ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА

Р.Т.Пренова, Х.М.Гасанов, Е.Т.Сапарбаев
Казахский национальный аграрный университет
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА
Аннотация
В статье обоснованы основные направления снижения энергоемкости производства и охлаждения молока. Разработаны принципиальные схемы доильно-молочных линий при выдаивании коров в доильные ведра и в молокопровод с применением универсальной энергосберегающей установки.
Ключевые слова: энергоемкость, молоко, доеНие коров, первичная обработка, охлаждение, естественный холод, доильно-молочный блок, энергосбережение.
Основная задача молочного скотоводства заключается в обеспечении населения страны молоком в необходимом количестве и требуемого качества при минимальных затратах ресурсов. Промышленное производ-ство молока требует больших затрат энергетических ресурсов, в то время как удовлетворение потребности в них при хозяйственной самостоятельности объектов существенно усложняется. Рыночная экономика еще более обос-трила топливно-энергетическую проблему, особенно там, где отсутствует собственная сырьевая база для производства энергоносителей.
Одним из показателей, позволяющих более достоверно определить зат-раты на производство молока, является энергоемкость – затраты материаль-но-энергетических ресурсов на единицу произведенного на ферме молока. Энергоемкость, включенная в общую систему показателей производства молока, позволяет обосновать потребность молочного скотоводства в энер-горесурсах, применять энергосберегающие технологии и технику, выявлять резервы экономии энергоресурсов и разрабатывать предложения по их экономии. В связи с этим проблема снижения энергоемкости производства молока является актуальной, а разработка предложений по применению на практике ресурсо- и энергосберегающих технологий, машин и оборудования позволит повысить эффективность производства, его стабильность и конку-рентоспособность. Детальное рассмотрение составляющих энергопотреб-ления при производстве молока будет способствовать выработке общей стра-тегии сбережения энергоресурсов и конкретных решений по осуществлению процессов и операций.
Сохранение качества и сокращение потерь молока является серьезной проблемой, в значительной мере определяющей эффективность работы всего АПК Республики Казахстан. Эта задача должна быть решена на базе дальней-шего совершенствования холодильного оборудования и правильного сочетания источников искусственного и естественного холода.
Естественный холод − один из главных и экологически чистых средств, обеспечивающих снижение энергоемкости производства продукции живот-новодства, сохранность сельскохозяйственной продукции непосредственно в местах ее производства, позволяющий получить дешевый технологический холод и усовершенствовать энергетический баланс страны. Эксперименты по применению естественного холода показали, что его использование на соответствующем оборудовании позволяет увеличить на 25-30% общий обьем использования технологического холода в молочном животноводстве без существенного увеличения капитальных затрат. При этом обеспечивается сохранность сельскохозяйственной продукции, уменьшение расхода электро-энергии на производственные нужды, снижение эксплуатационных затрат на холодильное оборудование. Освоение естественного холода имеет большой социальный эффект, так как позволяет получать дешевый холод для хозяйств и быта сельского населения, что важно для сохранности продукции живот-новодства и растениеводства.
Работы по использованию естественного холода вызывают большой интерес за рубежом, в северных странах: Канаде, Финляндии, Швеции, Норвегии, а также в США и Японии. Обладая высоким промышленным потенциалом, эти страны идут по пути совершенствования традиционных пароком-прессионных холодильных систем.
Проблема производства высококачественного молока при минимальных затратах ресурсов (финансовых, трудовых, энергетических) должна рассмат-риваться и решаться комплексно с учетом всех влияющих и взаимосвязанных технологических, физиологических, строительных, технических факторов.
Молокоприемные и молокоперерабатывающие пункты как структурная единица животноводческих ферм и комплексов, так и как отдельное произ-водство оснащались и оснащаются различными машинами и оборудованием с большой потребляемой мощностью. Это вызвано тем, что такие основные технологические процессы, как очистка и охлаждение молока, подогрев воды для технологических нужд, вентиляция, являются энергоемкими.
Основными операциями, определяющими качественное состояние молока, являются его очистка и охлаждение. Постоянный рост стоимости энергоносителей делает проблему снижения энергозатрат на процесс охлаж-дения и хранения молока в условиях ферм весьма актуальной. Проведенные нами исследования показывают, что стоимость энергоносителей в структуре эксплуатационных издержек на производство молока в настоящее время сос-тавляет 38% (рис. 1), а на долю процессов, связанных с доением кров и обра-боткой молока, приходится 26% от общих энергозатрат на ферме (рис. 2). Представленные данные являются усредненными для типоразмерного ряда молочных ферм с поголовьем 20, 50, 100, 200, 300 и 400 коров и получены на основании разработки технологических карт.
Практика и многочисленные исследования показывают, что процесс ох-лаждения молока является высокоэнергозатратным, требующим в среднем 29-30 кВт·ч электроэнергии на охлаждение 1 тонны. Этим определяется акту-альность разработки технологий и устройств, обеспечивающих снижение зат-рат энергии на процесс охлаждения молока.

