УСТАНОВКА ДЛЯ ПОСЛОЙНОГО НАМОРАЖИВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ЛЬДА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ МОЛОКА
PLANT FOR LAYERWISE FREEZING AND USING OF NATURAL ICE WHILE COOLING MILK

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для намораживания и использования природного льда при охлаждении жидкотекучих пищевых продуктов, например молока.
Известна установка для намораживания льда в льдоаккумуляторе (прототип) [1], содержащая теплоизолированный резервуар, датчик уровня, блок управления, водяной насос и электроприводной вентиль, установленный на трубе, соединяющей водопроводную систему с теплоизолированным резервуаром, внутри которого имеются две пары вертикально расположенных электродов, при этом электроды присоединены к электронному блок сравнения.
Недостатками этой установки являются:
1) дороговизна, сложность и, следовательно, низкая надежность;
2) невозможность механизации транспортировки льда как в период намораживания, так и по окончании морозного периода, так как лед в резервуаре необходимо вручную выкалывать или выпиливать, доставлять к месту использования, дробить и загружать в ящики-фригаторы, где лед превращается в ледяную воду;
3) талая вода не используется повторно для намораживания льда, а сливается в канализацию;
4) при выкалывании (выпиливании) нельзя разрушать лед вблизи электродов, так как велика вероятность их повреждения, потому что лед примерзает к электродам. Электроды остаются в слое льда и, значит, их функционирование при последующих циклах намораживания невозможно;
5) теплоизолированный резервуар не имеет защиты от разрушения (размораживания), так как вода при замерзании увеличивается в объеме на 9%, в результате чего может произойти разрушение стен резервуара;
6) невозможно регулировать толщину слоя намораживаемого льда.
Задачей изобретения является увеличение скорости намораживания льда, исключение ручного труда при использовании намороженного льда для охлаждения молока, экономия воды, так как отработанная ледяная вода не сливается в канализацию, а возвращается в льдохранилище, где в морозный период она снова превращается в лед.
Технический результат при использовании предложенного устройства достигается за счет того, что установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока содержит теплоизолированный резервуар, датчик уровня, блок управления, водяной насос и электроприводной вентиль, установленный на трубе, соединяющей водопроводную систему с теплоизолированным резервуаром, внутри которого имеются две пары вертикально расположенных электродов, при этом электроды присоединены к электронному блоку сравнения, а нижняя часть льдохранилища заглубленного типа снабжена ограничительной решеткой, не позволяющей полностью заполнять льдом весь объем льдохранилища, верхняя часть имеет горловину с закрепленной на ней саморегулирующейся нагревательной лентой для отпайки ледяных пластов от стен горловины, а для затопления отпаянных пластов льда имеется гидрораспределитель с гидроцилиндром, закрепленным на дугообразной опоре, для фиксации затопленных ледяных пластов имеются четыре стойки-швеллера с закрепленными на них пластинчатыми фиксаторами, при этом формирование доз воды для послойного намораживания осуществляют сифонным баком-дозатором, частоту срабатывания которого регулируют расходным краном и длиной сифона.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На чертеже представлено льдохранилище заглубленного типа 1, в котором расположены стойки-швеллеры 2 с закрепленными на них фиксаторами ледяных пластов 3 и ограничительной решеткой 4 в нижней части, а в верхней части в обшивке горловины 5 закреплена саморегулирующаяся нагревательная лента 6. Обшивка горловины покрыта теплоизоляционным слоем 7.
Формирование доз воды для послойного намораживания осуществляется с помощью сифонного бака-дозатора 8 с установленным в него сифоном 9, поплавковым устройством 10 и краном 11. Изменением длины сифона можно регулировать объем дозы воды и, следовательно, толщину слоя льда в зависимости от значения отрицательной температуры воздуха.
Для обеспечения затопления слоя льда после его образования предусмотрена схема, содержащая гидроцилиндр 12, гидрораспределитель 13, закрепленные на дугообразной опоре 14. Гидравлическая схема, позволяющая производить охлаждение молока ледяной водой, содержит обратный клапан 15 с сетчатым фильтром, навернутый на конец всасывающей трубы 16, через которую с помощью насоса 17 происходит забор ледяной воды. Безаварийное функционирование системы обеспечивается счетчиком расхода воды 18, гидроаккумулятором 19 с реле давления 20 и манометром 21, показывающим величину давления в системе. Объем воды регулируется с помощью расходного крана 22 и трехходового крана 23, установленных на напорной магистрали 24, соединенной с теплообменником-охладителем 25 и возвратным трубопроводом 26.
