RU125024U1 - BRODSKY PASTERIZER - Google Patents
BRODSKY PASTERIZER Download PDFInfo
- Publication number
- RU125024U1 RU125024U1 RU2012139898/10U RU2012139898U RU125024U1 RU 125024 U1 RU125024 U1 RU 125024U1 RU 2012139898/10 U RU2012139898/10 U RU 2012139898/10U RU 2012139898 U RU2012139898 U RU 2012139898U RU 125024 U1 RU125024 U1 RU 125024U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- related themes
- themes
- milk
- tank
- coil
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 claims abstract description 39
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 235000020200 pasteurised milk Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 230000000576 supplementary Effects 0.000 claims abstract description 8
- 210000004080 Milk Anatomy 0.000 abstract description 33
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 abstract description 33
- 239000008267 milk Substances 0.000 abstract description 33
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 5
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000737 periodic Effects 0.000 abstract 1
- 101710018053 PSMC5 Proteins 0.000 description 17
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 235000015141 kefir Nutrition 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 235000021056 liquid food Nutrition 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- SXYIRMFQILZOAM-HVNFFKDJSA-N (3R,5aS,6R,8aS,9R,10S,12R,12aR)-10-methoxy-3,6,9-trimethyldecahydro-3,12-epoxypyrano[4,3-j][1,2]benzodioxepines Chemical compound C1C[C@H]2[C@H](C)CC[C@H]3[C@@H](C)[C@@H](OC)O[C@H]4[C@]32OO[C@@]1(C)O4 SXYIRMFQILZOAM-HVNFFKDJSA-N 0.000 description 1
- 229920001821 Foam rubber Polymers 0.000 description 1
- 241001517019 Philomachus Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 235000015142 cultured sour cream Nutrition 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Пастеризатор Бродского предназначен для пастеризации и охлаждения молока и может быть использован на мелочно-товарных фермах, а также молокозаводах при переработке сменных объемов молока от 2000 л до 20000 л.Brodsky's pasteurizer is intended for pasteurization and cooling of milk and can be used on small-scale commercial farms, as well as dairies in the processing of replaceable volumes of milk from 2,000 liters to 20,000 liters.
Пастеризатор содержит пополнительный бак сырого молока с центробежным циркуляционным насосом и возвратным клапаном, рекуперативный пластинчатый теплообменник встречных потоков пастеризованного и сырого молока, водонагревательный пастеризационный бак (ВПБ) с винтовым змеевиком, выполненным из тонкостенной трубы Ф40 длиной 10 м, ТЭНами и связанным с ними водяным термостатом, а также герметичый цилиндрический бачок-выдерживатель с быстросъемной торцевой крышкой и термодатчиком, электрически связанным с возвратным клапаном. При этом пополнительный бак через центробежный насос и входные патрубки теплообменника (прямотока сырого молока) соединен трубопроводами со входом змеевика, выход которого через выдерживатель связан со входом возвратного клапана. На крышку ВПБ установлен мотор-редуктор с мешалкой, размещенной в центре ВПБ внутри ТЭНов и винтового змеевика. Это повышает теплообмен между ТЭНами и потоком молока внутри винтового змеевика, что увеличивает КПД пастеризатора, снижает перегрев ТЭНов, исключает кипение воды на их поверхности.The pasteurizer contains a supplementary tank of raw milk with a centrifugal circulation pump and a check valve, a recuperative plate heat exchanger of counter-flows of pasteurized and raw milk, a water-heating pasteurization tank (VPB) with a helical coil made of a thin-walled F40 tube with a length of 10 m, and one of the other themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes and related themes, and other, and other to get to the hearths and other, with the help of a combination of combi , as well as a sealed cylindrical tank-holder with a quick-release end cap and a thermal sensor electrically connected to a non-return valve. At the same time, the additional tank is connected through pipelines to the coil inlet through the centrifugal pump and the heat exchanger inlet pipes (raw milk direct flow), the output of which is connected to the inlet valve through the soaker. A gearmotor with a stirrer placed in the center of the airframe inside the heating elements and a screw coil is installed on the cover of the TBF. This increases the heat exchange between the heating elements and the flow of milk inside the screw coil, which increases the efficiency of the pasteurizer, reduces the overheating of heating elements, eliminates boiling water on their surface.
Пастеризатор позволяет за счет рекуперации тепловых и холодильных потоков в пластинчатом теплообменнике экономить до 90% электроэнергии по сравнению с непосредственным нагревом молока. Периодическая промывка и прочистка пополнительного бака, выдерживателя, насоса, клапана, молокопроводов, включая винтовой змеевик, не представляет никаких проблем и может осуществляться в том числе стандартными тампонами-пыжами. The pasteurizer allows for the recovery of heat and refrigeration flows in a plate heat exchanger to save up to 90% of electricity compared with direct heating of milk. Periodic washing and cleaning of the filling tank, separator, pump, valve, milk lines, including the screw coil, poses no problems and can be carried out including standard tampons-wads.
Description
Область применения.Application area.
