RU2197081C1

RU2197081C1 - Apparatus for cooling milk with natural cold

Info

Publication number: RU2197081C1
Application number: RU2001133318/13A
Authority: RU
Inventors: В.Д. Костин; В.М. Баутин; В.П. Колинко; Р.П. Голиков
Original assignee: Республиканский научный хозрасчетный инновационный центр агропромышленного комплекса
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: agricultural production. SUBSTANCE: apparatus has air and ground coolant refrigerators. Milk is supplied from feeding tank through pipeline into accumulating reservoir. Milk pipeline has thermal contact along the whole length thereof with working portions of two coolant pipes. One of coolant pipes is connected to air coolant refrigerator and other coolant pipe is connected to ground coolant refrigerator. Ends of ground coolant refrigerator are located in single outer cavity of underground vessel. Middle cavity of said vessel is filled with material of high thermal capacity. Looped part of pipeline is positioned in third cavity and is connected to air coolant refrigerator. Apparatus allows milk properties to be retained and may be used in farms and cattle camps. EFFECT: increased efficiency and reduced power consumption due to complete use of natural cold. 2 cl, 2 dwg

Description

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. The invention relates to a device for cooling milk and other liquid products and can be used in agricultural production, in farms and peasant farms, including for the camp content of cattle.

Известна установка для охлаждения молока естественным холодом, содержащая воздушный и грунтовый охладители хладоносителя в виде емкостей, сообщенные с ними трубопроводы с запорными элементами, рабочие участки которых подведены к теплообменнику для молока; имеется байпасная линия (авторское свидетельство СССР 1617274, A 01 J 9/04, опубликовано 30.12.90). Эта установка имеет также холодильную машину, обеспечивающую зарядку дополнительного аккумулятора (грунтового охладителя). A known installation for cooling milk with natural cold, containing air and ground coolant coolers in the form of tanks, pipelines connected with them with shut-off elements, the working sections of which are connected to a milk heat exchanger; there is a bypass line (USSR author's certificate 1617274, A 01 J 9/04, published 12/30/90). This unit also has a refrigeration machine that charges an additional battery (soil cooler).

Эта установка принята в качестве ближайшего аналога. К недостаткам ее можно отнести то, что производится охлаждение молока в теплообменнике, являющемся по существу накопительным резервуаром, размещенным, например, на предприятии, где молоко должно храниться в охлажденном состоянии. This setting is accepted as the closest analogue. Its disadvantages include the fact that milk is cooled in a heat exchanger, which is essentially a storage tank, located, for example, in an enterprise where milk should be stored in a refrigerated state.

Между тем существует необходимость в первичном охлаждении молока. Свежевыдоенное молоко обладает бактерицидными свойствами, которые сохраняются не более 2-3 ч. По истечении этого времени начинает увеличиваться количество микроорганизмов и нарастать кислотность. Meanwhile, there is a need for primary cooling of milk. Freshly milked milk has bactericidal properties that last no more than 2-3 hours. After this time, the number of microorganisms begins to increase and acidity builds up.

Молоко, своевременно охлажденное до 10^oС, может храниться без изменения кислотности 12-24 ч в зависимости от первоначального обсеменения. Но такое охлаждение следует проводить в течение бактерицидного периода, то есть не позднее 2-3 ч после дойки, пока в молоке сохраняются бактерицидные свойства.Milk, timely cooled to 10 ^o C, can be stored without changing acidity for 12-24 hours, depending on the initial seeding. But such cooling should be carried out during the bactericidal period, that is, no later than 2-3 hours after milking, while bactericidal properties are preserved in milk.

В связи с этим целесообразно после дойки молока и сбора в приемном баке осуществлять предварительное охлаждение молока непосредственно в трубопроводе. In this regard, it is advisable after milk milking and collection in the receiving tank to pre-cool the milk directly in the pipeline.

