ПОЛНОСТЬЮ АВТОНОМНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА МОЛОЧНОЙ ФЕРМЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1999 года по МПК A01J25/00 A01K1/00 

Изобретение относится к полностью автономной многофункциональной технологической установке молочной фермы для производства молочных продуктов для фермеров, разводящих коров, буйволов, овец и коз, и общегосударственных хозяйств.

Известны различные типы заводов для переработки молока в небольших количествах, построенные в соответствии с классической схемой молочной фермы и основанные на коагуляционном аппарате, стенки которого имеют промежуток, через который циркулирует холодная или горячая вода для достижения передачи тепла молоку или сыворотке, находящихся в нем. Эти аппараты иногда снабжают механическими средствами для перемешивания и разрезания сгустков.

Использование этого промежутка в стенках коагуляционного аппарата обычно требует двух специальных систем подачи холодной или горячей воды, которые очень часто требуют значительного времени для аккумулирования энергии, требуемой для процесса. Они всегда включаются в комплектацию заводов, состоящую из трубопровода, клапанов, соединительной арматуры, гидравлических насосов и резервуаров, требующих конкретную конструкцию завода и монтаж со значительной стоимостью и временем переработки, так как молоко, которое перерабатывают, содержат в коагуляционном аппарате, полностью загружая завод до окончания полного коагуляционного процесса.

Эти заводы, следовательно, проектируют для специальных количеств молока, и они являются пригодными для переработки только таких специальных количеств молока за один раз.

Патент США US-A-2078000 раскрывает аппарат для термической обработки жидкости, в частности молока, включающий теплообменник в форме змеевика, который может быть погружен в жидкость, которую обрабатывают. Змеевик избирательно питается горячей водой, паром или холодной водой в зависимости от того, требуется нагреть жидкость или охладить ее. Змеевик имеет вертикальную ось, вокруг которой он может вращаться для того, чтобы улучшить передачу тепла. Однако этот аппарат является непригодным для производства сыров. Фактически такой змеевик не способен к генерированию эффективного потока в жидкости. Поэтому, если жидкость, которую обрабатывают, представляет сгусток (в котором комки козеина являются диспергированными в жидкой фазе), из которого должен быть получен сыр, комки козеина прилипают к змеевику и плавятся ("горят"), ухудшая, таким образом, желаемый результат. Кроме того, за короткое время количество козеина на змеевике также снижает механические свойства змеевика, который на практике не способен более генерировать какой-либо поток.

Целью настоящего изобретения является создание полностью автономной многофункциональной технологической установки молочной фермы для производства молочных продуктов, которая позволяет проводить последовательную переработку различных количеств молока в нескольких простых контейнерах, не являющихся частью технологической установки с использованием в значительной степени их многообразия и возможности работать в любых условиях, в то же время удовлетворяя гигиеническим требованиям.

Другими целями изобретения являются:
- с технической точки зрения, преимущественно замена многих заводов и машин традиционного сыроварения, независимо от количества молока, которое должно быть переработано;
- с технологической точки зрения, обеспечение эффективности всех процессов любого сыроварения с получением типов сыров как из непастеризованного, так и из пастеризованного молока, пахтовых сгустков, масла, йогурта и т.д.;
- с точки зрения времени, создание технологической установки быстрого использования, которая дает возможность резко уменьшить время коагуляции и позволяет проводить переработку последовательно в нескольких молочных контейнерах различной емкости.

Другой целью данного изобретения является создание технологической установки молочной фермы, которую легко чистить, обеспечивая, таким образом, максимальную гарантию гигиены и возможности избежать загрязнения жидкости (молока или сыворотки), которую обрабатывают и которая является простой и экономичной в работе без использования специализированного труда или усложненных технологий.

Следовательно, изобретение состоит из сконцентрированных в одной технологической установке всех параметров, включая теплообменник, физико-технические, микробиологические и механические функции, присутствующие в основном в различных секторах и заводах традиционного сыроварения, отвечая гигиеническим требованиям, и без изменения технологии традиционного сыроварения.

