RU163198U1 - Комплекс мгновенного охлаждения молока - Google Patents

Abstract

1. Комплекс мгновенного охлаждения молока, содержащий теплоизолированный полуцилиндрический резервуар с широкой верхней траверсой и узкой крышкой на рояльных петлях, щелевым испарителем днища, мотор-редуктором и мешалкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегатом (ККА) и магнитным пускателем, связанным со щелевым испарителем днища, отличающийся тем, что в него введен винтовой предохладитель молока, установленный на траверсе, и состоящий из водяной наружной гофротрубы (НВТ) и молочной внутренней винтовой нержавеющей трубы (ВВТ), соединенной вверху, на выходе, с одним патрубком траверсы, а внизу, на входе - через тройник и дренажный кран - с другим патрубком траверсы, а также - напрямую - с молокопроводом, кроме того водопровод через НВТ соединен с автопоилкой, причем ККА выполнен пониженной мощности, а внизу, в торце резервуара, установлен поплавковый датчик уровня, соединенный с магнитным пускателем ККА.2. Комплекс мгновенного охлаждения молока по п. 1, отличающийся тем, что на резервуаре установлен промывочно-разгрузочный насос с гибким шлангом и пистолетом.

Description

Комплекс предназначен для сбора и мгновенного охлаждения молока из молокопровода на молочно-товарных фермах, содержащих от 30 до 200 голов КРС.

Известны установки мгновенного охлаждения молока УМОХМ, производимые фирмой РИФИНГ (г. Миасс), предназначенные для сбора охлажденного в потоке молока из молокопровода, содержащие кубические резервуары ледяной воды ПОТОК со змеевиком, через который проходит молоко из молокопровода в доильном зале, перед тем, как поступить в горизонтально-цилиндрический термос ТУЕС-2 на 2 т (100 голов) или ТУЕС-4 (4 т, 200 голов), описанные на сайте http://www.reefing.ru/assets/templets/reefing_templet/MLK_tmpl/files_MLK/REEFING_equip.pdf [1].

В изотермическом термосе ТУЕС молоко, охлажденное в ПОТОКЕ до 4 град, сохраняет свою температуру +4°C за счет надежной теплоизоляции и суточный удой (вечерний + утренний) до его сдачи на молокозавод поддерживается в высоком качестве.

Там же [1] на стр. 4 показано, что минимальный фоновый уровень бак-обсемененности 100000 шт/мл при мгновенно охлажденном молоке поддерживается в термосе ТУЕС неизменным в течение суток до сдачи его на молокозавод. Если начало охлаждения молока осуществляется через 3 и более часа после дойки, уровень бак-обсемененности может увеличиться в 5 раз до 500000 шт/мл - предельно допустимого при сдаче на молокозаводы.

Основным недостатком, препятствующим широкому внедрению УМОХМ, состоящей из резервуара ТУЕС в сочетании с установкой мгновенного охлаждения ПОТОК, является конструктивная сложность, большие массогабаритные характеристики, необходимость использования автоматов промывки резервуара-термоса ТУЕС со значительными расходами горячей и холодной воды, щелочи и кислоты, а также времени и электроэнергии на промывку после сдачи молока. Как следствие конструктивной сложности - большая трудоемкость изготовления - затрудненный монтаж и высокая цена.

От этих недостатков свободен закрытый молокоохладитель (ЗМПЦИЛ) по патенту РФ №148964 [2], являющийся прототипом.

Он содержит теплоизолированный полуцилиндрический резервуар с широкой верхней траверсой, мотор-редуктором и мешалкой, а также одной-двумя откидными крышками на рояльных петлях и щелевым испарителем (ЩИ) полуцилиндрического днища, связанным с мощным компрессорно-конденсаторным агрегатом (ККА). Кроме того, к сливному крану подсоединен промывочно-разгрузочный насос (ПРН) с гибким шлангом и пистолетом выгрузки молока и его промывки в режиме циркуляции. В отличие от автоматов промывки [1] ПРН обеспечивает чистую промывку ЗМПЦИЛ всего лишь 50 л воды, вместо 600 л, а также требует 10 мин, вместо 1…1,5 часов. Холодильная мощность ККА пропорциональна площади испарителя (ЩИ) и объему резервуара от 1000 л до 6000 л, и подбирается таким образом, чтобы обеспечить охлаждение парного молока с 34 град до 4 град по двухдоечному Евростандарту ISO5708 2BII за 2,5 часа после дойки. ЗМПЦИЛ по патенту РФ №148964, как и другие молокоохладители, имеет минимальный объем молока для включения в работу под нагрузкой, составляющий 10% от его полной вместимости, поэтому операторы включают ККА через 1…1,5 часа после начала вечерней дойки, когда ЗМПЦИЛ гарантированно заполнен на 15…20%, чтобы избежать аварийного ненагруженного режима работы ККА - ЗМПЦИЛ с «пустым» резервуаром. Поэтому завершение процесса охлаждения вечерней дойки до +4°C обычно происходит через 3…4 часа после ее начала и важное время для подавления роста бак-обсемененности упущено.

