ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПАСТЕРИЗАТОР

Полезная модель относится к машиностроению для пищевой промышленности, а именно к устройствам для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, например, молочных, и может быть применена для пастеризации, охлаждения, термостатической выдержки (ферментации, созревания) таких продуктов преимущественно в условиях малых предприятий, фермерских хозяйств.
Известна ванна длительной пастеризации молока (полезная модель РФ №118173), содержащая теплоизолированный вертикально-цилиндрический резервуар с винтовыми опорами, термодатчик, электромеханическую мешалку, расположенную на верхней крышке резервуара, сливной кран, теплообменную водяную полость с ТЭНами, расположенную в днище резервуара с образованием цилиндрического герметичного кратера, нижний напорный патрубок которого соединен через кран с водопроводом, верхний патрубок кратера соединен через подъемное колено с расширительным бачком, в котором установлен поплавковый клапан, датчик уровня теплоносителя и переливная труба, соединенная с канализацией, при этом между днищем резервуара и картера вварены армирующие стяжки.
Известен также высокотемпературный пастеризатор Бродского, принятый за прототип (полезная модель РФ №13858), содержащий теплоизолированный вертикально-цилиндрический резервуар с винтовыми опорами, термодатчик, расширительный бачок, электромеханическую мешалку, расположенную на крышке резервуара, сливной кран, теплообменную полость с ТЭНами, расположенную в днище резервуара с образованием цилиндрического герметичного кратера, нижний напорный патрубок которого соединен через кран с водопроводом, щелевую водяную рубашку, расположенную внутри резервуара с образованием кольцевых щелей, при этом нижний патрубок щелевой водяной рубашки соединен с верхним патрубком кратера, а верхний патрубок щелевой водяной рубашки соединен через подъемное колено с расширительным бачком, в котором установлена переливная труба, соединенная с канализацией, циркуляционный электронасос, вход которого соединен со сливным патрубком расширительно бачка, а выход с нижним напорным патрубком теплообменной полости.
Общим недостатком вышеуказанных устройств является то, что ТЭНы, встроенные в картер, посредством теплоносителя, прогревают жидкие пищевые продукты, например молоко, через днище резервуара при работающей электромеханической мешалке до температуры 80°C, после чего скорость нагрева молока экспоненциально снижается, при этом имеют место энергетические потери на кипение теплоносителя в картере и расширительном бачке.
Данные недостатки связаны с тем, что температура нагрева теплоносителя при атмосферном давлении не может превышать 100°C и при увеличении температуры продукта выше 80°C снижается тепловой напор ДТ (разность температур теплоносителя и продукта), который для эффективного нагрева продукта должен быть в пределах 20°C. Кроме того, в вышеуказанных устройствах используют значительные объемы теплоносителя, более 130 литров, который является паразитным, что увеличивает время выхода установки на рабочий режим и расход электроэнергии.
Целью полезной модели является увеличение КПД высокотемпературного пастеризатора за счет применения герметичного теплового контура, выполненного в виде водяной рубашки, в которой теплоноситель работает при давлении 0,2÷0,3 Мпа, что позволяет увеличить температуру нагрева теплоносителя до 120°C и сохранить таким образом необходимый тепловой напор и соответственно скорость нагрева даже при нагреве продукта до температуры 95-98°C, что позволяет производить высокотемпературную пастеризацию молочных продуктов с получением топленого молока, ряженки, варенца, йогуртов и др.
Кроме того применение герметичного теплового контура позволяет значительно уменьшить объем теплоносителя, что также снижает время выхода установки на рабочий режим с уменьшением расхода электроэнергии.
На фиг. 1 - представлен общий вид высокотемпературного пастеризатора.
