Электропастеризационная установка для тепловой обработки жидкого продукта

 

1. ЭЛЕКТРОПАСТЕРИЗАЦИОННАЯ УСТАЙОВКА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО ПРОДУКТА, например молока, содержащая теплообменный аппарат со шлангами и теплорбменными элект- 1зопроводными 1Г1ластинами, одни из которых соединены со штангами и образует секцио рекуперации, а другие снабжены электронагревательными элементам)» сопротивления, электроизолирсюаны от штанг и образуют секцию пастеризации^ уравнительную емкость ДЛЯ концентрированного моющего раствора, трубопроводы концентрированното моющего раствора, воды и сырого продукта с электрогидравлическими клапанами и систему автоматического ' згправления электрогидравлическими кдапан?ц>&4И, включающую блок управления с регулятором напряжения, о тличающаяся тем, что, с целью повышения точности контроля образования ,и удале.ния пригара Жидкого продукта, система автоматического управления электрогидравлическими клапанами дополнительно снабжена генератором напряжения, индикатором, элементами сравнения, реле времени и измерительной схемой, выполненнойв виде уравновешенного моста, рабочие поверхности одной или нескольких теплообменных пластин, расположенных на выходке секции пастеризаций, подсо'единены к вершине одного плеча, а рабочие поверхности смежных с ними теплообменных пластин подсоединены к заземлению установки и генератдру напряжения, рабочие поверхности одной ИЛИ нескольких теплообменных пластин, расположенных на входе''секции рекуперации, подсоединены к вершине другого плеча уравновеиенного моста, прй^гем рабочие Поверхности смежных с ними теплообменных пластин подсоединены к заземлению установкй'й" т'енератэру напряжения ' через штанги.2.Установка по п. 1 , о т Л и" - чающаяся I'eM, что, с целью оптимального регулирования температурного перепада между жидким продуктом и рабочими поверхностями,теплообменных пластин секции пасте- 'ризации, "обе вершины: двух-пл^еч уравновешенного моста параллельно подсоединены через индикатор к входу регулятора напряжения, питающего электронагревательные элементы сопротивления теплообменных электропроводных пластин.'3.Установка по'п. 1, о т л ичающаяся тем, что, с целью автоматического переключения коммуникаций установки с режима пастери-'зации жидкого продукта на режим циркуляционной мойки и обратно, обе вер шины двух плеч уравновешенного моста параллельно подсоединены через индикатор ко входам элементов сравнеS|ёа е•*^О5СП•^

, SU„„,716157

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЙАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЬ(БЛИН

1(5Р А 23 С 3/033 А 23 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССОР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЯЧзПМЙ!

К ASTOPCHGMY СОИДЕТЕЛЬСТВУ

> (21) 2455066/28-13 в виде уравновешенного моста, рабЬ(22) 04.02.77 чие поверхности одной или несколь(46) 30.03.85. Бюл. В 12 ких теплообменных пластин, располо(72) Ю.З.Красиокутский, С.А.Иичник, женных на выходе секции пастериэаВ.H.приходько и Л.С. Герасимович ции, подсоединены к вершине одного (71) Всесоюзный научно-исследова- плеча, а рабочие поверхности смежных тельский институт комплексных нроб- с ними теплообменкых пластин подсоелем машиностроения для животноводст- динены к заземлению установки и гева и кормопроизводства нератору напряжения, рабочие поверх,53) 637.133.3(088.8) ности одной или нескольких теплообменных пластин, расположенных на (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОНАСТЕРИЗАЦИОННАЯ входе секции рекуперации, подсоедине.

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ны к вершине другого плеча уравновеМ6ЩЮГО ПРОДУКТА, например молока, венного моста, причем рабочие поверхсодержащая теплообменный аппарат - ности смежных с ними теплообменных со штангами и теплообменными элект- пластин подсоединены к заземлению ропроводными пластинами, одни из установки и генератору напряжения которых соединены со штангами и об- через штанги. разуют секцию рекуперации, а другие 2, Установка но п. 1, о т л и — снабжеиы электронагревательными эле- ч а ю m а я с я тем, что, с целью ментаии сопротивления, электроизо- оптимального р гулировайия темперали9ованы от штанг и образуют секцию турного перепада между жидким пропастеризации уравнительную емкость дуктом и рабочими поверхностями для концентрированного моющего раст- тенлообменных пластин секции пастевора, трубопроводы концентрированно- ризации, обе вершины двух плеч уравго моющего раствора, воды и сырого новешенного моста параллельно подпродукта с электрогидравлическими соединены через индикатор к входу клапанами и систему автоматического регулятора напряжения, питающего

/. управления электрогидравлическими электронагревательные элементы сонклапанами, включающую блок управле- ротивлевия теплообменных электропро. иия с регулятором напряжения, о т- водных пластин.

