PL175382B1 - Rura drenażowa do urządzenia do odciągania serwatki z masy serwatkowo-serowej - Google Patents

Abstract

1. Rura drenażowa do urządzenia do odciągania serwatki z masy serwatkowoserowej, zawierająca perforację, znamienna tym, że otwory (4) perforacji mają wymiary zawarte w przedziale od 0,005 do 3 mm, zaś gęstość ich rozmieszczenia jest zawarta w przedziale od 5 do 50000 otworów na cm .

Description

Przedmiotem wynalazku jest rura drenażowa do urządzenia do odciągania serwatki z masy serwatkowo-serowej.

Znane rury drenażowe ze stali nierdzewnej zawierają perforację na odcinku stanowiącym około 50% długości. Są to otworki szczelinowe o wymiarach, na przykład, 11 na 0,8 mm. Grubość ścianki rury wynosi 0,8 mm. Ze względu na stosunkowo duże szczeliny, w górnej części rury drenażowej gromadzi się duża ilość bardzo drobnych kawałków masy serowej. W związku z tym górna część rury drenażowej jest zaślepiona w celu eliminacji wady tego typu, to jest zbyt szybkiego wypływu serwatki i bardzo drobnych cząstek masy serowej.

Rury drenażowe są znane z holenderskiego zgłoszenia patentowego nr 8802715, gdzie przestrzeń pomiędzy co najmniej jedną rurą drenażową a znajdującą się wokół niej tuleją jest

175 382 podzielona za pomocą poziomych przegród na komory przeciwciśnieniowe. Serwatka wypływająca przez otworki, przepływa przez komory przeciwciśnieniowe i rury wznośne. Stopień drenażu słupa serwatki i masy serowej wewnątrz rury drenażowej jest regulowany za pomocą komór przeciwciśnieniowych i rur wznośnych, w wyniku czego w dolnej części rury drenażowej powstaje blok masy serowej o odpowiedniej konsystencji.

W miejscach, w których znajdują się poziome przegrody, rura drenażowa ma również części ślepe, co jest związane z istniejącymi różnicami ciśnień. Bez tych części zaślepionych, wypływająca serwatka popłynęłaby po drodze najmniejszego oporu i wypłynęła przez pierścieniowy obszar wokół kołnierza lub uszczelki do leżącej poniżej pierścieniowej przestrzeni.

Dzięki obecności na rurze drenażowej zaślepionych fragmentów tylko część jej długości jest wykorzystywana do drenażu. Wadą takiego rozwiązania jest to, ze skuteczność drenażu nie jest taka sama na całej długości rury.

Że względów produkcyjnych nie ma możliwości zmniejszenia szczelin drenażowych, ponieważ jest ona związana z grubością ścianek rury drenażowej. Spawanie rurek o mniejszej grubości jest prawie niemożliwe. Proces produkcji rur drenażowych polega na spawaniu płaskiej perforowanej blachy w taki sposób, że powstaje bęben albo regularny okrągły cylinder. W miejscu spoiny, której szerokość wynosi około 1 cm, nie ma żadnych szczelinowych otworów. W związku z tym w obszarze tym również nie jest odciągana serwatka.

Z punktu widzenia grubości blachy ze stali nierdzewnej, rura, w której szczeliny zajmują ponad 50% powierzchni, jest trudna w eksploatacji ze względu na jej znacznie obniżoną wytrzymałość mechaniczną.

Inną wadą stali nierdzewnej jest jej stosunkowo duża waga. W przypadku wymiany rur oznacza to konieczność stosowania urządzeń pomocniczych.

Dla łatwiejszego zrozumienia działania rury drenażowej w urządzeniu do odciągania serwatki z masy serowej, na fig. 1 przedstawiono znane ze stanu techniki tego typu urządzenie. Masa serwatkowo-serowa jest wprowadzana do kolumny za pomocą zespołu 6 doprowadzającego ją do rury drenażowej 2 z otworami 4. Rurę drenażową 2 otacza szczelna tuleja 3. Serwatka, odciągana z masy serwatkowo-serowej, jest podawana dalej rurami wznośnymi 15, a następnie rurą 17. Numerem 20 oznakowano zespół do odprowadzania bloków serowych.

