RU180643U1

RU180643U1 - FAST PASTEASER IN STREAM

Info

Publication number: RU180643U1
Application number: RU2017121252U
Authority: RU
Inventors: Лазарь Ефимович Бродский
Original assignee: Лазарь Ефимович Бродский
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2018-06-20

Abstract

Быстродействующий пастеризатор Бродского в потоке предназначен для пастеризации и охлаждения молока и может быть использован на молочно-товарных фермах, а также молокозаводах при переработке сменных объемов молока от 2000 л до 20000 л.Пастеризатор содержит пополнительный бак сырого молока с центробежным циркуляционным насосом и возвратным клапаном, двухсекционный рекуперативный пластинчатый теплообменник (РПТ) встречных потоков пастеризованного и сырого молока, водонагревательный пастеризационный бак (ВПБ) с винтовым змеевиком, выполненным из тонкостенной трубы Ф40 длиной 48 м, ТЭНами и связанным с ними водяным термостатом, а также бачок-выдерживатель с термодатчиком, электрически связанным с возвратным клапаном. Между секциями РПТ содержатся трехходовой шаровый кран и две муфты, к которым может подключаться вход и выход закрытого сепаратора с температурой подачи цельного молока 45°С. При этом пополнительный бак через центробежный насос и входные патрубки двухсекционного теплообменника (прямотока сырого молока) соединен трубопроводами со входом змеевика, выход которого через выдерживатель связан со входом возвратного клапана. ВПБ может быть оснащен паровым барботером с паровым электромагнитным клапаном для уменьшения электропотребления от ТЭНов. Пастеризатор позволяет получить в потоке до 5000 л/ч цельное пастеризованное молоко (без сепаратора) с температурой 20°С, практически готовое к упаковке. При переключении трехходового крана на внешний закрытый сепаратор на выходе пастеризатора получается нормализованное пастеризованное молоко 4500 л/ч, а на выходе сепаратора - поток нормализованных пастеризованных сливок 500 л/ч с температурой 35…40°С, готовых к заквашиванию и сквашиванию.Пастеризатор позволяет за счет рекуперации тепловых и холодильных потоков в двухсекционном пластинчатом теплообменнике экономить до 75% электроэнергии по сравнению с непосредственным нагревом молока, ускоряет процесс сепарации и выработки сливок при оптимальной температуре 45°С для сквашивания и заквашивания. Периодическая промывка и прочистка винтового змеевика водой и моющими средствами в потоке не представляет никаких проблем и может осуществляться, в том числе, стандартными тампонами-пыжами.Brodsky’s high-speed pasteurizer in the stream is designed for pasteurization and cooling of milk and can be used on dairy farms, as well as dairies when processing replaceable volumes of milk from 2000 l to 20,000 L. The pasteurizer contains a refill tank of raw milk with a centrifugal circulation pump and a check valve, two-section recuperative plate heat exchanger (RPT) of counter flows of pasteurized and raw milk, a water-heating pasteurization tank (VPB) with a helical coil, made nnym F40 of the thin-walled tube length of 48 m, heating elements and associated water thermostat and a tank-vyderzhivatel with temperature sensor electrically connected with a return valve. Between sections of the RPT there is a three-way ball valve and two couplings, to which the input and output of a closed separator with a supply temperature of whole milk of 45 ° C can be connected. In this case, the refill tank through a centrifugal pump and the inlet nozzles of the two-section heat exchanger (direct flow of raw milk) is connected by pipelines to the inlet of the coil, the output of which through the holder is connected to the inlet of the check valve. VPB can be equipped with a steam bubbler with a steam solenoid valve to reduce power consumption from heating elements. The pasteurizer allows you to get in the stream up to 5000 l / h whole pasteurized milk (without separator) with a temperature of 20 ° C, almost ready for packaging. When the three-way valve is switched to an external closed separator, the pasteurized milk produces normalized pasteurized milk 4500 l / h, and the stream of normalized pasteurized cream 500 l / h with a temperature of 35 ... 40 ° C, ready for fermentation and souring, is obtained at the outlet of the separator. due to the recovery of heat and refrigerant flows in a two-section plate heat exchanger, it saves up to 75% of electricity compared to direct heating of milk, accelerates the process of separation and production of cream during wholesale mal temperature of 45 ° C for fermentation and fermentation. Periodic washing and cleaning of the helical coil with water and detergents in the flow does not present any problems and can be carried out, including using standard wad tampons.

Description

Область применения.Application area.

