Молокоохладитель

Молокоохладитель предназначен для приемки и охлаждения 5003000 л молока на молочно-товарных фермах. Он содержит резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор-редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА), соединенный трубопроводами нагнетания и всасывания через жидкостной инжектор и паровой коллектор с погружным змеевиком-испарителем (ПЗИ), установленным на днище резервуара, причем инжектор и коллектор выполнены в виде горизонтальных трубопроводов, соединяющих параллельные входы и выходы трубчатых «змеек», с размещением коллектора над инжектором. При этом в инжекторе выполнен делитель потока в виде дроссельных отверстий каждой «змейки». Кроме того молокоохладитель может содержать высоконапорную автомойку типа «Керхер» для удобства промывки ПЗИ после отгрузки молока при открытых крышках. Молокоохладитель позволяет быстро охладить молоко за 22,5 часа, а также промыть резервуар и ПЗИ после его отгрузки. Он надежен в работе, прост в обслуживании и удобен в эксплуатации.

Область применения

Молокоохладитель предназначен для приемки охлаждения и хранения молока. Может использоваться на молочных фермах, молокозаводах и предприятиях пищевой промышленности при суточном объеме переработки и охлаждения до 3000 л. молока.

Уровень техники

Известны молокоохладители, предназначенные для сбора, охлаждения и хранения молока при температуре +4С [1-4]. Они состоят из изотермического резервуара, выполненного из нержавеющей стали, прямоугольной (квадратной) [1,2], а также горизонтально-полуцилиндрической [3] или вертикально-цилиндрической [4] формы. Охлаждение молока осуществляется за счет испарения жидкого хладона в змеевиках, размещенных в нижней части резервуара. При этом в резервуарах [1] змеевик из пищевой стали 10Х18Н9Т погружен непосредственно в молоко, а в резервуарах [2,3,4,] медные змеевики припаяны оловом к наружной нижней части нержавеющего молочного резервуара. Преимуществом последних является удобство промывки, недостатком является сложная немеханизированная технология ручной пайки, а также пониженный коэффициент теплопередачи, обусловленный «зеброй» (зазорами между эффективной площадью теплообмена змеевика с молоком) и наличием слоя меди, олова и нержавеющей стали -сплава 10Х18Н9Т между молоком и кипящим хлад оном и, как следствие, малая скорость охлаждения при больших расходах цветных металлов. В прямоугольных резервуарах [2] змеевик припаян со стороны днища, с дополнительным теплопроводным слоем, в горизонтально-цилиндрических [3] также на цилиндрическую поверхность - снизу к днищу, в вертикально-цилиндрических [4] к нижней половине цилиндра (боковине). В резервуарах [3.4] жидкостной выход хладонового компрессорно-конденсаторного агрегата (ККА) соединен с нижней трубой змеевика (инжектором), а входной патрубок всасывания пара ККА - с верхней частью трубчатого змеевика (коллектором). Инжектор и коллектор в резервуарах [2] выполнены в виде горизонтальных труб и соединяют «змейки» трубчатого испарителя из полу сплющенных медных трубок Ф14 для расширения теплового контакта. При этом калачи «змеек», а также инжектор и коллектор резервуара находятся вне зоны теплового контакта хладона с молоком. Кроме того, инжектор (он же делитель потока хладона из дроссельных отверстий) располагается над коллектором (см. фиг..1 патента RU 2265322), что приводит к попаданию самотеком жидкого, не испаренного хладона в коллектор, промораживает его трубопровод и автоматически снижает холодопроизводительность, за счет перекрытия потока жидкого хладона в терморегулирующем вентиле (ТВР) ККА, а это замедляет охлаждение. Равномерное деление потока жидкого хладона из ТВР по трубчатым «змейкам» испарителя в молочных резервуарах [1,2] осуществляется равными дроссельными отверстиями, выполненными в инжекторах, а в генераторах ледяной воды [5] «пауком» из одинаковых по длине медных трубок Ф6 подающих жидкий хладон в нижние ветви змеевиков Ф16, на которые нарастает ледяная труба в процессе аккумулирования холода. «Змейки» в генераторах ледяной воды равномерно пронизывают всю толщину воды для максимального накопления льда. Верхние ветви «змеек» ГЛВ образуют коллектор.

