ITBZ20130007U1

ITBZ20130007U1 - THERMAL EXCHANGER FOR MILK PRE-FRIGERATION

Info

Publication number: ITBZ20130007U1
Authority: IT
Inventors: Gerald Lechner
Original assignee: Reparatur Service Des Lechner Geral D
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-17

Description

Descrizione del brevetto per modello di utilità dal titolo: Description of the utility model patent entitled:

SCAMBIATORE TERMICO PER LA PREREFRIGERAZIONE DEL LATTE HEAT EXCHANGER FOR PRE-REFRIGERATION OF MILK

DESCRIZIONE DESCRIPTION

È noto che per conservare al latte la sua qualità iniziale fino al momento del suo utilizzo o della sua trasformazione, questo deve essere refrigerato. L’attrezzatura delle stalle con apparecchi frigoriferi è uno dei più importanti obiettivi del piano di modernizzazione deH’agricoltura. It is known that in order to keep the initial quality of the milk until it is used or transformed, it must be refrigerated. Equipping the stables with refrigerators is one of the most important objectives of the agricultural modernization plan.

Dopo la mungitura il latte forma nei recipienti una massa tiepida la cui temperatura è vicina ai 33° C la quale si raffredda molto lentamente anche se l’ambiente è fresco. After milking, the milk forms a warm mass in the containers whose temperature is close to 33 ° C which cools very slowly even if the environment is cool.

Il numero di batteri presenti nel latte aumenta immediatamente dopo la mungitura tanto più velocemente quanto più la temperatura è alta. È quindi necessario raggiungere rapidamente una temperatura inferiore a 10° C per impedire lo sviluppo di batteri acidificanti mesofili. Questo limite è richiesto per una raccolta quotidiana del latte, se invece si vuole “stabilizzare” il latte, al fine di effettuare una raccolta ogni due giorni, il raffreddamento deve essere più spinto e la temperatura di 4° C deve essere considerata un valore massimo. The number of bacteria present in milk increases immediately after milking the faster the higher the temperature. It is therefore necessary to quickly reach a temperature below 10 ° C to prevent the development of mesophilic acidifying bacteria. This limit is required for a daily milk collection, if instead you want to "stabilize" the milk, in order to make a collection every two days, the cooling must be more extreme and the temperature of 4 ° C must be considered a maximum value .

Il raffreddamento deve avvenire fin dal termine della mungitura, la sua efficacia è tanto più grande quanto più il latte è povero di microorganismi. La durata dei periodo che va dalla mungitura all’uso del latte è essenziale per il suo raffreddamento; più esso è lungo più deve essere energico il raffreddamento. Cooling must take place right from the end of milking, its effectiveness is greater the more the milk is poor in microorganisms. The duration of the period from milking to the use of milk is essential for its cooling; the longer it is, the more energetic the cooling must be.

Per effettuare il raffreddamento ‘'stabilizzante" del latte sono noti contenitori provvisti di scambiatori termici alimentati da un impianto frigorifero, allo scopo di ridurre il consumo energetico di tali impianti sono noti scambiatori a piastre per la prerefrigerazione del latte mediante acqua fresca prima dell’immissione nel contenitore di refrigerazione. In order to effect the "stabilizing" cooling of the milk, containers equipped with heat exchangers fed by a refrigeration system are known, in order to reduce the energy consumption of these systems, plate exchangers are known for the pre-cooling of milk by means of fresh water before introduction. in the refrigeration container.

Detti scambiatori a piastre presentano i seguenti svantaggi; Said plate exchangers have the following disadvantages;

- richiedono il filtraggio del latte per evitare l'intasamento dello scambiatore, - require milk filtering to avoid clogging of the exchanger,

il passaggio del latte avviene soltanto applicando una certa pressione the passage of milk occurs only by applying a certain pressure

la pulizia dello scambiatore è laboriosa cleaning the exchanger is laborious

- il deflusso del latte a fine trattamento non è completo, - il costo dello scambiatore è relativamente alto. - the outflow of milk at the end of the treatment is not complete, - the cost of the exchanger is relatively high.