Полезная модель, пастеризатор, предназначен для подогрева (пастеризации) и последующего охлаждения, преимущественно молока и сливок в потоке, а также для пастеризации пива, соков, и может быть использован на предприятиях пищевой промышленности, молокозаводах и молочно-товарных фермах, при выпуске сметаны, сливок, кефира, творога с объемами производства от 2000 до 20000 л в сутки.The utility model, pasteurizer, is intended for heating (pasteurization) and subsequent cooling, mainly milk and cream in the stream, as well as for pasteurization of beer, juices, and can be used in food industry enterprises, dairies and dairy farms, in the production 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 5000 л/ч 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=15 кВт). 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*ч на литр), хотя рекуперативные пластинчатые пастеризаторы в потоке [1-5] позволяют экономить до 85% электроэнергии и перерабатывают до 10000…20000 л молока за смену.Currently, for pasteurization in a stream (heating to 76 ° ... 92 °) and subsequent cooling with a capacity of 1000 l to 5000 l / h, devices based on a plate heat exchanger - a regenerator (recuperator) through which counter flows of raw (cold) are used ) milk and pasteurized (hot) milk [1, 2, 3, 4, 5]. The milk can be reheated by heating elements with an electric boiler [1, 2, 3, 4] through a coil, or by rotary (vortex) centrifugal pumps [5] by converting the mechanical energy of electric pumps into heat. The disadvantage of the latter is high acoustic noise at a capacity of 1,500 l / h from two powerful electric pumps (2 * 7.5 = 15 kW). The advantage of plate recuperative pasteurizers in a stream with an electric boiler is high efficiency and energy savings, and the disadvantages are the complexity of washing, the complexity of maintenance, the need for additional reservoirs of raw and pasteurized milk Capacitive baths of long pasteurization [6] with heating elements and artesian water are free from these shortcomings as well as pasteurization-refrigeration units [7] with heating elements, water pre-cooling and freon post-cooling. Pasteurization of milk up to 2500 l per shift and its cooling is carried out in a single tank [6, 7] up to 2500 l. There is no problem with its washing and maintenance, however, the drawback of direct heating of milk (without recovery) is the high energy consumption (0.1 ... 0.15 kWh per liter), although recuperative plate pasteurizers in the stream [1-5] can save up to 85 % of electricity and process 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 a device [2, 3] for pasteurization IPKS-013R-2500R according to patent RU 2007146478, manufactured in Ryazan by Elf-4M, which is 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 device contains a leveling (replenishing) raw milk tank with a centrifugal circulation pump and a check valve, a recuperative plate heat exchanger of counter flows of pasteurized and raw milk, a pasteurization water heating tank with a helical milk coil, heating elements and an associated water thermostat, as well as a pre-assembled coil-holder Ф60 4 m long with 1.5 m rolls and a temperature sensor. In this case, the refill tank through the centrifugal pump and the inlet nozzles of the heat exchanger (direct milk flow) is connected by pipelines to the inlet of the screw coil, and the outlet of the screw coil through the pre-assembled coil - cooler - and the return pipes of the heat exchanger (countercurrent of pasteurized milk) are connected, by pipelines to the inlet of the return valve associated with the refill tank, and - the second plate heat exchanger - aftercooler, fed by a stream of ice water - with the output of the device. The thermocouple of the coil - fuse is connected to the electrical input of the check valve. The device [2, 3] provides productivity from 1000 to 2500 l / h, thermal energy recovery level up to 80%, chilled product temperature 4 °, holding time 16 ... 20 s with a power consumption of up to 46 kW, and 65 kW pasteurization temperature 76 ... 92 °. Daily washing of the device with alkali and acid in the circulation mode according to the Passport [2] takes 30% of its operation time. Once every three days, it is recommended to disassemble the coil - holder and pipelines (7 pcs.) With their cleaning with tampons and a flexible cable. Recuperative plate and second refrigeration heat exchangers must be disassembled and cleaned mechanically once every six months or as they become clogged and performance decreases.

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 dual stainless steel pipe F20 * 1, length 15 m, 10 turns of F500. The coil is excessively long and it is unclear how to clean it during operation. In addition, the coils of the coil are laid tightly (without gaps) in relation to each other. This affects the heat transfer between milk and hot water due to natural convection, because water circulation is difficult around the coil and closed coils exclude from the heat exchange up to 30% ... 40% of the effective area, which requires a proportional lengthening of the helical coil and complicates its washing.

Наиболее близкой по техническому решению (прототипом) является пастеризатор Бродского по патенту №125024.Closest to the technical solution (prototype) is Brodsky pasteurizer according to patent No. 125024.

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 (ВНБ) 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 pasteurizer contains a replenishment 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 (VNB) with a lid, a spiral coil made of a thin-walled pipe F40, heating elements and associated water as well as a volumetric cylindrical retainer with a temperature sensor associated with the electrical input of the check valve.

Винтовой змеевик прототипа из трубы Ф40, AISI316, имеющий диаметр D=930 мм, шаг витка h=60 мм, общую длину трубы L=48 м, 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 Ф60×100, устанавливаемых в начало змеевика, и штатного циркуляционного насоса. Внутри змеевика ВНБ на крышке с мотор-редуктором размещена двухуровневая мешалка.A screw coil of the prototype from the pipe F40, AISI316, having a diameter D = 930 mm, a pitch of h = 60 mm, the total pipe length L = 48 m, is free from the disadvantage inherent in the analogue [2,3], because between the surfaces of the turns there is a gap h-D = 60-40 = 20 mm, which allows you to participate in the heat transfer of the entire original cylindrical surface of the pipe. In contrast to the analogue, a screw coil is easily cleaned from residual milk deposits using standard F60 × 100 foam-rubber wads installed at the beginning of the coil and a regular circulation pump. A two-level mixer is located inside the VNB coil on the cover with a gear motor.