Rura drenażowa 2 ma zaślepioną część 2' zapobiegającą przedwczesnemu drenażowi serwatki oraz zmniejszającą ubytki drobnych cząstek sera przez górną część rury 2. Przegrody 13 dzielą pierścieniowe przestrzenie pomiędzy rurą 2 a tuleją 3 na komory przeciwciśnieniowe 14. Części zaślepione 2 zapobiegają ucieczkom surowca z jednej komory przeciwciśnieniowej 14 do leżącej pod nią innej.

W stosowanych obecnie rurach ze stali nierdzewnej, w których znajdują się szczeliny pokrywające ponad 50%^po wierzchni, powierzchnia otworów wzdłuż całej długości rury wynosi około 6,25 mm/cm2 Powierzchnia przelotowa rury z tworzywa sztucznego, perforowanej na ponad 90% powierzchni, zależy od liczby otworków na cm² oraz od ich wielkości.

Rura drenażowa do urządzenia do odciągania serwatki z masy serwatkowo-serowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że otwory perforacji mają wymiary zawarte w przedziale od 0,005 do 3 mm, zaś gęstość ich rozmieszczenia jest zawarta w przedziale od 5 do 50000 otworów na cm².

Korzystne jest gdy wymiary otworów i gęstość ich rozmieszczenia są zmienne na powierzchni rury oraz gdy powierzchnia otworów wzrasta od jednego końca rury do drugiego końca tej rury, w szczególności powierzchnia otworów wzrasta równomiernie.

Korzystne jest gdy rura jest z tworzywa sztucznego oraz gdy jest pokryta warstwą polietylenu.

Korzystne jest gdy wielkość powierzchni otworów usytuowanych na górnej części rury jest mniejsza niż wielkość powierzchni otworów usytuowanych na jej dolnej części.

Korzystne jest gdy gęstość rozmieszczenia otworów jest zawarta w przedziale od 20 do 35 otworów na cm2 oraz gdy gęstość rozmieszczenia otworów jest zawarta w przedziale od 25 do 35 otworów na cm2, zwłaszcza wynosi 28 otworów na cm2.

Korzystne jest gdy wielkość otworów jest zawarta w przedziale od 0,1 do 1 mm, zwłaszcza w przedziale od 0,3 do 0,5 mm.

175 382

Korzystne jest gdy otwory mają kształt okrągły, zaś rura ma ścianę o grubości 5 mm a ponadto otwory są rozmieszczone na rurze w układzie regularnym, w szczególności w układzie przypadkowym.

Korzystne jest gdy na powierzchni wewnętrznej rury są usytuowane ostrza tnące.

Rura drenażowa według niniejszego wynalazku może odciągnąć taką samą ilość serwatki z masy serwatkowo-serowej w przeciągu krótszego czasu niż znane rury drenażowe, co zwiększa wydajność jednostkową bloków serowych..

Istnieje również możliwość odciągnięcia większej ilości serwatki na jednostkę czasu, a tym samym uzyskanie bloków serowych o mniejszej zawartości serwatki. Ilość serwatki, jaką należy odciągnąć, zależy od wymaganego składu gatunku sera. Masa serwatkowo-serowa musi zawierać pewną ilość serwatki, ponieważ w przeciwnym przypadku obniżają się jej własności ślizgowe, w wyniku czego może przylgnąć do rury drenażowej.

Dzięki proponowanemu układowi otworów drenaż masy serwatkowo-serowej zachodzi na całej powierzchni lub jej części, przy czym sprawność rury jest większa. Ponadto urządzenie, w którym zastosowano tę rurę nie wymaga zastosowania kosztownych elementów mechanicznych do regulacji przeciwciśnienia cieczy, a rura drenażowa jest łatwa do wymiany.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia rurę drenażową wraz z urządzeniem do odciągania serwatki z masy serwatkowo-serowej, a fig. 3a - 3e przedstawiają proponowane układy otworów na rurze drenażowej.

Jak to uwidoczniono na fig. 2, zespoły 6, doprowadzające masę serwatkowo-serową, znajdują się w górnej części rury drenażowej 2, natomiast zespoły 20, odprowadzające bloki serowe, są usytuowane w dolnej części urządzenia. Wypływająca serwatka jest usuwana za pomocą zespołu 17 służącego do jej odciągania z rury drenażowej 2 i tulei 3. Zgodnie z fig. 2, rura 2 zawiera otworki 4 rozmieszczone równomiernie na prawie całej powierzchni tej rury 2 wzdłuż jej długości.