I личающаяся тем, что, сце- 3. Установка по и. 1, о т л илью повыиения точности контроля об- ч а ю щ а я с я тем, что, с целью разования и удаления пригара жидкого автоматического переключения коммупродукта, система автоматического никаций установки с режима пастериуправления электрогидравлическими зации жидкого продукта на режим цирклапанами дополнительно снабжена куляционной мойки и обратно, обе вер генератором напряжения, индикатором, шины двух плеч уравновешенного мосэлементами сравнения, реле времени та параллельно подсоединены через

H измерительной схемой, выполненной индикатор ко входам элементов сравне с 7 ния, выходы которых подключены к электрогидравлическим клапанам, установленныМ соответственно на трубопроводах подачи сырого продукта и воды в уравнительную емкость.

4. Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью автоматического задания концентрации

16157 моющего раствора, обе вершины двух плеч уравновешенного моста параллелт но подсоединены через индикатор к реле времени, подключенного к электрогидравлическому клапану, установ» ленному на трубопроводе, соединяющем емкость для концентрированного моющего раствора с уравнительной емкостью.

ИзобрЕтение относится к областям молочной и пищевой промьппленности, а именно. к устройствам для тепловой обработки молока и других жидких пищевых продуктов. - - -- S

Известны автоматизированные пластинчатые пастеризационно-охладит ль. — . шие установки для быстрой тонкослойной пастеризации молока. Нагрев обрабатываемого продукта в пластинчатых отечественных и зарубежных установках осуществляют при переменном перепаде температур (температурном напоре) между теплоносителем и обрабаяаваемым продуктом по всей длине теплообменного тракта. Эта неравномерная нагрузка теплообменной поверхности при обработке молока приводит к образованию на рабочих поверхностях секций пастеризации постоянно увеличивающегося слоя пригара (отложения белка, жира, минеральных соединений) со стороны обрабатываемого продукта, который существенно уменьшает интенсивность теплопере, дачи, между теплообменивающимися средами и снижает производительность теплообменного аппарата.

Известна пастеризационно-охладитеаьная установка, содержащая теп- 30 лообменный аппарат со штангами и тенлообменными электропроводными пйастннами, одни из которых соединены со штангами.и образуют секцию рекуперации, а другие снабжены элект- З5

-ронагревательньми элементами сопротивления, электроизолированы от штанг и образуют секцию пастеризации.

В известной установке отсут твуют

" средстна контроля образования и удале4О ния пригара жидкого продукта. Это не позволяет полностью автоматизировать процессы пастеризации молока и пригароудаление циркуляционной промывкой установки (в зависимости от исходного количества образовавшегося пригара и продукта).

Целью предложенного технического решения является повышение точности контроля образования и удаления пригара продукта, а также дальнейшая автоматизация пастеризационно-охладительной установки, заключающаяся в оптимальном регулировании температурного перепада меЖду продуктом и теплопередающими стенками комбинированных теплообменных пластин с электронагревом секции пастеризации, переключение работы установки с ре— жима пастеризации продукта на режим циркуляционной промывки, при достижении степени пригарообразования максимального допустимого значения для данного типа теплообменного аппарата выбор необходимой концентрации моющего раствора в зависимости от степени пригарообразования, 1 проведении циркуляционной промывки установки до полного удаленйя пригара продукта из секции пастеризации.

Укаэанная цель достигается тем, что система автоматического управления электрогидравлическими клапанами дополнительно снабжена генератором напряжения, индикатором, элементами сравнения, реле времени и измерительной схемой, выполненной в виде уравновешенного моста.

Одна или несколько пластин на выходе секции пастеризации электрически подсоединены к одному плечу уравновешенного моста, а одна, или несколько пластин на входе секции рекуперации электроизолированы от штанг и электрически подсоединена к другому плечу уравновешенного моста, причем распо50

3 7161 ложены эти пластины через одну и смежные с ними теплообменные пластины в секциях пастеризации и рекуперации заземлены и подсоединены к за землению генератора напряжения..

Плечи уравновешенного моста соединены через индикатор с регулятором напряжения блока управления, который питает электронагревательные элемен" ты сопротивления теплообменных влас- 1 тин в секции пастеризации.

Плечи уравновешенного моста чере»з индикатор соединены с элементами сравнения блока управления, а ввходЫ элементов сравнения соединены с

15 электрогидравлическими клапанами подачи сырого молока и подачи воды " ,в уравнительную емкость.

Плечи измерительного полумоста соединены через индикатор и реле вре- мени блока управления с электрогид20 равлическим клапаном, разрешающим одноразовый слив концентрировайноЖ моющего раствора в уравнительную емкость пропорционально напряженйю

25 на плечах полумоста.