Изобретение направлено на сохранение свойств молока и сокращение энергозатрат посредством его предварительного охлаждения за счет более полного использования естественного холода. The invention is aimed at preserving the properties of milk and reducing energy consumption through its preliminary cooling due to a more complete use of natural cold.

Для достижения этого технического результата установка для охлаждения молока, содержащая воздушный и грунтовый охладители хладоносителя в виде емкостей, сообщенные с ними трубопроводы с запорными элементами, рабочие участки которых установлены с обеспечением теплового контакта с трубопроводом подачи молока из приемного бака в накопительный резервуар, байпасную линию, отличается тем, что емкость грунтового охладителя разделена вертикальными перегородками на три полости, средняя из которых заполнена теплоемким материалом, причем подводящий и отводящий концы трубопровода, связанного с грунтовым охладителем, размещены в одной крайней полости, а сообщенный с воздушным охладителем трубопровод имеет участок в виде петли, размещенный во второй крайней полости емкости, при этом один конец петлеобразного участка подсоединен к выходной зоне рабочего участка этого трубопровода, а другой конец - к подводящему концу трубопровода, сообщенного с емкостью воздушного охладителя, а байпасная линия расположена между участком трубопровода после емкости воздушного охладителя и участком трубопровода между емкостями воздушного и грунтового охладителей. Концы петлеобразного участка перед и после емкости грунтового охладителя могут быть соединены дополнительной байпасной линией. To achieve this technical result, an installation for cooling milk containing air and ground refrigerant coolers in the form of tanks, pipelines connected to them with shut-off elements, the working sections of which are installed to provide thermal contact with the milk supply pipe from the receiving tank to the storage tank, a bypass line, characterized in that the capacity of the soil cooler is divided by vertical partitions into three cavities, the middle of which is filled with heat-resistant material, and under the leading and outlet ends of the pipeline connected to the soil cooler are located in one extreme cavity, and the pipeline connected to the air cooler has a loop section located in the second extreme cavity of the tank, while one end of the loop-shaped section is connected to the outlet area of the working section of this pipeline and the other end to the inlet end of the pipeline in communication with the capacity of the air cooler, and the bypass line is located between the section of the pipeline after the capacity of the air cooler and tkom pipeline between the capacitances of the air coolers and of the soil. The ends of the loop-shaped section before and after the capacity of the soil cooler can be connected by an additional bypass line.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображена установка для охлаждения молока естественным холодом, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows an installation for cooling milk with natural cold, in Fig.2 - section along aa in Fig.1.

Установка для охлаждения молока содержит воздушный и грунтовый охладители хладоносителя. Воздушный охладитель включает емкость 1, расположенную вне помещения, с размещенным около нее побудителем 2 воздушного потока. Грунтовый охладитель содержит емкость 3, разделенную вертикальными перегородками 4 на три полости 5, 6, 7. Средняя полость 6 заполнена теплоемким материалом, например асфальтобетоном, с введенными в него металлическими стружками. Installation for cooling milk contains air and soil refrigerant coolers. The air cooler includes a container 1 located outdoors, with an air flow driver 2 located near it. The soil cooler contains a tank 3, divided by vertical partitions 4 into three cavities 5, 6, 7. The middle cavity 6 is filled with heat-resistant material, such as asphalt concrete, with metal shavings introduced into it.