Расчет термодинамики винтового змеевика показывает возможность подогреть сырое молоко практически с 64°С до температуры воды 80°С при движении потока от входа к выходу с расходами до 5000 л/ч. В циркуляционном контуре: пополнительный бак (4 град), циркуляционный насос (4 град), прямоток сырого молока, рекуперативный пластинчатый теплообменник ПТ (нагрев с 4 до 64 град), змеевик (нагрев с 64 до 80 град), выдерживатель (80 град), встречный противоток горячего отпастеризованного молока через рекуперативный ПТ (охлаждение с 80 до 20 град) нет патрубка с оптимальной температурой 45 град, рекомендуемой для подачи на закрытые сепараторы цельного молока, например Ж5-ОСЦП-1 (1000 л/ч), Г9-ОСП-3 (3000 л/ч), Ж5-ОС2Т-3 (5000 л/ч) для получения идеального обрата с МДЖ близкой к нулю и сепарации жирных сливок МДЖ 38%, используемых для производства масла.The calculation of the thermodynamics of a helical coil shows the possibility of heating raw milk from almost 64 ° C to a water temperature of 80 ° C when the flow moves from inlet to outlet with flow rates up to 5000 l / h. In the circulation circuit: refill tank (4 degrees), circulation pump (4 degrees), direct-flow of raw milk, recuperative plate heat exchanger PT (heating from 4 to 64 degrees), coil (heating from 64 to 80 degrees), curing agent (80 degrees) , counter flow of hot pasteurized milk through a recuperative cooling station (cooling from 80 to 20 degrees) there is no pipe with an optimum temperature of 45 degrees recommended for supplying whole milk to closed separators, for example, Zh5-OSCP-1 (1000 l / h), G9-OSP -3 (3000 l / h), Zh5-OS2T-3 (5000 l / h) to get the perfect look with MJ bli Coy to zero and separation of fatty cream 38% MJ, used for oil production.

Таким образом, основным недостатком прототипа является ограниченное применение: только для пастеризации цельного молока без производства нормализованных молочных и кисломолочных продуктов, а также сливок (сметаны, сливочного масла, йогуртов, творога и т.д.). Закрытые сепараторы в прототипе можно было бы подключать в поток на выход змеевика с температурой 80 град и далее обрат из сепаратора направлять в выдерживатель. Но в этом случае сливки бы получались высокотемпературные (80 град) и их было бы нужно охлаждать до 32-35 град для сквашивания и заквашивания. Если сепаратор в прототипе подключить на выход теплообменника (64 град) в прямоточный поток сырого молока, а обрат - далее в змеевик, то недопастеризованные сливки пришлось бы нагревать до 80 град в отдельной ВДП и далее охлаждать до 32-35 град для сквашивания, что потребовало бы дополнительного расхода электроэнергии и воды.Thus, the main disadvantage of the prototype is the limited use: only for pasteurization of whole milk without the production of normalized dairy and sour-milk products, as well as cream (sour cream, butter, yogurt, cottage cheese, etc.). Closed separators in the prototype could be connected to the stream at the outlet of the coil with a temperature of 80 degrees and then send the return from the separator to the holder. But in this case, the cream would have turned out to be high-temperature (80 degrees) and they would have to be cooled to 32-35 degrees for fermentation and fermentation. If the separator in the prototype was connected to the exit of the heat exchanger (64 degrees) into the direct-flow stream of raw milk, and the return to the coil, then the under-pasteurized cream would have to be heated to 80 degrees in a separate VDP and then cooled to 32-35 degrees for ripening, which required would be an additional consumption of electricity and water.

Другим недостатком прототипа является большая электрическая мощность ТЭНов и повышенное электропотребление, ограничивающая производительность ППП до 5000…1000 л/ч и не всегда имеющаяся в модернизируемых молокозаводах, оснащаемых современными газовыми и дровяными паровыми котлами.Another disadvantage of the prototype is the large electric power of the heating elements and increased power consumption, limiting the PPP output to 5000 ... 1000 l / h and not always available in modernized dairies equipped with modern gas and wood-fired steam boilers.

Технический результат.The technical result.

Целью и техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение производительности пастеризатора при его удобной стыковке с закрытым сепаратором и ускоренная выработка нормализованного пастеризованного молока, практически готового к упаковке с температурой 20 град, в том числе обезжиренного молока (МДЖ 0%), а также пастеризованных нормализованных сливок МДЖ 15% … МДЖ 30% (получаемых через закрытый сепаратор) практически готовых к сквашиванию и заквашиванию с температурой 35-45 град. Также целью служит уменьшение электропотребления при наличии на молокозаводах паровых котлов.The purpose and technical result of the proposed utility model is to increase the pasteurizer's productivity when it is conveniently mated with a closed separator and to accelerate the production of normalized pasteurized milk, which is practically ready for packaging at a temperature of 20 degrees, including skim milk (0% MF), as well as pasteurized normalized cream MJ 15% ... MJ 30% (obtained through a closed separator) almost ready for fermentation and fermentation with a temperature of 35-45 degrees. Another goal is to reduce power consumption in the presence of steam boilers at dairies.

Техническая сущность устройства.The technical nature of the device.

