устройство для охлаждения молока

Формула изобретения

Устройство для охлаждения молока, содержащее проточный теплообменник, состоящий из параллельного набора прямоугольных теплообменных пластин, сваренных между собой через зазорозадающие прокладки, выполненные из того же материала, что и теплообменные пластины, так, что они образуют чередующиеся между собой параллельные каналы молочного и водяного контуров, отличающееся тем, что устройство оборудовано приемной емкостью для сбора свежевыдоенного молока, молочным насосом с пусковым устройством и краном-регулятором потока молока, причем молочный насос установлен в молокопроводе, соединяющем приемную емкость с теплообменником, а кран-регулятор установлен в отрезке молокопровода, соединяющем выход молочного насоса со штуцером впускного коллектора молочного контура теплообменника.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильному оборудованию и предназначено для проточного охлаждения молока по энергосберегающей технологии на молочно-товарных фермах и в фермерских хозяйствах, оборудованных доильными установками, предназначенными для сбора свежевыдоенного молока в доильные ведра.

Известно устройство для охлаждения молока по патенту №2160986, A01J 9/04, F25D 3/00, RU.

Устройство содержит проточный теплообменник, подключенный к молочному контуру и циркуляционному контуру охлаждающей воды так, что вход молочного контура теплообменника подключен через расширитель непосредственно к вакуумной магистрали доильной установки, а выход молочного контура подключен к теплоизолированной накопительной емкости через стабилизатор потока молока, причем расширитель и стабилизатор потока молока соединены между собой обводным вакуум-проводом, при этом вход водяного контура теплообменника подключен через насос к скважине, расположенной в непосредственной близости от фермы, а выход водяного контура подключен к накопителю подогретой питьевой воды.

Как отмечено в патенте, теплообменник в зависимости от производительности может быть представлен в двух вариантах:

- в первом варианте теплообменник с производительностью до 400 литров молока в час состоит из двух блоков, каждый из которых имеет собственный независимый водяной контур, причем блоки соединены между собой с помощью двух регулируемых плавающих петель и в рабочем состоянии стянуты через вакуумное уплотнение замками, а поверхности теплообмена каждого блока выполнены в виде жестких меандров, разделяющих между собой две системы параллельных взаимопроникающих каналов, расположенных по обеим сторонам монолитных плит, при этом каналы со стороны поверхностей соприкасающихся блоков образуют единый составной легкоразборный молочный контур, а каналы с внешних сторон соприкасающихся плит, загерметизированные плоскими крышками, образуют два параллельных контура, предназначенных для циркуляции охлаждающей воды;

- во втором варианте теплообменник с производительностью более 400 литров парного молока в час состоит из параллельного набора теплообменных поверхностей, образующих чередующиеся между собой составные легкоразборные молочные и водяные контуры, причем теплообменные поверхности выполнены в виде жестких меандров, разделяющих между собой две системы параллельных взаимопроникающих каналов, расположенных по обеим сторонам монолитных плит, при этом теплообменные поверхности установлены между подвижной и неподвижной плоскими крышками и в рабочем состоянии стянуты через вакуумные уплотнения силовым винтом.

К недостаткам устройства следует отнести следующее.

Выполнение расширителя и теплообменника в виде самостоятельных конструктивных элементов предусматривает наличие дополнительного молокопровода с большим количеством вакуумных соединений, что затрудняет очистку системы после каждого цикла доения. Кроме того, существующие в молочной промышленности способы соединений вакуумных трубопроводов не обеспечивают требуемой герметичности, поэтому неизбежное натекание воздуха в молочный контур на участках уже сформировавшегося потока приводит к нарушению его сплошности и, соответственно, ухудшению условий теплоотдачи в каналах теплообменника.

Предложенные в устройстве конструкции теплообменников зависят от их производительности, что затрудняет унификацию устройства в целом. Помимо этого необходимость обеспечения высокой соосности составных каналов в контурах со стороны соприкасающихся блоков и теплообменных поверхностей приводит к увеличению трудоемкости их изготовления.

Наличие резиновых вакуумных уплотнений между теплообменными пластинами молочного и водяного контуров вызывает необходимость использования в качестве хладоносителя только чистой питьевой воды [СанПин 2.3.4.551-96 «Производство молока и молочных продуктов»], так как не исключена вероятность ее просачивания в молочный контур теплообменника. Это, в свою очередь, ограничивает возможность использования таких устройств в сочетании с водой низкого качества.

