УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА
DEVICE FOR MILK COOLING

Заявляемое изобретение относится к области производства молока, в частности к молокосборникам с холодильными устройствами.
Известны устройства для охлаждения и хранения молока, использующие естественный холод окружающей среды. Такие устройства, известные, например, по а.с. СССР №1373371 (МПК A01J 9/04, 1988 [1]), а.с. СССР №1673002 (МПК A01J 9/04, F25D 1/00, 1991 [2]), а.с. СССР №1762817 (МПК A01J 9/04, 1990 [3]), патенту РФ на изобретение №2185055 (МПК A01J 9/04, F25D 1/00, F25D 3/00, 2002 [4]), патенту РФ на изобретение №2243652 (МПК A01J 9/04, А23С 3/04, F25D 1/00, 2005 [5]), содержат теплообменник, систему трубопроводов охлаждающей воды, насос для охлаждающей воды, ороситель с поддоном. Способ использования устройств заключается в том, что в теплообменник подают с одной стороны молоко, а с другой - охлаждающую воду. При этом охлаждающая вода, закачиваемая насосом, поступает в теплообменник по трубопроводу из поддона оросителя. Из теплообменника подогретая вода подается в ороситель, где она охлаждается холодным воздухом.
Недостатком указанных устройств является применение воды в качестве хладагента. Вода имеет высокую температуру замерзания, всего на несколько градусов отличающуюся от температуры, до которой требуется охлаждать молоко при использовании устройства. Это обуславливает большой удельный расход воды в теплообменнике по сравнению с расходом молока, что приводит к увеличению габаритов устройства, снижению эксплуатационного ресурса.
Другим недостатком указанных устройств является наличие оросителя с поддоном, рассчитанного на использование естественного холода - воздуха с температурой ниже нуля. Это ограничивает географическую и временную области применения устройств только теми районами, где такая температура наблюдается, и только теми периодами, когда наблюдается такая температура.
Ограничение географической и временной областей применения снято в группе устройств, дополнительно содержащих источник искусственного холода. Такие устройства, известные по а.с. СССР №1335214 (МПК A01J 9/04, 1987 [6]), а.с. СССР №1605114 (МПК A01J 9/04, 1990 [7]), содержат теплообменник, систему трубопроводов охлаждающей воды, насос для охлаждающей воды, ороситель с поддоном и источник искусственного холода. Способ использования указанных устройств в холодных условиях окружающей среды не отличается от способа использования устройств ранее описанной группы [1-5]. Когда условия окружающей среды не позволяют использовать естественный холод, подогретая в теплообменнике вода подается в источник искусственного холода, где она охлаждается, а затем снова подается насосом в теплообменник.
Однако указанным устройствам присущ недостаток, заключающийся в применении воды в качестве хладагента. При эксплуатации устройства с работающим источником искусственного холода это создает дополнительные побочные расходы энергии за счет использования промежуточного хладоносителя, которым является вода в данном случае.
Наиболее близким к заявляемому устройству для охлаждения молока является известное по а.с. СССР №1794235 (МПК A01J 9/04, F25D 3/00, 1993 [8]) устройство для охлаждения молока. Устройство для охлаждения молока содержит аккумулятор холода, охладитель, включающий кожух и теплообменник, сообщенный с аккумулятором, холодильный агрегат, испаритель которого размещен в резервуаре аккумулятора, линию подачи хладоносителя от сборника аккумулятора к его верхней зоне над испарителем через форсунки для обеспечения пленочного режима обтекания. Теплообменник содержит каналы, сообщенные с аккумулятором через линию подачи хладоносителя. Над теплообменником установлен распределитель молока, содержащий горизонтальный коллектор с щелью или рядом отверстий и емкость с отогнутой вниз переливной отбортовкой, форма которой соответствует форме кромки теплообменника в его поперечном сечении для организации безударного пленочного обтекания молоком поверхности теплообменника.
Недостаток указанного устройства заключается в применении воды в качестве хладагента.
Техническим результатом, достигаемым заявляемым устройством для охлаждения молока, является обеспечение возможности охлаждения молока до более низких температур, упрощение конструкции, уменьшение габаритов устройства и снижение его энергоемкости.
Сущность заявляемого устройства для охлаждения молока заключается в том, что оно содержит охладитель, включающий корпус, теплообменник, устройство подачи теплого молока, расположенное над теплообменником, и устройство сбора охлажденного молока. При этом корпус охладителя выполнен герметичным, а теплообменник выполнен в форме расположенных друг над другом горизонтальных металлических нержавеющих трубок, концы которых герметично соединены для образования по крайней мере одной секции для движения хладагента, имеющей ввод и вывод. При этом концы трубок теплообменника вварены в две трубные решетки. С обратной стороны к трубным решеткам приварены металлические коллекторы для задания направления движения хладагента в трубках теплообменника и организации ввода и вывода хладагента. При этом хладоносителем по крайней мере одной секции теплообменника является фреон, причем такая секция является испарителем холодильной машины и последовательно соединена с помощью трубопроводов с компрессором, терморегулирующим вентилем и конденсатором.
Коллекторы выполнены преимущественно таким образом, что они организуют движение хладагента параллельно по двум трубкам теплообменника.
Предпочтительно выполнять по крайней мере часть корпуса охладителя из оргстекла.