Основным недостатком ЗМПЦИЛ является высокая мощность ККА и излишние затраты электроэнергии на охлаждение. При охлаждении m=1000 кг в двухтонном резервуаре с 34 град до 4 град (на T=30 град) потребуют холодильная энергия:

W=m∗T∗c=1000∗30∗4=120000 кДж,

где c=4 кДж/кг∗град - теплоемкость молока.

Для охлаждения молока за t=2,5 часа, т.е. 9000 сек (стандарт ISO5708 2BII) необходимо развивать холодильную мощность:

Q=W/t=120000/9000=13,3 кДж/с =13,3 кВт

Из теории и практики фреоновых ККА известно, что средняя холодильная мощность Q в диапазоне температур кипения фреона 15…0 град (охлаждение молока с 34 до 5 град) соотносится с электрической мощностью N компрессора и вентиляторов конденсатора ККА с мешалкой, как Q=2,4∗N:

N=Q/2,4, т.е. N=13,3/2,4=5,5 кВт

За 2,5 часа ККА с мешалкой израсходуют:

W_эл=5,5∗2,5=13,5 кВт часов электроэнергии.

Известны также винтовые предохладители молока (ВПМ) по патенту РФ №153676 [3], содержащие внутреннюю восходящую винтовую нержавеющую трубу (ВВТ), через которую молокопровод соединяется с верхним патрубком резервуара-молокоохладителя, а также наружную нисходящую винтовую фторопластовую гофротрубу (НВТ), через которую артезианский водопровод соединяется с автопоилкой.

При средней температуре артезианского водопровода на большинстве российских ферм 4 град зимой и 8 град летом, температура молока, поступающего в резервуар в процессе дойки, не превышает 6…7 град зимой и 10…11 град летом. Основным недостатком ВПМ [3] является нарушение рекомендуемой температуры САНПИН, требующих хранения молока 4 град.

Целью предлагаемой полезной модели является значительное (многократное) уменьшение потребляемой электроэнергии при реализации комплекса мгновенного охлаждения молока без изменения его массогабаритных характеристик.

С этой целью в комплекс мгновенного охлаждения молока, содержащий теплоизолированный полуцилиндрический резервуар с широкой верхней траверсой и узкой крышкой на рояльных петлях, щелевым испарителем днища, мотор-редуктором и мешалкой, а также компрессорно-конденсаторным агрегатом (ККА) и магнитным пускателем, связанным со щелевым испарителем днища, СОГЛАСНО полезной модели, ВВЕДЕН винтовой предохладитель молока, установленный на траверсе и состоящий из водяной наружной гофротрубы (НВТ) и молочной внутренней винтовой нержавеющей трубы (ВВТ), соединенной вверху на выходе, с одним патрубком траверсы, а внизу, на входе - через тройник и дренажный кран, с другим патрубком траверсы, а также напрямую - с молокопроводом, кроме того водопровод - через НВТ - соединен с автопоилкой, причем ККА выполнен пониженной мощности, а внизу, в торце резервуара, установлен поплавковый датчик уровня, соединенный с магнитным пускателем ККА. На резервуаре может быть установлен промывочно-разгрузочный насос с гибким шлангом и пистолетом.

Конструкция комплекса мгновенного охлаждения молока представлена на фиг. 1.

