установка для бесфреонового охлаждения молока

Формула изобретения

1. Установка для бесфреонового охлаждения молока, содержащая теплоизолированную герметизированную емкость, вакуумный агрегат, включающий насосы высокого и низкого вакуума, расположенный между ними конденсатор, электроконтактный вакуумметр, электромагнитный вентиль, отличающаяся тем, что теплоизолированная герметизированная емкость для охлаждения в потоке выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндрического сосуда, торцы которого соединены между собой через внутреннюю полость теплообменными трубками, а на торцах герметично установлены крышки с углублениями, соединяющими концевой срез одной теплообменной трубки с начальным срезом другой с образованием сквозного канала, причем начальная часть первой теплообменной трубки и концевая часть последней теплообменной трубки соединены с подводящей и отводящей ветвями молокопровода, а на верхней цилиндрической поверхности теплоизолированной герметизированной емкости установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера, соединенная, в свою очередь, с вакуумным агрегатом и источником водоснабжения через клапан, например, поплавкого типа, и терморегулирующий вентиль.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в герметизированную теплоизолированную емкость заливается вода или жидкость с температурой замерзания ниже 0^oС, например, водный раствор поваренной соли.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части теплоизолированной и герметизированной емкости установлен датчик температуры, электрически связанный с вакуумным агрегатом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, молочной и пищевой промышленности и может быть использовано для охлаждения, а также других видов тепловой обработки в потоке молока, воды и других жидких продуктов без применения фреоновых холодильных установок.

Известно устройство для охлаждения молока, содержащее емкость и фреоновую холодильную установку, обеспечивающую охлаждение через промежуточный хладоноситель - ледяную воду (Зеликовский И.А., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки. М., Пищевая промышленность, 1970).

Недостатками этого устройства являются большие затраты энергии, так как охлаждение промежуточного хладоносителя - воды - при отводе тепла от молока происходит через металлическую стенку во фреоновом испарителе с использованием компрессоров. Кроме того, применение фреонов нарушает экологический баланс в природе, разрушает атмосферный озон и подлежит запрету международными соглашениями.

Известны устройства, в которых охлаждение молока выполняется без использования фреонов за счет вакуумного холодильного эффекта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для бесфреонового охлаждения молока, содержащее теплоизолированную герметизированную емкость, вакуумный агрегат, включающий насосы высокого и низкого вакуума и расположенный между ними конденсатор водяных паров, электроконтактный вакуумметр и терморегулирующий вентиль (RU 2108711 C1, A 01 J 9/04, 20.04.98). Это устройство имеет между конденсатором и емкостью для молока линию возврата конденсата.

Недостатком этого устройства является невозможность применения его на молочных фермах и молочных заводах с большими объемами обрабатываемого молока и поточной технологией, так как создание теплоизолированных герметизированных вакуумных емкостей большой вместимости представляет собой сложную техническую задачу. Они очень дороги в производстве и эксплуатации и по этой причине на крупных фермах и молочных заводах практически не применяются. Кроме того, эксплуатация таких вакуумных емкостей нежелательна с точки зрения техники безопасности. Особенно это относится к емкостям повышенной вместимости. Вместимость таких емкостей на объектах сельского хозяйства и пищевой промышленности составляет от 2,5 до 6 м³.

Наличие в прототипе специальной линии возврата конденсата ухудшает санитарное состояние молока и делает охладитель еще более дорогим. Отмеченные недостатки не дают возможности обеспечить широкое внедрение указанного охладителя на молочных фермах и молочных заводах.

Изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в повышении эффективности и снижении энергоемкости процесса охлаждения, расширении сферы его использования в новых экологических безопасных поточных технологиях.

Для достижения этого технического результата установка для бесфреонового охлаждения молока, содержащая теплоизолированную герметизированную емкость, вакуумный агрегат, включающий насосы высокого и низкого вакуума, расположенный между ними конденсатор, электроконтактный вакуумметр, электромагнитный вентиль отличается тем, что теплоизолированная герметизированная емкость для охлаждения молока в потоке выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндрического сосуда, торцы которого соединены между собой через внутреннюю полость теплообменными трубками, а на торцах герметично установлены крышки с углублениями, соединяющими концевой срез одной теплообменной трубки с начальным срезом другой с образованием сквозного канала, причем начальная часть первой теплообменной трубки и концевая часть последней теплообменной трубки соединены с подводящей и отводящей ветвями молокопровода, а на верхней цилиндрической поверхности теплоизолированной герметизированной емкости установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера, соединенная в свою очередь с вакуумным агрегатом и источником водоснабжения через клапан, например, поплавкового типа, и терморегулирующий вентиль. В герметизированную теплоизолированную емкость может быть залита жидкость с низкой температурой замерзания ниже 0^oC, например, водный раствор поваренной соли (рассол). В нижней части теплоизолированной и герметизированной емкости может быть установлен датчик температуры, электрически связанный с вакуумным агрегатом.

На чертеже схематично изображен общий вид установки.

