مزارع الألبان
نبذة تاريخية عن طرق حفظ الألبان > التبريد

في بداية ظهور التبريد (القرن التاسع عشر)، كانت أولى استخداماته تبريد علب اللبن الذي كان يتم حلبه يدويًا. ثم توضع هذه العلب في مُغتسل من الماء البارد ليقلل الحرارة ويحافظ على برودة اللبن إلى حين نقله إلى مكان تجميع. ومع تطور المزيد من الطرق الآلية في حلب الألبان، فقد حلت محل الحلب اليدوي وهو ما أدى إلى استبدال عبوة اللبن السائب بمبرد اللبن التقليدي. وكان أول نوع من هذه المبردات هو «وحدة تركيم الثلج». وهي عبارة عن إناء مزدوج الجدار به ملف مبخِّر ويقع الماء بين الجدارين في أسفل الخزان وعلى جانبيه. ويستخدم ضاغط تبريد صغير في التخلص من الحرارة الناتجة عن الملف المبخر. وفي النهاية يتكون الثلج على جانبي الملف حتى يصل سمكه إلى قرابة الثلاث بوصات حول كل أنبوب ومن ثَمّ يتوقف نظام التبريد. وعندما تبدأ عملية الحلب يحتاج الأمر فقط إلى مقلب اللبن ومدوِّر المياه - حيث تمرر المياه بالثلج وجدران الخزان غير القابلة للصدأ - فتقل درجة حرارة اللبن فيه إلى ما دون الخمس درجات.
والتبريد بهذه الطريقة أتى بثمار طيبة على مستوى المزارع الصغيرة، إلا أنه كان عاجزًا إلى حد ما عن الوفاء باحتياجات عنابر الحلب الكبيرة وطلبات التبريد الكثيفة فيها. وفي منتصف الخمسينيات من القرن العشرين، تم تطبيق نظام التبريد بالتوسعة المباشرة على التبريد في مبردات اللبن السائب. ويستخدم هذا النمط من أنظمة التبريد مبخرًا مثبتًا على الجدار الداخلي لصهريج التخزين مباشرة في التخلص من حرارة اللبن. ويمكن للتوسعة المباشرة تبريد اللبن بمعدل أعلى بكثير من سابقه ولا يزال يعول عليه في تبريد صهاريج الخزانات السائبة حتى اليوم على مستوى تشغيل يتراوح بين الصغير والمتوسط.
وهناك جهاز آخر له إسهاماته العظيمة في المحافظة على جودة الألبان وهو المبادل الحراري اللوحي (PHE). ويستخدم هذا الجهاز بعض ألواح فولاذية مصممة بشكل خاص وبينها فراغات بينية. يمر اللبن بين كل مجموعتين من الألواح، أما المياه فتسري بين بقية الألواح للتخلص من حرارة اللبن. ويمكن بمثل هذه الطريقة إنزال درجة حرارة اللبن بفارق كبير وفي وقت لا يذكر وهكذا يمكن إبطاء نمو البكتيريا إبطاءً عنيفًا، الأمر الذي يحسن من جودة الألبان. والمياة الجوفية هي الوسط المبرد المعتاد في أغلب هذه الأجهزة. وتستهلك الأبقار الحلوب نحو 3 جالون ماء مقابل كل جالون لبن تنتجه، ويفضل أن تشرب من الماء الفاتر وليس من المياه الجوفية الباردة. وبناءً على هذا، فقد يتسبب المبادل الحراري اللوحي في تحسين جودة الألبان تحسنًا ملحوظًا، وتقليل تكاليف التشغيل الملقاة على عاتق أصحاب المصانع بتخفيف حمل التبريد عن مبردات اللبن السائب، وزيادة إنتاج اللبن بتوفير ماء دافيء للأبقار.
وأيضًا هناك تطور في المبادلات الحرارية اللوحية بعد زيادة أعداد القطيع في مصانع الألبان في الولايات المتحدة. حيث إنه كلما رفع صاحب المصنع من عدد القطيع، كان لزامًا عليه أن يرفع من سعة عنبر الحلب لكي يجمع اللبن الإضافي. وتؤدي الزيادة في حجم عنابر الحلب إلى زيادة هائلة فيما يتطلبه ذلك من معالجة وتبريد. وما تنتجه المصانع الكبيرة في يومنا هذا من كميات من الألبان وتَوَجُّه التوسع في أنظمة التبريد نحو مبردات اللبن السائب لا يمكّن من التبريد في الوقت المطلوب. وفي هذه الحالة تحتاج المبادلات الحرارية اللوحية إلى ما يمكنها من تسريع تبريد اللبن إلى الحرارة المطلوبة (أو قريبًا منها) قبل وصولها إلى خزان اللبن السائب. أما المياه الجوفية فتظل لها أهميتها في توفير تبريد أولي لخفض درجة حرارة اللبن إلى ما بين 55 و70 °ف (21 °م) وتضاف قطعة ثانية (أو ثالثة أحيانًا) للمبادل للتخلص من الحرارة المتبقية عن طريق خليط من ماء نقي بارد وبروبلين جليكول. وهذه الانظمة المبردة يمكن تعديلها لتشمل مبخرات على مساحات سطحية كبيرة بجانب معدلات تدفق عالية للماء المبرِّد تستخدم في تبريد معدلات تدفق عالية للألبان.