УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА И ДРУГИХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2000 года по МПК A01J9/04 F25D1/00 

Изобретение относится к холодильному технологическому оборудованию и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов.

Известна установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов, содержащая резервуар с устройством для охлаждения хладоносителя, выполненный в виде короба или цилиндра, открытого в верхней части, внутри которой в тепловом контакте с наружными теплообменными поверхностями установлены сдвоенные термоэлектрические элементы, разделенные теплоизолирующей перегородкой, соединенные между собой и с реверсирующим блоком. Нижняя часть резервуара соединена трубопроводом через насос с теплообменником и подающим трубопроводом, соединяющим насос с верхней частью резервуара аккумулятора холода. В устройстве охлаждения хладоносителя также имеется перегородка (вертикальная), образующая щелевое отверстие с днищем устройства, а в верхней части с одной стороны от перегородки установлен вентилятор. В полостях между внутренними стенками панели и перегородкой установлены трубопроводы с распылительными отверстиями и клапаны, связанные с блоком управления (RU 2086114, кл. A 01 J 9/04,10.08.96).

Известная установка обладает довольно низкой эффективностью в работе, так как не позволяет осуществлять одновременное охлаждение как молока, так и других сельскохозяйственных продуктов, а также низкой скоростью охлаждения хладоносителя и необходимостью периодического размораживания системы охлаждения установки.

Известна установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов, содержащая охладитель, бак для хладагента, соединенный с охладителем, и насос для перекачки хладагента (RU 2086114, A 01 J 9/04, 10.08.97). Установка также содержит распылитель, последовательно с которым установлен аккумулирующий резервуар и соединенный с ним резервуар для хладоносителя. Последний через водяной насос может быть соединен с блоком управления переключающего крана или с эжектором, соединенным через вакуумный трубопровод и водяной затвор с резервуаром - теплообменником или с охлаждающими трубами резервуара-теплообменника.

При работе установки после охлаждения вода по трубопроводу дополнительным насосом подается в теплообменник, через который пропускают молоко и охлаждают его. В данном случае резервуар-теплообменник выполняет функцию аккумулятора холода. Данная установка обладает большой инерционностью в эксплуатации, так как скорость охлаждения воды (хладоносителя) невысока, что обуславливается конструкцией распылителя и аккумулирующего резервуара и расположением последних вне помещения, где на них сказывается длительное и часто негативное влияние окружающей среды. Также установка обладает низкими технологическими возможностями, так как предназначена только для охлаждения молока и не позволяет одновременно с охлаждением молока охлаждать другие сельскохозяйственные продукты, не располагая для этого необходимой холодильной камерой с системой ее охлаждения. Все перечисленное выше резко снижает эффективность использования известной установки.

Задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективной установки, позволяющей параллельно осуществлять охлаждение молока и других сельскохозяйственных продуктов, способной осуществлять быстрое охлаждение хладоносителя и хладагента, обладающей экологической чистотой в эксплуатации и большим сроком службы в любое время года.

Для достижения этого технического результата установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов, содержащая охладитель, бак для хладагента, соединенный с охладителем, и насос для перекачки хладагента, отличается тем, что установка содержит две емкости для молока, соединенные одна с другой через охладитель, резервуар, установленный между охладителем и баком для хладагента, устройство термообработки хладоносителя, связанное с баком для хладагента и с системой подачи охлаждающей среды, холодильную камеру для сельскохозяйственных продуктов с радиатором, соединенным с устройством для обработки хладоносителя и с баком для хладагента, устройство для сброса тепла и насосы для перекачки молока и хладоносителя.

Устройство для сброса тепла может быть установлено в трубопроводе, соединяющем устройство термообработки хладоносителя и бак для хладагента. Оно может быть установлено в трубопроводе с возможностью контакта с атмосферой.

Это позволяет использовать установку круглогодично, уменьшить расход электроэнергии в зимнее и холодное время года за счет полного или частичного отключения устройства для термообработки хладоносителя.

Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов характеризуется также тем, что устройство для сброса тепла может быть выполнено в виде радиатора с вентилятором. Это позволит более быстро производить отвод тепла.

Изобретение характеризуется также тем, что емкости для молока могут быть соединены друг с другом дополнительным трубопроводом, что позволяет в случае необходимости дополнительного охлаждения молока производить это легко и просто.

В установке для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов трубопроводы соединения размещенного в холодильной камере радиатора с устройством для термообработки хладоносителя и баком для хладагента соединены друг с другом трубопроводом, в котором установлен электроклапан. Такое выполнение позволяет автономно производить охлаждение молока и сельскохозяйственных продуктов.

Установка может быть снабжена дополнительным резервуаром, соединенным с входом устройства термообработки хладоносителя, что позволяет в случае использования в качестве системы подачи охлаждающей среды магистрального водопровода отводить теплую воду, полученную в результате обработки холодной воды для термообработки хладоносителя, хранить ее и использовать для промышленных нужд.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлена схема установки для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов с разными системами подачи охлаждающей среды:
на фиг. 1 показана схема установки с системой подачи охлаждающей среды в виде градирни,
на фиг. 2 показана схема установки с системой подачи охлаждающей среды в виде радиатора типа воздух - жидкость,
на фиг. 3 показана схема установки с системой подачи охлаждающей среды в виде магистрального водопровода.

Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов содержит две емкости 1 и 2 для молока и молочных продуктов, которые магистралями 3 и 4 соединены друг с другом через щелевой противоточный охладитель 5. Установка содержит соединенный трубопроводом 6 с входом охладителя 5 бак 7 для охлаждения хладагента, имеющий змеевик 8 и размещенную в полости бака 7 мешалку 9, соединенную с двигателем 10. Выход охладителя 5 трубопроводом 11 соединен с установленным между охладителем 5 и баком 7 резервуаром 12, соединенным с баком 7 трубопроводом 13.

Установка имеет устройство 14 для термообработки хладоносителя, выполненное в виде полупроводникового проточного охладителя, с элементами, использующими эффект Пельтье, которые, преобразуя электрическую энергию в тепловую, создают разность температур на своих внутренних поверхностях. Модули могут быть включены друг с другом последовательно, параллельно или последовательно/параллельно.

Устройство 14 подводным трубопроводом 15 и отводным трубопроводом 16 соединено с системой 17 подачи охлаждающей среды, в качестве которой могут быть использованы или градирня, или радиатор типа воздух/жидкость, или магистральный водопровод.

Трубопроводами 18 и 19 устройство 14 соединено с баком 7 для хладагента. Установка снабжена холодильной камерой 20 для сельскохозяйственных продуктов с радиатором 21, соединенным трубопроводами 22 и 23 с устройством 14 для обработки хладоносителя и с баком 7 для хладагента. Радиатор имеет вентилятор 24.

Установка содержит устройство 25 для сброса тепла, расположенное в трубопроводе 19, и может иметь контакт с атмосферой. Это устройство может быть выполнено в виде радиатора с вентилятором.

Циркуляцию воды от системы 17 подачи охлаждающей среды, например градирни, через устройство 14 для термообработки и в градирню обеспечивают насосом 26, включенным в магистраль, образованную трубопроводом 16.

Перекачку хладоносителя через радиатор 21 и змеевик 8 обеспечивают насосом 27.

Для обеспечения перекачки молока из емкости 1 в емкость 2, подачи его через охладитель 5 и по другим контурам трубопроводов, предусмотренным конструкцией установки, предназначен насос 28. Перекачку охлаждающего вещества через охладитель 5 обеспечивают насосом 29.

Установка снабжена датчиками 30,31 перепада давления, один из которых установлен между трубопроводами 15 и 16, а другой - между трубопроводами 18 и 19, датчиком 32 температуры воздуха в холодильной камере 20, а также датчиком 33 температуры воды в баке 7 охлаждения хладагента, трубопроводы 22,23 соединения размещенного в холодильной камере 20 радиатора 21 с устройством 14 для термообработки хладоносителя и баком 7 для хладагента соединены друг с другом трубопроводом 34 с электроклапаном 35, а трубопроводы 23 и 19 соединены друг с другом трубопроводом 36 с электроклапаном 37.

