Модульная установка с инфракрасным, ультрафиолетвым излучением для обработки жидкости с активным теплообменником

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологиям переработки жидкой продукции, например, молоко, соки и др., с целью обеспечения ее длительной сохранности без снижения питательных и вкусовых свойств и может быть использовано на молочных фермах, цехах и мини-заводах по переработки сельскохозяйственной продукции.

Известна установка для обработки жидкости инфракрасным и ультрафиолетовым излучением в тонком слое, содержащая вертикальный рабочий цилиндр с встроенным внутри источником инфракрасного излучения, теплообменник–рекуператор, термодатчик, приемный бак, циркуляционные насосы, трехходовой кран, первичный теплообменник (патент № 2386374, МПК А23L 3/26,опубл. 20.04.2010.Бюл. №11).

Известна модульная установка для обработки жидкости инфракрасным и ультрафиолетовым излучением тонкого слоя,содержащая одинаковые по конструкции модули, инфракрасные или ультрафиолетовые излучатели, установленные внутри рабочего цилиндра модуля, циркуляционный насос, теплообменник-рекуператор, термодатчик (патент №238397,МПК A23L 3/005,опубл.20.05.2010.Бюл. №14).

Недостатками известных установок является то, что обработанный продукт должен подвергаться дальнейшему охлаждению до температуры 4…6⁰C.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установкадля обработки тонкого слоя жидкости инфракрасным и ультрафиолетовым излучением, содержащая циркуляционный насос, приемный бак, теплообменник-рекуператор, термодатчик, источники инфракрасного, патрубки для подвода и отвода жидкости, при этом облучатели выполнены в виде одинаковых по конструкции модулей, соединенных между собой посредством трубопроводов, причем каждый модуль содержит внешний рабочий цилиндр, на который установлена теплоизоляция с отражающейвнутренней поверхностью и внутренний рабочий цилиндр из кварцевого стекла, помещенный коаксиально внутрь внешнего рабочего цилиндра с образованием кольцевого зазора между ними, не превышающего 2 мм, при этом источник инфракрасного излучения установлен коаксиально в полости внутреннего рабочего цилиндра (патент РФ № 2396074, МПК,опубл. 10.08.2010,

Бюл.№22).

Недостатком известной установки является то, что обработанный продукт должен подвергаться дальнейшему охлаждению до температуры 4…6⁰C для хранения и дальнейшей переработки.

Задачей предлагаемого изобретения является охлаждение обработанного продукта до температуры 4..6°С для увеличения срока хранения.

В результате использования предлагаемого изобретения значительно увеличивается длительность сохранности без изменения его питательных и вкусовых свойств, снижаются энергетические затраты на тепловую обработку жидкости при пастеризации за счет применения активного теплообменника на термоэлектрических модулях для охлаждения готового продукта до температуры 4..6°С с датчиком температуры на выходе и модулем облучателя с бактерицидным ультрафиолетовым излучателем.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая модульная установка с инфракрасным, ультрафиолетовым излучением для обработки жидкости с активным теплообменником, содержащая модули облучателей с инфракрасными излучателями для обработки жидкости, соединенные между собой посредством трубопроводов, причем каждый модуль содержит внешний рабочий цилиндр, на который установлена теплоизоляция с отражающей внутренней поверхностью, и внутренний рабочий цилиндр из кварцевого стекла, помещенный коаксиально внутрь внешнего рабочего цилиндра с образованием кольцевого зазора между ними, не превышающего 2 мм, рекуперативный теплообменник, приемный бак, датчик температуры, циркуляционный насос, трехходовой кран, трубопровод с патрубками для подвода и отвода жидкости, согласно изобретению, снабжена активным теплообменником с распложенными на нем термоэлектрическими элементами Пельтье и модулем облучателя с бактерицидным ультрафиолетовым излучателем, при этом нагреваемый контур активного теплообменника соединен трубопроводом для подачи жидкости с приемным баком, который трубопроводом связан с циркуляционным насосом, соединенным с теплообменником-рекуператором, выход которого соединен с модулем облучателя с бактерицидным ультрафиолетовым излучателем, соединенного с модулями облучателей с инфракрасными излучателями, а выход которых соединен с охлаждаемым контуром рекуперативного теплообменника с термодатчиком, а охлаждаемый контур рекуперативного теплообменника через трехходовой клапан соединен с приемным баком и через патрубок выхода обработанной жидкости с охлаждаемым контуром активного теплообменника, на трубопроводе выдачи готового охлажденного жидкого продукта установлен датчик температуры.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема модульной установки с инфракрасным, ультрафиолетовым излучением для обработки жидкости с активным теплообменником.

