РЕЗЕРВУАРНЫЙ ПРЕДОХЛАДИТЕЛЬ МОЛОКА Российский патент 2012 года по МПК A01J9/04 A23C3/04 

Изобретение относится к области холодильной техники, а также теплообменных устройств, и может быть использовано в агропромышленном комплексе, фермерских хозяйствах, пунктах сбора, фильтрации и охлаждения молока с суточным объемом от 1000 до 15000 л. Известны резервуарные быстродействующие установки охлаждения молока [1] по патенту RU №2371913 от 13.03.2008 г., а также установки мгновенного охлаждения и хранения молока "Тритон" [2] на веб-сайте www.molokoved.ru, содержащие щелевой или трубчатый испаритель фреона, непосредственно контактирующий с молоком, либо с промежуточным хладоносителем (водой). Для своей работы они используют электроэнергию, компрессорно-конденсаторные агрегаты, а также пластинчатые или трубчатые теплообменники между молоком и водой (в установках "Тритон"). Известны также пластинчатые проточные охладители молока Р01 - 6.49 - 1К - 06 (www.Dialog Agro.com) [3]; DARI - KOOL, модель ХР, фирма FABDEC (www.milkindustry.ru) [4] и белорусские предохладители марки 9958 (www.agromirgroup.by) [5] производительностью 3650 л/ час молока.

Пластинчатые проточные предохладители из нержавеющий стали имеют высокую удельную мощность, узкие щели между молоком и водой, большую поверхность теплообмена и множество уплотнительных манжет, герметизирующих пластины по контуру, а также входные и выходные патрубки теплого и охлажденного молока, кроме того, напорный и сливной патрубки для воды. Мощность и производительность пластинчатых предохладителей повышается наращиванием числа пластин, соединяемых общими шпильками. Они требуют простейших регуляторов либо автоматики для пропорционального роста расходов молока и воды с соотношением рекомендуемых объектов 1:2 для оптимального предохлаждения. Например, для модели 9958 [5] при расходах молока 3650 л/ч рекомендуется расход воды 7250 л/ч. При этом исключается излишний сброс воды в канализацию, а выходная температура молока не более чем на 3°С отличается от температуры артезианской воды.

Общим недостатком пластинчатых проточных предохладителей молока является необходимость их регулярной сборки-разборки и механической прочистки от молочного жира и молочного камня, несмотря на ежедневную промывку молокопроводов горячей водой со щелочью и кислотой. Линейные скорости перемещения молочного потока по пластинам с ростом их числа столь незначительны, что способствуют нарастанию молочного жира. Поэтому при больших объемах прокачиваемого молока приходится его тщательно фильтровать и разбирать пластинчатые предохладители, как минимум еженедельно либо ежедневно. Это существенно усложняет эксплуатацию.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является быстродействующая установка охлаждения молока к патенту RU №2371913, A01J, содержащая прямоугольный резервуар из нержавеющий стали с наружным теплоизоляционным покрытием, крышками, мотором, редуктором и мешалкой, а также разгрузочный электронасос с верхним и средним датчиком уровня, связанными с отключающим и подключающим входами магнитного пускателя электронасоса. В днище и боковины резервуара введен щелевой испаритель хладона, соединенный с первым компрессорно-конденсаторным агрегатом (ККА), а на дно резервуара установлен трубчатый погружной (непосредственно в молоко) испаритель, связанный гибкими трубопроводами со вторым компрессорно-конденсаторным агрегатом. Глубина треугольных щелей испарителя днища и боковин 2.5 мм, ширина 32 мм. Ее основным недостатком является значительное потребление электроэнергии для быстрого охлаждения молока двумя ККА, а также определенные неудобства промывки, связанные с размещением трубчатого погружного змеевика испарителя внутри молочного резервуара, несмотря на использование гибких трубопроводов для погружного змеевика и возможностями его извлечения без разборки.

Целью предлагаемого изобретения является значительное снижение энергопотребления при охлаждении молока от 32°С до 10…12°С, а также упрощение конструкции и упрощение промывки резервуара после отгрузки молока в молоковозы.

Указанный технический результат достигается тем, что в резервуарный предохладитель, содержащий прямоугольный резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, съемными крышками, мотором, редуктором и мешалкой, а также разгрузочный электронасос с верхним и средним датчиками уровня, связанными с отключающим и подключающим входами магнитного пускателя разгрузочного электронасоса, согласно изобретению в четыре боковины и днище резервуара введена единая щелевая водяная рубашка, вход которой через шаровый кран соединен с артезианским водопроводом, а выход - с канализацией.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен сборочный чертеж резервуарного предохладителя молока.