Емкости 1, 2 могут быть соединены друг с другом, минуя охладитель 5, посредством дополнительных трубопроводов 38 и 39.

Для обеспечения заданной схемы протока молока в трубопроводах установлены вентили 40, 41, 42, 43, 44.

Для обеспечения заданной схемы протока хладагента через охладитель 5 в систему трубопроводов введены вентили 45, 46, 47, 48.

Установка снабжена системой управления, которая позволяет поддерживать в заданных пределах температуру в холодильной камере 20, температуру воды (хладагента) в баке 7 охлаждения хладагента, а также перепады давления в трубопроводах 15 и 16 и в трубопроводах 18 и 19.

Установка содержит трубопровод 49 с вентилем 50, трубопровод 51 с вентилем 52.

В случае, когда в качестве системы подачи охлаждающей среды используют магистральный водопровод с артезианской водой, установка может быть снабжена дополнительным резервуаром 53 для хранения теплой воды из устройства 14 для термообработки хладоносителя, которую тоже могут использовать для производственных нужд.

Установка для охлаждения молочных и других сельскохозяйственных продуктов работает следующим образом.

Работа установки будет рассмотрена при условии функционирования контуров прокачки охлаждающей среды через устройство для термообработки хладоносителя, прокачки хладоносителя (тосола), прокачки хладагента, прокачки молока.

В исходном положении примем условие, что молоко залито в емкость 1, в холодильную камеру 20 загружены сельскохозяйственные продукты, и в качестве системы 17 подачи охлаждающей среды использована градирня.

Для осуществления охлаждения молока его из емкости 1 по трубопроводу 3 насосом 28 подают в охладитель 5, через который в это время пропускают охлажденную воду (хладагент), которая охлаждает молоко. Из охладителя 5 охлажденное молоко по трубопроводу 4 подают в емкость 2.

Когда все перекаченное в емкость 2 молоко снова необходимо охлаждать, реверсируют двигатель насоса 28, и молоко перекачивают через охладитель 5 из емкости 2 в емкость 1. Далее цикл охлаждения молока повторяется аналогично описанному выше. В результате теплопередачи в охладителе 5 молоко охлаждается, а охлажденный в баке охлаждения 7 хладагент нагревается. Нагретый хладагент (вода) поступает по трубопроводу 11 в резервуар 12, где она накапливается. В дальнейшем этот хладагент (вода) может быть использован по разному. Во-первых его по трубопроводу 13 через вентиль 50 и трубопровод 49 подают, например, для питья коровам и используют для других нужд.

Во-первых, из резервуара 12 по трубопроводу 13 хладагент (воду) могут подавать в бак 7 охлаждения, где его охлаждают хладоносителем и перемешивают мешалкой 9, после чего снова подают в охладитель 5. Циркуляция хладагента (воды) в данном случае осуществляется насосом 29.

Охлаждение хладагента (воды) в баке 7 осуществляют подачей в змеевик 8 хладоносителя от устройства 14. В качестве хладоносителя могут использовать тосол, рассол, спиртоводяные смеси и другие низкозамерзающие теплоносители.

Насосом 27 хладоноситель подают по контуру: трубопроводы 18, 19, змеевик 8, устройство 14 термообработки хладоносителя и, если это необходимо, дополнительно по контуру из трубопроводов 22, 23, радиатору 21 в случае необходимости охлаждения холодильной камеры 20 для сельскохозяйственных продуктов.

Охлаждение хладоносителя осуществляется пропусканием через устройство 14 охлаждающей среды (воды), поступающей в устройство, например, из градирни 17 посредством насоса 26 и отводящейся по трубопроводу 15.

В случае необходимости повышения эффективности охлаждения хладоносителя (тосола) и для использования установки для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов круглогодично в трубопровод 19 включено дополнительное устройство 25 сброса тепла.

