Пастеризационно-охладительная установка для тепловой обработки жидких пищевых продуктов
Изобретение относится к перерабатывающим отраслям сельского хозяйства, а именно, к установкам для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, преимущественно молока и может быть использовано на молочных заводах и фермах, миницехах по переработке молока, в коллективных и вермерских хозяйствах. Устройство содержит молокоприемный бак, соединенный с молочным насосом, для подачи продукта в блок рекуперативного теплообмена и промежуточного охлаждения, блок пастеризации, устройство контроля температуры пастеризации, соединенное с перепускным клапаном, выдерживатель, блок питания и управления, соединительные трубопроводы, а также содержит блоки охлаждения и пастеризации, выполненные в виде набора теплообменных пластин, наружные стороны которых контактируют с жидким пищевым продуктом, а внутренние с закрепленными между ними термоэлектрическими элементами, при этом в блоке пастеризации образованна дополнительная секция для предварительного охлаждения пастеризации молока, а в блоке охлаждения -дополнительную секцию предварительного подогрева сырого молока. Устройство позволяет повысить надежность, эффективность и экологичность его работы, облегчить сервисное обслуживание. Изобретение выполнено на термоэлектрических модулях - элементах Пельтье - которые располагаются непосредственно на теплообменных пластинах с образованием холодных и горячих каналов, по которым двигается противотоком нагреваемое и охлаждаемое молоко, при этом исключается применение дополнительного холодильного оборудования, т.к. в термоэлектрической секции охлаждения молока происходит снижение до конечной температуры продукта. Одновременно, отбираемое от продукта тепло при охлаждении идет на его нагрев, что повышает рекуперативные свойства оборудования, сокращает материалоемкость теплообменного аппарата, уменьшает занимаемую площадь, исключает досборку и монтаж оборудования на месте применения. Значительно снижается эксплуатационные расходы для поддержания в работоспособном состоянии нагревательного и холодильного оборудования. К тому же, в качестве, холода и нагрева используется одни и те же элементы - термоэлектрические модули, работа которых основана на эффекте Пельтье.
Изобретение относится к перерабатывающим отраслям сельского хозяйства, а именно, к установкам для тепловой обработки молока, и может быть использовано на молочных заводах и фермах, миницехах по переработке молока, в коллективных и фермерских хозяйствах.
Известны пастеризационно - охладительные установки типа Б6 - ОП2 - Ф - 1, Е8 - ОТАМ, "Поток - терм" [1], содержащие приемный бак для молока, молочный насос, пятисекционный перепускной клапан, выдерживатель, бойлер горячей воды с электронагревательными элементами, насос подачи горячей воды, соединительные трубопроводы и арматуру, автоматическую систему контроля и управления технологическим процессом обработки молочного продукта. В качестве дополнительного оборудования для охлаждения молока используется фреоновая холодильная машина.
Известны также пастеризационно - охладительные установки [2] жидких пищевых продуктов, в частности, молока, в них входят молокоприемный бак соединенный с молочным насосом, для подачи продукта в блок рекуперативного теплообмена и промежуточного охлаждения, блок пастеризации, устройство контроля температуры пастеризации, соединенное с перепускным клапаном, выдерживатель, блок питания и управления, соединительные трубопроводы. Пастеризация осуществляется нагревом продукта инфракрасным излучением (типа УОМ - ИК - 1) и механическим нагревом вращающимся ротором за счет трения (типа ПМР).. В пластинчатом теплообменнике отсутствует секция пастеризации, роль которой выполняют автономные пастеризаторы змеевикового типа с инфракрасным нагревом (U-образные трубки из кварцевого стекла, на которые навиты спирали из нихрома), и роторного типа с механическим нагревом.
Известные устройства, требуют фреонового охлаждения, что не исключает утечки вредных веществ в атмосферу.
Недостатками таких устройств являются низкая надежность работы (спирального нагревательного элемента), существенные потери тепла нагревательной спиралью в окружающую среду, отсутствие дополнительного оборудования для охлаждения молока на выходе из установки, а также наличие вредных выбросов.
Техническими результатами предлагаемого изобретения являются - повышение надежности и эффективности работы установки.
Этот технический результат достигается тем, что пастеризационно - охладительная установка содержит блок охлаждения продукта до конечной температуры, причем в блоке пастеризации образована дополнительная секция для предварительного охлаждения сырого молока, а в блоке охлаждения дополнительная секция предварительного подогрева сырого молока, при этом блоки охлаждения и пастеризации выполнены в виде набора теплообменных пластин, внутренние стороны которых контактируют с термоэлектрическими элементами, а наружные с жидким пищевым продуктом с образованием холодных и горячих секций для протекания противотоком нагреваемого и охлаждаемого молока. Термоэлектрические элементы это полупроводниковые твердотельные устройства, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье - охлаждении элемента при прохождении через него электрического тока. Преимущество данных элементов по сравнению с холодильными установками состоит в бесшумности их работы, высокой надежности, отсутствии вибрации, возможности каскадного соединения, а также в возможности перехода из режима охлаждения в режим нагревания (за счет изменения направления тока и др.). В установке применены блоки пастеризации и охлаждения молока, не имеющие промежуточных теплоносителей (горячая или холодная вода) и вращающихся механизмов. Термоэлектрические элементы располагаются непосредственно на теплообменных пластинах с образованием холодных и горячих секций (каналов), по которым протекает (противотоком) нагреваемое и охлаждаемое молоко, при этом исключается применение дополнительного холодильного оборудования, так как в термоэлектрической секции охлаждения молока происходит снижение до конечной температуры продукта 4°С. Одновременно, отбираемое от пищевого продукта тепло при охлаждении идет на его нагрев, что повышает рекуперативные свойства оборудования, сокращает материалоемкость теплообменного аппарата, уменьшает занимаемую площадь, исключает досборку и монтаж оборудования на месте применения. При этом, значительно снижаются эксплуатационные расходы на поддержание в работоспособном состоянии нагревательного и холодильного оборудования. Экологичность установки увеличивается за счет отсутствия каких-либо вредных выбросов (например фреона), а также исключение потерь от нагревательных элементов. К тому же, для охлаждения и нагрева, используются одни и те же элементы - термоэлектрические модули, работа которых основана на эффекте Пельтье.
