УСТАНОВКА ДЛЯ ПАСТЕРИЗАЦИИ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Область применения
Полезная модель предназначена для пастеризации молока, сливок, питьевой воды на предприятиях пищевой промышленности.
Уровень техники
В настоящее время для создания молочных заводов малой производительности, которые можно использовать на молочных фермах совхозов, колхозов и фермерских хозяйствах, необходимы установки, которые требовали бы малого времени для разогрева, исключали образование пригара продукта и не требовали бы использования большого количества энергоносителей. Во всех рассмотренных выше пастеризационно-охладительных установках используются парокотельные для выработки острого пара, применяемого для приготовления горячей воды. Как правило, на фермах многих совхозов и колхозов, а также в фермерских хозяйствах парокотельных нет, но практически на всех есть электричество. Однако прямой нагрев молока электрическим током невозможен. Нагрев электрическим током через теплопередающую поверхность вызывает опасность сильного пригара при небольшом изменении режима пастеризации.
Однако, можно использовать электрическую энергию для нагрева воды и получения пара, которые можно использовать в пастеризационно-охладительной установке для получения пастеризованного молока с достижением предлагаемым изобретением следующих технических результатов:
- сокращение времени разогрева установки;
- исключение пригара на теплообменных поверхностях.
Установка трубчатая пастеризационно-охладительная
Предназначена для тепловой обработки молока при производстве кисло-молочных продуктов.
Из уровня техники известны различные устройства, реализованные на данной основе. Например, известна установка трубчатая пастеризационно-охладительная [1].
Пластинчатый аппарат смонтирован на станине, установленной на ножке, и имеет четыре секции: регенерации, пастеризации и нагрева. Секции собраны из теплообменных рифленых
пластин из листовой нержавеющей стали.
Каждая секция отделена от другой разделительной плитой. Герметичность в аппарате создается за счет поджатия пластин зажимным устройством, установленным на нажимной плите.
Сырое молоко из резервуара для хранения электронасосом подается в секцию регенерации, в которой нагревается пастеризованным горячим молоком до 55...60е и поступает в сепаратор-молокоочиститель. После очистки молоко поступает в секцию регенерации и затем в гомогенизатор.
Гомогенизированное молоко возвращается в секцию пастеризации, где нагревается горячей водой до 90...95°С. Молоко, нагретое до температуры пастеризации, подается на охлаждение в секции регенерации и далее в секцию нагрева, где температура молока приводится в соответствие с оптимальной температурой в пределах 20...50°С
К недостаткам следует отнести длительное время нагрева молока до температуры пастеризации, большие размеры ванны, большой вес, малый срок службы.
Также из уровня техники известны различные ванны для пастеризации молока [2, 3].
К общим их недостаткам следует отнести длительное время нагрева молока до температуры пастеризации, большие размеры ванн, большой вес, малый срок службы.
Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА [4], включающее теплообменный аппарат, выдерживатель, источник тепловой энергии, центробежный молокоочиститель и уравнительный бак, сообщенные трубопроводами с арматурой, а также средства контроля, управления и транспортировки жидкостей, отличающееся тем, что центробежный молокоочиститель установлен в изолированной камере, выполненной в виде герметичного колпака с дверью.
К недостаткам данного устройства следует отнести длительное время нагрева молока до температуры пастеризации.
Наиболее близким аналогом является ПАСТЕРИЗАЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО МОЛОКА [5], включающая теплообменный аппарате секциями пастеризации, регенерации и охлаждения, выдерживатель, уравнительную емкость и трубопроводы подачи продукта и его отвода из теплообменного аппарата, отличающаяся тем, что она снабжена электропарогенератором с трубопроводами для подачи пара в нагревательную часть секции пастеризации теплообменного аппарата и отвода из нее конденсата, при этом электропарогенератор соединен трубопроводами с гидрозатворами с уравнительной емкостью
и с трубопроводом отвода обработанного продукта.
К недостаткам данной установки следует отнести длительное время нагрева молока до температуры пастеризации, большие размеры установки, большой вес, малый срок службы.