Количество секций теплообменника целесообразно выполнять равным двум и в обеих секциях в качестве хладоносителя использовать фреон.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема заявляемого устройства, на фиг.2 - схема охладителя, на фиг.3 - схема преимущественного выполнения теплообменника.
Устройство для охлаждения молока содержит охладитель, по крайней мере один холодильный компрессор 4, по крайней мере один терморегулирующий вентиль 6 и по крайней мере один испаритель 5 (фиг.1).
Охладитель содержит герметичный корпус 2, в котором размещен теплообменник 1, устройство подачи теплого молока и устройство сбора охлажденного молока. Для удобства контроля процесса охлаждения по крайней мере часть корпуса может быть выполнена из оргстекла.
Теплообменник выполнен в форме расположенных друг над другом горизонтальных металлических нержавеющих трубок, концы которых вварены в две трубные решетки (фиг.2). С обратной стороны к решеткам приварены металлические коллекторы для задания направления движения хладагента в трубках теплообменника и организации ввода и вывода хладагента. При этом теплообменник может содержать несколько секций, преимущественно две, каждая из которых имеет вход и выход. Целесообразно выполнять коллекторы таким образом, чтобы они организовывали движение хладагента параллельно по двум трубкам (фиг.3). Это позволяет увеличить размер и уменьшить количество коллекторов, что упрощает изготовление теплообменника.
Устройство подачи теплого молока выполнено с возможностью равномерного распределения молока по внешней поверхности трубок теплообменника. Оно может быть выполнено, например, в форме закрытого по бокам горизонтального желоба или закрытой с одной стороны трубы, в нижней части которых выполнена щель или множество круглых отверстий. Причем упомянутые щель или отверстия размещены над верхней трубкой теплообменника.
Устройство сбора охлажденного молока выполнено в форме желоба и размещено под нижней трубкой теплообменника.
Хладоносителем по крайней мере одной секции теплообменника является фреон. При этом такая секция является испарителем холодильной машины и последовательно соединена с помощью термоизолированных трубопроводов с компрессором, терморегулирующим вентилем и конденсатором. Целесообразно использовать фреон в качестве хладоносителя всех секций теплообменника. При этом количество компрессоров, терморегулирующих вентилей и конденсаторов равно числу секций теплообменника.
В заявляемом устройстве охлаждения молока заявляемый технический результат «обеспечение возможности охлаждения молока до более низких температур, упрощение конструкции, уменьшение габаритов устройства и снижение его энергоемкости» достигается за счет того, что устройство для охлаждения молока содержит охладитель, включающий корпус, теплообменник, устройство подачи теплого молока, расположенное над теплообменником, и устройство сбора охлажденного молока. При этом корпус охладителя выполнен герметичным, а теплообменник выполнен в форме расположенных друг над другом горизонтальных металлических нержавеющих трубок, концы которых герметично соединены для образования по крайней мере одной секции для движения хладагента, имеющей ввод и вывод. При этом концы трубок теплообменника вварены в две трубные решетки. С обратной стороны к трубным решеткам приварены металлические коллекторы для задания направления движения хладагента в трубках теплообменника и организации ввода и вывода хладагента. При этом хладоносителем по крайней мере одной секции теплообменника является фреон, причем такая секция является испарителем холодильной машины и последовательно соединена с помощью трубопроводов с компрессором, терморегулирующим вентилем и конденсатором. Применение в качестве хладагента фреона, имеющего температуру кипения не выше -30°С, приводит к тому, что температуру подаваемого в теплообменник фреона можно снижать до указанного значения температуры кипения, что гораздо ниже температуры ледяной воды, применяемой в аналогах изобретения в качестве хладагента. При этом уменьшение температуры хладагента напрямую влияет на температуру молока, которое возможно получить на выходе теплообменника: минимальная температура равна температуре хладагента. В заявляемом устройстве отсутствует промежуточный хладагент, которым является вода в прототипе, что приводит к упрощению конструкции, уменьшению габаритов устройства и снижению его энергоемкости в пересчете на один градус снижения температуры единицы объема молока. Выполнение концов трубок теплообменника ввареными в две трубные решетки, с обратной стороны к которым приварены металлические коллекторы, упрощает конструкцию и обеспечивает технологичность устройства.
Авторами изготовлен опытный образец заявляемого устройства, рабочие испытания которого на территории ООО Молочный завод «Дары от Кубани» г.Новокубанск подтвердили достижение заявленного технического результата.
Заявляемое устройство для охлаждения молока реализовано с использованием промышленно выпускаемых материалов, может быть изготовлено на заводе холодильных установок и найдет применение на молочных фермах для выполнения охлаждения молока непосредственно после доения.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1373371, МПК A01J 9/04, 1988.
2. Авторское свидетельство СССР №1673002, МПК A01J 9/04, F25D 1/00, 1991.
3. Авторское свидетельство СССР №1762817, МПК A01J 9/04, 1990.
4. Патент РФ на изобретение №2185055, МПК A01J 9/04, F25D 1/00, F25D 3/00, 2002.
5. Патент РФ на изобретение №2243652, МПК A01J 9/04, А23С 3/04, F25D 1/00, 2005.
6. Авторское свидетельство СССР №1335214, МПК A01J 9/04, 1987.
7. Авторское свидетельство СССР №1605114, МПК A01J 9/04, 1990.
8. Авторское свидетельство СССР №1794235, МПК A01J 9/04, F25D 3/00, 1993.