Prof. Massimo Lazzari
IMPIANTI E STRUTTURE
Corso di Laurea in
PAAS
1
Andamento della carica batterica in funzione
della temperatura e del tempo
2
TECNOLOGIE PER LA REFRIGERAZIONE DEL
LATTE ALLA STALLA
Fabbisogni
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 tecnologiche
 refrigerazione in bidoni
 serbatoi refrigeranti
 prerefrigeratori + serbatoi refrigeranti
 refrigerazione istantanea
 prerefrigerazione + refrigerazione istantanea
4
Serbatoi refrigeranti
 vasca
 gruppo frigorifero
Componenti accessori:
agitatore
termostato
termometro
unità di controllo
lavaggio automatico
5
Vasca
• forma:
cilindrica verticale, parallelepipeda, emicilindrica
cilindrica orizzontale
• tipo:
• volume nominale:
aperto
chiuso
100 ÷ 32.000 litri (dm3)
6
Gruppo frigorifero
Condensatore
compatto, unità frigo montata
solidale alla vasca
• remoto, dislocato a distanza
Compressore
tipo: alternativo, scroll
potenza: in funzione di
- volume nominale della vasca
- sistema di refrigerazione
- prestazioni di refrigerazione
0,20-0,25 kW/100 dm3 VN
tank per 2 mungiture
0,11-0,19 kW/100 dm3 VN
tank per 4
7
Gruppo frigorifero
Evaporatore
• a nido d’ape
• a placche
• tubolare, a serpentina
singolo o multipli a seconda del VN
8
Sistemi di refrigerazione
diretti
indiretti
9
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
10
Sistemi indiretti o ad aspersione
di acqua ghiacciata (RI)
 il calore è veicolato da un fluido intermedio (acqua gelida)
 il termostato aziona il sistema
di circolazione dell’acqua
e l’agitatore del latte
 refrigerazione del latte e
funzionamento del gruppo
frigorifero sono sfalsati
nel tempo
 il gruppo frigorifero crea la riserva di acqua ghiacciata durante
il periodo intermungitura (16-18 h/d)
11
Comparazione prestazioni
°T ambiente
40
°T latte
30
on
1M
RD
10
20
off
S
2M
1M
2M
0
5 h/d
°T mandata compressore
Temperatura (°C)
Tempo di
funzionamento
impianto
frigorifero
20:00
1:00
6:00
11:00
16:00
21:00
2:00
7:00
12:00
50
ore
RI
30
1M
20
off
2M
10
S
S
0
17 h/d
Temperatura (°C)
40
on
17:30
21:00
2:30
7:30
12:30
ore
17:30
22:30
3:30
8:30
12
Comparazione prestazioni
potenza specifica
consumo energetico
Prezzo
kW/100 l VN
Wh/l latte *
Diretti
Indiretti
0,16
0,09
25-15
30-20
=
++
* il range di valori si riferisce a vasche con VN = 200 ÷1000 l
13
 rapidità iniziale
refrigerazione
3510°C
 funzionamento non
contemporaneo alla
mungitrice
 riduzione picchi
carico elettrico
temperatura (°C)
Vantaggi dei refrigeratori indiretti
curva di refrigerazione
35
RD
4
RI
60
120
180
tempo (min)
 funzionamento notturno  minor spesa con tariffe differenziate
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Componenti accessori
Agitatore
refrigerazione  funzionamento continuo
conservazione  funzionamento ciclico
(2-3 min/13-15 min pausa)
singolo, multipli
regime di rotazione 30-32 giri min-1 (max 50)
motore elettrico indipendente
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Dispositivi 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 controllo
impianto lavaggio automatico
• unità programmabili con controllo
integrato refrigerazione, lavaggio,
misura quantità di latte, monitoraggio
remoto
16
Prestazioni di refrigerazione (EN 13732:2003)
Numero di mungiture
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
Temperatura ambiente
Classe PT - Temperatura prestazione ST – Temperatura sicurezza
A
38 °C
43 °C
B
32 °C
38 °C
C
25 °C
32 °C
17
Prestazioni di refrigerazione EN 13732:2003
Tempo di refrigerazione
Classe
Tempo massimo di refrigerazione di una mungitura da 35°C a 4°C
0
2 ore
I
2,5 ore
II
3 ore
III
3,5 ore