Na figurze 3 przedstawiono różne przykłady rozmieszczenia otworów. Fig. 3a ilustruje otwory o zmieniającej się skokowo średnicy, bez zmiany gęstości ich rozmieszczenia.

Na figurze 3b można wyróżnić trzy strefy, pierwszą strefę przejściową, w tym przykładzie gónną z otworami 4 o małej średnicy, drugą, w której znajdują się zarówno otwory 4 o małej jak i dużej średnicy oraz strefę końcową, w której znajdują, się tylko otwory o dużej średnicy. Gęstość rozmieszczenia otworów nie zmienia się wzdłuż całej rury.

Na figurze 3c przedstawiono skokową zmianę powierzchni przelotowej, którą tworzą otwory 4, w której istnieje pierwsza strefa z otworami o małej średnicy, a następnie strefa, której otwory mają średnicę o średniej wielkości. W dolnej części rury znajduje się strefa z otworami o dużej średnicy.

Na figurach 3a-3c gęstość rozmieszczenia otworów 4 na powierzchni rury 2 jest taka sama, to jest liczba otworów 4 na jednostkę powierzchni jest taka sama.

Na figurze 3d zaproponowano stopniowy wzrost wielkości powierzchni otworów, polegający na stałym zwiększaniu średnicy otworów.

Figura 3e ilustruje ułożenie otworów, których gęstość stopniowo zmienia się od małej wielkości do dużej, bez zmiany średnicy otworów.

Jeżeli gęstość rozmieszczenia otworów 4 wynosi 28 cm², otworom o średnicach 0,4; 0,5; 06 i 0,7 odpowiadają powierzchnie przelotowe 3,17; 4,95; 7,13 i 9,70 mm2/cm2.

W przykładzie wykonania według fig. 3a, możliwe jest perforowanie, na przykład, 40% powierzchni rury z tworzywa sztucznego otworkami o średnicy 0,5 mm oraz 60% powierzchni otworkami o średnicy 0,7 mm. Wtedy powierzchnia przelotowa rury wynosi 7,80 mm2/cm2.

Przeprowadzono badania rur drenażowych według niniejszego wynalazku oraz stosowanych dotychczas rur drenażowych ze stali nierdzewnej. Ich wyniki zamieszczono w tabeli 1.

175 382

Tabela 1

Numer badania	Materiał rury	Średnica otworków	Gęstość rozmieszczenia otworków	Powierzchnia przelotowa	Wynik
1	polietylen	0,5 mm	28/cm2	2,75 mmjcm2	blok serowy nie przylega do kolumny drenażowej
2	polietylen	0,35 mm	28/cm2	1,35 mm2/cm2	blok serowy nie przylega do kolumny drenażowej
3	polietylen	0,5/0,35 mm	28/cm2	4 mm2/cm2	wydzielanie płynu pod naci- skiem 23,5% udziału wagowego
4	stal nierdzewna	11 x 0,8 mm“	1,5/cm2	6,25 mtjW	wydzielanie płynu pod naciskiem 22,0% udziału wagowego

a = wymiary szczeliny

Jak widać z powyższego przykładu, większa powierzchnia przelotowa rury drenażowej umożliwia odciągnięcie z masy serwatkowo-serowej tak dużej ilości serwatki w kolumnie, ze po naciśnięciu na blok serowy oddzielony od masy serowej w kolumnie, wydziela się z niego płyn w ilości stanowiącej tylko 21% jego udziału wagowego.

Gęstość rozmieszczenia otworów 4 jest związana z ich wymiarami. W przypadku gęstości większej niż 50000/cm² ilość odciąganej serwatki może być za duża. Również wytrzymałość mechaniczna rury jest za mała. W przypadku gęstości rozmieszczenia otworków poniżej 5 na cm², powierzchnia otworów jest zbyt mała i drenaż jest nieskuteczny.

W zalecanym przykładzie wykonania rury drenażowej według wynalazku, wielkość otworków i/lub gęstość ich rozmieszczenia jest zmienna wzdłuż powierzchni rury.