Высокотемпературный пастеризатор (фиг. 1) содержит теплоизолированный снаружи вертикально-цилиндрический резервуар 1 с винтовыми регулируемыми опорами 2, первую герметичную теплообменную полость 3, расположенную в днище резервуара 1 и соединенную с ним, напорный патрубок 4 которой гидравлически соединен через запорное устройство 5 с водопроводом, электромеханическую мешалку 6, расположенную на крышке 7 резервуара 1, сливной продуктовый кран 8, термодатчик 9, циркуляционный электронасос 10, вторую 11 герметичную теплообменную полость в виде водяной рубашки, образованной наружной теплоизолированной стенкой резервуара 1 и стенкой емкости 12 для жидких пищевых продуктов, электрический котел 13 с устройством задания и поддержания температуры 14, причем выход циркуляционного электронасоса 10 гидравлически соединен с входным патрубком 15 электрического котла 13 и с краном 16 слива (закачки) теплоносителя, выходной патрубок 17 электрического котла 13 гидравлически соединен с входным патрубком 18 водяной рубашки, выходной патрубок 19 которой гидравлически соединен с входом циркуляционного электронасоса 10, при этом выходной патрубок 20 первой теплообменной полости 3 гидравлически соединен с канализацией.
Работает высокотемпературный пастеризатор следующим образом.
В емкость 12 заливают жидкие пищевые продукты, например молоко и закрывают крышкой 7.
При включении электропитания включаются электромеханическая мешалка 6 расположенная на крышке 6, электрический котел 13, циркуляционный электронасос 10. На устройстве задания и поддержания температуры 14 выставляют желаемую температуру пастеризации жидкого пищевого продукта и время его выдержки. Нагрев жидкого пищевого продукта, находящегося в емкости 12, осуществляется посредством теплоносителя находящегося во второй 11 герметичной теплообменной полости, выполненной в виде водяной рубашки, образованной наружной теплоизолированной стенкой резервуара 1 и стенкой емкости 12. Теплоноситель нагревают электрическим котлом 13, при этом теплоноситель прокачивают внутри водяной рубашки с помощью циркуляционного электронасоса 10, выход которого гидравлически соединен с входным патрубком 15 электрического котла 13, выходной патрубок 17 которого гидравлически соединен с входным патрубком 18 водяной рубашки, выходной патрубок 19 которой гидравлические соединен с входом циркуляционного электронасоса 10.
Контроль температуры жидких пищевых продуктов, находящихся в емкости 12, осуществляют термодатчиком 9, непосредственно контактирующим с продуктами пастеризации, электрический выход термодатчика 9 соединен с управляющим входом устройства задания и поддержания температуры 14.
При повышении температуры теплоносителя и как следствие его объемного расширения, давление в герметичной второй 11 теплообменной полости повышается до 0,2÷0,3 Мпа, что позволяет доводить температуру теплоносителя до 120°C без его кипения, а температуру жидкого пищевого продукта, находящегося в емкости 12, позволяет доводить до 95-98°C без снижения скорости нагрева.
При достижении заданной температуры продукта пастеризации, установленной на устройстве задания и поддержания температуры 14, электрический котел 13 переходит в режим поддержания температуры пастеризации, длительность которой также устанавливается в устройстве 14.
В качестве теплоносителя во второй 11 теплообменной полости можно использовать незамерзающую жидкость, например «Тосол».
Во время пастеризации осуществляется перемешивание жидкого пищевого продукта электромеханической мешалкой 6, расположенной на крышке 7 резервуара 1.
По истечении времени пастеризации подают холодную воду из водопровода, гидравлически соединенного через запорное устройство 5 с напорным патрубком 4, в первую герметичную теплообменную полостью 3, расположенную в днище резервуара 1, и сливают холодную воду из нее через выходной патрубок 20, гидравлически соединенный с канализацией. Таким образом, осуществляют охлаждение продукта.
Слив пастеризационного продукта из емкости 12 осуществляют через сливной продуктовый кран 8, а слив или закачку теплоносителя во вторую герметичную теплообменную полость 11 осуществляют через кран 16.
В качестве электрического котла 13 с устройством задания и поддержания температуры 14 используется электрический котел «ГАЛАН» или любой другой, аналогичной конструкции.
Изготовленный опытный образец высокотемпературного пастеризатора с использованием вышеописанного технического решения подтвердил значительное повышение КПД устройства.