Принцип работы проточного охладителя напитков

Эта разновидность охладителей напитков получила наименование “проточные” или “водяные” охладители, поскольку в их конструкции используется ванна с водой (иногда с водно-гликолевым раствором), которая служит средой для передачи тепла от жидкости (пиво, квас, вино, лимонад и др.), проходящей через погруженные в ванну змеевики, к фреоновому теплообменнику - испарителю.

Последний является частью холодильного агрегата, установленного в охладителе. Вода обеспечивает эффективное снятие тепла с напитка. Эта эффективность значительно повышается благодаря постоянному перемешиванию холодной воды в ванне (см. помпа-мешалка). Передача тепла от напитка к теплообменнику холодильного агрегата напрямую через воду или иную субстанцию (антифриз или металл в гликолевых и сухих охладителях соотв.) называется “прямое распространение”.

При прямом распространении вся мощность холодильного агрегата передается непосредственно напитку. Но кроме этого в водяных охладителях реализован способ, который позволяет также аккумулировать холод, производимый холодильным агрегатом и расходовать этот запас при необходимости. Этот способ получил название “технология ледяного наста”.

1. Компрессор.
2. Вентилятор.
3. Насос-мешалка (помпа-агитатор).
4. Выход линии доохлаждения.
5. Вода, циркулирующая вокруг пивопроводов.
6. Пивопроводы (змеевики с напитком).
7. Фреоновый теплообменник (испаритель) в виде змеевика.
8. Ледяной наст (ледяное поле, банк льда).
9. Конденсатор.
10. Фреонопроводы.
11. Дроссель (ТРВ) в виде капилляра.

Технология ледяного наста, что это такое?

Вода в ванне охладителя обмерзает вокруг змеевика-фреонопровода образуя ледяной наст (ледяное поле, банк льда), который служит “аккумулятором холода”. Таким образом происходит запасание холода для последующего расходования на охлаждение напитков при пиковых нагрузках. Температура ледяного наста значительно ниже 0°С. Однако температура воды, омывающей змеевики с напитком, на 1-5 градусов выше нуля, поэтому напиток в змеевике не замерзает. Обмерзание змеевиков с напитком не допускается (см. ниже раздел этой статьи Термостат). Это регулируется термостатом, который своевременно отключает компрессор так, чтобы ледяной наст не “дорос” до змеевиков с напитком. Термостат проточного охладителя настраивается на заводе-производителе. В редких случаях используется ручная регулировка. Очевидно, что охлаждение будет тем лучше, чем быстрее лед будет отдавать воде запасенный холод. Этого можно достичь увеличив поверхность контакта льда с водой.

Чтобы увеличить поверхность льда разработана волновая технология ледяного наста.

1. Насос-мешалка (помпа-агитатор)
2. Вода
3. Ледяной наст (банк льда, ледяное поле)
4. Волнообразная граница льда и воды
5. Испаритель (змеевик-фреонопровод)

Все довольно просто: змеевики фреонопровода-испарителя располагаются “в шахматном порядке”. Так, как это изображено на рисунке слева. Таким образом, поверхность намораживаемого льда приобретает форму “волны” и ее площадь значительно увеличивается.

Что дает на практике накопление льдом охлаждающей мощности охладителя?

Благодаря этой системе мы получаем возможность создать резерв холода в период, когда нагрузка на охладитель небольшая. Когда же происходит наплыв клиентов и как следствие увеличение объема розлива, тогда идет в ход запасенная во льде охлаждающая мощность.

Дополнительное охлаждение шлангов с напитками. Охлаждающая рециркуляция

Как правило, в проточных охладителях также предусмотрена возможность дополнительного охлаждения (доохлаждения) напитка на участке между охладителем и разливным краном. Следует особо отметить, что на этом участке возможен существенный нагрев напитка в шланге. Пренебрежение этим фактом и недостаточная теплоизоляция приводит как к ухудшению вкусовых качеств напитка, так и серьезными проблемами с розливом в следствие обильного образования пены. В случае же большого расстояния между охладителем и краном (более 3-х метров) необходима не только хорошая теплоизоляция, но и линиия дополнительного охлаждения. Более подробно про линии допохлаждения и специальные изолированные трубопроводы “Питоны” можно прочитать в статье: Питон: дополнительное охлаждение напитка на пути от охладителя к разливочному крану.