Таким образом, в установке при охлаждении молока и сельскохозяйственных продуктов, размещенных в холодильной камере 20, одновременно функционируют контуры: подачи молока из емкости 1 в емкость 2 через охладитель 5, подачи хладагента (воды) в охладитель 5 и отвода ее из охладителя 5 в бак 7 для охлаждения и подачи после охлаждения снова на вход охладителя 5, циркуляции хладоносителя и циркуляции среды (воды), охлаждающей теплоноситель.

При описанном выше варианте функционирования открыты вентили 40, 41, 42, 44, 45, 46, 48.

Если необходимо перекачать молоко из одной емкости в другую, минуя охладитель 5, то включают вентили 40, 44 (все остальные вентили в системе трубопроводов, сообщающих емкости, закрыты).

Если необходимо создать циркуляцию молока из емкости 1 через охладитель 5 в емкость 1, то включают вентили 40, 41, 43.

Если необходимо создать циркуляцию молока из емкости 1 в емкость 1, минуя охладитель 5, то включают вентили 40, 42, 43.

Если нет необходимости в охлаждении холодильной камеры 20, то включают электроклапан 35, и хладоноситель по трубопроводам 18 и 34 поступает в змеевик 8 бака 7.

Если нет необходимости в охлаждении молока, то включают электроклапан 37, и циркуляция хладоносителя (тосола) осуществляется не через змеевик, а через трубопровод 36.

В случае, когда в качестве системы подачи охлаждающей среды используют магистральный водопровод с артезианской водой, возможно заполнение бака 7 охлаждения хладоносителя непосредственно из артезианской скважины, так как ее температура не превышает 9^oC.

При использовании артезианской воды возможно поэтапное охлаждение молока.

На первом этапе воду через трубопровод 51, вентили 52, 47, 45 и насос 29 пропускают через охладитель 5, а затем нагретая вода попадает в резервуар 12, и происходит работа установки, описанная выше.

Возможно для упрощения конструкции при использовании артезианской воды соединение резервуара 12 непосредственно с выходом устройства 14 (не показано). Это позволяет создать безотходное использование воды, так как в случае перебоев с водой используют накопленную в резервуаре 12 воду.

Изобретение предназначено для использования в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов. Установка содержит две емкости для молока, соединенные одна с другой через охладитель, включенные вместе с баком и резервуаром в контур циркуляции хладагента. Также имеются контур прокачки хладоносителя и контур прокачки охлаждающей среды через устройство для термообработки хладоносителя. Установка содержит холодильную камеру для сельскохозяйственных продуктов с радиатором и устройство для сброса тепла. Изобретение создает возможность параллельного эффективного охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов за счет быстрого охлаждения хладагента и хладоносителя. Установка обеспечивает при эксплуатации экологическую чистоту, имеет большой срок службы и может быть использована в любое время года. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов, содержащая охладитель, бак для хладагента, соединенный с охладителем, и насос для перекачки хладагента, отличающаяся тем, что установка содержит две емкости для молока, соединенные одна с другой через охладитель, резервуар, установленный между охладителем и баком для хладагента, устройство термообработки хладоносителя, связанное с баком для хладагента и с системой подачи охлаждающей среды, холодильную камеру для сельскохозяйственных продуктов с радиатором, соединенным с устройством для обработки хладоносителя и с баком для хладагента, устройство для сброса тепла и насосы для перекачки молока и хладоносителя. 2. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов по п.1, отличающаяся тем, что устройство для сброса тепла установлено в трубопроводе, соединяющем устройство термообработки хладоносителя и бак для хладагента. 3. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство для сброса тепла установлено в трубопроводе с возможностью контакта с атмосферой. 4. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что устройство для сброса тепла выполнено в виде радиатора с вентилятором. 5. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что емкости для молока соединены одна с другой дополнительным трубопроводом. 6. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что трубопроводы соединения размещенного в холодильной камере радиатора с устройством для термообработки хладоносителя и баком для хладагента соединены друг с другом трубопроводом, в котором установлен электроклапан. 7. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов по любому из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным резервуаром, соединенным с входом устройства термообработки хладоносителя.