Заявленный технический результат достигается тем, что в пастеризатор, содержащий 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, мотор-редуктором и мешалкой, размещенной внутри винтового змеевика, с ТЭНами в днище и связанным с ними водяным термостатом, а также объемный выдерживатель с термодатчиком, при этом термодатчик связан электрическим входом возвратного клапана СОГЛАСНО ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ рекуперативный пластинчатый теплообменник выполнен двухсекционным и в него введены трехходовой и одноходовой шаровые краны с двумя муфтами и тройником, при этом выход винтового змеевика через выдерживатель и вторую секцию теплообменника (противотока отпастеризованного молока) - а также трехходовой шаровый кран - соединен с первой муфтой и тройником входного патрубка противотока первой секции, вторая муфта через одноходовой шаровый кран также соединена с тройником, выходной патрубок первой секции противотока отпастеризованного молока соединен трубопроводами со входом возвратного клапана, первый выход которого соединен с пополнительным баком, а второй выход - с выходным краном пастеризатора, причем пополнительный бак через центробежный насос, первую и вторую секцию теплообменника (прямотока сырого молока) связан со входом змеевика. Пастеризатор также может быть оснащен паровым барботером и электромагнитным клапаном, связанным с водяным термостатом.The claimed technical result is achieved in that in a pasteurizer containing a raw milk tank with a centrifugal circulation pump and a check valve, a recuperative plate heat exchanger of counter flows of pasteurized and raw milk, a pasteurization water heating tank with a lid, a helical coil, a gear motor and an agitator located inside a helical coil, with heating elements in the bottom and an associated water thermostat, as well as a volumetric extractor with a temperature sensor, and the temperature sensor The electric inlet of the check valve ACCORDING TO THE OFFERED USEFUL MODEL The recuperative plate heat exchanger is made two-sectional and three-way and one-way ball valves with two couplings and a tee are introduced into it, while the output of the screw coil through the cooler and the second section of the heat-transfer milk is also pasteurized crane - connected to the first coupling and the tee of the inlet pipe of the countercurrent of the first section, the second coupling through the one-way ball valve is also connected on a tee, the outlet pipe of the first countercurrent section of the pasteurized milk is connected by pipelines to the inlet of the return valve, the first outlet of which is connected to the refill tank, and the second outlet to the outlet valve of the pasteurizer, and the refill tank through a centrifugal pump, the first and second section of the heat exchanger (direct flow of raw milk) is connected to the inlet of the coil. The pasteurizer can also be equipped with a steam bubbler and an electromagnetic valve associated with a water thermostat.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фиг. 1 показана принципиальная схема пастеризатора, а также подключение закрытого сепаратора в поток.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a pasteurizer, as well as connecting a closed separator to the stream.

Пастеризатор содержит пополнительный бак 1 сырого молока с поплавковым клапаном 2, а также центробежный циркуляционный насос 3 и возвратный клапан 4. Потоки сырого холодного молока и пастеризованного горячего молока проходят встречно через двухсекционный рекуперативный пластинчатый теплообменник (РПТ), его первую секцию 5 и вторую секцию 6, так что выходной патрубок центробежного насоса 3 через трубу 7 соединен со входным патрубком 8 РПТ первой секции 5 сырого молока, а выходной патрубок 9 прямотока сырого молока из первой секции РПТ 5 через входной патрубок 10 и выходной патрубок 11 второй секции РПТ 6 - со входом 12 винтового змеевика 13 водонагревательного пастеризационного бака (ВПБ) 14. Внутри винтового змеевика 13, имеющего диаметр витка D=950 мм, шаг h=60 мм, n=10 витков, общую длину трубы с концевыми заделками L=48м, установлены ТЭНы 15, 12 шт*5 кВт = 60 кВт. Длина змеевика, количество витков, мощность ТЭНов пропорциональны номинальной производительности пастеризатора. Здесь они даны применительно к максимальной производительности 5000 л/ч. Винтовой змеевик 13 выполнен из тонкостенной нержавеющей трубы Ф40×1 сталь AISI316. Выходной патрубок 16 винтового змеевика 13 через выдерживатель 17 с быстросъемной торцевой крышкой 18 соединен трубопроводом со входным патрубком 19 второй секции РПТ 6 пастеризованного молока. Выходной патрубок 20 второй секции РПТ 6 соединен со входным патрубком трехходового шарового крана 21 к выходу которого соединен тройник 22 и первая муфта 23. К тройнику 22 через одноходовой шаровый кран 24 присоединена вторая муфта 25, а также входной патрубок 26 первой секции РПТ 5. Выход 27 противотока пастеризованного молока из первой секции РПТ 5 через трехходовой возвратный клапан 4, один выход 28 которого является выходом пастеризатора, а другой выход 29 - возвращает «недогретое» молоко в пополнительный бак 1. Термодатчик 30 «+80°С» выдерживателя 17 связан с электрическим входом возвратного клапана 4.The pasteurizer contains a refill tank 1 of raw milk with a float valve 2, as well as a centrifugal circulation pump 3 and a check valve 4. Flows of raw cold milk and pasteurized hot milk pass counter-flow through a two-section recuperative plate heat exchanger (RPT), its first section 5 and second section 6 so that the outlet pipe of the centrifugal pump 3 through the pipe 7 is connected to the inlet pipe 8 of the RPT of the first section 5 of raw milk, and the outlet pipe 9 of the forward flow of raw milk from the first section of the RPT 5 through the lead pipe 10 and the outlet pipe 11 of the second section of the RPT 6 - with the input 12 of the screw coil 13 of the water-heating pasteurization tank (VPB) 14. Inside the screw coil 13 having a coil diameter D = 950 mm, pitch h = 60 mm, n = 10 turns, the total length of the pipe with end seals L = 48m, installed heating elements 15, 12 pcs * 5 kW = 60 kW. The length of the coil, the number of turns, the power of the heating elements are proportional to the nominal performance of the pasteurizer. Here they are given in relation to a maximum capacity of 5000 l / h. The screw coil 13 is made of thin-walled stainless pipe Ф40 × 1 AISI316 steel. The outlet pipe 16 of the screw coil 13 through the holder 17 with a quick-release end cap 18 is connected by a pipe to the inlet pipe 19 of the second section of the RPT 6 of pasteurized milk. The outlet pipe 20 of the second section of the RPT 6 is connected to the inlet of the three-way ball valve 21 to the outlet of which the tee 22 and the first coupling 23 are connected. To the tee 22, through the one-way ball valve 24, the second coupling 25 is connected, as well as the inlet pipe 26 of the first section of the RPT 5. Exit 27 countercurrent of pasteurized milk from the first section of the RPT 5 through a three-way check valve 4, one outlet 28 of which is the outlet of the pasteurizer, and the other outlet 29 returns “not warmed” milk to the refill tank 1. Temperature sensor 30 “+ 80 ° С” of the matcher 17 connected to the electrical input of the check valve 4.

