Установка для охлаждения молока с использованием естественного холода

Установка для охлаждения молока с использованием естественного холода

Реферат

 

Изобретение предназначено для использования при охлаждении молока в сельскохозяйственном производстве, в фермерских и крестьянских хозяйствах, в том числе при лагерном содержании крупного рогатого скота. Установка содержит теплообменник с проходящим через него молокопроводом. С теплообменником трубопроводами связаны источник искусственного холода и заглубленная в грунт емкость с аккумулирующим холод веществом. Емкость разделена на три полости. Средняя из них заполнена материалом с высокой теплоемкостью. В двух крайних полостях расположены охлаждаемые участки трубопроводов с хладоносителем. Каждый из трубопроводов образует замкнутый контур циркуляции. Теплообменник разделен на два последовательно расположенных участка. Трубопроводы подсоединены к каждому участку. Вокруг емкости и в средней полости установлены тепловые трубы. Изобретение обеспечивает сохранение качества и свойств молока при уменьшении металлоемкости и сокращении затрат на процесс его охлаждения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для охлаждения молока и других жидких продуктов и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, в фермерских и крестьянских хозяйствах, в том числе при лагерном содержании крупного рогатого скота.

Известна установка для охлаждения молока, содержащая источники искусственного и естественного холода для обработки хладоносителя, связанные с ними трубопроводы с запорными элементами, подсоединенные к теплообменнику с проходящим через него молокопроводом для подачи молока из приемного бака в накопительный резервуар (SU 1401239 А1, класс A 01 J 9/04, опубликовано 07.06.88).

Эта установка принята в качестве ближайшего аналога. К недостаткам ее можно отнести то, что в ней охлаждение молока производится в теплообменнике, являющемся по существу накопительным резервуаром, размещенным, например, на предприятии, где молоко должно храниться в охлажденном состоянии до его дальнейшей переработки.

Между тем, существует необходимость в первичном охлаждении молока. Свежевыдоенное молоко обладает бактерицидными свойствами, которые сохраняются не более 2-3 часов. По истечении этого времени увеличивается количество микроорганизмов и нарастает кислотность.

Молоко, своевременно охлажденное до 10^oС, может храниться без изменения кислотности от 12 до 24 часов в зависимости от первоначального обсеменения. Но такое охлаждение следует проводить в течение бактерицидного периода, то есть не позже 2-3 часов после дойки, пока в молоке сохраняются бактерицидные свойства.

В связи с этим целесообразно после дойки и сбора молока в приемном баке при передаче его на сборный пункт по трубопроводу осуществлять предварительное охлаждение молока именно на этом этапе.

Изобретение направлено на сохранение свойств молока посредством его предварительного охлаждения за счет более полного использования естественного холода и сокращения энергозатрат при снижении металлоемкости устройства.

Для достижения этого технического результата установка для охлаждения молока, содержащая источники искусственного и естественного холода для холодильной обработки хладоносителя, сообщенные с ними трубопроводы с заборными элементами, подсоединенные к теплообменнику с проходящим через него молокопроводом для подачи молока из приемного бака в накопительный резервуар, отличается тем, что источник естественного холода выполнен в виде заглубленной в грунт емкости с аккумулирующим холод веществом и расположенных вокруг нее в грунте тепловых труб, при этом емкость разделена вертикальными перегородками на три полости, средняя из которых заполнена материалом с высокой теплоемкостью и, по меньшей мере, одна тепловая труба установлена в ней, причем теплообменник разделен на два участка, и трубопроводы для хладоносителя подсоединены к каждому участку, а охлаждаемые зоны каждого из двух трубопроводов, связанных с грунтовым охладителем, размещены в крайних полостях емкости.

Последняя может быть выполнена так, что высота ее меньше диаметра, а тепловые трубы имеют L-образную форму и их горизонтальные испарительные части расположены под днищем емкости, а концы вертикальных конденсаторных частей - под землей.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображена установка для охлаждения молока.

Установка для охлаждения молока при подаче его из приемного бака 1 в накопительный резервуар 2 по молокопроводу 3 содержит теплообменник 4, источник искусственного холода в виде холодильной машины 5 и источник естественного холода, выполненный в виде заглубленной в грунт 6 емкости 7 с аккумулирующим холод веществом. Установка снабжена расположенными вокруг емкости 7 в грунте 6 тепловыми трубами 8. Емкость 7 разделена двумя вертикальными перегородками 9 на три полости 10, 11, 12. Аккумулирующим холод веществом заполнены крайние полости 10 и 12. Средняя полость 11 заполнена материалом с высокой теплоемкостью, например асфальтобетоном со стружками из металла. В этой полости также установлены тепловые трубы 13. В зависимости от размеров полости 11, по меньшей мере, это может быть одна тепловая труба 13. К теплообменнику 4 подсоединены трубопроводы 14, 15 для подвода и отвода хладоносителя, связанные с источником искусственного холода (холодильной машиной 5), и трубопроводы 16, 17, связанные с источником естественного охлаждения. Теплообменник 4 разделен на два участка 18, 19, и трубопроводы для хладоносителя подсоединены к каждому участку. При этом охлаждаемые зоны 20, 21 соответственно трубопроводов 16, 17 размещены в крайних полостях 10, 12 емкости 7. На трубопроводах установлены запорные вентили 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 и побудители потока 30, 31. Емкость 7 может быть выполнена так, что высота ее меньше диаметра. Тепловые трубы 8 могут иметь L-образную форму и их горизонтальные испарительные участки расположены под днищем емкости 7. Концы вертикальных конденсаторных участков тепловых труб 8 и 13 расположены над землей и для улучшения теплообмена могут быть выполнены оребренными. Для уменьшения теплопритоков при повышенных температурах окружающего атмосферного воздуха эти концы могут быть теплоизолированы.