W przypadku wykonania tego typu, otworki w rurze można robić w taki sposób, żeby podczas eksploatacji przeciwciśnienie narastało w sposób naturalny. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się skuteczny drenaż, pod warunkiem starannego doboru wielkości otworków, a także znacznie zmniejsza się straty drobnych cząstek sera. W związku z naturalnym narastaniem przeciwciśnienia dzięki otworkom, nie ma już potrzeby regulacji przeciwciśnienia za pomocą urządzeń mechanicznych.

Korzystnie, naturalny wzrost przeciwciśnienia następuje w wyniku wzrostu powierzchni przelotowej, czyli powierzchni otworków, na odcinku pomiędzy końcami rury. Jeszcze korzystniej, wzrost powierzchni przelotowej jest równomierny. W związku z tym, że drenaż odbywa się na całej powierzchni rury, odciąganie serwatki z masy serwatkowo-serowej jest bardziej sprawne.

W razie potrzeby, na całej powierzchni rury drenażowej mogą znajdować się otworki o takiej samej wielkości i rozmieszczone na zasadzie stałej gęstości. Powierzchnia przelotowa jest większa niż powierzchnia przelotowa otworków szczelinowych w znanych rurach drenażowych, w wyniku czego z masy serwatkowo-serowej jest odciągana większa ilość serwatki. W takim przypadku potrzebne są dodatkowe urządzenia do wytwarzania przeciwciśnienia.

W zalecanym przykładzie wykonania, rura jest wykonana z tworzywa sztucznego. Wytrzymałość mechaniczna rury tego typu (grubość ścianek od 1 do 10 mm, zazwyczaj 5 mm oraz niewielkie wymiary otworków) umożliwia perforowanie większej części rury (do 90%). Dzięki temu sprawność drenażu jest większa. W rurach tego typu nie ma już połączeń spawanych, co oznacza możliwość umieszczenia otworków na całej powierzchni, wzdłuż całej długości rury.

Zwiększenie powierzchni perforowanej rury zwiększa również czas trwania drenażu. W związku z tym, bez zmiany czasu pozostawania masy serwatkowo-serowej w rurze, możliwe jest wydłużenie drenażu. Rurami z tworzywa sztucznego jest łatwiej manipulować, ponieważ są znacznie lżejsze.

Rury tego typu są wykonane z polietylenu (PE), ponieważ tworzywo to jest obojętne.

W celu sprawnego drenażu na całej powierzchni rury oraz uzyskania naturalnego wzrostu przeciwciśnienia, powierzchnia przelotowa w tej części rury, która podczas eksploatacji jest jej częścią, górną, jest mniejsza niż powierzchnia przelotowa w tej części rury, która podczas eksploatacji jest jej częścią dolną.

175 382

Wielkość powierzchni przelotowej, czyli powierzchni otworków, można zmieniać poprzez zmianę wielkości otworków i/lub ich gęstości na powierzchni rury. Korzystnie, gęstość otworków wynosi od 20 do 35/cm², bardziej korzystnie od 25 do 30/cm², a zwłaszcza 28/cm². Korzystnie, średnica otworków wynosi 1 mm, bardziej korzystnie 0,3 do 0,5 mm.

Wyraźnie widać, że istnieje możliwość uzyskania większej powierzchni przelotowej na długości rury niż w przypadku rur ze stali nierdzewnej.

Proponuje się otwory o kształcie okrągłym, ale można również stosować otworki kwadratowe, prostokątne, owalne lub trójkątne, etc.

Rozmieszczenie otworów może być dowolne lub regularne.

W celu poprawy drenażu i własności poślizgowych rury, na jej wewnętrznej powierzchni mogą znajdować się nacięcia nożowe. Poprawia to drenaż serwatki z masy serwatkowo-serowej, a jednocześnie nacięcia nożowe są tak małe, że nie zostają w nich drobne cząstki sera, a tym samym nie przeszkadzają ześlizgiwaniu się masy serwatkowo-serowej ku dołowi.

Perforacje otworków na powierzchni rury wykonuje się za pomocą wiązki laserowej lub elektronowej. Materiał, który ma być perforowany, jest przepuszczany pod głowicą laserową, wytwarzającą w nim odpowiednie otworki w układzie regularnym lub przypadkowym. Wielkość otworków można zmieniać poprzez odpowiedni dobór soczewek w głowicy laserowej oraz poprzez dobór odległości pomiędzy głowicą laserową a perforowanym materiałem.