Резервуарный предохладитель молока содержит прямоугольный резервуар 1 внутренними размерами 100×100×150 см с наружным теплоизоляционным покрытием 2, крышками 3, мотором 4, редуктором 5, мешалкой 6, а также разгрузочный электронасос 7 с верхним 8 и средним 9 датчиками уровня, связанными с отключающим и подключающим входами магнитного пускателя 10 разгрузочного электронасоса 7. В четыре боковые грани 11, 12, 13, 14 и в днище 15 резервуара 1 встроена единая щелевая водяная рубашка с последовательным соединением четырех граней 11, 12, 13, 14 и днища 15 общей магистралью 16. Контактная площадь щелевой водяной рубашки каждой грани и днища 14 составляет 1 кв.м, так что единая щелевая водяная рубашка (ЕЩВР) резервуара 1 имеет общую площадь 5 кв.м. Щели 17 рубашки ЕЩВР, образованные внутренним плоским листом резервуара 1 нержавеющей стали h=1.5 мм и наружным провальцованным листом h=1.0 мм имеют треугольную форму высотой (глубиной) 10 мм и шириной 62 мм. Артезианский водопровод 18 соединен с ЕЩВР через шаровый кран 19. Щели 17 получены роликовой сваркой на шовной машине и выдерживают контрольное давление не менее 10 ат. Количество щелей 17 в каждой панели водяной рубашки n=15, общая площадь сечения щелей F=15·(10·62)√2=4650 мм². Условный суммарный проход всех щелей водяной рубашки d≈√4650≈68 мм. Условный проход трубопроводов 16 общей магистрали составляет dy 40, так что для эффективного охлаждения расходы артезианской воды от 5 м куб./час до 25 м куб./час легко проходят через шаровый кран 19 и единую щелевую водяную рубашку ЕЩВР в канализацию 20 при давлениях не более 2 ат и плавно регулируются полутордюймовым шаровым краном 19.

Работает резерву арный пред охладитель молока следующим образом.

При разгрузке молоковоза 32°С через его насос, либо сливной шаровый кран, регулируют подачу молока так, чтобы разгрузка продолжалась порядка 1.2…1.5 часов. Например, для молоковоза объемом 5000 л целесообразно отрегулировать подачу молока на 3000 л/час, а для молоковоза 12000 л, рекомендуется 9000 л/час. Шаровым краном 18 регулируют расходы артезианской воды так, чтобы они вдвое превышали подачу молока, как это рекомендуется и для пластичных предохладителей. При такой регулировке температура молока, накапливаемая в резервуаре 1 не будет превышать температуру артезианской воды более чем на 3…4°С, в зависимости от температуры охлаждающей артезианской воды. Объем резервуара 1 и суммарная площадь щелевой водяной рубашки 5 м кв. подобраны так, чтобы подача теплого молока до 12000 л/час при расходах артезианской воды до 25000 л/час обеспечивали упомянутое охлаждение. При заполнении резервуара 1 до 1500 л срабатывает верхний датчик уровня 8 и включает через соответствующий вход магнитный пускатель 10 и разгрузочный электронасос 7, который выгружает молоко в основной резервуар. Подача разгрузочного электронасоса 7 выполняется не менее 20000 л/час, что превышает установленную подачу молока из молоковоза в 2…5 раз. Поэтому уровень молока в резервуаре 1 начинает понижаться. При достижении средним датчиком уровня 9 (объем 1000 л) через отключающий вход обесточивается магнитный пускатель 10 и останавливается разгрузочный электронасос 7. Молоко продолжает накапливаться и охлаждаться через единую щелевую водяную рубашку ЕЩВР артезианским потоком. Отключение разгрузочного электронасоса 7 от среднего датчика уровня 9 на отметке резервуара 1 1000 л позволяет сохранять полный тепловой контакт с эффективной площадью 5 м кв. между молоком и артезианской водой в процессе разгрузки и добиться максимального охлаждающего эффекта. Эффективный теплообмен и перемешивание осуществляет мотор 4 с червячным или планетарным редуктором 5 и мешалкой 6. При заполнении резервуара 1 из молоковоза или молокопровода (с учетом отключенного электронасоса 7) вновь до отметки 1500 л, задаваемой верхним датчиком уровня 8, срабатывает подключающий вход магнитного пускателя 10, и очередная порция предохлажденного молока 500…800 л вновь выгрузится в основной закрытый накопительный резервуар для охлаждения молока до 4°С (на фиг.1 основной резервуар не показан). Электронасос 7 вновь обесточивается на отметке 1000 л, задаваемой средним датчиком уровня 9, сохраняя полный тепловой контакт площадью 5 м кв. между артезианской водой и молоком. После завершения разгрузки молоковоза или непрерывной дойки последняя порция 1000 л предохлажденного молока выгружается в основной накопительный резервуар ручным включением электронасоса 7.