Установка содержит активный теплообменник на термоэлектрических элементах Пельтье 1 с патрубком подвода продукта 2, нагреваемым контуром 3 и с пластинами термоэлектрической батареи элементов Пельтье, одни из которых работают в режиме нагрева 4, а другие в режиме охлаждения 5, трубопровод для подачи жидкости 6 в приемный бак 7, циркуляционный насос 8, трубопровод 9, соединенный с теплообменником-рекуператором 10, модуль облучателя с бактерицидным ультрафиолетовым излучателем 11, модули облучателей с инфракрасными излучателями для обработки жидкости 12, охлаждаемый контур 13 теплообменника-рекуператора 10, термодатчик 14, который выдает сигнал на управление положением трехходового клапана 15, трубопровод 16, соединяющий выход охлаждаемого контура 13 с трехходовым клапаном 15, патрубок выхода обработанной жидкости 17 трехходового клапана 15 в охлаждаемый контур 18 активного теплообменника 1, датчик температуры 19, трубопровод выдачи готового продукта 20.

Нагреваемый контур 3 активного теплообменника 1 соединен трубопроводом 6 с приемным баком 7. Приемный бак 7 трубопроводом соединен с циркуляционным насосом 8, который соединен трубопроводом 9 с теплообменником-рекуператором 10. Выход теплообменника-рекуператора 10 соединен с модулем облучателя с бактерицидным ультрафиолетовым излучателем 11, выход которого соединен трубопроводом с модулями облучателей с инфракрасными излучателями для обработки жидкости 12, выход которых соединен с охлаждаемым контуром 13 с термодатчиком 14. Охлаждаемый контур 13 через трехходовой клапаном 15 соединен приемным баком 7 и через патрубок выхода обработанной жидкости 17 с охлаждаемым контуром 18 активного теплообменника 1. На трубопроводе выдачи готового продукта 20 установлен датчик температуры 19.

Работает модульная установка с инфракрасным, ультрафиолетовым излучением для обработки жидкости с активным теплообменником следующим образом.

Жидкость через патрубок подвода жидкости 2 подается во внутренний нагреваемый контур 3 активного теплообменника на термоэлектрических элементах 1, при этом осуществляется теплопередача потоку от пластин 4, работающих в режиме нагревания, и от потока выходящей жидкости к пластинам 5 при их работе в режиме охлаждения. По трубопроводу 6 из контура нагрева 3 жидкость подается в приемную емкость 7, из которой при помощи циркуляционного насоса подачи жидкости 8 по трубопроводу 9 жидкость направляется в теплообменник-рекуператор 10, где дополнительно подогревается, и поступает для обработки в систему с унифицированными модулями УФ излучения 11 и ИК излучения 12. Бесконтактное воздействие ИК излучение высокой плотности приводит к быстрому нагреванию всей толщины слоя протекающей жидкости, чем создаются условия для ликвидации микрофлоры и инактивации ферментов, что обеспечивает пастеризацию и консервацию продукта. Обработанная жидкость поступает в охлаждаемый контур 13 теплообменника-рекуператора 10, где отдает часть теплоты встречному потоку жидкости, поступающему на обработку. Контроль готовности обработанного продукта осуществляется термодатчиком 14, который выдает сигнал на управление положением трехходового клапана 15. Из теплообменника-рекуператора 10 жидкость по трубопроводу16 поступает к трехходовому клапану15. Если температура жидкости ниже установленных значений по технологическому регламенту, то жидкость поступает в приемную емкость 7, в противном случае жидкость направляется через патрубок выхода обработанной жидкости 17 трехходового клапана 15 в охлаждаемый контур 18 активного теплообменника 1, при этом происходит его охлаждение до температуры 4…6°С. Датчик температуры 19 осуществляет контроль температуры обработанного продукта и выдает сигнал на коррекцию холодопроизводительности активного теплообменника 1,обработанная и охлажденная жидкость подается в трубопровод выдачи готового продукта 20.

Применение активного теплообменника с термоэлектрическими элементами Пельтье обеспечивает частичный возврат тепловой энергии обработанного продукта в термодинамическую систему пастеризационной установки, при этом сохраняет качество и длительность хранения жидкого продукта.