Полезная модель, пастеризатор, предназначен для подогрева(пастеризации) и последующего охлаждения, преимущественно молока в потоке, а также для пастеризации пива, соков, и может быть использован на предприятиях пищевой промышленности, молокозаводах и мелочно-товарных фермах, при выпуске сметаны, сливок, кефира, творога с объемами производства от 2000 до 20000 л в сутки.The utility model, the pasteurizer, is intended for heating (pasteurization) and subsequent cooling, mainly milk in the stream, as well as for pasteurization of beer, juices, and can be used at food industry enterprises, dairies and small-scale farms, with the release of sour cream, cream, kefir, cottage cheese with production volumes from 2000 to 20,000 liters per day.
Уровень техники.The level of technology.
В настоящее время для пастеризации в потоке (нагрева до 76°…92°) и последующего охлаждения с производительностью от 1000 л до 2000 л в час применяются устройства, основанные на пластинчатом теплообменнике - регенераторе (рекуператоре), через который пропускаются встречные потоки сырого (холодного) молока и пастеризованного (горячего) молока [1, 2, 3, 4, 5]. Донагрев молока может осуществляться ТЭНами с электрокотлом [1, 2, 3, 4] через змеевик, либо роторными (вихревыми) центробежными насосами [5] за счет преобразования механической энергии электронасосов в тепловую. Недостаток последних - высокий акустический шум при производительности 1500 л/ч от двух мощных электронасосов (2*7,5=15кВт). Достоинством пластинчатых рекуперативных пастеризаторов в потоке с электрокотлом является высокий КПД и экономия электроэнергии, а недостатками - сложность промывки, трудоемкость технического обслуживания, необходимость в дополнительных резервуарах сырого и пастеризованного молока От этих недостатков свободны емкостные ванны длительной пастеризации [6] с ТЭНами и артезианской водой, а также, пастеризационно-холодильные установки [7] с ТЭНами, водопроводным предохлаждением и фреоновым доохлаждением. Пастеризация молока до 2500 л за смену и его охлаждение осуществляется в едином резервуаре [6, 7] объемом до 2500 л. Нет проблем с его промывкой и обслуживанием, однако недостатком прямого нагрева молока (без рекуперации) является большое энергопотребление (0,1…0,15 кВт часа на литр), хотя рекуперативные пластинчатые пастеризаторы в потоке [1-5] позволяют экономить до 85% электроэнергии и перерабатывают до 10000…20000 л молока за смену.At present, devices based on a plate heat exchanger - regenerator (recuperator), through which counter flows of raw (cold) water are used, are used for pasteurization in the flow (heating up to 76 ° ... 92 °) and subsequent cooling with a capacity from 1000 l to 2000 l per hour. a) milk and pasteurized (hot) milk [1, 2, 3, 4, 5]. Milk heating can be carried out by heating elements with electric boiler [1, 2, 3, 4] through a coil or by rotary (vortex) centrifugal pumps [5] due to the conversion of the mechanical energy of electric pumps into heat energy. The disadvantage of the latter is high acoustic noise with a capacity of 1500 l / h from two powerful electric pumps (2 * 7.5 = 15 kW). The advantage of plate recuperative pasteurizers in the stream with electric boiler is high efficiency and energy saving, and the disadvantages are the complexity of washing, labor-intensive maintenance, the need for additional tanks of raw and pasteurized milk. These shortcomings have free capacitive baths for long pasteurization [6] with heating elements and artesian water, and also, pasteurization and refrigeration units [7] with heating elements, plumbing pre-cooling and freon after-cooling. Pasteurization of milk up to 2500 liters per shift and its cooling is carried out in a single tank [6, 7] with a volume of up to 2500 liters. There are no problems with its washing and maintenance, however, the direct heating of milk (without recovery) is a big drawback (about 0.1 ... 0.15 kWh per liter), although recuperative plate pasteurizers in the flow [1-5] save up to 85% electricity and processed up to 10,000 ... 20,000 liters of milk per shift.
Аналогом к предлагаемому решению является устройство [2, 3] для пастеризации ИПКС-013Р-2500Р по патенту RU 2007146478, выпускаемое в Рязани фирмой «Эльф-4М», подробно описанное на веб-сайте www.elf4m.ru/passport ipks-013-01.pdf [3].An analogue to the proposed solution is the device [2, 3] for pasteurization IPKS-013R-2500P according to patent RU 2007146478, produced in Ryazan by the company Elf-4M, described in detail on the website www.elf4m.ru/passport ipks-013- 01.pdf [3].