Комплекс содержит теплоизолированный полуцилиндрический резервуар 1 с широкой траверсой 2 и узкой крышкой 3 на рояльных петлях 4, щелевой испаритель днища 5, мотор-редуктор 6, мешалку 7, а также компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА) 8 с магнитным пускателем 9, винтовой предохладитель молока (ВПМ) 10 установлен на широкую верхнюю траверсу 2 так, что не изменяет габаритов комплекса. ВПМ 10 состоит из водяной наружной фторопластовой гофротрубы (НВТ) 11, диаметром Ф40 мм, внутри которой размещена внутренняя нержавеющая молочная труба Ф25х1 мм (ВВТ) 12. Длина змеевика ВПМ 10 для молокопровода на 100 голов (6 доильных аппаратов) составляет 30 м, для молокопровода на 200 голов (12 доильных аппаратов) - 60 м. Внутренний объем ВВТ 12 соответственно 13 л и 25 л. Водяная НВТ 11 соединена на входе с артезианским водопроводом 13 и на выходе - с автопоилками 14. Молочная ВВТ 12, вверху, на выходе, соединена с одним патрубком 15 траверсы 2, а внизу, на входе - через тройник 16 и дренажный кран 17 - с другим патрубком 18 траверсы 2, а также молокопроводом 19.

ККА 8 выполнен заведомо маломощным. В торце резервуара 1, внизу, на уровне 5% от номинальной вместимости (100 л для двухтонного резервуара 1) установлен поплавковый датчик уровня 20 (ПДУ 80, нерж), соединенный с магнитным пускателем 9 ККА 8. Со сливным патрубком резервуара 1 через кран связан промывочно-разгрузочный насос 21 с гибким молочным шлангом 22 и пистолетом 23. В нижней части резервуара установлен цифровой датчик температуры - термостат, настроенный на 4…5 град (на фиг. 1 не показан).

Работает комплекс следующим образом.

В начале дойки включают артезианский насос (на фиг. 1 не показан) так, что через НВТ 11 постоянно протекает артезианская вода с подачей 2:1 относительно объема вечерней (утренней) дойки на все время дойки 2…2,5 часа (100 голов, двухтонный резервуар). Дренажный кран 17 перекрыт, поэтому парное молоко задерживается в ВВТ 12 на 1,5…2 мин, в соответствии со средним темпом дойки.

Парное молоко подается внешним насосом через молокопровод 19 автоматическими порциями из вакуумной колбы (на фиг. 1 не показана, 25 л - 100 голов, 50 л - 200 голов) формируемыми датчиками верхнего и нижнего уровня (маневровый объем 12 л на 100 голов и 25 л на 200 голов соответственно).

За время 1,5…2 мин от порции до порции парное молоко внутри ВВТ 12 благодаря большой площади теплообмена успевает охладиться практически до температуры артезианской воды (на 1…2 град выше), т.е. летом до 10 град, а зимой - до 6 град. При этом средняя температура воды, поступающей в автопоилки 14 через НВТ 11, подогревается от молока: летом - до 17 град, зимой - до 15 град.

Каждая очередная порция молока подается в резервуар 1 через патрубок 15, охлажденной как минимум до 10…11 град.

Через 8 порций (16 мин) в двухтонном резервуаре 1 собирается 100 л молока вечерней дойки с температурой 11 град, которые покрывают 25% площади щелевого испарителя 5. ПДУ 20 через магнитный пускатель 9 включает мотор-редуктор 6 с мешалкой 7, а также ККА 8 и начинается охлаждение поступившего и поступающего молока с 11 до 4 град за счет работы ККА 8. Мощность ККА 8 выбрана заведомо малой, однако темп охлаждения молока с 11 до 4 град опережает темп дойки. Поэтому 100…150 л молока охлаждается до 4 град еще за 15…20 мин и все оставшееся время дойки молоко в резервуаре поддерживается в пределах 4…5 град за счет работы термостата, который включает его при переохлаждении до 4 град и выключает при 5 град, т.е. фактически получена установка мгновенного охлаждения молока.

Рассчитаем минимальную холодильную мощность ККА 8 для охлаждения 1000 л молока вечерней дойки с 11 до 4 град за 2 часа (7200 сек). Необходимая холодильная энергия W составит:

W=1000∗4∗(11-4)=28000 кДж,

что вчетверо меньше, чем у прототипа [2]. Потребная холодильная мощность составит:

Q=28000/7200=3,9 кВт.