Эти и другие цели изобретения, которые будут очевидны далее, достигаются с помощью технологической установки молочной фермы, включающей:
- генератор (14) горячей воды и пара;
- теплообменник (18), погружаемый в обрабатываемую жидкость, который избирательно питают горячей водой или паром, производимым генератором (14) горячей воды и пара, или холодной водой в зависимости от того, требуется нагреть жидкость или охладить ее;
- средство для генерирования внутри обрабатываемой жидкости усиленного потока, который слегка задевает теплообменник (18);
- генератор (14) горячей воды и пара, который является генератором непрерывного типа; и
- средство для генерирования внутри жидкости усиленного потока является турбиной переменной скорости, которая втягивает жидкость снизу и выталкивает ее через обменник (18).

Согласно одному из вариантов настоящего изобретения механическое средство для перемешивания и разрезания сгустков может быть соединено со средством, создающим поток.

Таким образом, получают полностью автономную многофункциональную технологическую установку молочной фермы. Необходимо отметить, что термин "холодная вода" обозначает воду, температура которой является, по существу, не выше температуры окружающей среды. Вода, имеющая температуру, удовлетворяющую этому требованию, является, например, магистральной (водопроводной водой, колодезной водой или родниковой водой).

Генератор горячей воды или пара является обычно генератором типа, использующего жидкое или газообразное топливо, и содержит управляющее и контрольное устройство, снабжаемое энергией с помощью электрического тока или с помощью электрического генератора.

Подъемное средство может приводиться в действие либо вручную (в этом случае оно обычно является устройством типа противовеса для уменьшения усталости оператора), либо с помощью гидравлического или пневматического привода, или с помощью приводного мотора, снабжаемого энергией с помощью электрического тока, или с помощью указанного электрического генератора. Турбина для создания потока внутри жидкости, которую обрабатывают, может быть также приведена в действие с помощью приводного мотора, снабжаемого энергией таким же способом.

Различные элементы технологической установки согласно настоящему изобретению могут быть смонтированы на одной и той же поддерживающей конструкции или основе.

Для того, чтобы позволить технологической установке легко передвигаться, указанная конструкция может быть обеспечена колесами для того, чтобы позволить передвигать ее путем толкания.

Если степень передвижения требуемой технологической установки является значительной, она может быть снабжена для этих целей мотором и обеспечена местом для водителя с окончательно предполагаемой формой реального транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания.

Согласно усовершенствованному варианту данного изобретения теплообменное устройство может состоять из нескольких теплообменников, каждый из которых обеспечен турбиной. Такой усовершенствованный вариант может быть полезен, когда масса жидкости, которую обрабатывают, является значительной.

Согласно дальнейшему усовершенствованному варианту настоящего изобретения подъемное средство также может состоять из направляемого монорельса с подъемником, на который подвешивают теплообменник и соответствующую турбину.

Технологическая установка также может быть снабжена обычным устройством управления, например, микропроцессорного типа с полностью или частично автоматическим действием.

Дальнейшие признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из описания одного из его вариантов, представленного далее со ссылкой на сопровождающую единственную фигуру, на которой показан очень схематично вид сбоку полностью автономной многофункциональной технологической установки молочной фермы согласно настоящему изобретению.

Как показано на чертеже технологическая установка 10 включает основание 12, несущее генератор 14 непрерывного потока. На основании также расположено подъемное средство 16, на вращающемся рычаге 24 которого подвешивают теплообменник 18, внутри системы труб которого коаксиально располагают турбину переменной скорости (не показана), которая создает поток внутри жидкости за счет вытягивания жидкости снизу с выбрасыванием ее затем горизонтально и радиально через вертикально расширяющуюся систему труб. Теплообменник этого типа является, например, теплообменником типа, описанного в Итальянской патентной заявке N MO 93A 000005 на имя настоящего заявителя и озаглавленной "Радиальный динамический теплообменник иммерсионного типа".

Указанная турбина поддерживается с помощью теплообменника 18 и работает за счет приводного механизма 22, расположенного над теплообменником 18.

Как показано на чертеже, подъемное средство 16 в основном состоит из стойки 17, к верхней части которой подвешивают рычаг 24, управляемый цилиндропоршневым механизмом 19 через соответствующий узел управления (не показан), установленный на основании 12. Необходимо, однако, отметить, что подъемное средство может также управляться различными путями, например, гидравлически за счет приводного механизма, или даже вручную, если обеспечить его противовесом для ограничения утомительной работы оператора. Как уже подчеркивалось, оно может быть также в форме направляемого монорельса соответствующим подъемником.