Устройство содержит уравнительный (пополнительный) бак сырого молока с центробежным циркуляционным насосом и возвратным клапаном, рекуперативный пластинчатый теплообменник встречных потоков пастеризованного и сырого молока, водонагревательный пастеризационный бак с винтовым молочным змеевиком, ТЭНами и связанным с ними водяным термостатом, а также сборный змеевик - выдерживатель Ф60 длиной 4 м с калачами 1,5 м и термодатчиком. При этом пополнительный бак через центробежный насос и входные патрубки теплообменника (прямотока сырого молока) соединен трубопроводами со входом винтового змеевика, а выход винтового змеевика - через сборный змеевик-выдерживатель - и возвратные патрубки теплообменника (противотока отпастеризованного молока) соединен трубопроводами со входом возвратного клапана, связанного с пополнительным баком, и - второй пластинчатый теплообменник - доохладитель, питаемый потоком ледяной воды - с выходом устройства. Термодатчик змеевика - выдерживателя связан с электрическим входом возвратного клапана. Устройство [2, 3] обеспечивает производительность от 1000 до 2500 л/ч, уровень рекуперации тепловой энергии до 80%, температуру охлажденного продукта 4°, время выдержки 16…20 с при мощности потребления до 46 кВт, и 65 кВт, температуру пастеризации 76…92°. Ежедневная промывка устройства щелочью и кислотой в режиме циркуляции согласно Паспорта [2] занимает 30% времени его работы. 1 раз в три дня рекомендуется разобрать змеевик-выдерживатель и трубопроводы (7 шт.) с прочисткой их тампонами и гибким тросом. Пластинчатый рекуперативный и второй холодильный теплообменники необходимо разобрать и прочистить механически 1 раз в полгода или по мере их засорения и снижения производительности.The apparatus comprises equalizing (popolnitelny) tank raw milk with centrifugal circulating pump and a return valve, the regenerative plate heat exchanger of counter flow pasteurized and raw milk, water heating pasteurizing tank screw dairy coil, heating elements and associated water thermostat and a collecting coil - vyderzhivatel F60 4 m long with rolls of 1,5 m and the thermal sensor. At the same time, the additional tank is connected via pipelines to the inlet of the screw coil through a centrifugal pump and inlet pipes of the heat exchanger, and the outlet of the screw coil is connected to the return valve of the heat exchanger (countercurrent of pasteurized milk) through the return valve of the exchanger coil associated with the supplementary tank, and - the second plate heat exchanger - after-cooler, fed by a stream of ice water - with the output of the device. Thermal sensor coil - keeper is connected to the electrical inlet of the return valve. The device [2, 3] provides performance from 1000 to 2500 l / h, the level of heat energy recovery up to 80%, the temperature of the cooled
Недостатком аналога является длинный винтовой молочный змеевик, выполненный из сдвоенной нержавеющей трубы Ф20*1, длиной 15 м 10 витков Ф500. Змеевик является избыточно длинным и непонятно как его очищать в процессе эксплуатации. Кроме того, витки змеевика уложены плотно (без зазоров) по отношению друг к другу. Это ухудшает теплообмен между молоком и горячей водой за счет естественной конвекции, т.к. вокруг змеевика затруднена циркуляция воды и сомкнутые витки исключают из теплообмена до 30%…40% эффективной площади, что требует пропорционального удлинения винтового змеевика и и усложняет его промывку.The disadvantage of the analogue is a long helical milk coil, made of a double stainless pipe F20 * 1, 15 m long 10 turns F500. The coil is excessively long and it is not clear how to clean it during operation. In addition, coil coils are packed tightly (without gaps) in relation to each other. This impairs the heat exchange between milk and hot water due to natural convection, since around the coil is difficult to circulate water and closed coils exclude from heat exchange up to 30% ... 40% of the effective area, which requires a proportional elongation of the screw coil and complicates its washing.
Наиболее близкой по техническому решению (прототипом) является пастеризационная установка по патенту RU 120541.The closest technical solution (prototype) is a pasteurization installation according to the patent RU 120541.
Установка содержит пополнительный бак сырого молока с центробежным циркуляционным насосом и возвратным клапаном, рекуперативный пластинчатый теплообменник встречных потоков пастеризованного и сырого молока, водонагревательный пастеризационный бак с крышкой, винтовым змеевиком, выполненным из тонкостенной трубы Ф40, ТЭНами и связанным с ними водяным термостатом, а также объемный цилиндрический выдерживатель с термодатчиком, связанным с электрическим входом возвратного клапана.The installation comprises popolnitelny tank raw milk with centrifugal circulating pump and a return valve, the regenerative plate heat exchanger of counter flow pasteurized and raw milk, water heating pasteurizing tank with lid, screw coil made of a thin-walled tube F40, heating elements and associated water thermostat and volume cylindrical holder with thermal sensor connected to the electrical inlet of the return valve.
Винтовой змеевик прототипа из трубы Ф40, AISI316, имеющий диаметр D=530 мм, шаг витка h=60 мм, общую длину трубы L=8m, свободен от недостатка, присущего аналогу [2, 3], т.к. между поверхностями витков имеется зазор h-D=60-40=20 мм, что позволяет участвовать в теплообмене всей исходной цилиндрической поверхности трубы. В отличие от аналога, винтовой змеевик легко прочищается от остаточных молочных отложений с помощью стандартных поролоновых пыжей Ф60x100, устанавливаемых в начало змеевика, и штатного циркуляционного насоса.The screw coil of the prototype is made of pipe F40, AISI316, having a diameter D = 530 mm, a coil spacing h = 60 mm between the surfaces of the turns there is a gap h-D = 60-40 = 20 mm, which allows to participate in the heat exchange of the entire original cylindrical surface of the pipe. Unlike the analogue, the helical coil is easily cleaned from residual milk deposits with the help of standard foam foam wads F60x100, installed at the head of the coil, and a regular circulation pump.