Как известно, холодильная Q и электрическая N мощность ККА 8 с мотор-редуктором 6 в диапазоне температур кипения хладона -5…-3 град (температура охлаждаемого молока +5…+4 град) соотносятся как Q=1,9∗N, поэтому средняя электрическая мощность, развиваемая комплексом составит:

N=3,9/1,9=2 кВт.

Израсходованная энергия вечерней дойки не превысит:

W=2 кВт ∗2 час =4 кВт часа,

что втрое меньше, чем у прототипа [2]. Если холодильная Q и электрическая N мощности будут вдвое больше расчетной (выбраны с запасом), то ККА 8 будет автоматически включаться и выключаться в пределах 4…5 град за счет работы термостата со скважностью 50%, а общая электроэнергия W=4 кВтч не изменится. Габаритные размеры заявляемого комплекса и занимаемая площадь не изменились по сравнению с прототипом [2] и значительно меньше в сравнении с аналогом УМОХМ [1].

После завершения дойки последнюю порцию молока 12 л (25 л) из ВВТ 12 сливают самотеком в резервуар 1 через дренажный кран 17 и патрубок 18. Для отгрузки охлажденного молока суточного удоя открывают сливной затвор резервуара 1, включают промывочно-разгрузочный насос (ПРН) 21 и выгружают его через гибкий шланг 22 и пистолет 23. При промывке резервуара 1, а также ВВТ 12 после сдачи молока наливают 50…70 л теплой воды в резервуар 1, открывают сливной затвор, включают ПРН 21 и в режиме циркуляции при открытых крышках 3 чисто промывают резервуар 1 через гибкий шланг 22 и пистолет 23, благодаря высокому напору и мощной струе. Промывка ВВТ 12 также осуществляется в режиме циркуляции путем подачи пистолета 23 в штуцер тройника 16 при отсоединенном молокопроводе 19 и перекрытом дренажном кране 17.

Кроме многократных преимуществ в энергопотреблении предлагаемого комплекса по сравнению с аналогом [1] и прототипом [2], важным экономическим эффектом является получение подогретой артезианской воды до 15…17 град с объемом 2:1 по отношению к удою (такое количество воды как раз и потребляет дойное стадо). Для накопления проточной подогретой артезианской воды возможно применение простейших стандартных пластиковых буферных емкостей 1 м. куб., поднятых на рамах для последующей подачи самотеком в автопоилки 14 по мере расходования.

Из зоотехники известно, что подогретая вода в автопоилках 14 приводит к снижению потребления комбикормов на 5%, так как снижается расход биологических калорий у животных. Комплекс внедрен в серийное производство на предприятие ООО НПФ «Автомаш-Владимир» (г. Ковров).

Источники информации

1. Установка мгновенного охлаждения молока УМОХМ (г.Миасс): «ПОТОК», танк «ТУЕС». http://www.reefing.ru/assets/templets/reefing_templet/MLK_tmpl/files_MLK/REEFING_equip.pdf

2. Закрытый молокоохладитель. Патент РФ №148964, A01J 9/04 от 19.08.2014 г.

3. Винтовой предохладитель молока. Патент РФ №153676, A01J9/04 от 20.04.2015 г.

Claims (2)

1. Комплекс мгновенного охлаждения молока, содержащий теплоизолированный полуцилиндрический резервуар с широкой верхней траверсой и узкой крышкой на рояльных петлях, щелевым испарителем днища, мотор-редуктором и мешалкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегатом (ККА) и магнитным пускателем, связанным со щелевым испарителем днища, отличающийся тем, что в него введен винтовой предохладитель молока, установленный на траверсе, и состоящий из водяной наружной гофротрубы (НВТ) и молочной внутренней винтовой нержавеющей трубы (ВВТ), соединенной вверху, на выходе, с одним патрубком траверсы, а внизу, на входе - через тройник и дренажный кран - с другим патрубком траверсы, а также - напрямую - с молокопроводом, кроме того водопровод через НВТ соединен с автопоилкой, причем ККА выполнен пониженной мощности, а внизу, в торце резервуара, установлен поплавковый датчик уровня, соединенный с магнитным пускателем ККА.

2. Комплекс мгновенного охлаждения молока по п. 1, отличающийся тем, что на резервуаре установлен промывочно-разгрузочный насос с гибким шлангом и пистолетом.

Images