Таким образом, через 1…1.5 часа после начала разгрузки или сразу после завершения дойки в основном накопительном резервуаре-молокоохладителе оказывается полный объем 3000…15000 л предохлажденнго молока, пропущенного через резервуар 1 с температурой на 3…4°С выше температуры артезианской воды. Для ускоренного предохлажденного молока и продолжают доохлаждать до 4°С в процессе предохлаждения резервуаром 1, вплоть до последней порции 1000 л. В результате через два часа удается охладить полный молоковоз до 4°С.

Молоко из резервуара 1 выгружается электронасосом 7 с температурой не более 10…15°С, в зависимости от температуры артезианской воды, поэтому энергозатраты компрессорно-конденсаторного агрегата накопительного резервуара (по сравнению с охлаждением исходного молока от 32°С) уменьшаются в 2…3 раза.

Промывка резервуара 1 после предохлаждения молока при снятой крышке 3 благодаря доступу к внутренней полости не представляет никаких проблем и осуществляется либо контактным способом, либо бесконтактным способом (автомойкой "Керхер"). Один раз в год при техобслуживании водяную рубашку очищают от кальциевых отложений, прокачивая 5%-ный горячий водный раствор уксусной кислоты в течение часа. Благодаря большой площади сечения треугольных щелей и их большому количеству нарастание кольциевых отложений замедляется.

Таким образом, резервуарный предохладитель значительно проще в обслуживании, чем пластинчатые предохладители-аналоги [3, 4, 5], требующие ежедневной сборки-разборки-прочистки. Конструкция резервуарного предохладителя содержит значительно меньше деталей и также намного проще. Цена резервуарного предохладителя 120.000 рублей, как и эффективная контактная площадь 5 кв. метров, соразмерны производительными пластинчатыми предохладителями, рассчитанным на 3000 л/час … 10000 л/час.

Быстродействующий резервуарный предохладитель РП1500 согласно предлагаемому изобретению внедрен в серийное производство ООО "НПП Автомаш-Владимир" (г.Ковров), в сочетании с фреоновыми молокоприемными пунктами и закрытыми молочными холодильными установками, что вдвое экономит потребляемую электроэнергию и окупается за 1 год.

Библиографические данные

1. Быстродействующая установка охлаждения молока. Патент RU №2371913 от 13.03.2008 г.

2. Установка мгновенного охлаждения и хранения молока "Тритон", www.molokoved.ru.

3. Пластинчатый проточный охладитель молока. Р01 - 6.49 - 1К - 06. www.Dialog Agro. com.

4.Пластинчатый проточный охладитель молока. DARI - KOOL, модель ХР, фирма FABDEC.www.milkindustry.ru.

5. Пластинчатый проточный охладитель молока. Марка 9958. www.agromirgroup.by.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для сбора и охлаждения молока до температуры 10-15°С. Предложенный резервуарный предохладитель молока содержит прямоугольный резервуар 1, разгрузочный электронасос 7 с верхним 8 и средним 9 датчиками уровня, магнитный пускатель 10 электронасоса 7. Резервуар включает теплоизолированное покрытие 2, крышки 3, мотор 4, редуктор 5 и мешалку 6. В четыре боковины и днище резервуара 1 введена единая щелевая рубашка. Вход рубашки через шаровой кран 19 соединен с артезианским водопроводом 18, а выход - с канализацией. Верхний 8 и средний 9 датчики уровня связаны с отключающим и подключающим входами магнитного пускателя 10 разгрузочного электронасоса 7. Изобретение обеспечивает упрощение промывки резервуара после отгрузки молока, упрощает конструкцию. 1 ил.

Резервуарный предохладитель молока, содержащий прямоугольный резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, крышками, мотором, редуктором и мешалкой, а также разгрузочный электронасос с верхним и средним датчиками уровня, связанными с отключающим и подключающим входами магнитного пускателя разгрузочного электронасоса, отличающийся тем, что в четыре боковины и днище резервуара введена единая щелевая водяная рубашка, вход который через шаровый кран соединен с артезианским водопроводом, а выход - с канализацией.