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
18
Prestazioni di refrigerazione EN 13732:2003
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
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Dimensionamento serbatoio
• Volume Nominale serbatoio
Lmax: produzione giornaliera max di latte
n: n° giorni di conservazione (1, 2, 3)
1,10: coefficiente maggiorativo sicurezza
VN  Lmax  n  1,10
•
Coefficiente di utilizzazione
CU 
L n
VN
L: produzione giornaliera media di latte
CU medio annuale > 0,6÷0,8 per avere un buon sfruttamento dell’impianto
se CU
↓ i costi di refrigerazione ↑
CU
Influenza del CU sui costi fissi
di refrigerazione per litro lattetank 200 litri, 4 mungiture
(fonte FAO)
1,00
0,75
0,50
0,25
Latte refrigerato (l/anno)
36.500
23.375
18.250
5.125
Fattore moltipl. costi fissi
1
1,32
2
4
20
Criteri scelta serbatoio
• Classe di prestazione coerente con l’uso
• TP in funzione della temperatura ambientale del sito
• Numero di mungiture in funzione del conferimento:
2 mungiture  conferimento giornaliero
4 mungiture  conferimento ogni 2 giorni
6 mungiture  conferimento ogni 3 giorni
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 prestazione deve essere
indicata sulla targa identificativa
dell’impianto oltre a
marca e modello e n° serie
anno fabbricazione
tipo e quantità di fluido refrigerante
potenza gruppo frigorifero
che fare quando mancano
i dati
?
22
Calcolo del tempo di refrigerazione
▼
Classe di prestazione
Ql
T
COP  P  3600
Ql  Vl  c s  Δt  1,05
(ore)
(kJ)
Esempio
VN = 1400 l, P= 2,9 kW
Ql = quantità di calore da asportare dal latte
P = potenza dell’unità frigorifera kW
COP = coefficiente di prestazione frigorifera
1/3600 = fattore conversione da kJ a kWh
Vl = volume di una mungitura
cs = calore specifico latte 3,9 kJ/l °C
Δt = salto termico latte °C
1,05 = coeff. magg. refrigeraz. vasca
1400
 3,9  (35  4)  1,05
2
T 
 2,8 h
3  2,9  3600
23
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. 178
capitoli 14-20
FAO – Weber F.(1985)
Réfrigération du lait à la ferme et organisation des transports
Partie III - Refrigeration et conservation du lait en cuve
http://www.fao.org/docrep/003/x6550f/X6550F00.htm#TOC
http://www.delaval.com/Dairy_Knowledge/EfficientCooling/default.htm
http://www.delaval.com/Products/Cooling/CoolingTanks/
http://www.japy.com/
http://www.westfalia-lt.de/
http://www.packo.com
http://www.fic.com
http://www.muel.com/
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• riserva
25
Refrigerazione in bidoni
aziende con basse produzioni
latte decentrate rispetto al
punto di raccolta
• serpentini ad immersione
• evaporatori ad immersione
• coni refrigeranti
punti critici
• igiene
• gravoso in termini di manodopera e fatica fisica
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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 mobili
Per 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
28
schema impianto di refrigerazione
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Controllo e manutenzione impianto
 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
30
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PULIZIA 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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Prerefrigerazione
consente di raffreddare il latte a 2-3 °C al di sopra della temperatura dell’acqua
32
Refrigerazione istantanea
unità produzione ghiaccio
33
Prerefrigerazione + refrigerazione istantanea
1a sezione scambio  prerefrigerazione
2a sezione scambio  refrigerazione
istantanea
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