Расчет термодинамики винтового змеевика, приведенный в прототипе [1], показывает возможность подогреть сырое молоко практически с 70°С до температуры воды 80°С при движении потока от входа к выходу с расходами 2000 л/час, однако этот расчет не учитывает статического состояния охлаждаемого «чулка» водяной трубы, возникающей вокруг витков змеевика. Естественная циркуляционная конвекция в водонагревательном баке, заключающаяся в подъеме горячих слоев воды, подогреваемых ТЭНами внутри змеевика, и опускании охлажденных от молока слоев воды снаружи змеевика, имеет ограниченную скорость циркуляции и ограниченную мощность теплообмена, особенно в период пауз в нагреве (подключении) ТЭНов, автоматически вырабатываемых водяным термостатом. Поэтому существуют режимы работы змеевика в пределах 1500…2500 л/час, когда ТЭНы отключены и температура молока на выходе змеевика в выдерживателе оказывается на 5°…7° ниже температуры горячей воды из-за «чулка» вокруг витков змеевика. Это снижает общий КПД, приводит к необходимости повышения уставки водяного термостата, и к выкипанию воды, особенно при высокотемпературной пастеризации до 92°С, рекомендуемой, например, при производстве кефира. Для достижения требуемой температуры пастеризации в выдерживателе приходится снижать подачу отпастеризованного молока выходным краном, т.е. ограничивать производительность пастеризатора, или повышать температуру воды до 100°С уставкой термостата. Таким образом, основным недостатком прототипа является ограниченная мощность теплообмена винтового змеевика в водонагревательном баке, снижающая производительность пастеризатора и его КПД. Вскипание воды на ТЭНах при высокотемпературной пастеризации увеличивает локальный перегрев их поверхности, что снижает ресурс работы и дополнительно понижает КПД, вследствии потерь на парообразование, изначально заложенных, например, в конструкцию аналога [3].The calculation of the thermodynamics of the screw coil given in the prototype [1] shows the ability to heat raw milk from practically 70 ° C to a water temperature of 80 ° C when the flow moves from inlet to outlet at a flow rate of 2000 l / h, but this calculation does not take into account the static state of the cooled "Stocking" water pipe that occurs around the coil turns. Natural circulating convection in a water-heating tank, consisting in raising hot water layers heated by heating elements inside the coil and lowering water-cooled layers of water outside the coil, has a limited circulation rate and limited heat exchange capacity, especially during periods of pauses in heating (connecting) heating elements, automatically produced by a water thermostat. Therefore, there are coil operation modes in the range of 1500 ... 2500 l / h, when the heating elements are disconnected and the milk temperature at the output of the coil in the booster turns out to be 5 ° ... 7 ° below the hot water temperature due to the "stocking" around the coil turns. This reduces the overall efficiency, leads to the need to increase the setpoint of the water thermostat, and to boil water, especially when high-temperature pasteurization to 92 ° C, recommended, for example, in the production of kefir. To achieve the required pasteurization temperature in the separator, it is necessary to reduce the supply of pasteurized milk by the outlet valve, i.e. limit the performance of the pasteurizer, or increase the water temperature to 100 ° C thermostat setting. Thus, the main disadvantage of the prototype is the limited heat exchange capacity of the screw coil in the water-heating tank, which reduces the pasteurizer productivity and its efficiency. The boiling of water on heating elements during high-temperature pasteurization increases the local overheating of their surface, which reduces the service life and further reduces the efficiency due to evaporation losses originally incorporated, for example, in the design of the analog [3].
Технический результат.Technical result.
Целью и техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение производительности пастеризатора без изменения длины и габаритов змеевика, а также повышение КПД и надежности работы ТЭНов.The purpose and technical result of the proposed utility model is to increase the productivity of the pasteurizer without changing the length and dimensions of the coil, as well as improving the efficiency and reliability of the heating elements.
Техническая сущность устройства.The technical essence of the device.