С емкостью 1 сообщен трубопровод 8 с установленными на нем насосом 9 и запорным элементом - вентилем 10. С емкостью 3 сообщен трубопровод 11, причем подводящий и отводящий концы этого трубопровода 11 размещены в крайней полости 5 емкости 3. Рабочие участки 12, 13 соответственно трубопроводов 8 и 11 установлены с обеспечением теплового контакта с трубопроводом 14 подачи молока из приемного бака 15 в накопительный резервуар 16. На трубопроводе 11 также установлены насос 9 и запорный элемент - вентиль 10. Рабочие участки 12, 13 трубопроводов для хладоносителя могут быть выполнены, например, в виде трубопроводов большего диаметра, в которые введен змеевиковый трубопровод 14 подачи молока. Рабочие участки 12, 13 могут быть выполнены, например, спиралеобразными. Между витками спирали в контакте с ними могут быть расположены витки змеевикового трубопровода 11 подачи молока. A pipeline 8 is connected with a capacity 1 with a pump 9 installed on it and a shut-off element - a valve 10. A pipe 11 is connected with a capacity 3, the inlet and outlet ends of this pipe 11 being placed in the extreme cavity 5 of the tank 3. Working sections 12, 13, respectively, of the pipelines 8 and 11 are installed to provide thermal contact with the pipeline 14 for supplying milk from the receiving tank 15 to the storage tank 16. The pipeline 11 also has a pump 9 and a shut-off element - a valve 10. Working sections 12, 13 of pipelines for the refrigerant m Gut be performed, e.g., in the form of pipelines of larger diameter, which are introduced into coil 14, the milk conduit. Work sections 12, 13 can be made, for example, spiral. Between the turns of the spiral in contact with them can be located turns of the coil pipe 11 of the milk supply.

Сообщенный с воздушным охладителем трубопровод 8 имеет участок 17 в виде петли, он размещен во второй крайней полости 7 емкости 3. Один конец этого петлеобразного участка 17 подсоединен к выходной зоне рабочего участка 12 трубопровода 8, а другой конец петлеобразного участка 17 подсоединен к подводящему концу трубопровода 8, сообщенного с емкостью 1 воздушного охладителя. The pipeline 8 in communication with the air cooler has a loop section 17, it is placed in the second extreme cavity 7 of the tank 3. One end of this loop-shaped section 17 is connected to the outlet area of the working section 12 of the pipeline 8, and the other end of the loop-shaped section 17 is connected to the supply end of the pipeline 8, in communication with a capacity of 1 air cooler.

Установка имеет байпасные линии 18, 19. Одна из них (линия 18) расположена между участком трубопровода 8 после емкости 1 воздушного охладителя и участком трубопровода 8 между емкостями 1, 3. На этой линии 18 установлен запорный вентиль 20. Дополнительная байпасная линия 19 с вентилем 21 соединяет концы петлеобразного участка 17. На этом участке после подсоединения байпасной линии 19 установлен вентиль 22, а после емкости 3 - насос 23. The installation has bypass lines 18, 19. One of them (line 18) is located between the pipe section 8 after the air cooler tank 1 and the pipe section 8 between the tanks 1, 3. On this line 18 there is a shut-off valve 20. An additional bypass line 19 with a valve 21 connects the ends of the loop-shaped section 17. In this section, after connecting the bypass line 19, a valve 22 is installed, and after the tank 3, the pump 23.

Использование установки целесообразно в районах с длительными периодами низких среднесуточных температур. The use of the installation is advisable in areas with long periods of low average daily temperatures.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Теплое молоко после дойки собирают в приемном баке 15 и по трубопроводу 14 пропускают в накопительный резервуар 16. Охлаждение проходящего по трубопроводу 14 молока осуществляется по всей его длине в два этапа. Warm milk after milking is collected in a receiving tank 15 and passed through a pipe 14 to the storage tank 16. The milk passing through the pipe 14 is cooled over its entire length in two stages.

