ванна пастеризации

Формула изобретения

Ванна пастеризации, содержащая теплоизолированную емкость с водяной рубашкой, электромеханической мешалкой, чувствительным элементом реле уровня, термометром сопротивления, а также шкаф управления с терморегулирующим устройством, вторичным преобразователем реле уровня, переключателем режимов, реле времени, аппаратурой коммутации и сигнализации, отличающаяся тем, что чувствительный элемент реле уровня установлен в верхней части водяной рубашки, а в ее нижней части, на днище установлены отъемные фланцы с трубчатыми электронагревателями, введенными в полость водяной рубашки, трубчатые электронагреватели соединены между собой и через электромагнитный пускатель с сетью электроснабжения, катушка пускателя последовательно соединена с контактом терморегулирующего устройства, размыкающимся при достижении заданной температуры, и с контактом реле уровня, замыкающимся при наличии заданного количества воды в полости рубашки, при этом электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных реле времени и замыкающего времянезависимого контакта последнего, соединенного параллельно с размыкающим контактом электромагнитного пускателя электронагревателя, соединена параллельно с электрической цепью, состоящей из последовательно соединенных катушки электромагнитного пускателя электронагревателя и размыкающего контакта терморегулирующего устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению для пищевой промышленности, а именно к емкостным негерметичным аппаратам для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, например, молочных, и может быть применено для пастеризации, охлаждения, термостатической выдержки (ферментации, созревания) таких продуктов преимущественно в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств.

Известны ванны пастеризации, использующие в качестве теплоносителя пар, содержащие теплоизолированную емкость с мешалкой и электромагнитными клапанами на линиях пара и воды, управляемыми регулирующим и показывающим электроизмерительным прибором (Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности. Под ред. Томбаева Н.И. М. Пищепромиздат, 1972; Притыко В.П. Лунгрен В. Г. Машины и аппараты молочной промышленности. М. Пищевая промышленность, 1979). Эти ванны широко используются в отечественных и зарубежных пищевых промышленных предприятиях (Номенклатурный каталог оборудования технологического для молочной промышленности. М. НПО "Мир" 1991. Проспекты рекламные датской фирмы Kolding и немецкой Nagema на оборудование для тепловой обработки молока), располагающих пароснабжением, но не могут использоваться на предприятиях, не имеющих пароснабжения.

Наиболее близкой к предлагаемому решению по назначению, составу, достигаемому эффекту и поэтому принятой за прототип является ванна пастеризации Г6-ОПБ-1000 (Ванна пастеризационная Г6-ОПБ-1000. Паспорт и инструкция по эксплуатации и обслуживанию. Ангарский электролизный химический комбинат. 1992).

Эта ванна содержит теплоизолированную емкость с водяной рубашкой и паровым инжектором, с электромеханической мешалкой, реле уровня и термометром сопротивления в продуктовой полости, с электромагнитными клапанами на воде и паре. Ванна содержит также шкаф управления с электрооборудованием, в частности с регулирующим и показывающим электроизмерительным прибором, вторичным преобразователем реле уровня, переключателем режимов, реле времени и другой электроаппаратурой включения и сигнализации.

Эксплуатация известной ванны возможна лишь при наличии линии пароснабжения или автономного парогенератора, что существенно ограничивает область ее использования. Малые предприятия производителей молока, фермерские хозяйства, нередко не имеющие пароснабжения, лишены возможности производить молочные продукты, поскольку большинство подобных технологических процессов предусматривает тепловую обработку продукта в емкостных аппаратах или вынуждены затрачивать значительные средства на устройство пароснабжения.

Предлагаемая ванна пастеризации в отличие от ванны пастеризации Г6-ОПБ-1000 использует для нагрева продукта электронагреватель через водяную рубашку вместо парового электронагревателя. Чувствительный элемент реле уровня установлен в верхней части полости водяной рубашки, ванна снабжена трубчатыми электронагревателями, введенными через отъемные фланцы, выполненные в нижнем днище, в полость водяной рубашки, электронагреватели соединены между собой и через пускатель с сетью электроснабжения. Катушка этого пускателя соединена последовательно с контактом терморегулирующего устройства, размыкающимся при достижении заданной температуры, и с контактом реле уровня, замыкающимся при наличии заданного количества воды в полости рубашки. Цепь, состоящая из последовательно соединенных реле времени и замыкающего времянезависимого контакта этого реле, соединенного параллельно с размыкающим контактом пускателя электронагревателя, соединена параллельно с описанной выше цепью из последовательно соединенных катушки пускателя электронагревателей и размыкающего контакта терморегулирующего устройства.

Указанные отличия позволяют применить предлагаемую ванну без использования пароснабжения.

Сравнение предлагаемой ванны с другими известными техническими решениями показывает, что негерметичные емкости со встроенными трубчатыми электронагревателями (самовары, чайники и другие устройства для нагрева и кипячения жидкостей) давно и широко известны. Однако введение трубчатых электронагревателей в полость водяной рубашки ванны через отъемные фланцы нижнего диска и указанное выше соединение оборудования в совокупности сообщают ванне новые свойства, а именно, обеспечивают нагрев пищевого продукта в ванне без использования пароснабжения.

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемой ванны без шкафа управления; на фиг.2 принципиальная электрическая схема ванны.