Заявленный технический результат достигается тем, что в пастеризатор, содержащий пополнительный бак сырого молока с центробежным циркулиционным насосом и возвратным клапаном, рекуперативный пластинчатый теплообменник встречных потоков пастеризованного и сырого молока, водонагревательный пастеризационный бак с крышкой, винтовым змеевиком, выполненным из тонкостенной трубы Ф40, ТЭНами и связанным с ними водяным термостатом, а также объемный выдерживатель с термодатчиком, причем пополнительный бак через центробежный насос и входные патрубки теплообменника (прямотока сырого молока) соединен трубопроводами со входом винтового змеевика, а выход винтового змеевика - через объемный выдерживатель и возвратные патрубки теплообменника (противотока отпастеризованного молока) соединен трубопроводами со входом возвратного клапана, первый выход которого соединен с пополнительным баком, а второй выход - с выходным краном пастеризатора, при этом термодатчик связан с электрическим входом возвратного клапана, согласно сущности полезной модели, на крышку водонагревательного пастеризационного бака установлен мотор-редуктор с мешалкой, размещенной внутри винтового змеевика и ТЭНов.The claimed technical result is achieved by the fact that in a pasteurizer containing a supplementary tank of raw milk with a centrifugal circulation pump and a check valve, a recuperative plate heat exchanger of countercurrent pasteurized and raw milk, a water-heating pasteurization tank with a lid, a screw coil made of a thin-walled tube F40, EHE a water thermostat connected to them, as well as a volume soaker with a thermal sensor, the additional tank being supplied through a centrifugal pump and inlet pipes the heat exchanger tube (raw milk direct flow) is connected by pipelines to the screw coil inlet, and the screw coil outlet is connected to the return valve, the first outlet of which is connected to an additional tank, and the second outlet is connected to the return valve through the volumetric soaker and return pipes of the heat exchanger with the output valve of the pasteurizer, while the temperature sensor is connected to the electrical inlet of the return valve, according to the essence of the utility model, on the water heating cover The calibration tank is equipped with a gear motor with a stirrer placed inside the screw coil and heating elements.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
На фиг.1 показана принципиальная схема пастеризатора и сборочный чертеж водонагревательного пастеризационного бака (ВПБ).Figure 1 shows a schematic diagram of a pasteurizer and an assembly drawing of a water-heating pasteurization tank (TBF).
Пастеризатор содержит пополнительный бак 1 сырого молока с датчиками верхнего 2 и нижнего 3 уровня, а также центробежный циркуляционный насос 4 и возвратный клапан 5. Потоки сырого холодного молока и пастеризованного горячего молока проходят встречно через рекуперативный пластинчатый теплообменник (РПТ) 6, так что выходной патрубок центробежного насоса 4 через трубу 7 соединен со входным патрубком 8 РПТ 6 сырого молока, а выходной патрубок 9 сырого молока из РПТ 6 - со входом винтового змеевика 10 водонагревательного пастеризационного бака (ВПБ) 11. Внутри винтового змеевика 10, имеющего диаметр витка D=530 мм, шаг h=60 мм, n=5,5 витка, общую длину трубы с концевыми заделками L=10m, установлены ТЭНы 12, 9 шт*5 кВт=45 кВт. Винтовой змеевик 10 выполнен из тонкостенной нержавеющей трубы Ф40х1 сталь AISI316. Выходной патрубок 13 винтового змеевика 10 через выдерживатель 14 с быстросъемной торцевой крышкой 15 соединен трубопроводом со входным патрубком 16 РПТ 6 пастеризованного молока. Выходной патрубок 17 РПТ 6 соединен со входным патрубком 18 возвратного клапана 5, один выход 19 которого является выходом ПУ, а другой выход 20 - возвращает «недогретое» молоко в пополнительный бак 1. Через дроссельную шайбу 21 dy 5 мм термодатчик 22 «+80°С» выдерживателя 14 связан с электрическим входом возвратного клапана 5.The pasteurizer contains a supplementary tank of 1 raw milk with sensors of the upper 2 and lower 3 levels, as well as a
Выдерживатель 14 выполнен в виде герметичного цилиндрического бачка D=190 мм, l=500 мм, объемом 14 л, так, чтобы обеспечить время выдержки отпастеризованного молока не менее 13 с при максимальных расходах 2500 л/ч, а также легко промыть и прочистить внутреннюю полость ершами при снятой крышке. РПТ 6 выполнен из штампованных пластин высоколегированной нержавеющей стали AISI316 размерами 750×350×0.5, 31 штука, эквивалентной площадью F=6 кв.м., обеспечивающей для встречных расходов 2000 л/ч перепад температур не более Т=10° на выходе и на входе.The
В ВПБ 11 установлен водяной термостат 23, связанный через магнитный пускатель с ТЭНами 12, стабилизирующий желаемую температуру пастеризации, а также поплавковый клапан 24, поддерживающий уровень воды ниже среза переливной трубы 25, но выше винтового змеевика 10. ВПБ 11 имеет усиленную теплоизоляцию 26 толщиной 40 мм с облицовкой из нержавейки. Крышка 27 ВПБ 11 двойная, теплоизолированная с эластичной манжетой 28 по периметру для снижения тепловых потерь, а также четырьмя клиновыми замками 29. На крышку 27 установлен червячный мотор-редуктор 30 с двухярусной мешалкой 31, размах крыльев 350 мм, зона захвата лопастей 400 мм.A