Как показано на чертеже, рычаг 24 и, следовательно, теплообменник 18 могут принимать два важных положения, а именно, рабочее или нижнее положение, в котором теплообменник 18 погружают в обрабатываемую жидкость, содержащуюся в аппарате 20 (это положение показано на чертеже сплошной линией), и поднятое положение, в котором теплообменник 18 является вынутым из аппарата (показано пунктирной линией на чертеже).

Как показано на чертеже, вал турбины (не виден) выступает под нижней кромкой теплообменника 18 и несет закрепленный на нем соединительный элемент 28, который соединяет вал с перемешивающим устройством или устройством для разрезания сгустков (не показано).

Для простоты на чертеже не показаны гидравлические соединительные узлы или электрическая установка, или клапан, позволяющий горячей воде или пару проходить в теплообменник, предотвращая поступление холодной воды.

Все это является, однако, очевидным для специалиста в этой области.

Согласно чертежу основание 12 снабжено регулируемыми стойками 26. Как уже отмечалось, эти стойки могут быть заменены или дополнены по бокам колесами (не показаны) для облегчения передвижения технологической установки 10.

Необходимо отметить, что аппарат 20 обычно не является составной частью технологической установки 10, так как он может быть любым аппаратом при условии, что он пригоден для конкретных целей и удовлетворяет гигиеническим правилам, применимым к конкретному случаю. В частности, нет необходимости в том, чтобы это был традиционный медный чан с двойными стенками, со всеми преимуществами, которые это привносит.

Теперь будет коротко описана работа технологической установки 10, хотя это должно быть очевидно из описанного выше. Предполагается, что теплообменник 18 является уже погруженным в жидкость (молоко или сыворотку), находящуюся в аппарате 20, и что турбина, заключенная внутри него (не показана), находится в работе. Как только генератор 14 непрерывной подачи горячей воды или пара подает горячую воду или пар в теплообменник 18 через соответствующую гидравлическую систему, теплообменник 18 начинает передавать тепло жидкости, в которую его погружают. Это означает, что на выходе теплообменника 18 появляется конденсат, который возвращается в генератор 14 непрерывной подачи горячей воды или пара для того, чтобы превратиться в горячую воду или пар и, следовательно, повторить цикл.

Если вместо этого теплообменник 18 не погружают в жидкость, а генератор 14 пара работает, температура теплообменника имеет тенденцию к повышению до величины, близкой к температуре пара, проходящего через него, приводя в результате к значительной стерилизации и дезинфекции жидкости.

Как уже подчеркивалось, теплообменник 18 может работать в обратном режиме. В этой связи он может быть использован для охлаждения жидкости, в которую его погружают, просто за счет закрытия подачи пара и подачи в него холодной воды, например, магистральной воды (которая обычно имеет температуру, не превышающую 15^oC) или колодезной, родниковой или аналогичной воды. Следовательно, теплообменник 18 забирает затем тепло из жидкости, в которую его погружают для охлаждения ее до требуемой температуры (которая, для необходимого использования, является выше, чем температура магистральной воды). Теплообменник и турбина, помещенная в него, т.е. те части технологической установки 10, которые входят в контакт с жидкостью, которую обрабатывают, изготавливают обычно из нержавеющей стали, этот материал является предпочтительным с гигиенической точки зрения. Это устраняет одну из проблем промышленности традиционного сыроварения, в которой сам чан, обязательно медный, должен быть нагрет для передачи достаточного количества жидкости за единицу времени, для того чтобы достигнуть требуемого результата. В результате, медные частицы попадают в конечный продукт сыроварения (Япония недавно отказалась от партии зерна, потому что оно содержало избыточное количество меди по японским законам). В нашем случае, так как теплообменник использует результаты очень высокой скорости теплопередачи, нет больше необходимости в использовании меди для этих частей, передающих тепло обрабатываемой жидкости, так что трубки теплообменника могут быть изготовлены из материала с более низкой теплопроводностью, чем медь, такого как нержавеющая сталь, следовательно, преодолевая проблемы, связанные с высвобождением частиц меди.

