AT17611U1 - Milchkühlung für Melkvorgänge mit Vorkühlung und Wärmenutzung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Milchkühlung für Melkvorgänge (1) durch eine Vorkühlung (12) mit geschlossenem Kühlkreis und optionalem Kühlpuffer (15), sowie einem Wärmetauscher (4) im Milchtank (3), deren Kühlkreise dem Wärmequellenkreis (6) einer Wärmepumpe (S) entsprechen, so dass Nutzwärme (11) zur Verfügung steht.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Milchkühlung für Melkvorgänge, die in landwirtschaftlichen Milchproduktionsanlagen verbaut werden kann, welche die Kühlenergie in Form von Warmwasser nutzbar macht und die Milchqualität durch konstantere Temperaturen im Milchtank erhöht.

[0002] Beim Melken ist die Milch körperwarm und hat rund 38 °C und muss gemäß Milchhygieneverordnung Kapitel Ill Abs. 2 für die Lagerung gekühlt werden. In der Regel erfolgt die Kühlung im Milchtank auf 4 °C und geschieht per Direktkühlung über einen Kältemittelkreislauf oder durch Eiswasserkühlung, bei der ein Eisvorrat gebildet wird und die Milch über einen Eiswasserstrahl gekühlt wird. Bei diesen Arten der Kühlung bleibt die Kühlenergie ungenutzt und wird einfach an die Umgebung abgegeben. Weiters erwärmt sich die bereits im Milchtank befindliche gekühlte Milch bei nachfolgenden Melkvorgängen durch die Mischung mit der neu gemolkenen körperwarmen Milch, so dass streng genommen die Milchhygieneverordnung verletzt wird.

[0003] Die Kühlenergie kann zur Erzeugung von Warmwasser, beispielsweise für Heizung, für Reinigung, Kuhtränken, etc. sinnvoll genutzt werden und so je nach Milchmenge als Ersatz oder als Ergänzung zu konventionellen Heizanlagen (z.B. Ölheizung) dienen, was wiederum positiven Einfluss auf Betriebskosten und CO2-Bilanz hat. Hierzu gibt es gemäß dem Stand der Technik Verfahren, welche per Kompressionskältemaschinen / Wärmepumpen die Kühlung im Milchtank durchführen, um so nutzbare Wärme zu erzeugen. Z.B. zeigt Patentschrift DD 141 707 "Vorrichtung zur Abwärmenutzung bei der Milchkühlung” ein solches Verfahren, ebenso wirbt der deutsche Hersteller Arwego e.K. mit einem ähnlichen Verfahren, bei welchem mittels Wärmepumpe die Kühlung im Milchtank durchgeführt wird. Der Nachteil dieser Verfahren ist, dass sich bereits im Milchtank befindliche Milch bei einem folgenden Melkvorgang wieder sehr erwärmt (ca. 20 °C), wodurch die Milchqualität leidet und - siehe oben - dies nicht der Milchhygieneverordnung entspricht.

[0004] Es sind auch Milchvorkühlungen bekannt, welche mittels eines Rohr- oder Plattenkühlers die Milch vor Eintritt in den Milchtank bereits kühlen, so dass sich bereits im Tank befindliche Milch weniger erwärmt und der Kühlaufwand im Tank gesenkt wird. Dazu wird als Kühlmedium für diesen Vorkühler fließendes Wasser verwendet. Nachteilig dabei ist, dass durch das fließende Wasser hier nur eine Kühlung auf etwa 15-18 °C erfolgt und so einerseits dieses (lauwarme) Wasser kaum sinnvoll nutzbar ist und andererseits sich die Milch im Tank durch Mischung wieder ziemlich erwärmt. Abgesehen davon ist ausreichend fließendes Wasser nicht überall anwendbar bzw. bedarf es bei Entnahme aus Fließgewässern / Grundwasser eigener Betrachtungen / Genehmigungen hinsichtlich zulässiger Erwärmung und Entnahmemenge.

[0005] Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die Milchkühlung bei Melkvorgängen so zu verbessern, dass die oben erwähnten Nachteile nicht zum Tragen kommen.

[0006] Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Kühlmedium für den Wärmetauscher der Vorkühlung aus dem Wärmequellenkreis einer Wärmepumpe stammt. Durch diesen Kühlkreislauf existiert der Vorteil der Vorkühlung, ohne den Nachteil, dass Fließwasser verbraucht wird und weiters wird durch die Wärmepumpe Nutzwärme erzeugt. Je nach Milchmenge und Dimensionierung der Wärmepumpe kann die Milch so bereits auf ca. 7 °C gekühlt werden. Die restliche Abkühlung der Milch auf die Soll-Tanktemperatur von 4 °C erfolgt durch die Kühlvorrichtung im Milchtank. Idealerweise besitzt der Milchtank einen Wärmetauscher, so dass derselbe Kühlkreislauf der Wärmepumpe auch für die Kühlung im Tank verwendet werden kann, um weitere Nutzwärme während der Tank-Kühlung zu erzeugen. Dazu kann per Mischventil der Kühlkreislauf zwischen Vorkühler und Wärmetauscher im Tank umgeschalten werden.

[0007] Da durch diese Art der Vorkühlung die Milch bereits sehr kühl ist, ergibt sich bei einem folgenden Melkvorgang eine wesentlich geringere Aufwärmung der bereits im Milchtank vorhandenen Milch auf nur ca. 5-6 °C (statt ca. 20 °C ohne Vorkühlung), wodurch die Milchqualität besser ist und der Milchhygieneverordnung besser genüge getan wird.