В верхней точке пастеризатора в объемном выдерживателе 14 установлен воздушный кран 32, предназначенный для стравливания воздуха в процессе циркуляции. На выходе пастеризатора установлен дюймовый шаровый кран 33 для удобного регулирования производительности в пределах 1000…3000 л/час.In the upper point of the pasteurizer in the
Работает пастеризатор следующим образом. С помощью ТЭНов 12 и водяного термостата 23 с магнитным пускателем в водонаревательном пастеризационном баке ВПБ 11 поддерживается температура (85°±1°)С, которая на 4°…5°С превышает желаемую минимальную температуру пастеризации 80°С, установленную на термодатчике 22 выдерживателя 14. В пополнительный бак 1 из холодильного танка закачивается внешним насосом сырое молоко +4°С от датчиков уровня 2, 3 по мере его пастеризации.Works pasteurizer as follows. With the help of
При первоначальном заполнении пустых полостей молоком открывают полностью воздушный кран 32, так что воздух выходит из РПТ 6, змеевика 10 и выдерживателя 14. Температура молока в выдерживателе 14 в течении 2…3 мин достигает 80°С, за счет накопленного тепла ВПБ 11, и термодатчик 22 перекрывает поток отпастеризованного молока через возвратный клапан 5 и дроссельную шайбу 21, направляя его в выходной патрубок 19. После выпуска воздуха воздушный кран 32 оставляют приоткрытым для стравливания воздуха в процессе пастеризации, т.к. его присутствие в РПТ 6 ухудшает теплообмен и КПД. Регулировка производительности пастеризатора осуществляется краном 33. При этом в установившемся режиме пастеризации краном 33 обеспечивают номинальный расход 2000 л/час.During the initial filling of empty cavities with milk, the
Сырое холодное молоко +4°С из пополнительного бака 1 в установившемся режиме подается через РПТ6 в патрубок 9, подогревается при этом до 70°С за счет возвратного встречного потока отпастеризованного горячего молока, проходящего через патрубки 16 и 17. Далее в винтовом змеевике 10 молоко пастеризуется, подогреваясь до температуры 80°С при интенсивном теплообмене с горячей водой, обеспечиваемом мотор-редуктором 30 с двухуровневой мешалкой 31. Следует отметить, что интенсивное вращение мешалки 31 и потоки горячей воды в зазорах 20 мм между витками винтового змеевика 10 снимают застойный «чулок» из охлажденных слоев воды вокруг витков, повышают коэффициент теплообмена змеевика 10, снижают тепловой напор между водой и молоком на выходе 13, увеличивают эффективную контактную площадь и мощность, передаваемую от ТЭНов 12 к молоку. Скорость потоков воды от мешалки 31 на порядок превосходит естественную конвекцию от ТЭНов 12 к змеевику 10. Далее молоко в выдерживателе 14 перемещается порядка 15…20 с через входной патрубок 16 РПТ 6 пастеризованного молока на выход РПТ 6 (патрубок 17).Raw cold milk + 4 ° С from the filling tank 1 in the steady state is fed through RPT6 to the branch pipe 9, at the same time it is heated to 70 ° C due to the return flow of pasteurized hot milk passing through the
При этом из технических характеристик упомянутого РПТ 6 известно, что в установившемся режиме при расходах Q=0,57 л/с, 2000 л/ч он имеет перепад температур встречных потоков T=10°, т.е. сырое молоко прогревается с 4° до 70°, а пастеризованное молоко охлаждается с 80° до 14°. Увеличение потока пастеризованного молока с помощью крана 33 в полтора раза до Q=3000 л/ч увеличивает перепад температур встречных потоков Т до Т=15°, снижая коэффициент рекуперации, а уменьшение потока Q до Q=1000 л/ч - снижает Т до 5°С, увеличивая рекуперацию. Следует отметить, что остановка мешалки 31 приводит к появлению динамического «чулка» охлажденной воды вокруг змеевика 10, что ухудшает подогрев молока в ВПБ 11, понижает температуру в выдерживателе 14 на 5°…7° до 73°…75°С, и, соответственно, в патрубке 9 РПТ 6 до 63°…65°С.At the same time, it is known from the technical characteristics of the mentioned
Для восстановления температуры пастеризации при естественной конвекции (без мешалки) приходится настройку водяного термостата 23 увеличивать до 95…100°С, что сопровождается кипением воды, выработкой водяного пара и падением КПД, особенно в режиме высокотемпературной пастеризации молока 92°С, рекомендуемой при производстве кефира.To restore the pasteurization temperature during natural convection (without stirrer), the setting of the
Средняя потребляемая мощность ТЭНов 12 при расходах пастеризатора Q=2000 л/час, массовых расходах q=0,57 кг/с определяется соотношениемThe average power consumption of
Где с=3,9 - теплоемкость молока, Т=10°С - подогрев молока в змеевике 10 от входа к выходу. При повышении расходов в 1,5 раза до Q=3000 л/час, q=0,86 кг/с и, соответственно, Т до 15° (разница температур между выходом сырого молока из патрубка 9 РПТ 6, а также выходом выдерживателя 14 (входом 16 РПТ 6) средняя мощность ТЭНов согласно соотношения (1) должна увеличиться до 50 кВт.Where c = 3.9 is the heat capacity of milk, T = 10 ° C is the heating of milk in the