È inoltre noto uno scambiatore tubolare per la refrigerazione del latte dalla GB 1.196.291 il quale consiste in un tubo disposto a spire elicoidali per il passaggio dei latte il quale è immerso in acqua circolante in un contenitore cilindrico stagno coassiale al tubo per il passaggio del latte. Detto dispositivo è ingombrante e piuttosto pesante a contenitore cilindrico riempito, inoltre lo scambio termico non è molto efficace perché l’acqua di refrigerazione non è in movimento obbligato tale da lambire continuamente ed intensamente la superficie di scambio termico. A tubular exchanger for the refrigeration of milk from GB 1.196.291 is also known which consists of a tube arranged with helical coils for the passage of the milk which is immersed in water circulating in a cylindrical watertight container coaxial to the tube for the passage of the milk. milk. Said device is bulky and rather heavy with a filled cylindrical container, furthermore the heat exchange is not very effective because the cooling water is not forced to move so as to continuously and intensely lick the heat exchange surface.

Il trovato si pone il compito di realizzare uno scambiatore termico per la prerefrigerazione del latte del tipo sopra descritto, di produzione semplice e quindi a costi modesti, funzionante a pressione modesta, di facile pulizia e garantendo il deflusso spontaneo e completo del fatte a fine trattamento. The object of the invention is to provide a heat exchanger for the pre-cooling of milk of the type described above, of simple production and therefore at modest costs, operating at low pressure, easy to clean and guaranteeing the spontaneous and complete outflow of the product at the end of the treatment. .

Per adempiere a questo compito il trovato propone uno scambiatore a tubi coassiali disposti ad elicoidale con asse verticale. Il latte proveniente dall'impianto di mungitura, senza passare per un filtro specifico, passa per il tubo interno dello scambiatore secondo il senso discendente dell’elicoidale, mentre nell'intercapedine, fra detto tubo interno ed un tubo esterno avente diametro maggiore, viene fatto passare, in senso contrario al passaggio del latte, dell’acqua fresca. Il diametro interno del tubo per il passaggio del latte è tale da consentire la pulizia agevole tramite il passaggio di sferette in gommapiuma già usate per la pulizia dei tubi dell'impianto di mungitura. Il passaggio del latte secondo il senso discendente dell’elicoidale comporta il deflusso spontaneo dei latte a fine trattamento. Secondo il trovato il passaggio dal diametro maggiore del tubo deirimpianto di mungitura al tubo dello scambiatore termico avviene, sia all’entrata che all’uscita, tramite un tratto di raccordo conico privo di spigoli o scalini allo scopo di evitare una sollecitazione meccanica del latte e favorire la pulizia interna dei tubo. L’immissione e l’uscita dell’acqua di refrigerazione avviene tramite bocchettoni applicati essenzialmente radialmente nelle zone estreme del tubo esterno. To accomplish this aim, the invention proposes an exchanger with coaxial tubes arranged in a helical manner with a vertical axis. The milk coming from the milking system, without passing through a specific filter, passes through the internal tube of the exchanger according to the descending direction of the helical, while in the interspace, between said internal tube and an external tube having a larger diameter, it is made pass, in the opposite direction to the passage of milk, fresh water. The internal diameter of the tube for the passage of milk is such as to allow easy cleaning through the passage of foam balls already used for cleaning the tubes of the milking system. The passage of milk in the descending direction of the helix involves the spontaneous outflow of milk at the end of the treatment. According to the invention, the passage from the larger diameter of the milking system tube to the heat exchanger tube takes place, both at the inlet and the outlet, by means of a conical connection section without edges or steps in order to avoid mechanical stress on the milk and favor the internal cleaning of the pipes. The inlet and outlet of the cooling water takes place via unions applied essentially radially in the extreme areas of the external pipe.