Иа фиг. 1 показана технологическая схема предложенной электропастеризационной установки, на фиг. 2— секции пастеризации и рекуперации электропастеризационной установки и вариант подключения теплообменных электроправодных пластин к уравнове шенному мосту", на фиг. 3 — узел I на фиг. 2, на фиг. 4 — узел II на фиг. 2 на фиг, 5 - блок управления, 35 его связь с индикатором и электрогидравлическими клапанами.

Злектронастеризацйонная установка состоит из следующих основных узлбв» .

,теплообменного аппарата 1, насоса 2 L 4О уравн» ительиой емкости 3, выдерживателя 4, емкости 5 для концентрированного раствора, электрогидравлических клапанов 6,7,8 и 9, уравнове- шенного моста 10, состоящего из ре- 45 зисторов К и К, генератора 11 напряжения и индйкатора 12, блока 13 управления.

Тейаообмеиный аппарат (см.фиг.2) состоит иэ стойки 14, на которой установлены с одной стороны штан-,, ги 15, для секции рекуперации, а с " другой стороны установлены-изолиро;ванные от стойки штанги 16 для сек ;ции пастеризации.

Непосредственно на штанги 15 оде: ты электропроводные теплообменные пластины 17, имеющие контакт с нимй.

57 4

Кроме этих пластин на штанги одеты такие же электропроводные пластины 18, но с кольцевой изоляцией -19 между ними и штангами 15, На штан1 ги 16 одеты комбинированные теплообменные пластины 20. Они состоят из электрических нагревательных элементов 21 сопротивления, имеющих электроконтакт со штангамй 16 и изолированных от, электропроводнйх боковых теплообменных поверхностей 22 электроизоляционным слоем 23. Теплообменные поверхности 22 пластин контакта со штангами 16 не имеют, Между всеми теплообменйыми пластинами расположены резиновые уплотнительные прокладки 23, являющиеся изоляторами. Все теплообменные пластины через прокладки с помощью нажимных плит 24 и с помощью стяжных гаек 25 прижимаются друг к другу, сбразуя секции пастеризации П и реку»перации P.

Электроизолированные от штанг 15 теплообменные пластины 18, распопо- женные через одну с пластинами 17 на .

- входе секции рекуперации, с помощью проводников 26 подсоединены к точке С уравновешенного моста 10. Пластйны 17 через штангй заземлень1 и присоединены к точке В. Расположенные на выходе секции пастеризации, комбинированные теплообменные пластины 20 своими боковыми поверхностя-" ми с помощь»ю проводйиков 26 подсоединены через одну пластину к точке А измерительного полумоста. Смежные с ними комбинированные теплообменные йластины своими боковыми поверхностями заземлены и подсоединейы к точке В.

Блок 13 управления состоит из регулятора 17 напряжения, элементов 28, 29 сравнения, и реле 30 времени.

Выход регулятора напряжения (клем/ мы Б и Г) соединены со штангами секции пастеризации теплообменного аппарата. Управляющим элементом регулятора напряжения является известный датчик температуры, следящий з,а температурой пастеризации продукта (на чертеже не показан) .

Элемент 28 сравнения настроен на напряжение разбаланса моста, соответствующее максимальной допустимой степени пригарообразования. Элемент 29 сравнения настроен на порог срабатывания, соответствующий отсутствию напряжения разбаланса моста.

Ф

Оба элемента сравнения управляют включением и выключением электрогидравлических клапанов 8 и 9. В зависимости от протекающего техно:логического процесса, .один из кла- . панов вкл}очается с задержкой, обусловленной необходимостью опорожнения уравнительной емкости 3.

Реле 30 времени управляет длительностью включения электрогидравлйческого клапана 7, задающего концентрацию моющего раствора пропорциона, пьно величине напряжения раз:баланса моста, а, следовательно, и степени пригарообразоваиия продукта.

Пригар при работе пастеризационных установок начинает образовываться на "выходных" пластинах секции пастеризации {здесь температура обрабатываемого продукта найболее высока) и пбстепенно распространяется pro всей секции. учитывая это обстоятельство, именно "выходные" теплообменные пластины секции пасте ризации йсиользоваиы в качестве контактных элементов, подсоедйиейных к точке А измерительного полумоста. . В качестве контактньи элементов, подсоединенных к точке С измерйтельиого полумоста, использованы "входные" тенлообменные пластины секции

Зжкуперации Р, как наиболее холодные и .гарантированные от образования. аа нйх йрнгарй и отложений обрабаъывае640го прОдукта е

Работает элейтропастеризационная установка е контролем образования йудалеиия пригара продукта следующим обраэоМ в

Сырое молоко постуйает в уравнительную емкость 3, откуда насосом 2 подается в теплообмеииый аппарат 1.