Схема установки приведена на фигуре 1.
Устройство содержит молокоприемный бак 1, молочный насос для подачи продукта 2, блок охлаждения продукта до конечной температуры 3 с секциями охлаждения 3.1 и предварительного подогрева сырого молока 3.2 электрически связанные с блоком питания и управления 4, блок рекуперативного теплообмена и промежуточного охлаждения 5 с двумя секциями рекуперации (5.1 и 5.2) и секцией промежуточного охлаждения 5.3, блок пастеризации 6 с секциями пастеризации 6.1 и предварительного охлаждения пастеризованного молока 6.2, электрически связанные с блоком питания и управления 4, перепускной клапан 7, устройство контроля температуры пастеризации 8, выдерживатель 9, соединительные трубопроводы и арматуру 10.
Установка работает следующим образом. Молоко с начальной температурой подается в молокоприемный бак 1, а оттуда молочным насосом 2 подается в секцию предварительного нагрева сырого молока 3.2, которая расположена в блоке охлаждения и электрически связана с блоком питания и управления. В данной секции связанной термоэлектрическими модулями с секцией охлаждения 3.1 идет подогрев за счет отбираемого тепла при охлаждении молока. Затем молоко направляется и поступает в блок рекуперативного теплообмена в первую секцию рекуперации 5.2, где дополнительно подогревается до температуры сепарирования, затем проходит вторую секцию рекуперации, после которой направляется и поступает в блок пастеризации 6, проходя секцию пастеризации 6.1, где молоко дополнительно нагревается до температуры пастеризации, получая тепло от термоэлектрических модулей через теплообменные пластины. На выходе из секции температура молока контролируется устройством контроля температуры пастеризации 8. В случаях не достижения температуры пастеризации, перепускной клапан 7 возвращает молоко в молокоприемный бак 1 на повторную обработку по трубопроводу 10, при достижении температуры пастеризации перепускной клапан 7 автоматически направляет поток молока в выдерживатель 9, к котором молоко пребывает некоторое время при температуре пастеризации, после чего возвращается во вторую секцию рекуперации 5.1, где отдает тепло встречному потоку молока, идущего на пастеризацию. На выходе из второй секции рекуперации 5.1, молоко отводится в секцию предварительного охлаждения 6.2 блока пастеризации 6, где от молока отбирается тепло термоэлектрическими модулями через теплообменные пластины. Предварительно охлажденное молоко возвращается в блок рекуперативного теплообмена 5 в первую секцию рекуперации 5.2, где отдает тепло идущему противотоком нагреваемому молоку. Из первой секции рекуперации, молоко поступает в секцию промежуточного охлаждения 5.3, где дополнительно охлаждается водой, после чего направляется до окончательного охлаждения в секцию 3.1 блока охлаждения. Из которой направляется на разлив. Блоки пастеризации и охлаждения работают за счет подвода двух проводов +, - от блока управления.
Таким образом, за один цикл работы установки молоко нагревается от начальной до конечной температуры пастеризации и затем охлаждается до конечной температуры, направляясь на разлив и упаковку. Блоки охлаждения и пастеризации выполнены на термоэлектрических модулях (элементах Пельтье), которые поглощают тепло от жидкого пищевого продукта через теплообменные пластины соответственно в секциях охлаждения до конечной температуры 3.1 блока охлаждения 3 и предварительного охлаждения 6.2 блока пастеризации и передают тепло, соответственно сырому молоку, идущему в первую секцию рекуперации блока 5 и в секцию 6.1 блока пастеризации 6.
Устройство позволяет повысить надежность, эффективность и экологичность его работы, а так же облегчить сервисное обслуживание.
Источники информации:
1. Л.П.Карташев «Машины и оборудование для животноводства» Оренбург, 1997 г.
2. Н.Н.Белянчиков, А.И.Смирнов «Механизация животноводства и кормления»'. М.ВО «Агропромиздат»; 1990 г.
Пастеризационно-охладительная установка для тепловой обработки жидких пищевых продуктов, преимущественно молока, включающая молокоприемный бак, соединенный с молочным насосом, для подачи продукта в блок рекуперативного теплообмена и промежуточного охлаждения, блок пастеризации, устройство контроля температуры пастеризации, соединенное с перепускным клапаном, выдерживатель, блок питания и управления, соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что она содержит блок охлаждения продукта до конечной температуры, причем в блоке пастеризации образована дополнительная секция для предварительного охлаждения пастеризованного молока, а в блоке охлаждения дополнительная секция предварительного подогрева сырого молока, при этом блоки охлаждения и пастеризации выполнены в виде набора теплообменных пластин, внутренние стороны которых контактируют с термоэлектрическими элементами, а наружные с жидким пищевым продуктом с образованием холодных и горячих секций для протекания противотоком нагреваемого и охлаждаемого молока.