Установка работает следующим образом. Теплое молоко после дойки собирают в приемном баке 1 и по молокопроводу 3 пропускают в накопительный резервуар 2. Охлаждение молока осуществляется по всей длине трубопровода 3 в два этапа на участках 18 и 19 теплообменника 4.

В теплое время года в теплообменник 4 подается хладоноситель, температура которого предварительно понижена источником искусственного холода (холодильная машина 5). При этом открывают запорные элементы 23, 24, 26, 27, закрывают элементы 22, 25, 28, 29. Хладоноситель, подаваемый в оба участка 18, 19 теплообменника 4, охлаждает молоко через стенку молокопровода 3. При этом происходит повышение его температуры. Для интенсификации отвода тепла от молока по всей длине молокопровода на границе участков 18, 19 производится отвод отепленного и подвод охлажденного хладоносителя. Это повышает эффективность охлаждения молока. Перед поступлением в резервуар 2 его температура не должна превышать 10^oС.

В холодное время года хладоноситель охлаждается в источнике естественного холода. При этом закрывают запорные элементы 23, 24, 26, 27 и открывают элементы (вентили) 22, 25, 28, 29. На первый и второй участки 18, 19 теплообменника 4 хладоноситель подается соответственно по трубопроводам 16, 17. Отепленный после теплового контакта через стенку молокопровода 3 хладоноситель проходит по охлаждаемым зонам 20, 21 трубопроводов 16, 17, расположенным в крайних полостях 10, 12 емкости 7. Здесь происходит понижение температуры хладоносителя за счет теплообмена с аккумулирующим холод веществом, заполняющим эти полости. Более эффективному охлаждению молока способствует замена в средней части теплообменника 4 (на границе участков 18, 19) отепленного хладоносителя на более холодный из второй полости 12.

В результате охлаждения хладоносителя аккумулирующее холод вещество в полостях 10, 12 отепляется, а следовательно, подтаивает и мерзлый грунт вокруг емкости 7. Грунт замораживают посредством тепловых труб 8, расположенных вокруг емкости 4. Посредством тепловой трубы или труб 13 замораживается заполняющий полость 11 материал с высокой теплоемкостью. Саккумулированный в грунте и в полости 11 холод обеспечивает понижение температуры аккумулирующего холод вещества в полостях 10, 12 емкости 7.

Охлаждение хладоносителя из двух контуров, образованных трубопроводами 16, 17, в одной емкости 7, но в разных ее полостях, обеспечивает снижение металлоемкости по сравнению с возможностью охлаждения хладоносителя каждого контура в своей отдельной емкости. Разделение емкости 7 двумя вертикальными перегородками 9 позволяет не только сформировать две крайние полости 10, 12 для каждого контура, но и создать в средней полости 11 дополнительный аккумулятор холода и образовать дополнительную поверхность охлаждения, так как каждая перегородка 9 является одной из охлаждаемых стенок, ограничивающих каждую полость.

В зависимости от температуры наружного воздуха возможно совместное использование источников искусственного и естественного холода, например на первый участок 18 теплообменника 4 может подаваться хладоноситель из холодильной машины, а на втором участке 19 теплообменника использоваться холод, накопленный в грунте. Это снижает энергопотребление.

Данное изобретение позволяет сохранить качество и свойства молока при уменьшении металлоемкости и сокращении энергозатрат на процесс его охлаждения.

Формула изобретения

1. Установка для охлаждения молока, включающая источник естественного холода для холодильной обработки хладоносителя в виде заглубленной в грунт емкости с аккумулирующим холод веществом, связанные с ним трубопроводы, подсоединенные к теплообменнику с проходящим через него молокопроводом для подачи молока из приемного бака в накопительный резервуар, отличающаяся тем, что вокруг емкости в грунте расположены тепловые трубы, при этом емкость разделена вертикальными перегородками на три полости, средняя из которых заполнена материалом с высокой теплоемкостью и, по меньшей мере, одна тепловая труба установлена в ней, причем теплообменник разделен на два участка и трубопроводы для хладоносителя подсоединены к каждому участку, а охлаждаемые зоны каждого из двух трубопроводов, связанных с грунтовым охладителем, размещены в крайних полостях емкости.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что емкость выполнена так, что высота ее меньше диаметра.

3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что тепловые трубы имеют L-образную форму и их горизонтальные испарительные части расположены под днищем емкости, а концы вертикальных конденсаторных частей - над землей.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена источником искусственного холода для холодильной обработки хладоносителя, подсоединенным к теплообменнику.

РИСУНКИ

Рисунок 1