3
3
3
Рабочий процесс осуществляется следующим образом. Перед наступлением морозного периода льдохранилище 1 заполняется водой до верхнего уровня обшивки горловины 5. При замерзании первого слоя до толщины 1…2 см оператор включает в работу бак-дозатор 8, который периодически накапливает и сбрасывает дозу соответствующего объема на промороженную поверхность льдохранилища 1, осуществляя тем самым намораживание льда слоями в 1…2 мм. После намораживания суммарной толщины 10…12 см оператор включает саморегулирующуюся нагревательную ленту 6 на 20…30 минут. За этот период времени ледяной пласт надежно подплавляется по всему периметру горловины. Затем в работу включается гидросистема, перемещающая ледяной пласт (10…12 см) ниже фиксаторов 3. После перемещения (затопления пласта) шток гидроцилиндра под действием пружины возвращается в исходное положение, а пласт от всплытия удерживается четырьмя фиксаторами 3. После затопления первого ледяного пласта в работе гидросистемы наступает пауза - ожидание намораживания второго пласта. Далее процесс циклически повторяется со вторым, третьим и так далее пластом. К концу морозного периода льдохранилище будет заполнено слоеным льдом до ограничительной решетки 4 в объеме 80…90 м. Таким образом, ограничительная решетка 4 не позволяет полностью заполнять льдом весь объем льдохранилища. В этом случае, выталкивающая (архимедова) сила льда равна 80…90 тонн. Вес всего объема льда составит 90 м×917 кг/м=82530 кг, где 917 кг/м - плотность льда. Равнодействующая архимедовой силы и силы тяжести льда равна 90 т - 82,53 т=7,47 т. Именно такое или большее усилие должен развивать гидроцилиндр 12 при затоплении последних пластов, а фиксаторы 3 выдерживать такую нагрузку.
Рабочая жидкость в гидроцилиндр 12 подается по шлангу от гидрораспределителя 13 под давлением насоса 17, смонтированного вместе с баком рабочей жидкости. В придонном слое воды льдохранилища заглубленного типа 1 располагается обратный клапан 15. Насос 17 подает воду в напорную магистраль 24, из которой вода поступает в гидроаккумулятор 19, к расходному крану 22 и трехходовому крану 23. Расходный кран 22 регулирует подачу воды в бак-дозатор 8, устанавливая тем самым длительность его наполнения и, следовательно, частоту сброса доз воды на поверхность льдохранилища. Трехходовой кран 23 подает необходимый объем воды в теплообменник-охладитель 25 или на технические нужды.
При достижении уровня воды в баке-дозаторе 8 максимума запускается сифон 9 и вся доза воды, накопленная в баке, сбрасывается на верхнюю промороженную часть льдохранилища 1, разливаясь тонким слоем 1…2 мм в зависимости от настройки сифонного дозатора. Периодичность срабатывания сифонного дозатора устанавливается такой, чтобы предыдущая доза, разлитая по поверхности ранее намороженного льда, успела промерзнуть. Регулировка периодичности устанавливается расходным краном 8. Для автоматического запуска сифона предусмотрено дополнительное поплавковое устройство 10, обеспечивающее открытие крана 11.
Насос 17 управляется с помощью реле давления 20. При давлении 2,1 кг/см насос выключается, при 1,1 кг/см включается.
После многократных циклов работы сифонного устройства и механизма затопления пластов в течение морозного периода большая часть воды в льдохранилище 1 превратится в многослойный ледяной массив.
Однако доводить промораживание до дна емкости нельзя, так как нижний придонный слой воды используется для ее подачи в теплообменник-охладитель 25 через трехходовой кран 23 с последующим возвратом теплой отработанной воды по возвратному трубопроводу 26 снова в придонный слой, где она охлаждается за счет таяния нижних слоев льда. Для этой цели служит ограничительная решетка 4.
Расход воды и, соответственно, объем намороженного льда определяется по показаниям счетчика расхода воды 18.
Экономический эффект при использовании предложенного устройства достигается за счет того, что в отличие от существующих в настоящее время аналогичных устройств оно обладает следующими положительными свойствами.
1. Комплексно решает проблему охлаждения молока естественным холодом.
2. Экономит воду за счет того, что для послойного намораживания воду забирает не из водоснабжающей системы (водопровода), а из нижних придонных слоев льдохранилища, а отработанную воду после теплообмена с охлаждаемым молоком не сливает в канализацию, а направляет в льдохранилище, где она, контактируя со льдом, снова охлаждается, т.е. предлагаемое устройство использует водооборотную схему.
3. Не требуется выколка или выпиливание кусков льда для доставки их к местам использования, что полностью ликвидирует затраты живого труда при использовании льдохранилища.
Источники информации
1. Патент РФ №2013719, кл. F25C 1/02, 1994.