ТАНК МОЛОЧНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ

Танк молочный универсальный относится к молочной промышленности и может быть использован для хранения, автоматизации технологических процессов переработки молока и получения готовых молочных продуктов.
Известен высокотемпературный пастеризатор (пат. РФ №138358, МПК A23L 3/16, опубл. 05.11.2013 г.), содержащий теплоизолированный вертикально-цилиндрический резервуар с винтовыми опорами, молочным краном, термодатчиком, расширительным баком, мотор-редуктором с мешалкой, установленной на верхней крышке. Пастеризатор снабжен герметичной теплообменной водяной полостью со стяжками в днище, ТЭНами, верхним сливным водяным патрубком и противоположным нижним напорным патрубком, расположенным под молочным краном и подключенным через шаровый кран к водопроводу. В цилиндр резервуара встроена щелевая водяная рубашка, образующая кольцевые щели, с нижним входным патрубком и верхним выходным патрубком, верхний сливной водяной патрубок полости соединен с нижним входным патрубком, а верхний выходной патрубок - с расширительным баком. Вход циркуляционного электронасоса связан со сливным патрубком расширительного бака, а выход - с нижним напорным патрубком теплообменной водяной полости.
Признаки, общие с предлагаемой полезной моделью:
теплоизолированный вертикальный резервуар, термодатчик, мотор-редуктор с мешалкой, установленной на верхней крышке, ТЭНы, водяная рубашка.
Известна быстродействующая молочная холодильная установка охлаждения молока (Пат. РФ №,2371913, МПК A01J 9/04, опубл. 10.11.2009 г.), содержащая резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, крышками, мотор с редуктором, траверсой и мешалкой, первый компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный гибкими трубопроводами нагнетания и всасывания с погружным испарителем. Резервуар выполнен прямоугольным, установка содержит магнитный пускатель для первого компрессорно-конденсаторного агрегата, а погружной испаритель выполнен в виде змеевика. Устройство содержит разгрузочный электронасос, щелевой испаритель днища и боковин резервуара, второй компрессорно-конденсаторный агрегат со своим магнитным пускателем, соединенный со щелевым испарителем днища и боковин дополнительными трубопроводами нагнетания и всасывания, а также нижний, средний и верхний датчики уровня молока и третий магнитный пускатель разгрузочного электронасоса. Нижний датчик уровня электрически связан с магнитным пускателем второго компрессорно-конденсаторного агрегата, средний датчик уровня электрически связан с магнитным пускателем первого компрессорно-конденсаторного агрегата, а средний и верхний датчики уровня электрически связаны соответственно с отключающим и включающим входами магнитного пускателя разгрузочного электронасоса.
Признаки, общие с предлагаемой полезной моделью:
резервуар с теплоизоляционным покрытием, крышки, мотор с редуктором, и мешалкой.
Известно устройство для контроля молочного танка (пат. на изобрет. ЕР №2263449 (А2)-2010-12-22.), содержащая резервуар, клапаны с приводами, мешалку, компьютер, запоминающее устройство для хранения данных, термометр для измерения и выдачи сигнала о значении температур жидкости, присутствующей в резервуаре, и о ее изменении, датчик для измерения проводимости жидкости в резервуаре, ее изменении и выдачи сигнала на устройство контроля.
Признаки, общие с предлагаемой полезной моделью:
резервуар, клапаны с приводами, мешалка, компьютер, термометр для измерения и выдачи сигнала о значении температур жидкости, присутствующей в резервуаре, датчик для измерения проводимости жидкости в резервуаре.
Известна принятая за прототип подогреваемая и охлаждаемая емкость для жидкости (пат. на изобрет. WO №2013095292 (А1)-2013-06-27.), содержащая охлаждаемый резервуар для жидкости, снабженный встроенной в донную часть рубашкой для теплоносителя, устройство охлаждения, устройство нагрева, клапаны с приводами, мешалку с приводом и устройство управления.