Otwory mogą być wytwarzane na etapie produkcji rury, co umożliwia wybiórcze przepuszczanie serwatki ze znajdującej się na niej masy serwatkowo-serowej.

Rura może być wykonana w wyniku umieszczenia elektrody metalowej na wypełnionej formie galwanoplastycznej z siatką zagłębień wypełnionych materiałem elektroizolacyjnym, odpowiadającą układowi otworków, jaki ma postać w rurze. Formą galwanoplastyczną jest metalowy cylinder z zagłębieniami odpowiadającymi układowi otworków, jaki ma powstać w rurze. Wspomniane zagłębienia są wypełnione tworzywem sztucznym o własnościach izolacyjnych. Metal jest nakładany galwanicznie na metalową powierzchnię cylindra, natomiast nie pokrywa zagłębień wypełnionych tworzywem sztucznym. W ten sposób rura jest wykonana w jednym kawałku, w którym nie ma szwów, dzięki czemu drenaż może odbywać się na całej jej powierzchni.

Korzystnie, rura jest wykonana z niklu lub miedzi. Ze zdrowotnego punktu widzenia, rurę należałoby powlec odpowiednią warstwą pokryciową. Korzystnie, warstwa ta, pokrywająca całą powierzchnię metalową, jest wykonana z tworzywa sztucznego, a najlepiej z policzterofluoroetylenu, ze względu na jego objętość.

175 382

O O O 0		o o o o		o o o o
0 O O 0 0		O O O 0 0		o o O O O
o σ o o „	o o o o		O 0 o o
o 0 o o o		O O O O 0		o o o o o
O o o o		O o O o		o o o o
O O 0 o o		O o Ó o 0		O O O O 0
O O O O		O o O o		0 0 0 o
O O O O 0		O o O o O		o o o o o
O O O O		O O O O		O 0 O 0
O O O O O		O O O O O		o o o o o
O O O O		O O 0 0		o o o o
O O O O 0		o o o o o		0 o o o o

a b

175 382

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Rura drenażowa do urządzenia do odciągania serwatki z masy serwatkowo-serowej, zawierająca perforację, znamienna tym, że otwory (4) perforacji mają wymiary zawarte w przedziale od 0,005 do 3 mm, zaś gęstość ich rozmieszczenia jest zawarta w przedziale od 5 do 50000 otworów na cm².
2. 2. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że wymiary otworów (4) i gęstość ich rozmieszczenia są zmienne na powierzchni rury (2).
3. 3. Rura według zastrz. 2, znamienna tym, że powierzchnia otworów (4) wzrasta od jednego końca rury (2) do drugiego końca tej rury (2).
4. 4. Rura według zastrz. 3, znamienna tym, że powierzchnia otworów (4) wzrasta równomiernie.
5. 5. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, ze jest z tworzywa sztucznego.
6. 6. Rura według zastrz. 5, znamienna tym, że jest pokryta warstwą polietylenu.
7. 7. Rura według zastrz. 4, znamienna tym, że wielkość powierzchni otworów (4) usytuowanych na górnej części rury (2a) jest niniejsza niż wielkość powierzchni otworów (4) usytuowanych na jej dolnej części (2b).
8. 8. Rura według zastrz. 4, znamienna tym, że gęstość rozmieszczenia otworów (4) jest zawarta w przedziale od 20 do 30 otworów na cm².
9. 9. Rura według zastrz. 4, znamienna tym, że gęstość rozmieszczenia otworów (4) jest zawarta w przedziale od 25 do 35 otworów na cm².
10. 10. Rura według zastrz. 4, znamienna tym, że gęstość rozmieszczenia otworów (4) wynosi 28 otworów na cm².
11. 11. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że wielkość otworów (4) jest zawarta w przedziale od 0,1 do 1 mm.
12. 12. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że wielkość otworów (4) jest zawarta w przedziale od 0,3 do 0,5 mm.
13. 13. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory (4) mają kształt okrągły.
14. 14. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że ma ścianę o grubości 5 mm.
15. 15. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory (4) są rozmieszczone na rurze (2) w układzie regularnym (11).
16. 16. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory (4) są rozmieszczone na rurze (2) w układzie przypadkowym.
17. 17. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że na powierzchni wewnętrznej rury (2) są usytuowane ostrza tnące.