N=0,86*3,9*15=50 кВтN = 0.86 * 3.9 * 15 = 50 kW
Поскольку в пастеризаторе установлено 9 ТЭНов 12 по 5 кВт, т.е. 45 кВт, то вода в ВПБ 11 начнет охлаждаться, температура выдерживателя 14 упадет ниже 76°С и условия пастеризации будут нарушены. Термодатчик 22 через возвратный клапан 5 автоматически перекроет поток пастеризованного молока от крана 33 и начнет возвращать «недогретое» молоко в пополнительный бак 1. Поэтому в установившемся режиме при выбранных параметрах РПТ 6 и змеевика 10 с мешалкой 31 целесообразно ограничить выход пастеризованного молока краном 33 на уровне 2000 л/час…2500 л/час, который способен обеспечиваться 9 ТЭНами 12 с общей мощностью 45 кВт. При этом дальнейшее открытие крана 33 автоматически сопровождается падением температуры в выдерживателе 14, а закрытие - подъемом температуры и ее стабилизацией на уровне 78…84°С.Since in the pasteurizer there are 9
Таким образом, винтовой змеевик 10, выполненный из тонкостенной трубы h=1 мм AISI316, Ф40 мм, длиной 10 м, в сочетании с мотор-редуктором 30 и мешалкой 31 позволяет для расходов 2000…2500 л/час прогреть поток сырого молока с 70°С (выход 9 РПТ 6) до 80°С при незначительном перегреве воды (84…85°С).Thus, the
В прототипе [1], без мешалки, приходится повышать уставку водяного термостата 23 и, соответственно, температуру воды доводить до 93°С, чтобы компенсировать охлажденный водяной «чулок» вокруг змеевика 10. При повышении температуры пастеризации в прототипе до 92°С соответственно вода устанавливается термостатом 23 на температуре 98…100°С. Это сопровождается кипением на поверхности ТЭНов. Кроме того, приходится существенно понижать подачу отпастеризованного молока через кран 33 до 1000 л/час, чтобы не происходило снижения температуры пастеризации, т.е. понижать производительность пастеризатора.In the prototype [1], without a stirrer, it is necessary to raise the setpoint of the
Еще большее превосходство имеет предлагаемый пастеризатор перед аналогом [2], где кипение воды под избыточным давлением 0,5 ат заложено в конструкцию водонагревательного бака [3], реализуемую с помощью предохранительного клапана на 1 ат и электроконтактного манометра, отключающего ТЭНы при повышении давления.The proposed pasteurizer has an even greater advantage over the analogue [2], where boiling water at an excess pressure of 0.5 atm is incorporated into the design of the water heating tank [3], implemented using a safety valve at 1 atm and an electrical contact pressure gauge that turns off the heating elements when the pressure rises.
Только избыточный перегрев воды до 110°С при абсолютном давлении 1,5 ат позволяет получить на выходе винтового змеевика, выполненного из сдвоенной сомкнутой трубы Ф20х1 длиной 15 м высокотемпературную пастеризацию 92°С. Это создает дополнительные проблемы в реализации водонагревательного бака, работающего под избыточным давлением. Фактически в аналоге [2, 3] 30% контактной площади змеевика исключены из теплообмена вследствие смыкания витков, поэтому приходится удлинять змеевик до 15 м. Теплообмен между витками и водой блокирован на 30%.Excessive overheating of water up to 110 ° C with an absolute pressure of 1.5 atm makes it possible to obtain a high-temperature pasteurization of 92 ° C at the outlet of a screw coil made of a double closed tube F20x1 15 m long. This creates additional problems in the implementation of an overpressure water tank. In fact, in the analogue [2, 3], 30% of the contact area of the coil is excluded from heat exchange due to closure of the coils, therefore, the coil has to be extended to 15 m. The heat exchange between the coils and the water is blocked by 30%.
Промывка и механическая прочистка предлагаемого змеевика Ф40 в пастеризаторе с помощью стандартных поролоновых тампонов-пыжей Ф60х100, помещаемых в начало змеевика 10 при разобранном трубопроводе 9, не представляет никаких проблем за счет потока от центробежного насоса 4, создающего усилие от 25 кг до 32 кг при расходах до 8000 л/ч, 2 л/с, т.е. через 5 с после включения насоса 4 поролоновый пыж «вылетает» в конце змеевика 10.Washing and mechanical cleaning of the proposed F40 coil in a pasteurizer using standard foam rubber tampons F60x100, placed at the head of the
Прочистка винтовых труб Ф20х1 длиной 15 м аналога [2, 3] представляет собой большую проблему. Надежность ТЭНов в предлагаемом пастеризаторе также возрастает, благодаря снижению локального перегрева на их поверхности, за счет потоков воды от мешалки, исключающих парообразование.Cleaning screw tubes F20x1 with a length of 15 m analogue [2, 3] is a big problem. The reliability of the heating elements in the proposed pasteurizer also increases, due to the reduction of local overheating on their surface, due to the flow of water from the mixer, eliminating vaporization.