Выдерживатель 17 выполнен в виде герметичного цилиндрического бачка D=190мм, 1=500…800 мм, объемом 14…30 л, так, чтобы обеспечить время выдержки отпастеризованного молока не менее 13с при максимальных расходах 3000…5000 л/ч, а также легко промыть и прочистить внутреннюю полость ершами при снятой крышке. Секции РПТ 5 и 6 выполнены из штампованных пластин высоколегированной нержавеющей стали AISI316 размерами 750×350×0.5, 27 и 29 штук, эквивалентной площадью F=2,8 куб.м, обеспечивающей для встречных расходов молока до 5000 л/ч перепад температур не более Т=15° на выходе и на входе.Sustainer 17 is made in the form of a sealed cylindrical tank D = 190 mm, 1 = 500 ... 800 mm, volume 14 ... 30 l, so as to ensure the exposure time of pasteurized milk at least 13 s at a maximum flow rate of 3000 ... 5000 l / h, and also easy to rinse and clean the inner cavity with ruffs with the cover removed. RPT sections 5 and 6 are made of stamped plates of high-alloy AISI316 stainless steel with dimensions of 750 × 350 × 0.5, 27 and 29 pieces, with an equivalent area of F = 2.8 cubic meters, providing for a counter flow of milk up to 5000 l / h the temperature difference is not more T = 15 ° at the exit and at the entrance.

В ВПБ 14 установлен водяной термостат 31, связанный через магнитный пускатель (на фиг. 1 не показан) с ТЭНами 15 и может быть связан с электромагнитным клапаном 32 парового барботера 33, стабилизирующий желаемую температуру пастеризации. ВПБ 14 имеет усиленную теплоизоляцию 34 толщиной 40 мм с облицовкой из нержавейки. Крышка 35 ВПБ 14 двойная, теплоизолированная, для снижения тепловых потерь. На крышку 35 установлен червячный мотор-редуктор 36 с двухъярусной мешалкой 37, размах крыльев 350 мм, зона захвата лопастей 400 мм.In VPB 14, a water thermostat 31 is installed, connected through a magnetic starter (not shown in FIG. 1) to the heating elements 15 and can be connected to the electromagnetic valve 32 of the steam bubbler 33, stabilizing the desired pasteurization temperature. VPB 14 has reinforced thermal insulation 34 with a thickness of 40 mm with a stainless steel lining. Cover 35 VPB 14 double, thermally insulated, to reduce heat loss. On the cover 35 is installed a worm gear motor 36 with a two-tier mixer 37, wingspan 350 mm, the area of capture of the blades 400 mm

В верхней точке пастеризатора в объемном выдерживателе 17 установлен воздушный кран 38, предназначенный для стравливания воздуха в процессе циркуляции при разгоне. На выходе пастеризатора установлен дюймовый шаровый кран 39 для удобного регулирования производительности в пределах 1000…5000 л/ч. а входном патрубке 12 змеевика 13 вварен дренажный кран 40.At the upper point of the pasteurizer in the volumetric extractor 17, an air valve 38 is installed, which is used to bleed air during circulation during acceleration. An inch ball valve 39 is installed at the outlet of the pasteurizer for convenient regulation of productivity in the range of 1000 ... 5000 l / h. and the inlet pipe 12 of the coil 13 is welded to the drainage valve 40.

Внешний закрытый сепаратор 41 с нормализатором (или без) подсоединяется к первой муфте 23 (вход сепаратора) и ко второй муфте 25 (выход сепаратора - обрат или нормализованное пастеризованное молоко). Пастеризованные сливки с нужной МДЖ поступают в потоке на второй выход 42 сепаратора 41.An external closed separator 41 with a normalizer (or without) is connected to the first clutch 23 (separator inlet) and to the second clutch 25 (separator output - return or normalized pasteurized milk). Pasteurized cream with the desired MF is fed into the stream to the second output 42 of the separator 41.

