Устройство для охлаждения и пастеризации молока на животноводческих фермах

 

Изобретение предназначено для использования на небольших предприятиях в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности при обработке и хранении молока. Устройство содержит резервуары для пастеризованного и непастеризованного молока, сообщенный с последним через рекуперативный теплообменник резервуар для молока, подаваемого на пастеризацию, теплообменный резервуар, аккумуляторы тепла и холода, термоэлектрические модули, насосные агрегаты, датчики температуры. Термоэлектрические модули прикреплены одной стороной к теплообменной пластины, а противоположной стороной - к каналу для теплохладоносителя. С этим каналом соединены аккумуляторы тепла и холода и рубашка теплообменного резервуара. К другой стороне пластины прикреплен канал для молока. Он соединен с теплообменным резервуаром, с резервуаром для молока, подаваемого на пастеризацию, и через рекуперативный теплообменник - с резервуаром для пастеризованного молока. Изобретение обеспечивает повышение надежности в работе, снижение энергоемкости, металлоемкости и эксплуатационных затрат. 1 ил.

Изобретение относится к области охлаждения и тепловой обработки молока и может быть использовано на небольших предприятиях в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов.

Известны устройства для охлаждения и тепловой обработки молока, содержащие резервуар с водяной рубашкой для нагрева и охлаждения молока (см., например, Томбаев Н.И. Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1972, Ванны длительной пастеризации, с. 197...199).

Недостатком этих устройств является длительный режим нагрева и охлаждения, не способствующий сохранению качества молока, наличие энергоемких внешних устройств для нагрева и охлаждения: паровых котлов, холодильных установок.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности являются пластинчатые пастеризаторы (см. Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1968, с. 103. . . 112). Эти; аппараты состоят из теплообменных пластин, изолированных каналов для молока и теплоносителя, насосных агрегатов для молока, хладоносителя и теплоносителя, датчиков температуры, трубопроводной и запорно-регулирующей арматуры, блока управления, резервуаров для молока.

Недостатком этих устройств является их большая энергоемкость и материалоемкость, необходимость наличия внешних устройств для нагрева и охлаждения молока, большие капитальные и эксплуатационные затраты, что ограничивает их применение на сельскохозяйственных объектах, предприятиях пищевой промышленности, особенно небольшой мощности.

Техническим результатом применения предлагаемого устройства является повышение надежности в работе, снижение энергоемкости и металлоемкости, капитальных и эксплуатационных затрат.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что к одной стороне теплообменных пластин крепятся термоэлектрические модули, а к другой стороне - изолированные каналы, соединенные трубами одним концом с насосным агрегатом и далее с выходной частью теплообменного резервуара, а другим концом - через вентили с входной частью теплообменного резервуара, а к противоположной стороне термоэлектрических модулей крепится другой изолированный канал, соединенный трубами одним концом через насосный агрегат и вентили с аккумуляторами тепла и холода, которые в свою очередь, через вентили соединены трубами с противоположным концом изолированного канала, теплохладоносителя и рубашкой теплообменного резервуара, а насосный агрегат соединен с входной частью рубашки теплообменного резервуара через вентиль, причем выходная часть изолированного канала для молока соединена через вентили с резервуаром для молока, подаваемого на пастеризацию, и через вентиль - на рекуперативный теплообменник и далее на резервуар для пастеризованного молока, а резервуар для непастеризованного молока, который через вентиль и насосный агрегат соединен с каналом для нагрева молока рекуперативного теплообменника и далее с резервуаром для молока, подаваемого на пастеризацию, причем в теплообменном резервуаре, на теплообменных пластинах и в аккумуляторах тепла и холода установлены датчики температуры, электрически соединенные с блоком управления.

На чертеже изображена схема устройства для охлаждения и пастеризации молока на животноводческих фермах.

На чертеже изображены: теплообменная пластина 1, к которой крепятся термоэлектрические модули 2, а к другой стороне - изолированные каналы 3, соединенные трубами одним концом с насосным агрегатом 4 и далее с выходной частью теплообменного резервуара 5, а другим концом через вентили 17 и 6 с входной частью теплообменного резервуара 5, а к противоположной стороне термоэлектрических модулей 2 крепится другой изолированный канал 7, соединенный трубами одним концом через насосный агрегат 8 и вентили 9 и 10 с аккумуляторами тепла 11 и холода 12, которые в свою очередь, через вентили 13 и 14 соединены трубами с противоположным концом изолированного канала 7 теплохладоносителя и рубашкой 15 теплообменного резервуара 5, а насосный агрегат 8 соединен с входной частью рубашки 15 теплообменного резервуара 5 через вентиль 16, а выходная часть изолированного канала 3 для молока соединена через вентили 17 и 18 с резервуаром для молока 19, подаваемого на пастеризацию, и через вентиль 20 на рекуперативный теплообменник 21 и далее на резервуар для пастеризованного молока 22, а резервуар для непастеризованного молока 23, который через вентиль 24 и насосный агрегат 25 соединен с каналом для нагрева молока рекуперативного теплообменника 21 и далее с резервуаром для молока 19, подаваемого на пастеризацию, причем в теплообменном резервуаре 5, на теплообменных пластинах 1 и в аккумуляторах тепла 11 и холода 12 установлены датчики температуры 26,27, 28, 29, электрически соединенные с блоком управления 30.