Признаки, общие с предлагаемой полезной моделью:
охлаждаемый резервуар для жидкости, встроенная в донную часть рубашка для теплоносителя, клапаны с приводами, мешалка с приводом и устройство управления.
Недостатками прототипа и известных устройств являются низкая
производительность, обусловленная большой длительностью переходных процессов нагрева - охлаждения и длительностью процессов разгона, торможения и реверса электромеханических устройств и времени формирования управляющих сигналов и высокое энергопотребление, обусловленное значительными потерями энергии при нагреве и охлаждении, большими теплопотерями, и значительными потерями энергии в процессе разгона, торможения и реверса мешалки.
Основной технической задачей предлагаемой полезной модели является создание танка молочного универсального, обладающего высокой производительностью и низким энергопотреблением.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении высокой производительности путем минимизации длительности переходных теплофизических и электромеханических процессов и в обеспечении низкого энергопотребления путем уменьшения теплопотерь и динамических потерь в электроприводах.
При этом достигается повышение функциональных возможностей и снижение себестоимости продукции.
Технический результат достигается тем, что в танке молочном универсальном, содержащем вертикальный резервуар для жидкости, снабженный встроенной рубашкой для теплоносителя и мешалкой с приводом, клапаны с приводами и устройство управления, вертикальная и донная часть резервуара для жидкости снабжены термоизолирующим покрытием, встроенная рубашка разделена на установленную в донной части рубашку нагрева и, по меньшей мере, две рубашки охлаждения, установленные по периметру вертикальной части резервуара, соединенные параллельно относительно источника охлаждающей жидкости и выполненные анкерными, привод снабжен устройством частотно-фазового управления, а устройство управления снабжено компьютером и сенсорным экраном.
Рекомендуется в танке молочном универсальном донную часть резервуара и встроенную рубашку нагрева устанавливать с наклоном.
Рационально в танке молочном универсальном мешалку устанавливать с наклоном.
Рекомендуется в танке молочном универсальном лопасти мешалки выполнять в виде пропеллера.
Целесообразно в танке молочном универсальном лопасти мешалки выполнять в виде рамок.
Рационально в танке молочном универсальном лопасти мешалки выполнять в виде сеток.
Целесообразно в полости резервуара танка молочного универсального установить датчики температуры, влажности и проводимости.
Рекомендуется в танке молочном универсальном устройство управления выполнять преимущественно с возможностью обеспечения автоматизации технологических процессов переработки молока, автономного функционирования по одной из заданных программ в зависимости от типа продукции, и получения готовых молочных продуктов.
Рационально в танке молочном универсальном во внутреннюю полость рубашки нагрева установить термоэлектрический нагреватель.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на Фиг. 1 представлен в разрезе танк молочный универсальный с лопастями мешалки в виде пропеллера;
на Фиг. 2 приведен вариант выполнения лопастей мешалки в виде рамки;
на Фиг. 3 показан в разрезе танк молочный универсальный с установленным в донной части ТЭНом и лопастями мешалки в виде сеток;
на Фиг. 4 изображена в разрезе рубашка охлаждения анкерного типа.
на Фиг. 5 приведена блок - схема танка молочного универсального.
Танк молочный универсальный (Фиг 1, 2, 3) содержит установленный на стойках 13 вертикальный резервуар 18 для жидкости, мешалку с приводом 4, клапаны с приводами 10, 15 для подачи и возврата охлаждающей жидкости, клапаны 11, 14 для подачи и возврата теплоносителя и устройство управления 19, снабженное компьютером 25 (Фиг. 5) и сенсорным экраном 1. Вертикальная и донная часть резервуара 18 для жидкости снабжены термоизолирующим покрытием 8, заполняющим пространство между резервуаром 18 и обшивкой 7. В донной части резервуара 18 для жидкости установлена рубашка нагрева 12, а в вертикальной части установлены по периметру резервуара 18, по меньшей мере, две рубашки охлаждения 9, включенные параллельно относительно источника охлаждающей жидкости (на рисунках не показан). Рубашки охлаждения 9 выполнены анкерными (Фиг. 4), что обеспечивает увеличение площади контакта ее поверхности 22 с охлаждающей жидкостью 21 и, в конечном счете, более эффективный теплообмен.