Работает пастеризатор следующим образом.The pasteurizer works as follows.

А) При пастеризации цельного молока шаровый кран 24 перекрыт, а шаровый кран 21 соединяет патрубок 20 и тройник 22. С помощью ТЭНов 15 и водяного термостата 31 с магнитным пускателем, в водонагревательном пастеризационном баке ВПБ 11 поддерживается температура (85°±1°)С, которая на 4°…5°С превышает желаемую минимальную температуру пастеризации 80°С, установленную на термодатчике 30 выдерживателя 17. В пополнительный бак 1 из холодильного танка через поплавковый клапан 2 поступает сырое молоко +4°С, поддерживая уровень 100 л по мере расходования и переработки.A) During pasteurization of whole milk, the ball valve 24 is closed, and the ball valve 21 connects the pipe 20 and the tee 22. Using the heating elements 15 and the water thermostat 31 with a magnetic starter, the temperature (85 ° ± 1 °) C is maintained in the VPB 11 water-heating pasteurization tank , which is 4 ° ... 5 ° C higher than the desired minimum pasteurization temperature of 80 ° C, installed on the temperature sensor 30 of the extractor 17. Raw milk + 4 ° C enters the refill tank 1 from the refrigeration tank through the float valve 2, maintaining the level of 100 l as spending and perera boots.

При первоначальном заполнении пустых полостей молоком открывают полностью воздушный кран 38, так что воздух выходит из прямотока секций РПТ 5 и 6, змеевика 10 и выдерживателя 17. Температура молока в выдерживателе 17 в течении 2 мин достигает 80°С, за счет накопленного тепла ВПБ 14, и термодатчик 30 перекрывает поток отпастеризованного молока через возвратный клапан 4, направляя его в выходной патрубок 29. 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 39. При этом в установившемся режиме пастеризации краном 39 обеспечивают номинальный расход 1000…5000 л/ч.During the initial filling of empty cavities with milk, the air valve 38 is fully opened, so that the air leaves the direct flow sections of the RPT 5 and 6, the coil 10 and the holder 17. The temperature of the milk in the holder 17 reaches 80 ° C for 2 minutes, due to the accumulated heat of VPB 14 , and the temperature sensor 30 blocks the flow of pasteurized milk through the check valve 4, directing it to the outlet pipe 29. After air is released, the air valve 32 is left ajar for air bleeding during pasteurization, because its presence in RPT 6 degrades heat transfer and efficiency. The pasteurizer capacity is controlled by the valve 39. At the same time, in the steady-state pasteurization mode, the valve 39 provides a nominal flow rate of 1000 ... 5000 l / h.

Сырое холодное молоко +4°С из пополнительного бака 1 в установившемся режиме подается насосом 3 через РПТ 5 и 6 прямотоком сырого молока в патрубок 12 змеевика 13, подогревается при этом с 4 до 29°С на первой секции РПТ 5 в патрубках 9 и 10, а далее с 29 до 64°С на второй секции в патрубках 11 и 12 за счет возвратного встречного противотока отпастеризованного горячего молока, проходящего через патрубки 19 и 20, охлаждающегося с 80 до 45°С на второй секции РПТ 6. И далее, пройдя противотоком через трехходовой кран 21 и тройник 22, патрубки 26 и 27 первую секцию РПТ 5 охлаждается с 45 до 19°С. В винтовом змеевике 13 молоко пастеризуется, подогреваясь до температуры 80°С при интенсивном теплообмене с горячей водой, обеспечиваемом мотор-редуктором 36 с двухуровневой мешалкой 37. Следует отметить, что интенсивное вращение мешалки 37 и потоки горячей воды в зазорах 20 мм между витками винтового змеевика 13 снимают застойный «чулок» из охлажденных слоев воды вокруг витков, повышают коэффициент теплообмена змеевика 13, снижают тепловой напор между водой и молоком на выходе 13, увеличивают эффективную контактную площадь и мощность, передаваемую от ТЭНов 15 к молоку. Скорость потоков воды от мешалки 37 на порядок превосходит естественную конвекцию от ТЭНов 15 к змеевику 13. Далее пастеризованное цельное молоко из выдерживателя 17 перемещается порядка 15…20 с через входной патрубок 19 РПТ 6 и выходной патрубок 27 РПТ 5 на выход пастеризатора 28.Raw cold milk + 4 ° C from the refill tank 1 in the steady state is supplied by pump 3 through the RPT 5 and 6 through the direct-flow of raw milk to the pipe 12 of the coil 13, it is heated from 4 to 29 ° C on the first section of the RPT 5 in pipes 9 and 10 and then from 29 to 64 ° C in the second section in the pipes 11 and 12 due to the return countercurrent of the pasteurized hot milk passing through the pipes 19 and 20, cooled from 80 to 45 ° C in the second section of the RPT 6. And then, passing countercurrent through a three-way valve 21 and tee 22, nozzles 26 and 27, the first section of the RPT 5 oh azhdaetsya from 45 to 19 ° C. In a screw coil 13, milk is pasteurized, heated to a temperature of 80 ° C with intensive heat exchange with hot water provided by a gear motor 36 with a two-level mixer 37. It should be noted that the intensive rotation of the mixer 37 and the flows of hot water in the 20 mm gaps between the turns of the screw coil 13 remove the stagnant “stocking” from the cooled layers of water around the turns, increase the heat transfer coefficient of the coil 13, reduce the heat pressure between water and milk at the exit 13, increase the effective contact area and power, transferring consumed from heating elements 15 to milk. The speed of the water flows from the mixer 37 is an order of magnitude higher than the natural convection from the heating elements 15 to the coil 13. Next, the pasteurized whole milk from the stand 17 moves about 15 ... 20 s through the inlet pipe 19 of the RPT 6 and the outlet pipe 27 of the RPT 5 to the output of the pasteurizer 28.