Из известных наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели (прототипом) является установка охлаждения молока [1] по патенту RU 2238642, содержащая резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор - редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА) с погружным змеевиком испарителем (ПЗИ) из пищевой нержавеющей стали 10Х18Н9Т, установленный на днище резервуара. Преимуществом ПЗИ по сравнению с припаянными змеевиками [2,3,4] является большая контактная площадь хладона с молоком при уменьшенной в 1,5 раза длине «змеек». Теплопередача осуществляется вокруг всей поверхности трубчатого змеевика, которая втрое больше диаметра (больше припаянной «зебры»), а также в теплообмене участвуют калачи с погружным инжектором и коллектором. Однако основным недостатком конструкции ПЗИ по патенту RU.N⁰ 2238642 является размещение жидкостного инжектора ПЗИ над паровым коллектором, что видно на фиг.1. Такое взаимное расположение инжектора и коллектора приводит к попаданию капель не испаренного хладона самотеком в коллектор, где они, смешиваясь с хладоновым паром, всасываются в компрессор ККА и промораживают трубу всасывания, а также термобаллон ТРВ. Это автоматически снижает подачу жидкого хладона в ПЗИ и скорость охлаждения. Вследствие технологического разброса параметров прототипа (диаметров дроссельных отверстий инжекторов, длины калачей и змеек ПЗИ) жидкий хладон попадает в коллектор по пути наименьшего линейного сопротивления. Уменьшение подачи жидкого хладона через ТВР стабилизирует насыщенный пар в «змейках» с наименьшим сопротивлением, но часть «змеек» с повышенным сопротивлением оказывается недогруженной. Это особенно заметно при падении давления кипения и давления всасывания в коллектор с бат до 3 ат для хладона R404A при охлаждении молока с 36С° до 7С°9С°, когда скорость работы молокоохладителя существенно падает. Другим недостатком прототипа является приморозка молока к инжектору при включении ККА в начале дойки, когда он оказывается над поверхностью молока. Еще одним недостатком является сложность промывки ПЗИ.

Технический результат.

Целью и техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение скорости охлаждения молока и КПД молокоохладителя, а также исключение наморозки молока в начале дойки и сокращение времени от начала дойки до момента охлаждения (+4С°), т.е. снижения БАК-обсемененности. Кроме того, целью является упрощение обслуживания и промывки ПЗИ и резервуара.

Техническая сущность устройства.

Заявленный технический результат достигается тем, что в молокоохладителе, содержащем резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор-редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА), соединенный трубопроводами нагнетания и всасывания через жидкостной инжектор и паровой коллектор с погружным змеевиком-испарителем, установленным на днище резервуара, согласно сущности полезной модели, инжектор и коллектор выполнены в виде горизонтальных трубопроводов, соединяющих параллельные входы и выходы трубчатых «змеек» с размещением коллектора над инжектором, при этом в инжекторе выполнен делитель потока в виде дроссельных отверстий каждой «змейки». Кроме того, молокоохладитель может содержать высоконапорную автоматику, например [6].

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан чертеж общего вида молокоохладителя, на фиг.2 - принципиальная схема.

Молокоохладитель на 2000 л содержит прямоугольный резервуар 1 (100*100*200 см) с наружным теплоизоляционным покрытием 2, облицовкой 3, верхней траверсой 4, закрепленным на ней мотор-редуктором 5, мешалкой 6 и откидной крышкой 7. Наружное теплоизоляционное покрытие 2 резервуара 1 под облицовкой 3 выполнено методом набрызгивания вспененного полиуретана 20 мм, пенопласта 40 мм, либо приклеенного теплоизола 10 мм.