Кроме того, необходимо отметить, что в России достаточно широкое распространение получили аппараты линейной дойки, такие как АД-100А и ДАС-2Б, предусматривающие сбор молока в доильные ведра. Таким образом, устройство по патенту №2160986, A01J 9/04, F25D 3/00, RU, несмотря на свою высокую эффективность, в вышеотмеченных хозяйствах остается невостребованным.

Известно также устройство для охлаждения молока по патенту №2233582, A01J 9/04, F25D 3/00, F28D 3/00, 7/00, RU.

Устройство содержит проточный теплообменник, вход молочного контура которого подключен через расширитель непосредственно к вакуумной магистрали доильной установки, а выход молочного контура теплообменника подключен к теплоизолированной накопительной емкости через стабилизатор потока молока, в расширитель установлены фильтры очистки молока, и расширитель объединен с теплообменником, при этом теплообменник состоит из параллельного набора прямоугольных теплообменных пластин, сваренных между собой через зазорозадающие прокладки так, что они образуют чередующиеся между собой параллельные каналы молочного и водяного контуров, причем входы и выходы каналов молочного контура расположены на торцевых сторонах теплообменных пластин, а входы и выходы каналов водяного контура расположены на концах диагоналей их боковых сторон.

Недостатком устройства (также как и устройства по патенту №2160986, A01J 9/04, F25D 3/00, RU) является то, что оно не может быть использовано в хозяйствах, оборудованных аппаратами линейной дойки, такими как АД-100А и ДАС-2Б, предусматривающими сбор молока в доильные ведра.

По совокупности существенных признаков данное устройство наиболее близко к заявляемому и может быть принято в качестве прототипа.

Для решения проблемы эффективного охлаждения молока в условиях использования доильного оборудования, предназначенного для сбора молока в доильные ведра, предлагается устройство для охлаждения молока, содержащее проточный теплообменник, состоящий из набора прямоугольных теплообменных пластин, сваренных между собой через зазорозадающие прокладки, состоящие из того же материала, что и теплообменные пластины, так, что они образуют чередующиеся между собой параллельные каналы молочного и водяного контуров, отличающееся от прототипа тем, что:

устройство оборудовано приемной емкостью для сбора свежевыдоенного молока, позволяющей использовать устройство совместно с аппаратами линейной дойки АД-100А, ДАС-2Б и им подобными, предназначенными для сбора свежевыдоенного молока в доильные ведра,

для создания тока молока в молочном контуре устройство оборудовано молочным насосом, осуществляющим перекачку молока из приемной емкости устройства в молочный контур теплообменника, а также

устройство оборудовано краном-регулятором потока молока, установленным в отрезок молокопровода, соединяющий молочный насос с молочным контуром теплообменника, и позволяющим регулировать скорость течения молока в молочном контуре.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - общий вид устройства для охлаждения молока;

на фиг.2 - принципиальная схема устройства для охлаждения молока;

на фиг.3 - общий вид теплообменника (технологические крышки сняты);

на фиг.4 - общий вид блока теплообменных пластин;

на фиг.5 - продольное сечение А по фиг.4;

на фиг.6 - продольное сечение Б по фиг.4.

На чертежах изображены:

1 - основание;

2 - теплообменник;

3 - приемная емкость для сбора парного молока;

4 - крышка приемной емкости;

5 - насос молочный универсальный;

6 - молокопровод;

7 - кран-регулятор потока молока;

8 - теплообменные пластины;

9 - зазорозадающие прокладки;

10 - каналы молочного контура теплообменника;

11 - каналы водяного контура теплообменника;

12 - технологические крышки;

13 - впускной коллектор молочного контура;

14 - штуцер впускного коллектора молочного контура;

15 - выпускной коллектор молочного контура;

16 - штуцер выпускного коллектора молочного контура;

17 - теплоизолированная емкость;

18 - впускной коллектор водяного контура;

19 - штуцер впускного коллектора водяного контура;

20 - выпускной коллектор водяного контура;

21 - штуцер выпускного коллектора водяного контура;

22 - накопительная емкость для сбора подогретой воды;

23 - пусковое устройство молочного насоса.

Устройство для охлаждения молока содержит основание 1, на котором укреплены проточный теплообменник 2, приемная емкость 3 для сбора парного молока с крышкой 4 и насос 5 молочный, а также содержит молокопровод 6 с установленным в нем краном-регулятором 7 потока молока.