Резервуары 19, 22, 23, насосные агрегаты 25, 30, вентили 18, 24, 31, 32 входят в состав комплектации технологических линий обработки молока на фермах.

Устройство для охлаждения и пастеризации молока на животноводческих фермах работает следующим образом.

Предварительно нагретое пастеризуемое молоко из резервуара для молока 19 через вентили 18,32,17, 6, подается насосным агрегатом 30 в теплообменный резервуар 5, где накапливается. Нагрев происходит в рекуперативном теплообменнике 21, о чем будет сказано ниже. Затем с блока управления 30 включаются термоэлектрические модули 2 и теплообменные пластины 1 нагреваются. Нагрев контролируется датчиком температуры 27. Одновременно включается насосный агрегат 8 и вода из аккумулятора холода 12 через вентиль 10 поступает в изолированный канал 7, охлаждается холодными полюсами термоэлектрических модулей 2 и через вентиль 14 поступает обратно в аккумулятор холода 12. Он начинает "заряжаться". Контроль осуществляется датчиком температуры 29. После достижения заданной температуры включается насосный агрегат 4 и молоко через вентиль 33 из теплообменного резервуара 5 поступает в изолированный канал 3, где нагревается. Затем молоко через вентили 17 и 6 возвращается в теплообменный резервуар 5. Процесс может повторяться многократно. После достижения заданных режимов пастеризации вентилями 10 и 14 аккумулятор холода 12 может быть отключен, и вентилями 9 и 13 включен аккумулятор тепла 11. Нагретая вода поступает в рубашку 15 теплообменного резервуара 5, и режим пастеризации может быть продолжен в теплообменном резервуаре 5. Контроль осуществляется датчиком температуры 26. При этом насосный агрегат 4 отключается и вентиль 33 перекрывается. После завершения режима пастеризации термоэлектрические модули 2 по команде с блока управления 30 переключаются на охлаждение теплообменных пластин 1 и изолированных каналов 3. Открывается вентиль 33 и включается насосный агрегат 4 и протекающее молоко по изолированному каналу 3 начинает охлаждаться. При этом вода из аккумулятора тепла 11 через вентиль 9 насосным агрегатом 8 подается к теплым полюсам термоэлектрических модулей 2 и далее через вентиль 13 возвращается в аккумулятор тепла 11 и он "заряжается" для следующего цикла пастеризации. Контроль осуществляется датчиком температуры 28. Дополнительное охлаждение молока производится направлением хладоносителя из аккумулятора холода 12. Тогда холодная вода через вентиль 10 насосным агрегатом 8 подается через вентиль 16 в рубашку 15, охлаждая молоко в теплообменном резервуаре 5, затем вода через вентиль 14 возвращается в аккумулятор холода 12. Доохлаждение молока может производиться и с использованием процесса рекуперации энергии. При этом молоко из резервуара непастеризованного молока 23 через вентиль 24 насосным агрегатом 25 подается в канал нагрева рекуперативного теплообменника 21 и затем поступает в резервуар 19, где накапливается для проведения пастеризации. Проходя по рекуперативному теплообменнику 21, молоко нагревается, т.к. в него подается горячее молоко после цикла пастеризации из теплообменного резервуара 5. При этом молоко следует от насосного агрегата 4 через вентили 17 и 20 в рекуперативный теплообменник 21, охлаждается и поступает в резервуар пастеризованного молока 22. В нем молоко доохлаждается, т.к. охлаждающая рубашка резервуара пастеризованного молока 22 подключена к источнику естественного или искусственного холода. Из резервуара пастеризованного молока 22 насосным агрегатом 30 через вентили 31 и 32 обработанное молоко поступает в молоковоз для реализации или на расфасовку.

В предлагаемом устройстве используется непосредственный нагрев и охлаждение молока в режиме быстрой тонкослойной пастеризации, что является наиболее качественным и энергетически выгодным режимом. Этим объясняется уменьшение энергоемкости и материалоемкости устройства.

Применение термоэлектрических модулей позволяет повысить уровень автоматизации системы, снизить капитальные и эксплуатационные затраты на сельскохозяйственных объектах, особенно небольшой мощности.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения и пастеризации молока, содержащее резервуар подаваемого на пастеризацию молока, рекуперативный теплообменник, теплообменный резервуар, изолированные каналы для молока и теплохладоносителя, насосные агрегаты, отличающееся тем, что оно снабжено резервуарами для непастеризованного и пастеризованного молока, аккумуляторами тепла и холода и термоэлектрическими модулями, прикрепленными к одной стороне теплообменной пластины, при этом изолированный канал для теплохладоносителя прикреплен к противоположной стороне термоэлектрических модулей и аккумуляторы тепла и холода соединены трубами через насосный агрегат с концами этого канала и рубашкой теплообменного резервуара, а изолированные каналы для молока прикреплены к другой стороне теплообменной пластины и соединены трубами одним концом с насосным агрегатом и далее с выходной частью теплообменного резервуара, а другим концом - с входной частью теплообменного резервуара, с резервуаром для молока, подаваемого на пастеризацию, и через вентиль и рекуперативный теплообменник - с резервуаром для пастеризованного молока, причем резервуар для непастеризованного молока соединен с резервуаром для молока, подаваемого на пастеризацию через рекуперативный теплообменник.

РИСУНКИ

Рисунок 1