Как будет очевидно для специалиста в этой области, описанная технологическая установка является в значительной степени многогранной и достигает очень высокой скорости теплопередачи из-за наличия радиального динамичного теплообменника иммерсионного типа. Это значительно снижает время и стоимость производственного цикла, однако, без изменения обычного традиционного процесса производства. Кроме того, технологическая установка согласно изобретению дает возможность удовлетворить любое производственное требование (от уровня индивидуального хозяина скота до крупного индустриального сыроварения) с реальной значительной экономией энергии по сравнению с традиционным заводом.

Это изобретение также приводит к меньшему воздействию на окружающую среду, благодаря значительному снижению выделения газообразных продуктов горения, позволяет полностью исключить расход воды для коагуляции, значительно уменьшить сток моющих средств и значительно уменьшить площадь, требуемую для производства. Кроме того, технологическая установка по изобретению дает возможность полностью заменить традиционный медный чан с двойными стенками с фиксированным объемом на емкость, которая является обычным чаном, изготовленным из любого материала, пригодного для пищевых целей (такого, как нержавеющая сталь или пригодных для пищевых целей пластиков).

Установка имеет генератор горячей воды или пара теплообменник, погружаемый в обрабатываемую жидкость, избирательно питаемый горячей водой или паром, производимым генератором горячей воды или пара, или холодной водой, при этом теплообменник снабжен средством для генерирования внутри обрабатываемой жидкости усиленного потока, который задевает теплообменник; подъемное средство для погружения или извлечения теплообменника со средством генерирования потока из обрабатываемой жидкости. Перемешивающее устройство или устройство для срезания сгустков механически соединены со средством для генерирования потока. Установка обеспечивает быструю технологическую обработку любых количеств молока непосредственно на ферме в заданный молочный продукт. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Полностью автономная многофункциональная технологическая установка молочной фермы, включающая генератор горячей воды и пара, теплообменник, погружаемый в обрабатываемую жидкость и избирательно питаемый горячей водой или паром, производимым генератором горячей воды и пара, или холодной водой, в зависимости от требуемого нагрева или охлаждения жидкости, средство для генерирования внутри обрабатываемой жидкости усиленного потока, который слегка задевает теплообменник, отличающаяся тем, что генератор горячей воды и пара является генератором непрерывного типа и средство для генерирования внутри жидкости усиленного потока является турбиной переменной скорости, которая втягивает жидкость снизу и выталкивает ее через обменник. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что генератор пара является генератором, работающим на жидком или газообразном топливе. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подъемное средство является управляемым вручную средством. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что ручное подъемное средство является подъемным средством типа противовеса. 5. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подъемное средство управляется с помощью пневматического или гидравлического привода. 6. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подъемное средство управляется с помощью приводного мотора, снабжаемого энергией с помощью электрического тока или с помощью электрического генератора. 7. Установка по любому из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что турбина, управляемая с помощью приводного мотора, подвешена к подъемному средству и снабжается энергией с помощью электрического тока или с помощью электрического генератора. 8. Установка по любому и пп.1 -7, отличающаяся тем, что все элементы технологической установки установлены на одной и той же поддерживающей конструкции. 9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что поддерживающая конструкция снабжена колесами, обеспечивающими ее передвижение. 10. Установка по п.8, отличающаяся тем, что поддерживающая конструкция снабжена двигателем внутреннего сгорания и имеет форму транспортного средства. 11. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменное устройство включает два или более теплообменников, каждый из которых снабжен турбиной. 12. Установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что подъемное средство включает монорельс. 13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что монорельс является монорельсом направляемого типа. 14. Установка по любому из пп.1 - 13, отличающаяся тем, что устройство управления обеспечивает частично или полностью автоматическую работу технологической установки. 15. Установка по любому из пп.13, отличающаяся тем, что устройство управления является устройством микропроцессорного типа. 16. Установка по п.7, отличающаяся тем, что вал турбины выступает за нижнюю кромку теплообменника с закрепленным на нем соединительным элементом, который соединяет вал с перемешивающим устройством или устройством для разрезания сгустков.