Для модернизируемых молокозаводов, оснащенных паровыми, в том числе дровяными, котлами с целью снижения потребления электроэнергии перегретый пар подводится к электромагнитному крану 32 и водяной термостат 31 открывает поток пара через барботер 33 при температуре воды в ВНБ ниже 84°С, а также автоматически перекрывает поток пара через барботер 33 при нагреве свыше 86°С. При этом расход пара 100 кг/ч эквивалентен нагреву воды ВНБ 14 от ТЭНов с мощностью 62,5 кВт, т.е. при достаточной подпитке паром ТЭНы могут быть фактически обесточены, а процесс пастеризации реализуется только за счет парового котла. Потребляемая электрическая мощность в этом режиме не превосходит 2 кВт (работа мешалки 36 и насоса 3). После завершения пастеризации и остановки потока последняя порция пастеризованного молока с температурой 80°С из змеевика 13 и выдерживателя 17 общим объемом порядка 60 л сбрасывается через нижний дренажный кран 40 во вспомогательный поддон, так что процесс пастеризации проходит практически без потерь.For modernized dairies equipped with steam, including wood-fired boilers, in order to reduce energy consumption, superheated steam is supplied to the electromagnetic valve 32 and the water thermostat 31 opens the steam flow through the bubbler 33 at a water temperature in the WSS below 84 ° C, and also automatically shuts off the flow steam through a bubbler 33 when heated above 86 ° C. In this case, a steam consumption of 100 kg / h is equivalent to heating VNB 14 water from heating elements with a power of 62.5 kW, i.e. with sufficient steam supply, the heating elements can be virtually de-energized, and the pasteurization process is realized only at the expense of the steam boiler. The consumed electric power in this mode does not exceed 2 kW (operation of the mixer 36 and pump 3). After the pasteurization is completed and the flow is stopped, the last portion of pasteurized milk with a temperature of 80 ° C from the coil 13 and the holder 17 with a total volume of about 60 l is discharged through the lower drain valve 40 into the auxiliary tray, so that the pasteurization process takes place practically without loss.

Б) При пастеризации нормализованного молока и получении пастеризованных нормализованных сливок подключают вход сепаратора 41 к первой муфте 23, а выход сепаратора - ко второй муфте 25, шаровый кран 24 при этом открыт, а трехходовой шаровый кран 21 переключают на соединение патрубка 20 с первой муфтой 23, одновременно перекрывают второй патрубок трехходового крана 21.B) When pasteurizing normalized milk and receiving pasteurized normalized cream, the input of the separator 41 is connected to the first sleeve 23, and the output of the separator to the second sleeve 25, the ball valve 24 is open, and the three-way ball valve 21 is switched to connect the pipe 20 to the first sleeve 23 simultaneously overlap the second pipe of the three-way valve 21.

Таким образом, на вход сепаратора 41 поступает номинальный поток цельного пастеризованного молока, например, с подачей 5000 л/ч через кран 21 и муфту 23, а через муфту 25, кран 24 и тройник 22 в патрубок 26 первой секции РПТ 5 возвращается противоток нормализованного пастеризованного молока нужной жирности с расходом 4500 л/ч и температурой 45°С (на сепараторе 41, фиг. 1 не показаны нормализаторы - краны-регуляторы жирности сливок и обрата). Этот встречный противоток охлаждается в первой секции 5 РПТ с 45°С до 19…20°С и, соответственно, подогревает сырое молоко с 4 до 29°С в патрубках 8 и 9.Thus, the nominal flow of whole pasteurized milk, for example, with a feed of 5000 l / h through the valve 21 and the coupling 23, and through the coupling 25, the valve 24 and the tee 22 into the pipe 26 of the first section of the RPT 5, the backflow of normalized pasteurized is returned to the input of the separator 41 milk of the desired fat content with a flow rate of 4500 l / h and a temperature of 45 ° C (on the separator 41, Fig. 1 normalizers are not shown - taps-regulators of cream and skim milk fat content). This countercurrent is cooled in the first section 5 of the RPT from 45 ° C to 19 ... 20 ° C and, accordingly, heats the raw milk from 4 to 29 ° C in pipes 8 and 9.

Поэтому на выходе 28 пастеризатора в установившемся режиме вырабатывается нормализованное пастеризованное молоко с ГОСТовскими МДЖ 1%, МДЖ 2,5%, МДЖ 3,2%, практически готовое к упаковке с температурой 19…20°С, собираемое в молокоохладитель с дополнительным охлаждением потока до 10…12°С в приемном резервуаре (на фиг. 1 не показан), а на выходе 42 сепаратора 41 получаются пастеризованные нормализованные сливки с подачей 500 л/ч и температурой 40…45°С, практически готовые к заквашиванию и сквашиванию без дополнительного нагрева. Оптимальная температура цельного молока 40…45°С, поступающего на закрытый сепаратор 41 из пастеризатора, соответствует его паспортным данным и позволяет практически полностью обезжирить обрат до 0,04% МДЖ.Therefore, at the exit of the 28 pasteurizer in the steady state, normalized pasteurized milk is produced with GOST 1% MJ, MJ 2.5%, MJ 3.2%, almost ready for packaging with a temperature of 19 ... 20 ° C, collected in a milk cooler with additional cooling of the flow to 10 ... 12 ° C in the receiving tank (not shown in Fig. 1), and the output 42 of the separator 41 produces pasteurized normalized cream with a flow of 500 l / h and a temperature of 40 ... 45 ° C, almost ready for fermentation and souring without additional heating . The optimum temperature of whole milk 40 ... 45 ° C entering the closed separator 41 from the pasteurizer corresponds to its passport data and allows almost completely degreasing the return to 0.04% MJ.

Подача на сепаратор недопастеризованного цельного молока в прототипе [1] с температурой 65°С не позволяет обезжирить обрат ниже 0,1…0,2% МДЖ, т.е. приносит незначительные потери по сливкам, и потребует в дальнейшем дополнительного нагрева сливок с 65 до 80°С для завершения пастеризации (гарантированного уничтожения БАК-обсемененности) после чего охлаждения с 80 до 40°С для сквашивания и заквашивания в ВДП. А это потребует дополнительного расходования электроэнергии, воды и рабочего времени.The supply to the separator of unpasteurized whole milk in the prototype [1] with a temperature of 65 ° C does not allow degreasing the return below 0.1 ... 0.2% MJ, i.e. It causes insignificant losses in cream, and will require further additional heating of the cream from 65 to 80 ° C to complete pasteurization (guaranteed destruction of the LHC seed), followed by cooling from 80 to 40 ° C for fermentation and fermentation in the VDP. And this will require additional expenditure of electricity, water and working time.

Таким образом, только предлагаемая полезная модель обеспечивает максимальное быстродействие, оптимизацию процессов пастеризации - сепарации, выработку пастеризованного нормализованного молока (в сочетании с закрытым сепаратором), практически готового к упаковке, а также пастеризованных нормализованных сливок, непосредственно готовых к заквашиванию и сквашиванию без дополнительных потерь электроэнергии, рабочего времени и воды.Thus, only the proposed utility model provides maximum performance, optimization of pasteurization - separation processes, production of pasteurized normalized milk (in combination with a closed separator), almost ready for packaging, as well as pasteurized normalized cream, directly ready for fermentation and fermentation without additional energy losses working time and water.

По сравнению с емкостными аналогами [6,7] предлагаемый пастеризатор обеспечивает экономию от 80% до 83% электроэнергии за счет рекуперации «тепла-холода» в секциях РПТ 5 и 6.Compared with capacitive counterparts [6,7], the proposed pasteurizer provides savings from 80% to 83% of the electric energy due to the recovery of "heat-cold" in the RPT sections 5 and 6.

Предлагаемый пастеризатор внедрен в производство на предприятии ООО «НПП «Автомаш-Владимир» (г.Ковров).The proposed pasteurizer is introduced into production at the enterprise LLC NPP Avtomash-Vladimir (Kovrov).

Источники информацииInformation sources

1. Пастеризатор Бродского. Патент RU №125024 от 18.09.2012 г.1. Brodsky pasteurizer. Patent RU No. 1255024 of September 18, 2012.

2. Устройство для пастеризации. Патент RU 2007146478.2. A 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 products PMR-02-VT 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 of long pasteurization. Patent RU 2007139028.

7. Молочная пастеризационно-холодильная установка. Патент RU 2436293 от 17.05.2010.7. Milk pasteurization-refrigeration unit. Patent RU 2436293 dated 05/17/2010.

Claims

1. A pasteurizer containing a replenishment 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 with a lid, a helical coil, a gear motor and an agitator located inside a helical coil, with heating elements the bottom and the associated water thermostat, as well as a volumetric extractor with a temperature sensor, while the temperature sensor is connected to the electrical input of the check valve, recuperate The active plate heat exchanger is made of two sections, the second section of which is countercurrented with pasteurized milk, and the first and second sections are made with direct flow of raw milk, two couplings that can be connected to a closed separator, characterized in that three-way and one-way ball valves with a tee are inserted into it while the exit of the screw coil through the cooler and the second section of the heat exchanger (countercurrent pasteurized milk) and a three-way ball valve connected to the first coupling and a tee of the counterflow inlet pipe of the first section, the second coupling is connected to a tee through a one-way ball valve, the outlet pipe of the first countercurrent section of pasteurized milk is connected by pipelines to the inlet of the check valve, the first outlet of which is connected to the refill tank, and the second outlet to the pasteurizer outlet valve, refill tank through a centrifugal pump, the first and second section of the heat exchanger (direct flow of raw milk) is connected to the inlet of the coil.

2. The pasteurizer according to claim 1, comprising a steam bubbler installed on the bottom of the pasteurization water heating tank with a steam solenoid valve connected to a water thermostat.