Naturalmente l'abbassamento della temperatura del latte tramite lo scambiatore termico dipende dalia superficie di scambio termico, dalla velocità di passaggio e dalla temperatura del latte, dalla velocità di passaggio e dalla temperatura dell’acqua. Tenendo conto che il latte all’uscita dell’impianto di mungitura ha una temperatura di ca. 33° C e l’acqua corrente usata per la refrigerazione ha una temperatura di ca. Naturally, the lowering of the milk temperature through the heat exchanger depends on the heat exchange surface, the speed of passage and the temperature of the milk, the speed of passage and the temperature of the water. Taking into account that the milk at the exit of the milking system has a temperature of approx. 33 ° C and the running water used for refrigeration has a temperature of approx.

15° C, conoscendo le velocità di passaggio del latte e dell’acqua, è calcolabile la superficie di scambio termico richiesta per raffreddare il latte a ca. 18° - 17° C. Detta temperatura di prerefrigerazione permette di ottenere un abbattimento di ca. 50% delle spese di refrigerazione ad una temperatura di ca. 4° C, inoltre l’impianto di refrigerazione richiesto per ottenere la “stabilizzazione" del latte partendo da una temperatura di ca. 17° C può essere dimensionato con una potenza, rispettivamente un wattaggio, inferiore e quindi meno costoso nell’acquisto e nell'esercizio. 15 ° C, knowing the speed of passage of milk and water, it is possible to calculate the heat exchange surface required to cool the milk to approx. 18 ° - 17 ° C. Said pre-cooling temperature allows to obtain a reduction of approx. 50% of the refrigeration costs at a temperature of approx. 4 ° C, moreover the refrigeration system required to obtain the "stabilization" of the milk starting from a temperature of about 17 ° C can be sized with a power, respectively one wattage, lower and therefore less expensive in the purchase and in the 'exercise.

Secondo il trovato il passaggio dell'acqua di refrigerazione può essere comandato da una elettrovalvola collegata, con inserimento di un eventuale relè ritardatore, al circuito elettrico dell'impianto di mungitura e/o per l'impianto di abbeveraggio. According to the invention, the passage of the cooling water can be controlled by a solenoid valve connected, with the insertion of a possible delay relay, to the electrical circuit of the milking system and / or to the watering system.

L’acqua in uscita dallo scambiatore è sfruttabile, direttamente o in seguito di riscaldamento aggiuntivo, per la pulizia delle attrezzature di mungitura. The water coming out of the exchanger can be used, directly or as a result of additional heating, for cleaning the milking equipment.

Lo scambiatore termico di prerefrigerazione secondo il trovato è fissabile a muro su parete con l'asse dell’elicoidale in posizione verticale, tramite una semplice staffa verticale la quale abbraccia tutte le spire dell’elicoidale. The pre-cooling heat exchanger according to the invention can be fixed to the wall on the wall with the helical axis in a vertical position, by means of a simple vertical bracket which embraces all the coils of the helical.

li trovato viene spiegato più da vicino in base ad uno scambiatore termico secondo il trovato, illustrato schematicamente nei disegno allegato. The invention is explained more closely on the basis of a heat exchanger according to the invention, schematically illustrated in the attached drawing.

La Fig. 1 illustra in vista prospettica lo scambiatore termico tubolare secondo il trovato in posizione di funzionamento con le estremità di collegamento e con la staffa di fissaggio a parete. Fig. 1 is a perspective view of the tubular heat exchanger according to the invention in operating position with the connection ends and with the wall fixing bracket.

La Fig. 2 illustra in vista dall’alto lo stesso scambiatore termico illustrato in Fig. 1. Fig. 2 shows a top view of the same heat exchanger illustrated in Fig. 1.