В состав молокоохладителя входит компрессорно-конденсаторный агрегат (ККА) 8 соединенный трубопроводами 9 и 10 с погружным змеевиком-испарителем (ПЗИ) 11 соответственно через жидкостный инжектор 12 и паровой коллектор 13. Инжектор 12 и коллектор 13 выполнены из горизонтальной пищевой нержавеющей трубы Ф14 и Ф20, плоский ПЗИ также из аналогичной трубы Ф14. ПЗИ 11 расположен на днище, чтобы охлаждение молока можно было осуществлять в начале дойки при минимальных объемах 300 л. Коллектор 13 расположен над инжектором 12 на расстоянии 100 мм. В трубопроводах 8 и 9 предусмотрены герметичные быстросъемные соединения 14 и 15 для удобства монтажа ПЗИ 11 и обслуживания. В инжекторе 12 выполнен делитель потока 16 в виде одинаковых дроссельных отверстий Ф5 мм каждой «змейки». Для двухтонного резервуара 1 используется шесть «змеек», четыре хода «вперед-назад», длина каждой 8 м с калачами, длина труб ПЗИ 48 м. Общая контактная площадь теплообмена S=*0,014*48=2,1 кв.м., а с учетом инжектора 12 и коллектора 13 S=2,2 кв.м. Для трехтонного резервуара число «змеек» увеличивается до восьми, длина «змейки» до 10 м, а контактная площадь пропорционально до 8=3кв.м. Соответственно для двухтонного резервуара к ПЗИ 11 может быть подключен ККА 8 с холодопроизводительностью до 12 кВт (мощность до 5 кВт), а для трехтонного - до 18 кВт (мощностью до 8 кВт), что удовлетворяет двухдоечному евростандарту IS057082BII по скорости охлаждения: полрезервуара за 2 часа охлаждается до +4°С. Терморегулирующий вентиль (ТРВ) 17, входящий в состав ККА 8, обеспечивает автоматическое уменьшение подачи хладона в инжектор 12, соответственно снижение его давления и температуры кипения по мере охлаждения молока с 36°С до 6°С, оставляя оптимальный перегрев т в пределах =4°С. Молокоохладитель может быть оснащен высоконапорной автомойкой [6], которая упрощает и ускоряет промывку резервуара 1 с ПЗИ 11 при поднятых крышках 7.

Работает молокоохладитель следующим образом. В начале дойки при наборе 300 литров молока, когда инжектор 12 и ПЗИ 11 находятся в тепловом контакте с молоком включают ККА 8. Жидкий хладон по трубопроводу 9 через ТРВ 8 поступает в инжектор 12, где вскипает и по дроссельным отверстиям делителя потока 16 равномерно распределяется по «змейкам» ПЗИ 11, обеспечивая охлаждение молока. ТРВ 8 автоматически подает в ПЗИ 11 кипящий хладон по уровню молока, так что в коллекторе 13 образуется насыщенный пар с давлением для R404A бат. При добавлении молока уровень хладона автоматически повышается, при этом насыщенный пар в коллекторе 13 свободен от жидких капель хладона и труба 10 не покрывается льдом. При охлаждении утренней дойки до+4°С ТРВ автоматически уменьшает подачу хладона R404A до 3,5ат и температуру его кипения до 0°С, обеспечивая перегрев =4°С, но не переходя в область отрицательных температур. Тем самым исключается обледенение труб 9 и 10, а также инжектора 12 и коллектора 13. Дроссельные отверстия 16 делителя потока инжектора 12 выбираются Ф5 мм так, чтобы линейные сопротивления потоку жидкого хладона и хладонового пара по «змейкам» ПЗИ 11 от ТРВ 17 до коллекторной трубы 10 были равномерными и пропустили весь расход R404A, не снижая холодопроизводительности. При охлаждении молока до +4° термостат резервуара 1 (на фиг.1 и фиг.2 не показан) отключает ККА 8 и молокоохладитель переходит в режим хранения. Мешалка 6 при этом вращается и гомогенизирует молоко, исключая подъем сливок в верхние слои. Другое назначение мешалки 6 - съем потоков холода при работающем ККА 8 и кипении хладона в ПЗИ 11. При добавлении молока в процессе вечерней дойки и повышении температуры до +5°С и более термостат вновь включает ККА 8 и обесточит его только после охлаждения до +4°С.