Установка для бесфреонового охлаждения молока в потоке содержит теплоизолированную герметизированную емкость 1, вакуумный агрегат, включающий насосы 2, 3 соответственно высокого вакуума и низкого вакуума и расположенный между ними конденсатор 4, электроконтактный вакуумметр 5, электромагнитный вентиль 6. Теплоизолированная герметизированная емкость 1 выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндрического сосуда, торцы которого соединены между собой через внутреннюю полость теплообменными трубками 7, а на торцах герметично установлены крышки 8 с углублениями, соединяющими концевой срез одной теплообменной трубки 7 с начальным срезом другой с образованием сквозного канала, причем начальная часть первой теплообменной трубки 7 и концевая часть последней теплообменной трубки 7 соединены с подводящей и отводящей ветвями 9, 10 молокопровода, а на верхней цилиндрической поверхности теплоизолированной герметизированной емкости 1 установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера 11, соединенная в верхней части с вакуумным агрегатом, а также соединенная с источником водоснабжения через клапан 12, терморегулирующий вентиль 13 и электромагнитный вентиль 14, причем в нижней части теплоизолированной и герметизированной емкости 1 и в резервуаре 15 для молока установлен датчик 16 температуры, электрически через блок управления 17 соединенный с вакуумным агрегатом, а на молокопроводе установлен молочный насос 18, подсоединяемый через кран 19.

Установка для бесфреонового охлаждения молока в потоке работает следующим образом.

В теплоизолированную герметизированную емкость 1 заливается хладагент в виде воды или жидкости с температурой замерзания ниже 0^oC, например, водный раствор поваренной соли - рассол. Затем включается насос 3 низкого вакуума, затем, по сигналу электроконтактного вакуумметра 5 включается насос 2 высокого вакуума. После вакуумирования полости, образуемой теплоизолированной герметизированной емкостью 1 и вакуумной камерой 11, хладагент начинает кипеть и интенсивно испаряться, поглощая тепло и охлаждая систему. Пары хладагента откачиваются насосом 2 высокого вакуума и конденсируются в виде воды в конденсаторе 4, при этом насос 3 низкого вакуума периодически включается блоком управления 17, откачивая воздух, попадающий через неплотности и зазоры герметизированной оболочки вакуумированного объема. При понижении уровня жидкого хладагента в вакуумированном объеме вследствие его испарения открывается клапан 12, например, поплавкового типа, или рассол под действием разности давлений в источнике водоснабжения и вакуумной камере 11 через терморегулирующий вентиль 13 и электромагнитный вентиль 14 поступает в вакуумированный объем. Клапан 12 поплавкового типа объединяет клапанное устройство и датчик уровня. Вода дросселируется через терморегулирующий вентиль 13. Образовавшиеся в процессе дросселирования пары откачиваются насосом 2 высокого вакуума и подаются в конденсатор 4. Терморегулирующий вентиль 13 отрегулирован таким образом, чтобы уравнивать интенсивность образования паров воды и производительность откачного вакуумного агрегата. При достижении требуемой температуры хладагента (2. ..3^oC), по сигналу датчика 19 температуры через блок 17 управления включается молочный насос 18, и молоко из нижней части резервуара 15 или другой части технологической линии начинает поступать через подводящую ветвь 9 молокопровода в теплообменные трубки 7, проходя через них, охлаждается и через отводящую ветвь 10 молокопровода и кран 19 подается в резервуар 15 или другое звено технологической линии. Охлаждение производится до тех пор, пока по сигналу датчика 16 температуры, установленного в резервуаре 15, процесс охлаждения не останавливается. При этом вакуумный агрегат отключается. Если в процессе хранения температура молока повышается, то охлаждение по сигналу датчика 16 температуры и блока 17 управления может быть возобновлено.

Молочный канал установки легко промывается как циркуляционно, так и вручную. При этом крышки 8 могут быть сняты и внутренняя поверхность теплообменных трубок 7 может чиститься ершами вручную. В теплоизолированную герметизированную емкость 1 может быть залита жидкость с низкой температурой замерзания, например рассол, для того, чтобы распространить температуру охлаждения хладоносителя на область отрицательных температур и увеличить интенсивность охлаждения молока. При испарении воды в процессе охлаждения, концентрация хладагента (рассола) увеличивается, но при поступлении воды во время открытия поплавкового клапана 12 концентрация восстанавливается.

Молочный канал установки включает подводящую ветвь 9 молокопровода, систему теплообменных труб 7, отводящую ветвь 10 молокопровода. Молоко или другая жидкость по этому молочному каналу могут перемещаться кроме воздействия насоса 18 и под действием вакуума в виде молоковоздушной смеси, как это происходит в молокопроводах доильных установок.

Данная установка снижает капитальные и эксплуатационные затраты на оборудование для охлаждения молока и, тем самым, повышает эффективность и экологическую безопасность процесса охлаждения или любого вида тепловой обработки молока. При этом расширяется сфера применения вакуумных систем в поточных линиях охлаждения молока и других жидкостей.

В результате использования изобретения за счет применения новых типов вакуумных испарителей и герметизированных емкостей поточного типа с горизонтальными теплоизолированными трубами, сфера действия вакуумных охлаждающих систем значительно расширяется и распространяется на новые поточные экологически безопасные технологии. При этом уменьшаются затраты энергии на охлаждение хладагента за счет непосредственного воздействия на него, исключая теплопередающие стенки.