControllo e manutenzione impianto

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PULIZIA DEI SERBATOI REFRIGERANTIPULIZIA DEI SERBATOI REFRIGERANTI• - depositi molli: grassi, albumine• - depositi duri: sedimenti minerali e metallici• DETERGENTI• - Alcalini (carbonato di sodio, polifosfati, silicati di sodio, fosfato trisodico, ecc.) per i depositi molli• - Acidi (a. nitrico, a. fosforico, ecc.) per i depositi duri• - Tensioattivi (saponi, oli solfonati) da addizionare ai precedenti• DISINFETTANTI • a base di cloro o iodio, da usare dopo il lavaggio o in miscela con i detergenti• Fattori che determinano l’efficacia del lavaggio:• - acqua• - azione meccanica• - temperatura• - concentrazione soluzione (0,5-1%)• - durata di azione• CICLO DI LAVAGGIO:• - prelavaggio con acqua tiepida o fredda• - lavaggio con acqua calda (60-70°C) e detergenti• - risciacquo con acqua fredda• Lavaggio alcalino giornaliero• Lavaggio acido quindicinale•

MODALITA’ DI LAVAGGIO:• Manuale: spazzolatura superfici interne, agitatore, coperchio, superfici esterne• Automatico: • • Sistema di aspersione:• - fisso: sul fondo o sulla parete superiore (disformità nel lavaggio e nel risciacquo)• - dinamico: irrigatori rotativi, uggelli sull’agitatore, a gorgogliamento• • Dosaggio dei detergenti:• - automatico• - semiautomatico• • Accumulo, riscaldamento e dosaggio dell’acqua• • Programmatore di lavaggio:• comanda i diversi componenti (pompa risciacquo, ingresso/scarico acqua, ecc.) e determina la durata di ogni fase del ciclo

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PrerefrigerazionePrerefrigerazioneconsente di raffreddare il latte a 2-3 °C al di sopra della temperatura dell’acqua

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Refrigerazione istantaneaRefrigerazione istantanea

unità produzione ghiaccio

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Prerefrigerazione + refrigerazione istantaneaPrerefrigerazione + refrigerazione istantanea

1a sezione scambio prerefrigerazione

2a sezione scambio refrigerazione istantanea