Привод мешалки 4 снабжен устройством частотно-фазового управления 23, 29 электродвигателя 24 (Фиг. 5), обеспечивающим возможность изменения направления и скорости вращения лопастей мешалки 3, которые в зависимости от вида выпускаемой продукции могут быть выполнены в виде пропеллера 3 (Фиг. 1), в виде рамки (Фиг. 2) или в виде сеток (Фиг. 3). Для более эффективного перемешивания мешалка 4 с приводом лопасти 3 могут быть установлены с наклоном.
Подача молочного продукта, подлежащего переработке, осуществляется через патрубок 6, а выдача готового продукта - через затвор 16. Для обеспечения стока готового продукта через затвор 16 донная часть резервуара 18 и встроенная рубашка нагрева 12 установлены с наклоном (фиг. 1, 2).
Контроль параметров технологического процесса осуществляется при помощи датчиков температуры, влажности и проводимости 17, установленных в полости резервуара 18. Устройство управления 19 выполнено с возможностью обеспечения автоматизации технологических процессов переработки молока, автономного функционирования по одной из заданных программ в зависимости от типа продукции, и получения готовых молочных продуктов. Электрическое питание компьютера 25, устройства частотно-фазового управления 23, 29, приводов клапанов 10, 15 для подачи и возврата охлаждающей жидкости и клапанов 11, 14 для подачи и возврата теплоносителя, осуществляется устройствами питания 26, 27, 28.
В различных вариантах реализации танка молочного универсального подогрев обрабатываемого продукта может осуществляться при помощи термоэлектрического нагревателя 20 (Фиг. 3), установленного во внутреннюю полость рубашки нагрева 12. Доступ к внутренней полости резервуара 18, ее обслуживание и промывка осуществляются при помощи откидной крышки 2 и моющей головки 5.
Работает танк молочный универсальный следующим образом.
При помощи сенсорного экрана 1 устройства управления 19 в компьютер 25 вносятся исходные данные, определяющие программу технологического цикла производства определенного продукта, включающего его нагрев, термостатирование, охлаждение, перемешивание. Через патрубок 6 производится подача молочного продукта, подлежащего переработке, и ингредиентов, предусмотренных технологией производства заданного продукта. В соответствии с заданной программой компьютер 25 вырабатывает в определенной последовательности управляющие сигналы, под действием которых устройства частотно-фазового управления 23, 29 осуществляют запуск, изменение направления и скорости вращения лопастей 3 мешалки 4, срабатывание клапанов 11, 14, открывающих или прекращающих циркуляцию нагретого теплоносителя через рубашку нагрева 12. Аналогично срабатывание клапанов 10, 15 открывают или отсекают обтекание охлаждающей жидкостью 21 параллельно соединенных рубашек охлаждения 9. В одном из вариантов исполнения нагрев перерабатываемого молочного продукта может осуществляться через донную часть резервуара 18 при помощи термоэлектрического нагревателя 20 (Фиг. 3).
Повышение эффективности перемешивания перерабатываемого молочного продукта достигается путем установки мешалки 4 с наклоном (Фиг. 1, Фиг. 2), применением лопастей рамочного типа (Фиг. 2) или сетчатого типа (Фиг. 3).
Устройство управления 19 обеспечивает автоматическое управление технологическими процессами производства следующих продуктов: молока пастеризованного, кефира, ряженки, сметаны, сыра, творога, ацидофильного молока, йогурта, закваски питьевой.
После окончания технологического цикла устройство управления 19 включает световое оповещение на сенсорном экране 1 и звуковое оповещение и после взятия пробы при помощи пробоотборника (на рисунках не показан), открывается затвор 16, через который готовый продукт под действием веса перемещается для расфасовки и освобождает резервуар 18. Далее включается мешалка 4 и через моечную головку 5 во внутреннюю полость резервуара 18 подается промывочная жидкость.