На первом этапе производится охлаждение молока при тепловом контакте его на рабочем участке 12 с хладоносителем, температура которого понижена в емкости 1 за счет обдува ее холодным атмосферным воздухом. После прохождения по рабочему участку 12 отепленный хладоноситель поступает по петлеобразному участку 17 в полость 7 расположенной в грунте емкости 3. Здесь его температура понижается за счет саккумулированного в грунте холода. Из нижней части полости 7 производится забор охлажденного хладоносителя, подача его по трубопроводу 8 через вентиль 10 в емкость 1, где осуществляется дополнительное охлаждение хладоносителя. Циркуляция хладоносителя по контуру продолжается во время всего периода подачи молока по трубопроводу 14. При этом вентили 20, 21 закрыты, а вентили 10, 22 открыты. At the first stage, milk is cooled by heat contacting it on the working section 12 with a coolant, the temperature of which is lowered in the tank 1 by blowing it with cold atmospheric air. After passing through the working section 12, the warmed-up coolant enters through the loop-shaped section 17 into the cavity 7 of the container 3 located in the soil. Here its temperature decreases due to the cold accumulated in the soil. From the lower part of the cavity 7, a chilled coolant is taken, supplying it through a pipe 8 through valve 10 to a container 1, where additional cooling of the coolant is carried out. The circulation of the coolant along the circuit continues during the entire period of milk supply through the pipeline 14. At the same time, valves 20, 21 are closed, and valves 10, 22 are open.

Такое охлаждение хладоносителя воздухом и холодом грунта позволяет достигнуть максимального понижения его температуры и, следовательно, способствует наиболее значительному охлаждению молока сразу на первом этапе. Однако при низких температурах атмосферы, когда возможно обеспечить достаточное понижение температуры хладоносителя за счет воздействия холодного воздуха через стенки емкости 1, можно использовать на первом этапе охлаждения молока только этот источник естественного холода. При этом закрывают вентили 20, 22, открывают вентили 10 и 21, и движение хладоносителя происходит по контуру: емкость 1, насос 9, рабочий участок 12, где осуществляется первый этап охлаждения молока, байпасная линия 19 с вентилем 21, вентиль 10, емкость 1. Such cooling of the coolant with air and soil cold allows to achieve a maximum decrease in its temperature and, therefore, contributes to the most significant cooling of milk immediately at the first stage. However, at low atmospheric temperatures, when it is possible to ensure a sufficient decrease in the temperature of the coolant due to exposure to cold air through the walls of the tank 1, only this source of natural cold can be used in the first stage of milk cooling. At the same time, valves 20, 22 are closed, valves 10 and 21 are opened, and the coolant moves along the circuit: tank 1, pump 9, work section 12, where the first stage of milk cooling is carried out, bypass line 19 with valve 21, valve 10, tank 1 .

Возможно также для охлаждения хладоносителя использование только грунтового охладителя, например при повышении температуры атмосферного воздуха, если достаточно холода, саккумулированного в грунте. В этом случае закрывают вентили 10 и 21, открывают вентиль 20, подключая байпасную линию 18, и вентиль 22. Циркуляция хладоносителя осуществляется по контуру: охлаждение хладоносителя в полости 7 емкости 3, насос 23, вентиль 20, рабочий участок 12 трубопровода 8, где производится первый этап охлаждения молока, далее подача отепленного хладоносителя через вентиль 22 в полость 7 емкости 3 для его захолаживания. It is also possible to cool the coolant using only a soil cooler, for example, when the temperature of the air rises, if there is enough cold accumulated in the soil. In this case, close valves 10 and 21, open valve 20, connecting the bypass line 18, and valve 22. The coolant is circulated along the circuit: cooling the coolant in cavity 7 of tank 3, pump 23, valve 20, working section 12 of pipe 8, where the first stage of milk cooling, then the supply of the warmed-up coolant through valve 22 into the cavity 7 of the tank 3 for cooling it.

Доохлаждение молока до 10^oС производится на втором этапе. Хладоноситель охлаждается в полости 5 емкости 3 за счет саккумулированного в грунте холода и подается насосом 9 по трубопроводу 11, проходит рабочий участок 13, охлаждает молоко за счет контактного теплообмена через стенку трубопровода 14 подачи молока. Отепленный хладоноситель возвращается по трубопроводу 11 в полость 5 емкости 3.Post-cooling of milk to 10 ^o With is carried out in the second stage. The coolant is cooled in the cavity 5 of the tank 3 due to the cold accumulated in the soil and is supplied by the pump 9 through the pipe 11, passes the working section 13, cools the milk by contact heat exchange through the wall of the milk supply pipe 14. The insulated coolant is returned via line 11 to the cavity 5 of the tank 3.

