Bir süt fabrikasında süt tozu üretimi proses ihtiyacı için ısı eşanjörü tasarımı ve HAD analizi

Abstract

Bir endüstriyel süt tesisinde iki farklı yarı mamulden, altı farklı ana mamul elde edilmektedir. İstenilen protein ve yağ oranlarına göre farklı kalitelerde ve farklı alt ürünlerde elde edilmektedir. Peynir altı suyu tozu, Peynir altı suyu kreması, Süt, Süt tozu, Süt kreması, Tereyağı gibi üretimi yapılan ürünler farklı karbonhidrat, yağ, protein oranlılarında paketlenerek merkez fabrikaya sevk edilmektedir. Süt tozu üretimi, işlenmemiş sütün fabrikaya gelmesi ile başlar. Üç farklı basamakta meydana gelir. Bunlar: Ön işlem, Standardizasyon ve Yoğunlaştırılmış sütün kurutulmasıdır. Yoğunlaştırılmış sütün kurutulması süt kulelerinde yapılmaktadır. Süt kulesinde “Atomizer” tip püskürtücüler mevcuttur. Pompa vasıtasıyla 35 metre yükseklikteki püskürtücüye 300 bar basınçta gönderilen yoğunlaştırılmış süt, buhar ile ısıtılmış, şartlandırılmış ve girdap şeklinde yönlendirilmiş olan sıcak havaya püskürtülerek kurutma işlemi gerçekleştirilir. Peynir altı suyu kulelerinde ise nozel tip püskürtücüler kullanılmaktadır. Bu tip nozul püskürtücülerde ürün pompa ile basınçlandırılarak kuleye transfer edilir. Süt tozu prosesinde olduğu gibi peynir suyu prosesinde de girdap şekline gelen sıcak havanın üzerine konsantre ürün püskürtülerek kuruma işlemi gerçekleştirilir. Her iki proseste de kurutma işlemi için buhar kullanılmaktadır. Peynir altı suyu tozu için 12,3 bar 192,7 °C buhar, süt tozu için ise 13,5 bar 196,6 °C buhar kullanılmaktadır. Bu sistemde amaç, ürünü ısıtılmış olan hava ile kurutmaktır. Süt tozu fabrikalarında süt tozunu kurutmak için buhar kullanılır. Kullanılan buhar, kondense dönüştüğünde üzerindeki basınçtan dolayı enerji bulunmaktadır. Bu enerji genel anlamda atık ısı olarak adlandırılmaktadır. Atık ısıyı geri kazanmanın birçok yolu bulunmaktadır. Yapılan bu çalışma kapsamında ön ısıtma bataryasının hesapları yapılarak kondens suyunun üzerindeki gizli ısıyı havaya aktararak atık ısı geri kazanımı sağlanmış olacaktır. Günümüz şartlarında enerji verimliliğini sağlayabilmek adına atık ısı geri kazanım prosesleri önem arz etmektedir. Sektörün birçok tasarruf tedbirleri kapsamında projeler geliştirdiği ve en hızlı geri dönüşüm olarak enerji verimliliği projelerinin oluştuğu piyasada görülmektedir. Rekabet edilebilen enerjiyi daha verimli kullanmak adına yola çıkılan bu çalışmada, havanın debisini pitot tüpü yardımıyla doğrulayarak kondensin üzerinde bulunan ısı yükünün ne kadarının havaya aktarabileceği hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar doğrultusunda elde edilen veriler ile tasarımı yapılmış olan batarya sisteme entegre edilerek devreye alınmıştır. Entegre edilen bataryanın sıcaklık ve basınç farkları ölçülmüştür. Deneysel sonuçlardan elde edilen ısı transferi ve basınç kayıpları HAD paket programıyla elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır.