RU2206214C1

RU2206214C1 - Pasteurizing-cooling apparatus

Info

Publication number: RU2206214C1
Application number: RU2002101678A
Authority: RU
Inventors: Ф.Г. Марьяхин; А.И. Учеваткин; Б.П. Коршунов; А.В. Тихомиров; Л.С. Орсик; В.А. Лавров; В.П. Мальнев; В.В. Кирсанов
Original assignee: Государственное научное учреждение Всероссийский НИИ электрификации сельского хозяйства
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: agricultural production and food-processing industry. SUBSTANCE: apparatus has vacuum-tight reservoir with outer jacket, thermal-cooling unit, hot and cold water reservoirs. Upper part of reservoir is connected through pipelines to vacuum pump of milking unit, milking apparatuses, and milk reservoirs. Lower part of reservoir is connected through pipeline with inlet end of milk channel of thermal cooling unit. Outlet end of said milk channel is connected to upper part of reservoir. Inlet end of coolant channel is connected through valve to farm water supply system and hot water reservoir. Outlet end of coolant channel is connected through valves with hot and cold water reservoirs, which are communicated with reservoir outer jacket. Thermal module unit is electrically connected to control unit. Temperature sensors are mounted on thermal cooling unit and reservoir and are electrically connected to control unit. Apparatus may be used for milk processing at farms having 200 heads of cows. EFFECT: increased efficiency, reduced power consumption and metal usage, reduced production costs. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области тепловой обработки сельскохозяйственных продуктов и может быть использовано на предприятиях в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов. The invention relates to the field of heat treatment of agricultural products and can be used at enterprises in agricultural production and the food industry in the processing and storage of milk and other food products.

Известны охладительно-пастеризационные установки для охлаждения и тепловой обработки молока, содержащие пластинчатый теплообменный аппарат, уравнительный бак, выдерживатель для молока, насос горячей воды, бойлер, блок управления, трубопроводную и запорно-регулирующую арматуру (см. например, Ковалев Ю. Н. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов. М.: Россельхозиздат, 1987, с.169). Known cooling and pasteurization plants for cooling and heat treatment of milk containing a plate heat exchanger, equalization tank, milk cooler, hot water pump, boiler, control unit, pipe and shut-off and control valves (see, for example, Kovalev Yu. N. Milk equipment of livestock farms and complexes. M: Rosselkhozizdat, 1987, p. 169).

Недостатком этих устройств является большая энерго- и материалоемкость, большие капитальные и эксплуатационные затраты, наличие энергоемких внешних устройств для нагрева и охлаждения: паровых котлов, холодильных установок. The disadvantage of these devices is the large energy and material consumption, high capital and operating costs, the presence of energy-intensive external devices for heating and cooling: steam boilers, refrigeration units.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являются ванны длительной пастеризации ( см. Лукьянов Н.Я., Барановский Н.В. Оборудование предприятий молочной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1968, с. 103... 112). Ванны длительной пастеризации включают резервуар, наружную рубашку, трубопроводную и запорно-регулирующую арматуру, молочный насос, датчики температуры, блок управления. Of the known devices closest in technical essence to this invention are long-term pasteurization baths (see Lukyanov N.Ya., Baranovsky N.V. Equipment of dairy industry enterprises. M: Food industry, 1968, pp. 103 ... 112) . Long pasteurization baths include a tank, an outer jacket, pipe and shut-off and control valves, a milk pump, temperature sensors, and a control unit.

Недостатком этих устройств является их большая энергоемкость и материалоемкость, необходимость наличия внешних устройств для нагрева и охлаждения молока, например парогенераторов, большие капитальные и эксплуатационные затраты, невозможность функционирования в едином потоке с доильной установкой, что ограничивает их применение на сельскохозяйственных объектах, предприятиях пищевой промышленности, особенно небольшой мощности. The disadvantage of these devices is their high energy and material consumption, the need for external devices for heating and cooling milk, such as steam generators, high capital and operating costs, the inability to operate in a single stream with a milking unit, which limits their use in agricultural facilities, food industry enterprises, especially low power.

Техническим результатом применения предлагаемого устройства является повышение надежности в работе, снижение энергоемкости и металлоемкости, капитальных и эксплуатационных затрат при работе с установками на фермах до 200 коров. The technical result of the application of the proposed device is to increase reliability in operation, reduce energy and metal consumption, capital and operating costs when working with installations on farms up to 200 cows.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что резервуар с наружной рубашкой выполнен вакуумплотным, причем верхняя часть его соединена трубопроводами с вакуумным насосом доильной установки, доильными аппаратами, резервуарами для молока, а нижняя часть с термохолодильным блоком, состоящим из блока термомодулей, находящегося с обеих сторон в тепловом контакте с каналами для молока и хладоносителя, причем нижняя часть резервуара соединена трубопроводом через вентиль и насос с входной частью канала для молока термохолодильного блока, а выходная часть этого канала для молока соединена с верхней частью резервуара, а входная часть канала для хладоносителя, находящаяся со стороны выходной части канала для молока, соединена через вентиль с системой водоснабжения фермы и резервуаром горячей воды, а противоположная выходная часть канала для хладоносителя соединена через вентили с резервуарами для горячей и холодной воды, которые в свою очередь соединены с входным и выходным патрубками наружной рубашки, а блок термомодулей электрически соединен с программируемым устройством блока управления, причем датчики температуры, установленные на термохолодильном блоке и резервуаре, электрически соединены с блоком управления. The above technical result is achieved in that the tank with the outer jacket is made vacuum-tight, the upper part of which is connected by pipelines to the vacuum pump of the milking unit, milking machines, milk tanks, and the lower part is equipped with a thermo-refrigeration unit, consisting of a block of thermal modules located on both sides in thermal contact with milk and refrigerant channels, the lower part of the tank being connected by a pipe through a valve and a pump to the inlet of the milk channel about the unit, and the outlet of this milk channel is connected to the upper part of the tank, and the inlet of the refrigerant channel, located on the side of the outlet of the milk channel, is connected through a valve to the farm's water supply system and the hot water tank, and the opposite outlet of the channel to the coolant is connected through valves to the tanks for hot and cold water, which in turn are connected to the inlet and outlet nozzles of the outer jacket, and the thermal module unit is electrically connected to the programmable stroystvom control unit, wherein the temperature sensors installed on the unit and termoholodilnom tank, electrically connected to the control unit.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема охладительно-пастеризационного устройства для доильных установок. На чертеже изображены резервуар 1 с наружной рубашкой 2, выполненный вакуум-плотным, причем верхняя часть его соединена трубопроводами с вакуумным насосом 3, подключенными к коровам 4 доильными аппаратами 5, резервуарами для молока 6, а нижняя часть с термохолодильным блоком 7, состоящим из блока термомодулей 8, находящихся с обеих сторон в тепловом контакте с каналами для молока 9 и хладоносителя 10, причем нижняя часть резервуара 1 соединена трубопроводом через вентиль 11 и насос 12 с входной частью канала для молока 9 термохолодильного блока 7, а выходная часть этого канала для молока 9 соединена с верхней частью резервуара 1, а входная часть канала для хладоносителя 10, находящаяся со стороны выходной части канала для молока 9, соединена через вентиль 13 с системой водоснабжения фермы и с резервуаром горячей воды 14, а противоположная выходная часть канала для хладоносителя 10 соединена через вентили 15, 16, 17 с резервуарами для горячей 14 и холодной воды 18 сельскохозяйственного объекта, которые в свою очередь соединены с входным 19 и выходным 20 патрубками наружной рубашки 2, а блок термомодулей 7 электрически соединен с программируемым устройством 21 блока управления 22, причем датчики температуры 23 и 24, установленные соответственно на термохолодильном блоке 7 и резервуаре 1, электрически соединены с блоком управления 22. Резервуары для горячей 14 и холодной воды 18 через вентили 25 и 26 соединены с системами 27 холодного водоснабжения, включая приемники естественного холода, и системами 28 горячего водоснабжения. Охлажденное молоко из резервуара 1 насосом 12 через вентиль 29 может выдаваться в молоковозы или подаваться на расфасовку. The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a cooling and pasteurization device for milking installations. The drawing shows a tank 1 with an outer jacket 2, made vacuum-tight, and the upper part of it is connected by pipelines to a vacuum pump 3, connected to cows 4 by milking machines 5, milk tanks 6, and the lower part with thermo-refrigeration unit 7, consisting of a unit thermal modules 8, which are on both sides in thermal contact with the milk channels 9 and coolant 10, and the lower part of the tank 1 is connected by a pipe through a valve 11 and a pump 12 to the inlet of the milk channel 9 of the thermo-refrigeration unit 7, and the outlet of this milk channel 9 is connected to the upper part of the tank 1, and the inlet of the refrigerant channel 10, located on the side of the outlet of the milk channel 9, is connected through the valve 13 to the farm's water supply system and to the hot water tank 14, and the opposite outlet part of the coolant channel 10 is connected through valves 15, 16, 17 to reservoirs for hot 14 and cold water 18 of the agricultural object, which in turn are connected to the inlet 19 and outlet 20 pipes of the outer jacket 2, and the thermomode the hive 7 is electrically connected to the programmable device 21 of the control unit 22, and the temperature sensors 23 and 24 mounted respectively on the thermo-refrigerating unit 7 and the tank 1 are electrically connected to the control unit 22. The tanks for hot 14 and cold water 18 are connected through valves 25 and 26 with cold water supply systems 27, including natural cold receivers, and hot water supply systems 28. Cooled milk from the reservoir 1 by the pump 12 through the valve 29 can be issued in milk tankers or served for packaging.

Охладительно-пастеризационное устройство для доильных установок работает следующим образом. Cooling and pasteurization device for milking machines works as follows.

В начале доения включается вакуумный насос 3 и резервуар 1 вакуумируется. Выдоенное молоко от коров 4 через доильные аппараты 5 поступает в резервуар 1 и в нем накапливается. Молоко может поступать в резервуар 1 также и из резервуаров для молока 6 под действием того же вакуума. Во время поступления молока при режиме пастеризации во входной патрубок 19 из системы 28 горячего водоснабжения сельскохозяйственного объекта через вентили 15 и 16 и резервуара для горячей воды 14 горячая вода поступает в наружную рубашку 2 резервуара 1. Горячая вода, протекая через наружную рубашку 2, вентили 25 и 26, возвращается в систему 28 горячего водоснабжения сельскохозяйственного объекта, при этом молоко в резервуаре 1 нагревается. Контроль температуры осуществляется при помощи датчика температуры 24 и блока управления 22. При достижении заданной температуры, при которой дальнейший догрев молока производится при помощи термохолодильного блока 7, с блока управления 22 подается сигнал на включение насоса 12, и молоко через вентиль 11 поступает в канал для молока 9 термохолодильного блока 7 и затем возвращается в резервуар 1. Одновременно включается с программного устройства 21 блок термомодулей 8 и в канал для хладоносителя 10 через вентиль 13 поступает хладоносистель, охлаждающий холодные спаи термомодулей 8. Молоко, протекая по каналу для молока 9, продолжает нагреваться от горячих спаев блока термомодулей 8. Для изменения температуры хладоносителя при охлаждении холодных спаев термомодулей 8 в заданных пределах поступающая вода в канал хладоносителя 10 из системы водоснабжения фермы может смешиваться в вентиле 13 с водой, поступающей из резервуара горячей воды 14. At the beginning of milking, the vacuum pump 3 is turned on and the tank 1 is evacuated. Milk milk from cows 4 through milking machines 5 enters the tank 1 and accumulates in it. Milk can also enter the tank 1 from the milk tanks 6 under the same vacuum. During the flow of milk during the pasteurization mode, the inlet pipe 19 from the hot water supply system of the agricultural object through the valves 15 and 16 and the hot water tank 14 receives hot water in the outer jacket 2 of the tank 1. Hot water flowing through the outer jacket 2, valves 25 and 26, returns to the hot water system 28 of the agricultural facility, while the milk in the tank 1 is heated. Temperature control is carried out using a temperature sensor 24 and a control unit 22. When the specified temperature is reached, at which further milk is heated using the thermo-refrigeration unit 7, a signal is sent from the control unit 22 to turn on the pump 12, and the milk through the valve 11 enters the channel for milk 9 of the thermo-refrigerating unit 7 and then returns to the tank 1. At the same time, the thermo module 8 is turned on from the software device 21 and the coolant, cooling enters the channel for the coolant 10 through the valve 13 the cold junctions of the thermal modules 8. The milk flowing through the milk channel 9 continues to heat from the hot junctions of the thermal module 8. To change the temperature of the coolant when cooling the cold junctions of the thermal modules 8, the incoming water into the coolant channel 10 from the farm water supply system can be mixed in valve 13 with water coming from the hot water tank 14.

При использовании насоса 12 и вентилей 11 в вакуум-плотном исполнении, например насос НМУ-6, этот процесс может осуществляться и во время дойки при вакуумированном резервуаре 1. When using the pump 12 and valves 11 in a vacuum tight design, for example the pump NMU-6, this process can be carried out during milking with a vacuum tank 1.

Температура молока, протекающего по каналу для молока 9, контролируется датчиком температуры 23, сигнал которого поступает в программируемое устройство 21. Когда температура молока, протекающего по каналу 9, при очередном повышении температуры горячих спаев термомодулей 8 стабилизируется, из программируемого устройства 21 на блок термомодулей 8 подается сигнал увеличенной мощности и температура горячих спаев термомодулей 8, а следовательно, и температура молока, протекающего по каналам для молока 9, увеличивается. При стабилизации температуры молока на новом температурном уровне процесс повторяется до достижения молоком требуемой температуры пастеризации. The temperature of the milk flowing through the milk channel 9 is controlled by a temperature sensor 23, the signal of which is supplied to the programmable device 21. When the temperature of the milk flowing through the channel 9, with the next increase in the temperature of the hot junctions of the thermomodules 8 is stabilized, from the programmable device 21 to the block of thermomodules 8 a signal of increased power is supplied and the temperature of the hot junctions of the thermal modules 8, and hence the temperature of the milk flowing through the milk channels 9, increases. When milk temperature is stabilized at a new temperature level, the process is repeated until the milk reaches the required pasteurization temperature.

После выдержки, определяемой режимом пастеризации, начинается процесс охлаждения молока. Из системы 27 холодного водоснабжения сельскохозяйственного объекта хладоноситель через вентиль 26 и входной патрубок 19 поступает в наружную рубашку 2 резервуара 1, где охлаждает молоко и через выходной патрубок 20 поступает в резервуар для холодной воды 18 и далее для доохлаждения возвращается в систему 27 холодного водоснабжения сельскохозяйственного объекта. After exposure, determined by the pasteurization mode, the milk cooling process begins. From the cold water supply system of the agricultural object 27, the coolant through the valve 26 and the inlet pipe 19 enters the outer jacket 2 of the tank 1, where it cools the milk and through the outlet pipe 20 enters the cold water tank 18 and then returns to the cold water supply system of the agricultural object 27 for further cooling .

Охлаждение молока до требуемой температуры производится на термомодулях 8 тем же ступенчатым методом, что и нагрев. При этом полярность напряжения, поступающего на блок термомодулей 8, меняется на противоположную. Одновременно, в наружную рубашку 2 поступает холодная вода из резервуара для холодной воды 18 и системы 27 холодного водоснабжения. Ступенчатое охлаждение молока производится до достижения заданной температуры. Охлажденное молоко через вентиль 29 подается в молоковоз, расфасовку или дальнейшую переработку. На более крупных фермах может устанавливаться два или несколько резервуаров 1. Milk is cooled to the required temperature on thermal modules 8 by the same step method as heating. In this case, the polarity of the voltage supplied to the thermal module 8 is reversed. At the same time, cold water is supplied to the outer jacket 2 from the cold water tank 18 and the cold water supply system 27. Step-by-step cooling of milk is performed until the set temperature is reached. Cooled milk through the valve 29 is fed to the milk tanker, packaging or further processing. On larger farms, two or more tanks 1 can be installed.

Достоинством предлагаемого охладительно-пастеризационного устройства для доильных установок является поступление молока непосредственно от доильных аппаратов во время режима пастеризации. Это улучшает энергетические характеристики системы. Кроме того, применение термохолодильного блока с пошаговым увеличением температуры нагрева или понижением температуры охлаждения сокращает требуемое количество дорогих термоэлектрических модулей, а следовательно, капитальных и эксплуатационных затрат на тепловую обработку молока. The advantage of the proposed cooling and pasteurization device for milking units is the flow of milk directly from the milking machines during the pasteurization mode. This improves the energy performance of the system. In addition, the use of a thermo-refrigeration unit with a step-by-step increase in the heating temperature or lowering the cooling temperature reduces the required number of expensive thermoelectric modules, and consequently, the capital and operating costs of heat treatment of milk.

Claims

A pasteurization-cooling device containing a tank, a milk pump, valves for regulating valves, sensors, characterized in that it is equipped with a thermo-refrigerating unit, consisting of a thermo-module unit having thermal contact on both sides with milk and refrigerant channels, the tank having an outer jacket and made vacuum-tight, the upper part of which is connected by pipelines to the vacuum pump of the milking unit, milking machines, milk tanks, the lower part is connected by a pipeline a valve and a pump with the inlet of the milk channel of the thermo-refrigerating unit, and the outlet of this milk channel is connected to the upper part of the tank, while the inlet of the refrigerant channel is located on the side of the outlet of the milk channel, connected through the valve to the farm's water supply system and the tank hot water, and the opposite outlet of the coolant channel is connected through valves to the tanks for hot and cold water, the latter being connected to the inlet and outlet nozzles of the outer losses, and the thermal module is electrically connected to the programmable device of the control unit, temperature sensors are installed on the thermo-refrigerating unit and the tank and are electrically connected to the control unit.