Промывка резервуара после отгрузки молока при поднятых крышках 7 не представляет проблем. Для упрощения промывки в комплект молокоохладителя может быть введена высоконапорная автомойка, например [6] мощностью до 1,5 кВт, в том числе со щелочными баллонами. Ее стоимость на порядок меньше автоматов промывки, используемых в закрытых горизонтально-цилиндрических молокоохладителях. Стандартный «пистолет» автомойки 700 мм длиной позволяет под разными углами чисто промыть все «змейки» ПЗИ 11 и полость резервуара 1. Время промывки до 10 мин во много меньше упомянуть автоматов промывки, да и расходы воды также в разы меньше. Благодаря высокому напору все остатки молочного жира легко смываются.

При необходимости обслуживания ПЗИ 11 он может быть просто извлечен из резервуара 1 при открытых крышках 7, благодаря герметичным быстросъемным соединениям 14 и 15.

Еще одним достоинством предлагаемой полезной модели является возможность продлить многолетнюю эксплуатацию открытых резервуаров 70-х годов, в которых «вздулись» точечные щелевые испарители («Кургансельмаш», Егорьевск и т.п.). Ремкомплекты на базе ПЗИ 11, выполненные по форме их днища плоскими, либо полуцилиндрическими легко монтируются внутрь открытых резервуаров 10002000 л и могут работать во многих хозяйствах.

Таким образом, предлагаемый молокоохладитель обеспечивает высокое быстродействие, минимальное время охлаждения молока, исключает наморозку молока на инжектор в начале дойки, сокращает время охлаждения от момента начала дойки до момента охлаждения до+4°С на 15 мин, тем самым снижая БАК-обсемененность и повышая качество молока. Молокоохладитель удобен в эксплуатации, прост в обслуживании и дешев в производстве.

По сравнению с паяными трубчатыми аналогами [2,3,4] он работает в 2 раза быстрее, обеспечивая евростандарт IS057082BII, охлаждая полрезервуара за 2 часа. При этом имеет длину в 1,5 раза меньше. По сравнению с «пауком» аналога ГЛВ [5] он имеет более простой удобный и легко промываемый инжектор, а также горизонтальные плоские «змейки». По сравнению с прототипом [1], благодаря нижнему расположению инжектора 12 относительно коллектора 13 в 1,5 раза уменьшен минимальный охлаждаемый объем молока в начале дойки и сокращено общее время охлаждения на 1520 мин. Кроме того, ни инжектор 12, ни коллектор 13 в процессе работы не покрывается льдом и осуществляется более точное и равномерное деление потока жидкого хладона с минимальным объемом паровых пузырьков на дроссельных отверстиях 16.

Предлагаемый молокоохладитель внедрен в серийное производство на предприятии ООО «НПП «Автомаш-Владимир» (г.Ковров)

Источники информации

1. Установка охлаждения молока. Патент RU. 2238642 от 08.09.2003. A01G 9/04, F25B 39/02.

2. Молочная холодильная установка. Патент RU. 2265322 от 16.11.2004 г. A01G 9/04, F25B 39/02.

3. Резервуар-охладитель горизонтально-цилиндрический. Патент RU2006132468 фиг.2, фиг.3.

4. Резервуар-охладитель молока вертикально-цилиндрический. Патент RU2006132468 фиг.1

5. Веб-сайт www.ice-moloko.ru/glv.html. Генератор ледяной воды.

6. Автомойка Керхер. Веб-сайт www.karcher.ru

1. Молокоохладитель, содержащий резервуар с наружным теплоизоляционным покрытием, верхней траверсой, закрепленным на ней мотор-редуктором, мешалкой и крышкой, а также компрессорно-конденсаторный агрегат, соединенный трубопроводами нагнетания и всасывания через жидкостный инжектор и паровой коллектор с погружным змеевиком-испарителем, установленным на днище резервуара, отличающийся тем, что жидкостный инжектор и паровой коллектор выполнены в виде горизонтальных трубопроводов, соединяющих параллельные входы и выходы трубчатых «змеек» с размещением коллектора над инжектором, при этом в инжекторе выполнен делитель потока в виде дроссельных отверстий каждой «змейки».

2. Молокоохладитель по п.1, отличающийся тем, что содержит высоконапорную автомойку.