Технический результат полезной модели состоит в снижении энергозатрат, поддерживается избыточное давление горячей воды и исключается деформация и разрыв стенок бака.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано конструктивное устройство пастеризатора (а - вид спереди, б - вид сверху), где 1 - секция пастеризации, 2 - секция охлаждения, 3 - секция регенерации, 4 - выдерживатель, 5 - бак уравнительный, 6 - насос центробежный, 7 - клапан обратный, 8 - платформа, 9 - котел, 10 - дроссель, 11 - блок управления, 12 - датчик температуры продукта на выходе из секции пастеризации, 13 - кран проходной (типа Ду35), 14 - кран проходной (типа Ду25), 15 - опора винтовая, 16 - датчик температуры продукта на выходе из секции охлаждения, 17 - манометр электроконтактный, 18 - датчик уровня, 19 - насос циркуляции горячей воды, 20 - бак расширительный, 21-31 - трубопровод, 32 - кран отбора проб, 33 - кран выпуска воздуха из котла, 34 - кран магистрали горячей воды, 35 - кран заполнения и слива воды, 36 - кран регулировки потока воды, 37 - патрубок подвода ледяной воды, 38 - патрубок отвода ледяной воды, 39 - трубопровод подачи горячей воды, 40 - трубопровод возврата горячей воды, 41 - клапан предохранительный.
Сущность устройства
Заявленный технический результат достигается за счет того, что установка для пастеризации, содержащая закрепленные с помощью винтовых соединений на платформе: секции пастеризации, секции охлаждения, секции регенерации, выдерживатель, бак уравнительный внутри которого установлены ТЭЕны, насос центробежный, клапан обратный, котел, блок управления, отличается тем, что на секцию охлаждения установлен дроссель, секции пастеризации, регенерации и охлаждения представляют собой пакет из теплообменных пластин с разделительными плитами, причем разделительные плиты имеют боковые отводы для соединения секций между собой и с узлами установки посредством системы трубопроводов, котел облицован панелями защитными, а в пространстве между стенками
котла и панелями защитными находится теплоизоляционный материал. Установка может содержать датчик уровня, который расположен на верхней стенке котла, и функцией которого является контроль уровня воды в баке. В магистрали циркуляции горячей воды может быть встроен бак расширительный и клапан предохранительный, который выполнен с возможностью срабатывания при превышении давления внутри котла. Платформа может иметь винтовые опоры, выполненные с возможностью регулировать положение установки при ее монтаже на месте эксплуатации.
Комплект оборудования для пастеризации (см. Фиг.1) выполнен в виде агрегата на единой платформе 8. Установка состоит из секции пастеризации 1, секции охлаждения 2, секции регенерации 3, выдерживателя 4, бака уравнительного 5, насоса центробежного 6, клапана обратного 7, котла 9, дросселя 10, блока управления 11, которые закреплены с помощью винтовых соединений на платформе.
Платформа 8 имеет винтовые опоры 15, позволяющие регулировать положение установки при ее монтаже на месте эксплуатации.
Секции пастеризации, регенерации и охлаждения представляют собой пакет из теплообменных пластин, например, типа НТ-90кл, с разделительными плитами. Разделительные плиты имеют боковые отводы для соединения секций между собой и с узлами установки посредством системы трубопроводов.
Теплообменные пластины выполняют таким образом, чтобы обеспечить заданную оптимальную организацию потоков продукта, теплоносителя и хладогента в процессе пастеризации. Порядок расположения и последовательность сборки-разборки теплообменных пластин и их уплотнений не влияет на технический результат, не является предметом охраны данной полезной модели и на чертежах не представлен. В тоже время возможность осуществления данного процесса очевидна для специалиста, поскольку представляет собой обычную сборку теплообменных пластин в секции и их уплотнение.
Котел 9 облицован панелями защитными. В пространстве между стенками бака котла и панелями защитными находится теплоизоляционный материал. Внутри бака установлены электронагреватели (ТЭНы). В бак котла через кран 35 при закрытом кране 34 и открытом кране 33 из водопроводной системы заливается вода, которая нагревается впоследствии ТЭНами. По заполнению бака водой краны 33 и 35 перекрываются, а кран 34 открывается для обеспечения циркуляции в замкнутом контуре. Нагретая вода подается в секцию пастеризации по трубопроводу 39 и возвращается в котел по трубопроводу 40 насосом 19. Для поддержания избыточного давления горячей воды и во избежание деформации и
разрыва стенок бака при нагревании и кипении воды в магистрали циркуляции горячей воды встроен бак расширительный 20 и клапан предохранительный 41, который срабатывает при превышении давления внутри котла 3 кг/см.кв. Регулирование потока теплоносителя осуществляется краном 36.