La Fig. 3 illustra in vista dall'alto e parzialmente in sezione, una delle estremità di collegamento dello scambiatore termico rappresentato nelle Figg. 1 e 2. Fig. 3 shows a top view and partially in section, one of the connection ends of the heat exchanger shown in Figs. 1 and 2.

La Fig. 4 illustra in sezione longitudinale la zona di raccordo fra il tubo esterno e il raccordo conico del tubo interno per il passaggio del latte. Fig. 4 shows in longitudinal section the connection area between the external tube and the conical fitting of the internal tube for the passage of milk.

Lo scambiatore termico di tipo tubolare 1 consiste essenzialmente in un tubo esterno a diametro maggiore 1w ed in un tubo interno a diametro minore 1m per il passaggio del latte M, coassiale al primo tubo in modo da formare una intercapedine 1 i per il passaggio dell’acqua di refrigerazione W in senso contrario rispetto al passaggio del latte M. Ambo le estremità del tubo interno 1m sono provviste di un raccordo conico 2m applicato dalla parte a diametro maggiore ad un bocchettone di collegamento 3m avente diametro maggiore rispetto al diametro dei tubo interno 1m. I tubi coassiali 1 m, 1w sono disposti a spire elicoidali aventi diametro identico, fissate a parete con l’asse V in posizione verticale tramite una staffa 2 abbracciente tutte le spire e terminante con due estremità provviste di fori passanti per l’applicazione di viti di fissaggio per esempio provviste di tasselli ad espansione. Il bocchettone di collegamento 3m in posizione superiore viene collegato al tubo di uscita del latte dall’impianto di mungitura, a valle del filtro facente parte di detto impianto. Il bocchettone di collegamento 3m inferiore invece è collegato all’impianto di refrigerazione ulteriore, previsto a valle dello scambiatore di prerefrigerazione secondo il trovato, per ottenere la “stabilizzazione” del latte abbassando la temperatura solitamente a temperature comprese fra ca. 4° e 10° C in base ai tempi di ritiro del latte. The tubular type heat exchanger 1 essentially consists of an external tube with a greater diameter 1w and an internal tube with a smaller diameter 1m for the passage of milk M, coaxial to the first tube so as to form an interspace 11 for the passage of the milk. cooling water W in the opposite direction with respect to the passage of milk M. Both ends of the 1m internal tube are equipped with a 2m conical fitting applied from the part with the largest diameter to a 3m connection union with a diameter greater than the diameter of the 1m internal tube . The 1 m, 1w coaxial pipes are arranged in helical coils with identical diameter, fixed to the wall with the V axis in vertical position by means of a bracket 2 embracing all the coils and ending with two ends provided with through holes for the application of screws fixing elements, for example provided with expansion plugs. The 3m connection connector in the upper position is connected to the milk outlet pipe from the milking system, downstream of the filter which is part of that system. The 3m lower connection union instead is connected to the further refrigeration system, provided downstream of the pre-refrigeration exchanger according to the invention, to obtain the "stabilization" of the milk by lowering the temperature usually at temperatures between approx. 4 ° and 10 ° C according to the milk withdrawal times.

L’acqua di refrigerazione W viene immessa tramite il bocchettone di collegamento 3w inferiore, applicato essenzialmente radialmente al tubo esterno 1w. Passando per l'intercapedine 1 i fra tubo interno 1m ed il tubo esterno 1w in senso contrario al passaggio del latte M all’interno del tubo 1m, l’acqua W esce all’estremità opposta alta attraverso il bocchettone di collegamento 3w. Ciascuna delle estremità del tubo esterno 1 w è fissata, o tramite un raccordo conico 2w al corrispondente raccordo conico 2m del tubo interno 1m (Fig. 3), oppure essa può essere applicata direttamente esternamente al raccordo conico 2m del tubo interno 1m (Fig. 4). The refrigeration water W is introduced through the lower 3w connection union, essentially applied radially to the 1w external tube. Passing through the interspace 1 i between the inner tube 1m and the outer tube 1w in the opposite direction to the passage of the milk M inside the tube 1m, the water W comes out at the opposite high end through the connection nozzle 3w. Each of the ends of the outer tube 1 w is fixed either by means of a conical fitting 2w to the corresponding conical fitting 2m of the inner tube 1m (Fig. 3), or it can be applied directly externally to the conical fitting 2m of the inner tube 1m (Fig. 4).