По сравнению с емкостными аналогами [6, 7] предлагаемый пастеризатор обеспечивает экономию от 80% до 93% электроэнергии за счет рекуперации «тепла-холода» в РПТ 6.Compared with capacitive analogues [6, 7], the proposed pasteurizer provides savings from 80% to 93% of electricity due to heat-cold recovery in
Таким образом, установка мотор-редуктора на крышку водонагревательного пастеризационного бака с мешалкой, размещенной внутри винтового змеевика и ТЭНов, обеспечивает повышение производительности пастеризатора, особенно при высокотемпературной пастеризации, повышение его КПД, исключает кипение на поверхности ТЭНов, что увеличивает их ресурс и надежность работы.Thus, the installation of the gear motor on the cover of the water-heating pasteurization tank with a stirrer placed inside the screw coil and heating elements, improves the pasteurizer performance, especially during high-temperature pasteurization, increasing its efficiency, eliminates boiling on the heating surface, which increases their service life and reliability.
Источники информацииInformation sources
1. Пастеризационная установка Патент RU №120541 от 10.05.20121. Pasteurization unit Patent RU №120541 from 10.05.2012
2. Устройство для пастеризации. Патент RU 2007146478.2. Device for pasteurization. Patent RU 2007146478.
3. Комплект оборудования для пастеризации ИПКС-013Р-2500Р. www.elf4m.ru/passport_ipks-013-01.pdf3. A set of equipment for pasteurization IPKS-013R-2500R. www.elf4m.ru/passport_ipks-013-01.pdf
4. Установка для пастеризации и охлаждения жидких пищевых продуктов ПМР-02-ВТ с электрокотлом до 2000 л/ч. www.pasterizator.ru4. Installation for pasteurization and cooling of liquid food PMR-02-W with an electric boiler up to 2000 l / h. www.pasterizator.ru
5. Установка для пастеризации и охлаждения жидких пищевых продуктов (пастеризатор) ПМР-02-ВТ с роторными нагревателями до 1600 л/ч. www.pasterizator.ru5. Installation for pasteurization and cooling of liquid food products (pasteurizer) PMR-02-VT with rotary heaters up to 1600 l / h. www.pasterizator.ru
6. Ванны длительной пастеризации. Патент RU №2007139028.6. Baths long pasteurization. Patent RU No. 2007139028.
7. Молочная пастеризационно-холодильная установка. Патент RU №2436293 от 17.05.2010.7. Milk pasteurization refrigeration unit. Patent RU No. 2436293 of 05/17/2010.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU125024U1 true RU125024U1 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180643U1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-06-20 | Лазарь Ефимович Бродский | FAST PASTEASER IN STREAM |
RU180732U1 (en) * | 2017-08-10 | 2018-06-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Pasteurization plant |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180643U1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-06-20 | Лазарь Ефимович Бродский | FAST PASTEASER IN STREAM |
RU180732U1 (en) * | 2017-08-10 | 2018-06-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Pasteurization plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201716602U (en) | Liquid temperature controlling device available for Pasteurization | |
RU125024U1 (en) | BRODSKY PASTERIZER | |
CN204224603U (en) | A kind of holothurian oral liquid production enzymolysis device | |
RU73168U1 (en) | PASTERIZATION DEVICE | |
CN107367055A (en) | Courage multiliner stepping heating water tank in a kind of pressureless energy-saving case | |
CN102783519B (en) | Small-sized pasteuring and quality preserving device for raw milk | |
RU123295U1 (en) | PASTERIZATION AND SEPARATION INSTALLATION | |
CN102910389A (en) | Wine tank heating circulating system internally provided with ceramic tube nests | |
RU148459U1 (en) | PASTERIZATION AND REFRIGERATING UNIT OF BRODSKY | |
RU180643U1 (en) | FAST PASTEASER IN STREAM | |
CN205143383U (en) | Pasteurizing cools off integrative device | |
CN201814385U (en) | Heat pipe type combined water dispenser | |
CN205597763U (en) | Healthy energy -conserving water dispenser heat exchange assemblies | |
CN207279951U (en) | Courage multiliner stepping heating water tank in a kind of pressureless energy-saving case | |
RU120541U1 (en) | PASTERIZATION INSTALLATION | |
CN204218673U (en) | Heating tank drives that boiling water is cool opens the simple and easy conditioner of ice Kai Wenkai | |
RU117267U1 (en) | VERTICAL CYLINDER PASTERIZATION AND REFRIGERATION UNIT | |
RU2457676C1 (en) | Milk pasteurisation-refrigeration unit | |
RU159885U1 (en) | HIGH TEMPERATURE PASTERIZER | |
RU72120U1 (en) | INSTALLATION FOR PASTERIZATION OF LIQUID FOOD PRODUCTS | |
CN205641543U (en) | 3000 cube anhydrous electric heat heater | |
CN220512104U (en) | Heat energy control system for sterilization kettle | |
CN204811878U (en) | Full -automatic tubular ultra -temperature is sterilizing equipment in twinkling of an eye | |
RU2027372C1 (en) | Pasteurization-cooling unit for thermal treatment of liquid food products, in particular, milk | |
CN208504794U (en) | Refrigeration and heat recovery energy-saving device for milk industry production |