A research on calculation of heat and material balances through the process line of a medium sized dairy plant to determine productivity

Gerek enerji kaynaklarının giderek tükenmesi, gerekse üretim proseslerinde harcanan enerjinin büyük maliyet kalemlerine tekabül etmesi, enerjiyi en verimli ekilde kullanmayı önemli kılmaktadır. Ayrıca sızma, damlama, buharla ma, yanma, hatalı üretim gibi birçok nedenden dolayı ısıtma akı kanı, ham madde ve üründe kayıplar meydana gelmektedir. Önemsiz gibi görünen bu kayıpların, üretici firmalara getirdi i yıllık maliyetler ise büyük miktarlara ula abilmektedir. Enerjinin dikkatsiz ve verimsiz kullanılmasının ve yanlı üretim sistemlerinin getirebilece i fazla maliyetlerin tespiti amacıyla bu çalı mada, yılda 1350 ton çi süt i leyerek yarım ya lı yo urt ve yarım ya lı ayran üreten bir tesiste üretim hattı boyunca meydana gelen ısı ve kütle de i imleri denklikler kullanılarak açıklanmaya çalı ılmı , gerçekte meydana gelen enerji tüketimi ile teorikte gerekli olan enerji miktarı arasında bulunabilecek farklılıklar ortaya konularak, verimlili i arttırmak amacıyla çözüm önerileri sunulmu tur. Tesis içinde üretimde kullanılmadan atılan süt buharının içerdi i enerji, pastörizasyonda kullanılan toplam buhar enerjisinin %64,97'si kadardır. Fermantasyon odasının ısıtılması için harcanan enerjiden ise 19 kat kadar büyük oldu u, pastörizasyon i leminde toplu ısı transfer katsayısının 340 j m-2 oC-1 s-1 (59,88 Btu ft-2 h-1 °F-1) oldu u belirlenmi tir. Ayrıca pastörizasyon i leminde ısıl verimlili in %44,37, so uk hava deposundaki so utma etkinli i oranının 2,91 oldu u, fermantasyon odası için ısıtma veriminin ise %22 gibi dü ük bir de er oldu u anla ılmı tır. So uk hava ve fermantasyon odalarının duvar ve tavan yalıtımının 2,45 m2 oC W-1 ısıl dirence sahip 90 mm kalınlı ında cam yünü kullanılarak yapılması durumunda, yalıtımsız duruma kıyasla gerek fermantasyon odasında, gerekse so uk hava deposunda %50,30 civarında ısı tasarrufu sa lanabilece i belirlenmi tir. ANAHTAR KEL MELER: Temel i lemler, Enerji denkli i, Enerji verimlili i, Üretim verimlili i, Isı transferi, Kütle denkli i, Süt i letmesiThe distinction of energy sources and high amounts of energy spent in the production processes requires the consumption of energy in the most effective way. Leakage, dripping, evaporation, burning, malfunction in manufacturing processes to losses in raw material and product. These losses can be seen as trivial, but the annual cost can be in great amounts. In this study, the exceeded costs resulting from careless and ineffective usage of energy in a plant which processes 1,350 tons of raw milk per year and produce low-fat yoghurt and low-fat ayran is calculated by the help of heat and material balances. The differences between the ideal and practical energy consumption values were obtained. Thus, solution proposals were explained in order to increase efficiency. The energy of unprocessed milk vapor was 64,97 % of total steam energy. This energy value is 19 times higher than the energy needed for heating fermentation room. Total heat transfer coefficient was determined as 340 j m-2 oC-1 s-1 (59,88 Btu ft-2 h-1 °F- 1 ). Furthermore, the heat efficiency in pasteurization process is found as 44,37 %, cooling efficiency ratio of chilling room is 2,91 and the heat efficiency of fermentation room is 22 %, which is very low. In the case of isolating the wall and ceiling with 90 mm thick glass wool with 2,45 m2 oC W-1 heat resistance, both in fermentation room and cold storage room an energy saving about 50,30 % can be obtained. KEYWORDS: Unit operations, Energy balance, Energy efficiency, Heat transfer, Productivity, Material balance, Dairy plan