Молоко щкжодит секцию рекуперацин Р тениообмешшого аппарата, где предва. рйФельно подогреввлся н поступает и сй цию иастеризации П, где догреЬЙМ еа до температуры пастеризации . и ноступает н вццерживатель 4. Из него обработанное молоко возвращаетея вновь в секцмо Р, где..нагревает сырое молоко, поступающее на обрабоТку из урйЭиительной емкости. Обрабо йфнное молоко из секции P через

ЪЙИстрогидравлйческий клапан 6 вы- ходйт. йз теплообменного айпарата иа дальнейшее охлакдение и расфасовкуе

При заполнении пространства между. теплообиенными пластинами обеих ! с

716157 Ь секций, ток от генератора 11 проходит через резисторы R и R и сопротивления слоев обрабатываемого молока: в секции П вЂ” Rggp g н в секции РI

5 мок .

1 ак как сопротивления между теплообменными пластинами в секциях П и Р в начале работы пастеризационной установки равны, то и потенциалы в точках А и С измерительной диагонали моста равны. В дальнейшем на пластинах секции П появляется слой пригара продукта, количество отложений, а следовательно, и электросопротивление которого зависит от ряда причин, основньки из которых являются конечная температура пастеризации, величина температурного напора и длительность работы установки. Поэтому к электрическому,сопротивлению продукта в секции ПВ.„„„„прибавляется электросопротивленне его пригара — R, что ведет приг к разбалансу измерительного моста.

Это напряжение разбаланса, пропорциональное величине R ä„, регистрируется на индикаторе 12.

Таким образом, на индикаторе отражается нарастающее количество пригара продукта, образующегося на теплообменных поверхностях секции пас=, теризации.

С увеличением количества пригара продукта на комбиниройанных теплооб3$ меннйх пластинах с электронагревом ухудшаются условия теплопередачи от нагревательных элементов к обрабатываемому продукту. Дйя восстановления требуемой по технологии тепловой

40 производительности установки необхо-. димо подать большее напряжение на нагревательные элементы. Для этого нанракение разбаланса измерительной

)диагонали моста через индйкатор пом дается на вход упразлеиия регулятора напряжения блока управления, который и йовышает на необходимую величину . напряжение питанйя нагревательных элементов, т.е. увеличивает температуру их теплообменных поверхностей.

Когда количество образующегося пригара достигнет предельно допустимой величйны, установленной для данного типа теплообменного аппарата, напряжение разбаланса, уравновешенно55

- го моста сравнивается с опорньи напряжением посредством элемента 28 сравнения, расположенным в блоке 13 . управления. Опорное напряжение выс716157 тавляется соответственно равньи Моющий раствор запьлняет простнапряжению разбаланса моста при ранство между теплообменными пластимаксимально допустимом количеСтве нами в секциях P и П теплообменного пригара. Сигнал с выхода элемента 28 аппарата. Так как сопротивления мосравнения, с помощью электрогидрав- g ющего раствора присутствуют в 2 смежлических клапанов 9 и 8 соответствен- ных плечах, то напряжение разбаланно, прекратит поступление сырого са моста определяется только велимолока в уравнительную емкость 3 чиной пригара продукта. и подаст воду через интервал времени, Моющий раствор постепенно смыванеобходимый для полного удалейия t0 ет пригар, уменьшая era толщину и сырого молока из уравнительной ем" плотность. Электрическое сопротивкости. ление R>>«уменьшается, что вызываАвтоматически начинается циркуля- ет уменъшейие напряжение разбаланса ционная промывка пастеризационной . моста и изменение показаний индикатора. установки. 11 При полном смыве пригара продукРеле 30 времени блока f3 управле- та с комбинированных теплообменных ния выдает сигнал, величина которогр пластин секции пастерйзации на изме-. пропорциональна напряжению разбалан- рительной диагонали моста исчезает ,са моста и определяет длительнбсть . разность потенциалов. Блок управлевключения злектрогидравлического 30 нйя переключает электрогидравлическлапана 7, который открываетпуть кон- кий клапан 6 в положение "выход" центрирьванному моющему раствору на слив моющего раствора в дренаж. из емкости 5 в уравнительную емкость 3. Весь моющий раствор сливается.

Таким образом в уравнительной После ополаскивания системы элеемкости достигается концентрация 25 мент 29 сравнения выключает клапан 8 моего раствора, пропорциональная,: и через прОмежуток времени, необхостепени (количеству) пригара продук-,димый для опорожнения уравнительной та, образовавшегося на комбинирован= .емкости, включается клапан 9. !, ных теплообменных пластинах секции :; Начинается следующий цикл пастепастериз ации. 30 ризации молока.

716157

Фиг. 5

Со став итель

Техред Т. Фанта Корректор О. Билак

Редактор П. Горькова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 1726/4 . Тираж 596 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5