В качестве примера приведем последовательность операций при производстве кефира и кефирного напитка. Производство состоит из следующих операций: заквашивание, сквашивание, охлаждение и созревание кефира. Операции заквашивания, сквашивания и созревание кефира предусматривают охлажденное до температуры 20-25°C, для этого уже пастеризованное молоко через патрубок 6 заливается в вертикальный резервуар 18 и вносится предварительно приготовленная закваска - 5-6% от массы молока. Устройство управления 9 по заданной оператором программе вырабатывает управляющее воздействие для перемешивания содержимого вертикального резервуара 18, в соответствии с которым включается привод мешалки 4 и начинается вращение лопастей 3. После перемешивания в течение 15 минут мешалка 4 выключается и с помощью водяной рубашки 21 во внутренней полости вертикального резервуара 18 поддерживается постоянная температура. Молоко сквашивается до получения плотного сгустка кислотностью 90-100°Т. Продолжительность сквашивания составляет 10-12 часов при температуре не ниже 20°C. Конец сквашивания определяют по вязкости пробы, взятой путем кратковременного частичного открывания затвора 16. При достижении необходимых параметров сгустка циркуляцию воды водяной рубашки 21 во внутренней полости вертикального резервуара 18 прекращают, и подают ледяную воду температурой 1-2°C и включают мешалку 4 для его перемешивания, вследствие чего содержимое резервуара 18 охлаждается. После достижения температуры сгустка 12-16°C подачу охлаждающей воды прекращают и его оставляют в покое на 4-6 часов для созревания и развития дрожжей. Затем содержимое резервуара 18 доохлаждают до температуры 8-10°C для завершения созревания. Продолжительность охлаждения и созревания составляет 12-24 часов. При этом происходит набухание белков, что повышает вязкость, накопление спирта и углекислоты в результате развития дрожжей, и готовый продукт приобретает специфические вкус и запах.
По окончании технологического цикла устройство управления 19 включает световое оповещение на сенсорном экране 1 и звуковое оповещение и через затвор 16 готовый продукт освобождает резервуар 18. Далее включается мешалка 4 и через моечную головку 5 во внутреннюю полость резервуара 18 подается промывочная жидкость.
Высокая производительность обеспечивается уменьшением длительности технологического цикла за счет уменьшения длительности переходных процессов нагрева - охлаждения путем установки термоизолирующего покрытия, применения раздельных рубашек нагрева и двух параллельно соединенных рубашек охлаждения, установленных в вертикальной части резервуара, путем выполнения рубашек охлаждения анкерными, что в значительной мере повышает динамику переходных процессов нагрева-охлаждения. Высокая производительность обеспечивается применением устройства частотно-фазового управления электродвигателем привода мешалки и устройства управления, снабженного компьютером и сенсорным экраном, что позволяет повысить динамику электромеханических устройств и сократить длительности процессов разгона, торможения, реверса мешалки и времени формирования управляющих сигналов.
Низкое энергопотребление обеспечивается уменьшением потерь энергии при нагреве обрабатываемого продукта и теплопотерь путем установки термоизолирующего покрытия, путем уменьшения потерь энергии при охлаждении обрабатываемого продукта примененим раздельных рубашек нагрева и двух параллельно соединенных рубашек охлаждения, установленных в вертикальной части резервуара, путем выполнения рубашек охлаждения анкерными. Низкое энергопотребление обеспечивается применением устройства частотно-фазового управления электродвигателем привода мешалки и устройства управления, снабженного компьютером и сенсорным экраном, что позволяет оптимизировать динамику электромеханических устройств и сократить потери энергии в процессе разгона, торможения и реверса.
Полезная модель способствует созданию танка молочного универсального, обладающего высокой производительностью и низким энергопотреблением.
При этом одновременно достигается повышение функциональных возможностей путем обеспечения производства ряда молочных продуктов по индивидуальным технологиям в автоматическом режиме по выбору оператора и снижение себестоимости продукции путем уменьшения длительности технологических циклов и снижения энергопотребления и уменьшения теплопотерь.