Итак, отметим основные моменты в работе водяного охладителя напитков.

- Охлаждение воды в ванне охладителя.
- Накопление ледяным настом охлаждающей мощности.
- Отбор тепла у напитка холодной водой.
- Интенсивное перемешивание воды в ванне.
- Охлаждающая водяная рециркуляция.

Теория процесса охлаждения

Более подробно принцип работы холодильной машины будет рассмотрен в дальнейших публикациях. Сейчас же перечислим основные блоки пивного охладителя и их принцип действия.

Холодильный агрегат

Холодильный агрегат в охладителе напитков имеет некоторые конструктивные особенности. Основная особенность - это испаритель, выполненный в виде змеевика, погруженного в ванну с жидкостью-теплообменником (вода или водно-гликолевая смесь).

1. Ванна охладителя (наполняется водой)
2. Пивопроводы
3. Фреонопровод испарителя
4. Осушитель (драер) фреона с дросселем-капилляром
5. Гребенка, фиксирующая витки змеевиков

Цикл охлаждения реализуется с помощью четырех основных элементов:

- Компрессор
- Конденсатор
- Дроссель (капилляр)
- Испаритель (змеевик-фреонопровод)

Схематически цикл охлаждения изображен на рисунке внизу.

Рассмотрим этот цикл на примере фреона R22. Фреон в виде газа с температурой 10-20°C под давлением 3-5 атм. поступает в компрессор, где резко сжимается до 15-25 атм. и за счет этого нагревается до 70-90°C. После этого перегретый газ перемещается в конденсатор. Благодаря интенсивному обдуву вентилятором конденсатора фреон внутри него охлаждается до температуры конденсации и превращается в жидкость (конденсируется). При этом происходит выделение тепла в окружающую среду - воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. На выходе из конденсатора жидкий хладагент находится под высоким давление и с температурой 30-40°C. Дальше жидкость попадает в дросселирующее устройство, которое в серийных охладителях напитков представляет из себя тонкую трубку - капилляр. Перед капилляром, как правило, находится осушитель (драер) фреона. Он предназначен для устранения влаги, которая крайне негативно сказывается на работе компрессора. После капилляра происходит дросселирование - резкое понижение давления жидкости за счет увеличения сечения фреонопровода. Это же приводит и к понижению температуры жидкого хладагента. Часть жидкости начинает испаряться сразу после капилляра. Затем смесь жидкости и газа поступает в испаритель, где происходит полный переход фреона в газовую фазу с отъемом тепла у окружающей среды - воды, омывающей змеевик испарителя, которая превращается в ледяной наст (описано выше). Далее газообразный хладагент поступает на вход компрессора и цикл повторяется снова.

Термостат

В проточном охладителе напитков термостат регулирует включение-выключение компрессора в зависимости от того, какого размера достиг ледяной наст. В серийных пивных охладителях чаще всего используются термостаты, в которых датчиком выступает термопара (термоэлектрический эффект Зеебека). Как мы уже отмечали, обмерзание пивопроводов недопустимо. Но и недостаточный размер размер банка льда приводит к снижению производительности охладителя. На изображениях ниже иллюстрируется примеры намораживания льда в ванне охладителя.

Необходимо следить за банком льда внутри охладителя!

(нажмите на картинку для увеличения)

Хороший банк льда	Плохой банк льда	Ужасный банк льда

Ровный и стабильный ледовый банк продолжается до самого дна ванны. Гарантирует оптимальную разливную производительность.	Меньше доступного льда. Выходная мощность охладителя уменьшена.	Лед охватывает корзину пивопроводов. Риск замерзания продукта и образования пробки. Нет омывания змеевиков - нет теплообмена.