Рисунок 1 – Структура эксплуатационных издержек на производство молока

1 − доставка и раздача кормов; 2 − доение и обработка молока; 3 − уборка и утилизация навоза; 4 − обеспечение микроклимата; 5 − водоснабжение; 6 − прочие
Рисунок 2 – Диаграмма распределения стоимости энергоносителей
по технологическим процессам
Основными направлениями здесь являются использование тепловой энергии, отбираемой от молока, в технологических целях, а также использо-вание природного источника холода в зимний период года. Первое направле-ние предусматривает использование теплохолодильных установок или реку-ператоров теплоты, второе – аккумуляторов естественного холода.
Первичная обработка молока осуществляется в молочных блоках ферм. В которых 75…80 % энергозатрат приходится на охлаждение молока и наг-рев воды на технологические нужды.
На величину эксплуатационных издержек влияет как комплектация доильно-молочной линии технологическим оборудованием, так и суточный объем обрабатываемого молока (табл. 1).
Таблица 1 − Доля затрат на охлаждение и хранение молока в молочном блоке
Суточный обьем обрабатываемого молока, т Вариант доения коров Энергозатраты,%
1 доильное ведро 47,7
молокопровод 52,0
2 доильное ведро 42,1
молокопровод 42,7
3 доильное ведро 39,8
молокопровод 41,9
4 доильное ведро 35,7
молокопровод 36,9
Следует отметить, что доильно-молочная линия на базе установок с мо-локопроводом является более энергоемкой (энергозатратной).
Нами разработаны принципиальные схемы доильно-молочных линий при выдаивании коров в доильные ведра (рис. 3) и в молокопровод (рис. 4) с применением универсальной энергосберегающей установки, представляю-щей собой охладитель-водонагреватель. Процесс охлаждения воды (хладоно-сителя) обеспечивается за счет естественного холода в зимние месяцы года, а нагрев воды в летний период – солнечной энергией.

1 – доильный аппарат; 2 − вакуумпровод; 3 – передвижная молокоприемная установка;
4 – насос молочный; 5 – резервуар-охладитель; 6 – охладитель- водонагреватель;
7 − теплообменник; 8 − водонагреватель; 9 – бак для горячей воды; 10 – насос водяной
Рисунок 3 – Схема ДМЛ при доении коров на агрегатах АД-100А (ДАС-2Б)

1–доильный аппарат; 2−молокопровод; 3–молокосборник; 4–насос молочный; 5–фильтр;
6–охладитель молочный; 7–резервуар-охладитель; 8–насос водяной; 9–охладитель-водонагреватель; 10–теплообменник; 11–водонагреватель; 12–бак для горячей воды
Рисунок 4 – Схема ДМЛ при доении коров на установках типа АДМ
Отличительной особенностью доильно-молочной линии на базе агрега-тов ДАС-2Б, АД-100А является применение передвижной молокоприемной установки, что способствует наиболее полному сохранению качественных показателей молока и снижению трудовых затрат.
Опытные данные и технико-экономические расчеты показывают, что срок окупаемости представленного оборудования составляет 1,5–2 года за счет снижения энергозатрат на обработку молока и сохранения его качест-венных показателей.