Охлажденное до 10^oС молоко поступает в накопительный резервуар 16. Охлаждение хладоносителя из двух контуров в одной емкости 3, но в разных ее полостях, обеспечивает снижение металлоемкости по сравнению с возможностью снабжения каждого контура своей емкостью. Разделение емкости 3 двумя вертикальными перегородками позволяет не только сформировать две крайние полости 5, 7 для каждого контура, но и создать в средней полости 6 дополнительный аккумулятор холода за счет заполнения ее теплоемким материалом и образовать дополнительную поверхность охлаждения, так как перегородка 4 является одной из стенок, ограничивающих каждую полость. Через перегородку 4 происходит теплообмен между хладоносителем и холодом, саккумулированным теплоемким материалом в период, когда нет необходимости охлаждать молоко.Cooled to 10 ^o C milk enters the storage tank 16. The cooling of the refrigerant from two circuits in one tank 3, but in its different cavities, provides a reduction in metal consumption compared to the ability to supply each circuit with its own capacity. The separation of the tank 3 with two vertical partitions allows not only to form two extreme cavities 5, 7 for each circuit, but also to create an additional cold accumulator in the middle cavity 6 by filling it with heat-resistant material and form an additional cooling surface, since the partition 4 is one of the walls bounding each cavity. Through the partition 4, heat exchange occurs between the refrigerant and the cold, the accumulated heat-intensive material in the period when there is no need to cool the milk.

Изобретение обеспечивает сохранение свойств молока с максимально возможным использованием естественного холода. The invention ensures the preservation of the properties of milk with the maximum possible use of natural cold.

Claims

1. Установка для охлаждения молока естественным холодом, содержащая воздушный и грунтовый охладители хладоносителя, включающие емкости, сообщенные с ними трубопроводы с запорными элементами, рабочие участки которых установлены с обеспечением теплового контакта с трубопроводом подачи молока из приемного бака в накопительный резервуар, отличающаяся тем, что емкость грунтового охладителя разделена вертикальными перегородками на три полости, средняя из которых заполнена теплоемким материалом, причем подводящий и отводящий концы трубопровода, связанного с грунтовым охладителем, размещены в одной крайней полости, а сообщенный с воздушным охладителем трубопровод имеет петлеобразный участок, размещенный во второй крайней полости емкости, при этом один конец петлеобразного участка подсоединен к выходной зоне рабочего участка этого трубопровода, а другой конец - к подводящему концу трубопровода, сообщенного с емкостью воздушного охладителя, при этом между участком трубопровода после емкости воздушного охладителя и участком трубопровода между емкостями воздушного и грунтового охладителя расположена байпасная линия. 1. Installation for cooling milk with natural cold, containing air and ground refrigerant coolers, including tanks, pipelines connected to them with shut-off elements, the working sections of which are installed to provide thermal contact with the milk supply pipe from the receiving tank to the storage tank, characterized in that the capacity of the soil cooler is divided by vertical partitions into three cavities, the middle of which is filled with heat-absorbing material, and the inlet and outlet ends of the pipe the gadfly connected to the soil cooler is located in one extreme cavity, and the pipeline communicated with the air cooler has a loop-shaped section located in the second extreme cavity of the tank, with one end of the loop-shaped section connected to the outlet area of the working section of this pipeline, and the other end to the inlet end of the pipeline communicated with the capacity of the air cooler, while between the section of the pipeline after the capacity of the air cooler and the section of the pipeline between the tanks of air and soil The bypass line is located in the commercial cooler.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что концы петлеобразного участка перед и после емкости грунтового охладителя соединены дополнительной байпасной линией. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the ends of the loop-shaped portion before and after the capacity of the soil cooler are connected by an additional bypass line.