Датчик уровня 17, который расположен на верхней стенке котла, контролирует уровень воды в баке и при подключении к блоку управления 11 способствует отключению электронагревателей при снижении уровня воды в баке ниже допустимого. Манометр электр о контактны и 16 вмонтирован в крышку бака расширительного 20, контролирует давление в магистрали теплоносителя и отключает ТЭНы при давлении выше 0,5 кг/см.кв.
Продукт под давлением, обеспечивающим необходимую производительность, из бака уравнительного 5, через кран проходной 13 и трубопровод 30 насосом центробежным 6 подается в секцию регенерации 3 по трубопроводу 28, где подаваемый продукт отбирает тепло от нагретого продукта, и далее через фланец разделительной плиты поступает в секцию пастеризации 1.
Поднимаясь вверх по каналам секции пастеризации, продукт нагревается горячей водой, проходящей во встречном направлении по параллельным каналам. Далее продукт по трубопроводу 26 попадает в клапан обратный 7. В соответствии с сигналом датчика температуры 12 продукт направляется клапаном в выдерживатель 4 по трубопроводу 25, либо возвращается в бак уравнительный 5 по трубопроводу 27 и совершает повторный цикл. Из выдерживателя по трубопроводам 24, 23, 22 и 21 продукт поступает в секцию регенерации 3, где, проходя между пластинами, отдает тепло поступающему в секцию регенерации продукту. Далее продукт через фланец промежуточной плиты поступает в секцию охлаждения 2, откуда через дроссель 10 и кран проходной 14 в виде готового продукта - в подготовленную тару. Температура охлажденного продукта контролируется датчиком 16. Подведенная от системы охлаждения потребителя к секции охлаждения ледяная вода, проходя между пластинами, нагревается и возвращается назад в систему охлаждения (либо, если используется артезианская вода, сливается в канализацию). Для регулировки объема выхода продукта (производительности установки) на секцию охлаждения 2 установлен дроссель 10. При повороте ручки дросселя 10, увеличивается или уменьшается объем выхода продукта. Подача продукта на обработку и выпуск готового продукта осуществляется через проходные краны 14.
Оптимальное использование тепла с минимальными потерями следует из того, что предварительно
нагретый продукт в секциях пастеризации, затем отдает тепло поступающему в секцию регенерации продукту. Благодаря чему обеспечивается снижение энергозатрат. В верхней части выдерживателя 4 вмонтирован кран 32 для отбора проб продукта. Для циркуляционной безразборной мойки установки в конструкции предусмотрены трубопроводы 29 и 31 с краном проходным, например, типа Ду25, который в процессе пастеризации продукта должен быть перекрыт.
Процессом пастеризации управляет блок управления 11, установленный на стойках, которые крепятся к платформе 8. На блоке управления 11 устанавливается диапазон температуры пастеризации: верхний и нижний канал терморегулятора (например 78°С и 76°С) и постоянно для контроля высвечивается в цифровом виде текущая температура продукта. Если температура продукта не достигла нижней температуры (например, 76°С), то через клапан обратный 7 он возвращается в бак уравнительный 5 через трубопровод 21. Когда температура продукта достигла нижней температуры (например, 76°С), то, автоматическим переключением клапана обратного 7, продукт поступает в приемную тару заказчика через дроссель 10. Если температура продукта достигла максимальной температуры (например, 78°С), то блок управления 11 автоматически уменьшает мощность электронагревателей котла для предотвращения перегрева продукта. Секция охлаждения 2 обеспечивает охлаждение продукта при подаче артезианской или ледяной воды при кратности продукт/вода - 1/3.
Источники информации:
1. http://www.normit.ru/01_molochnaya/01_04_02.php#04
2. http://www.znpo.ru/equipment/v25.php
3. http://www.molmash.ru/products/tank/zl5.htm
4. патент RU 2007090
5. патент RU 2027372