Eventualmente uno dei bocchettoni di collegamento 3w è provvisto di una valvola di intercettazione elettrica E collegata, eventualmente attraverso un relè ritardatore, all’impianto di alimentazione elettrica dell’impianto di mungitura. Possibly one of the 3w connection ports is equipped with an electric shut-off valve E connected, possibly through a delay relay, to the electrical power supply of the milking system.

Il diametro interno del tubo 1m per il passaggio del latte M è tale da permetterne la pulizia agevole con i sistemi noti per la pulizìa dei tubi deirimpianto di mungitura. Il raccordo conico 2m che collega il tubo interno 1m al rispettivo bocchettone di collegamento 3m evita cambiamenti bruschi di diametro, gradini o spigoli che comporterebbero dei vortici e la sollecitazione nociva dei latte M durante il suo passaggio. Naturalmente le saldature di giunzione di detti raccordi conici 2m sono lavorate in modo da avere una superficie interna perfettamente liscia. The internal diameter of the tube 1m for the passage of milk M is such as to allow it to be easily cleaned with the known systems for cleaning the tubes of the milking system. The 2m conical fitting that connects the 1m internal tube to the respective 3m connection union avoids sudden changes in diameter, steps or edges that would cause vortices and the harmful stress of the M cans during its passage. Naturally, the joining welds of said conical fittings 2m are machined in such a way as to have a perfectly smooth internal surface.

Claims

CLAIMS 1. Heat exchanger for the pre-cooling of milk which passes through a tube arranged in a helical shape with several coils having the same diameter, externally in contact with the cooling water, characterized by the fact that the cooling water (W) passes through a cavity (1 i) between an internal tube (1m) for the passage of milk (M) and an external tube (1w) coaxial to the first tube, since the direction of the passage of water (W) is opposite to the direction of the passage of milk (M) .

2. Heat exchanger for the pre-cooling of milk according to claim 1, characterized in that the internal tube (1m) for the passage of milk (M) is provided at both ends with a conical connection section (2m) applied on the side with a larger diameter to a connection union (2m) and that the welds for the application of said conical fitting (2m) are internally perfectly smoothed to have a passage without steps, roughness or edges.

3. Heat exchanger for pre-cooling milk according to claim 1, characterized in that the external tube (1 w) for the passage of the cooling water (W) is provided in the areas of both ends with a connection union ( 3w) arranged essentially radially with respect to said outer tube (1w).

4. Heat exchanger for the pre-cooling of milk according to claim 1, characterized in that the coils of the helical formed by the two coaxial pipes (1w, 1m) are arranged with the axis (V) in a vertical position and fixed by a bracket (2) embracing all the coils of the helical.

5. Heat exchanger for pre-cooling of milk according to claim 1, characterized by: the fact that the external tube (1w) for the passage of water (W) is connected at both ends externally to the conical fitting (2m) of the internal tube (1m) for the passage of milk (M) through a conical fitting (2w ) in the terminal areas of the inner tube (1m).

6. Heat exchanger for the pre-cooling of milk according to claim 1, characterized in that the external tube (1w) for the passage of water (W) is connected with the ends, externally directly to the conical tubular fitting (2m) for the connection nozzle (3m) for the passage of milk (M)

7. Heat exchanger for the pre-cooling of milk according to claim 1, characterized in that one of the connection unions (3w) for the water (W) is equipped with an electric shut-off valve (E) connected with any delay relay to the milking plant electrical power supply system.

8. Heat exchanger for pre-cooling milk according to the teachings of this description and the attached drawing.