Ванна содержит (фиг. 1) корпус на трех ножках, представляющий собой двустенный сосуд, одна стенка 1 которого образует продуктовую полость, другая стенка 2 снабжена снаружи теплоизоляцией 3 и вместе с первой стенкой образует полость водяной рубашки. Корпус снабжен крышкой 4, состоящей из двух частей, на раме 5 установлен электродвигатель 6, редуктор 7 с мешалкой 8, введенной в продуктовую полость, и термометр сопротивления 9 также введенный в продуктовую полость. На корпусе установлен чувствительный элемент 10 реле уровня, введенный сверху в полость водяной рубашки. Снизу на днище корпуса на отъемных фланцах 11 установлены трубчатые электронагреватели 12, также введенные в полость водяной рубашки. Ванна снабжена продуктовым краном 13, переливной трубой 14, патрубком со сливным вентилем 15 и электромагнитным вентилем 16, соединяющим полость водяной рубашки с водопроводом. Для электросоединений электрооборудования со шкафом управления, установленного на корпусе ванны, она снабжена соединительными коробками 17.

Шкаф управления содержит (фиг.2) автоматический выключатель 18, предохранители 19, выключатели цепей управления 20, кнопочный пост управления 21, пускатель 22 мешалки 8, пускатель 23 нагревателей 12, пускатель 24 электромагнитного клапана, реле времени 25, ключ выбора режима 26, терморегулятор 27, вторичный преобразователь 28 реле уровня, сигнальные лампы питания 29 и опасного снижения уровня воды в рубашке 30, а также звуковой сигнал 31.

Электрические соединения элементов схемы, приведенной на фиг.2, в основном аналогичны подобным соединениям в ванне пастеризационной, взятой нами за прототип. Отличие состоит в цепи включения режима нагрева, отходящей от контактов ключа выбора режима. В предлагаемой ванне эта цепь содержит контакт реле уровня 28, замыкающийся при заданном уровне воды в рубашке, соединенный последовательно с разветвлением, в одной ветви которого последовательно включены реле времени и параллельно соединенные друг с другом размыкающий контакт пускателя нагревателя и замыкающий времянезависимый контакт реле времени, а в другой ветви последовательно включены катушка пускателя нагревателя и контакт терморегулятора, размыкающийся при достижении заданной температуры нагрева (пастеризации).

Работа ванны осуществляется в трех режимах: охлаждения, нагрева (пастеризации), термостатической выдержки с возможностью независимого управления мешалкой в любом режиме. Предусмотрена сигнализации наличия электропитания, недостатка или исчезновения воды в рубашке, окончания режимов нагрева и охлаждения. Оператором выбирается режим работы ванны с помощью ключа 26. До этого должны быть установлены требуемые технологией выдержка времени реле 25 и установки терморегулятора для нагрева и охлаждения.

В режиме охлаждения замкнутый при исходной высокой температуре контакт терморегулятора включает электромагнитный клапан, чем открывает поступление воды в рубашку, откуда, охлаждая продукт, она через переливную трубу свободно сливается в канализацию до тех пор, пока температура продукта контролируемая терморегулятором не сравняется с уставкой. При этом терморегулятор размыкает свой контакт, клапан на линии охлаждающей воды закрывается, пускатель 24 при своем отключении включает звуковой сигнал, призывающий оператора перевести ключ выбора в нейтральное положение для отключения режима и звукового сигнала.

В режиме нагрева замкнутый при исходной низкой температуре продукта контакт терморегулятора включает через пускатель 23 нагреватели, которые начинают нагрев продукта через рубашку. В случае недостатка воды в рубашке с помощью контакта реле уровня блокируется пускатель 23, включается световой аварийных сигнал 30 и звуковой предупреждающий 31, чем предотвращается отказ обнажившихся от воды нагревателей. При достижении заданной температуры нагрева, контролируемой терморегулятором, контакт последнего размыкается, отключив катушку пускателя 23 и питание нагревателей.

При этом замкнувшимся контактом пускателя 23 включается реле времени, с помощью собственного времянезависимого контакта это реле встает на самопитание и начинает отсчет времени нагрева, в течение которого обеспечивается возможность повторных включений при возможном снижении температуры нагрева через контакт терморегулятора уже описанным образом. По истечении заданной выдержки времени замыкается времянезависимый контакт реле времени, включая звуковой сигнал, свидетельствующий об окончании режима и призывающий перевести ключ выбора режима в нейтральное положение, чем отключается режим нагрева и звуковой сигнал.

Режим термостатической выдержки (или хранения) продукта проводится при нейтральном положении ключа 26. Температурный режим при этом определяется предшествующим режимом нагрева или охлаждения и мало изменяется во времени за счет большой тепловой инерции термоизолированной емкости, заполненной продуктом и водой в рубашке, обладающими значительной теплоемкостью.

Таким образом, предлагаемая ванна позволяет проводить тепловую обработку пищевых продуктов в условиях применения из энергоресурсов лишь электроэнергии и холодного водоснабжения, что дает возможность перерабатывать сырье малым предприятиям и хозяйствам, лишенным пароснабжения. Экономическая эффективность этого решения состоит в экономии капитальных затрат, компенсирующих потери в преобразовании энергии через пар, поскольку КПД электронагрева от ТЭНов выше КПД парового нагрева, а также в возможности, которую предоставляет предлагаемая ванна производителю молока, лишенному пароснабжения, а поэтому лишенному возможности перерабатывать сырье, получения большой коммерческой прибыли от реализации готовых продуктов по сравнению с прибылью от реализации непереработанного сырья.