Теплообменник 2 состоит из параллельного набора прямоугольных теплообменных пластин 8, сваренных между собой через зазорозадающие прокладки 9, выполненные из того же материала, что и теплообменные пластины 8, и исполняющие также функции припоя для аргонодуговой сварки таким образом, что они образуют чередующиеся между собой параллельные каналы молочного 10 и водяного 11 контуров теплообменника 2. Теплообменник 2 оборудован двумя технологическими крышками 12, герметично закрывающими торцевые поверхности каналов молочного 10 контура, которые не сварены между собой зазорозадающими прокладками 9. Каналы молочного контура 10 теплообменника 2 через впускной коллектор 13 и его штуцер 14 присоединены молокопроводом 6 к выходу насоса 5 молочного через кран-регулятор 7 потока молока, а через выпускной коллектор 15 и его штуцер 16 молочного контура - к теплоизолированной емкости 17, предназначенной для временного хранения охлажденного молока. Каналы водяного 11 контура теплообменника 2 через впускной коллектор 18 и его штуцер 19 подключены к магистрали подачи холодной воды, а через выпускной коллектор 20 и его штуцер 21 - к накопительной емкости 22 для сбора подогретой воды. Насос 5 молочный снабжен пусковым устройством 23 и входом соединен молокопроводом 6 с приемной емкостью 3 для сбора парного молока. Впускные 14, 19 и выпускные 16, 21 штуцера коллекторов каналов молочного 10 и водяного 11 контуров теплообменника 2 расположены на нижней и верхней сторонах теплообменника соответственно так, как это показано на фиг.3.

Устройство работает следующим образом.

При включении пускового устройства 23 запускается насос 5 молочный, который нагнетает молоко из приемной емкости 3 устройства по молокопроводу 6 через штуцер 14 во впускной коллектор 13 молочного контура теплообменника 2, где оно, распределяясь между каналами 10 молочного контура, продолжает свое движение по направлению к выпускному коллектору 15. Скорость движения молока регулируют с помощью крана-регулятора 7 потока молока, установленного в отрезке молокопровода 6, соединяющем выход насоса 5 молочного с впускным коллектором 13 молочного контура. Одновременно с движением молока по каналам молочного контура 10 вода, нагнетаемая во впускной коллектор 18 водяного контура центробежным насосом (не показан), распределяется по каналам 11 водяного контура теплообменника 2 и движется в противотоке с молоком по направлению к выпускному коллектору 20, отбирая тепло у молока. Охлажденное молоко после выхода из теплообменника 2 через выпускной коллектор 15 молочного контура поступает в штатную теплоизолированную емкость фермы 17, где временно хранится до окончания процесса дойки. Подогретая вода после выхода из теплообменника 2 через выпускной коллектор 20 водяного контура направляется в накопительную емкость 22 с целью ее использования для удовлетворения гигиенических и технологических потребностей фермы.

Обслуживание устройства сводится к его очистке после каждого рабочего цикла. Эта операция выполняется после окончания процесса охлаждения молока путем заливки в приемную емкость 3 воды или тех же химических средств, которые используются для промывки аппаратов линейной дойки.

Дополнительная очистка теплообменника 2, которая заключается в удалении посторонних твердых загрязнений, производится при вскрытии его молочного контура. Для этого достаточно снять две технологические крышки 12 с торцевых поверхностей каналов 10 молочного контура теплообменника 2 и осмотреть его каналы на просвет. При наличии твердых загрязнений они удаляются с помощью гибкой стальной пластины.

Относительно предлагаемого устройства для охлаждения молока можно отметить следующее.

Устройство просто в эксплуатации, отличается высокой ремонтопригодностью и низким энергопотреблением. Теплообменные пластины и зазорозадающие прокладки теплообменника выполнены из нержавеющей стали, что в сочетании с удобством очистки каналов обуславливает высокую надежность и долговечность как теплообменника, так и устройства в целом. Наличие приемной емкости для сбора парного молока позволяет использовать предлагаемое устройство для охлаждения молока в фермерских хозяйствах и на молочно-товарных фермах, оборудованных аппаратами линейной дойки, предусматривающими сбор молока в доильные ведра. Возможность плавной регулировки скорости потока молока в каналах теплообменника позволяет устанавливать наиболее оптимальный режим работы устройства, при котором время охлаждения молока должно лишь на 5-10 минут превышать продолжительность процесса доения коров.