[0008] Bei größeren Milchmengen mag die beschriebene Lösung aufgrund einer sehr großen

Wärmepumpe und Volumenströmen, sowie einem sehr großen Wärmetauscher für den Vorkühler nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll umsetzbar sein. Daher kann der Vorkühlkreislauf mit einem Kühlpuffer von der Wärmepumpe entkoppelt werden, so dass sich eine kleinere / günstigere Dimensionierung von Wärmepumpe und Vorkühler ergibt. Weiters vereinfacht sich die Regelung der Wärmepumpe, da im Grunde nur der Kühlpuffer auf die Ausgangstemperatur gekühlt werden muss, ohne dass der Wärmequellenkreis der Wärmepumpe auf nahezu konstanter Vorlauftemperatur gehalten werden muss. Dazu wird der Kühlkreislauf des Vorkühlers nicht direkt über die Wärmepumpe geführt, sondern der Kühlkreis über den Kühlpuffer gelegt. Vor dem Melkvorgang wird der Kühlpuffer per Wärmepumpe z.B. auf 0 °C gekühlt, während des Melkvorgangs wird das Kühlmedium aus dem Kühlpuffer entnommen und über den Vorkühler geführt. Durch den Rücklauf vom Vorkühler erwärmt sich der Kühlpuffer während des Melkvorgangs z.B. auf 10 °C, abhängig von der Kühlleistung der Wärmepumpe die während des Melkvorgangs dem Kühlpuffer weiter Wärme entziehen kann. Da sich somit auch die Kühlleistung des Vorkühlers während des Melkvorgangs verringert, ergibt sich im Milchtank eine leicht höhere Temperatur der Milch am Ende des ersten Melkvorgangs von ca. 12 °C im Vergleich zur vorhin beschriebenen Lösung, die im Anschluss und durch Umschalten vom Mischventil durch den Wärmetauscher im Milchtank auf die gewünschten 4 °C gekühlt wird. Im Weiteren Verlauf und als Vorbereitung für den nächsten Melkvorgang wird der Kühlpuffer wieder auf seine Ausgangstemperatur von z.B. 0 °C gekühlt. Bei weiteren Melkvorgängen erwärmt sich der Kühlpuffer wiederum auf die ca. 10 °C, aber die Milch im Tank erwärmt sich weit weniger durch Mischung mit der bereits gekühlten Milch auf nur rund 7 °C, welche dann wie vorhin beschrieben durch den Wärmetauscher im Tank leicht auf die 4 °C kühlen lässt.

[0009] Fig. 1 zeigt das Schema dieser Erfindung ohne Kühlpuffer [0010] Fig. 2 zeigt das Schema dieser Erfindung mit Kühlpuffer

[0011] Wie aus Fig. 1 ersichtlich gelangt die Milch (1) mittels einer Pumpe (2) in den Milchtank (3). Dieser Milchtank ist mit einem ersten Wärmetauscher (4) versehen, um mittels einer üblichen Wärmepumpe (5) - bestehend aus einer Kühlmedium-/Wärmequellen- Pumpe (6), Verdampfer (7), Verdichter (9), Kondensator (10) und einer Drossel (8) - die Kühlung durchzuführen. Nutzwärme (11) in Form von Warmwasser steht letztlich zur Verfügung und kann beispielsweise in einem Pufferspeicher zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt werden. Bevor die Milch in den Milchtank (3) gelangt, ist ein zweiter Wärmetauscher (12) zur Vorkühlung angebracht, dessen Kühlkreislauf ebenfalls dem Wärmequellenkreis der Wärmepumpe entspricht. Per Mischventil (13) kann der Fluss des Kühlmediums zwischen den Wärmetauschern (4) und (12) umgeschalten werden.

[0012] Fig. 2 zeigt die Verwendung mit Kühlpuffer (15), der über den dritten Wärmetauscher (16) mit dem Wärmequellenkreis der Wärmepumpe (5) - bestehend aus einer Kühlmedium-/Wärmequellen- Pumpe (6), Verdampfer (7), Verdichter (9), Kondensator (10) und einer Drossel (8) verbunden ist. Der Kühlkreis des Vorkühlers (12) wird durch die Umwälzpumpe (14) erstellt, welche das Kühlmedium aus dem Kühlpuffer (15) entnimmt. Die Milch (1) wird mittels Pumpe (2) durch den zweiten Wärmetauscher (12), der als Vorkühler fungiert, in den Milchtank (3) geleitet. Per Mischventil (13) kann der Wärmequellenkreis der Wärmepumpe (5) auf den ersten Wärmetauscher (4) im Milchtank (3) geleitet werden. Nutzwärme (11) wird von der Wärmepumpe durch die Kühlvorgänge abgegeben.

Claims (4)

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Kühlen von Milch (1) mit einem ersten Wärmetauscher (12) als Vorkühler und einem zweiten Wärmetauscher (4) im Milchtank (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreis der Wärmetauscher (4, 12) dem Wärmequellenkreis (6) einer Wärmepumpe (5) entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreis des ersten Wärmetauschers / Vorkühlers (12) über einen Kühlpuffer (15) geleitet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreis des dritten Wärmetauschers (16), der im Kühlpuffer (15) situiert ist, dem Wärmequellenkreis (6) der Wärmepumpe (5) entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmequellenkreis (6) der Wärmepumpe (5) durch das Mischventil (13) auf die Kühlkreise umgeschalten werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen