Код документа: RU2240591C2
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для производства молочного продукта, например молока, с заданным содержанием жира.
В патенте США 2859759 раскрыта система дозирования и регулирования потока, в которой происходит смешивание моющего средства и воды, и смесь подают в закрытый резервуар и там вспенивают для образования водной (или паровой) моющей смеси для быстрого мытья легкового автомобиля на конвейерной линии. Магистраль подачи воды содержит обычно закрытый электромагнитный клапан, управляемый посредством уровня смеси в закрытом резервуаре. Магистраль подачи моющего средства, проходящая от резервуара, содержащего моющее средство, содержит насос с электроприводом, управляемый расходомером на магистрали подачи воды. Вода и моющее средство смешиваются в тройнике, и смесь затем проходит в закрытый резервуар, из верхней части которого вспененная смесь проходит по магистрали подачи смеси к моечной установке для легковых автомобилей.
В патенте США 3776252 описана система для смешивания по требованию двух или более жидкостей в постоянном соотношении, при этом одна из жидкостей служит для закачивания одной или более других жидкостей в систему.
Поршень одного цилиндра соединен с передачей приводного усилия с поршнем другого цилиндра, при этом первый цилиндр соединен с источником жидкости под давлением, такой как вода, которая служит в качестве силы, приводящей поршень второго цилиндра, соединенного с источником такой жидкости, как моющее средство, в результате чего поддерживается постоянное соотношение жидкостей. Предусмотрены трубопроводы для смешивания жидкостей, выходящих из двух цилиндров, перед подачей их в камеру для конечного использования, такую как промывочный бак для перемещающегося текстильного материала. Предусмотрена система управления насосной системой для поддержания постоянного уровня смешанных жидкостей в камере.
WO 94/04257 раскрывает устройство для подачи отмеренного количества жидкой добавки, такой как инсектицид, из контейнера в жидкость-носитель, такую как вода, подаваемую по трубе. Устройство содержит гидродвигатель, приводимый в действие потоком жидкости-носителя, и перистальтический (шланговый) насос, приводимый в действие гидродвигателем для подачи добавки в смесительную камеру, расположенную по ходу вслед за гидродвигателем, пропорционально потоку жидкости-носителя. Из смесительной камеры смесь подается в целевой резервуар, такой как ванна для погружения овец.
В патенте США 3960295 система дозирования жидкостей включает две группы резервуаров для принудительного дозирования, при этом каждая группа состоит из, по меньшей мере, двух резервуаров, каждый из которых содержит запас жидкости, подлежащей смешиванию, и устройство управления выпуском, предназначенное для избирательного регулирования объема жидкости, выходящей из резервуара в единицу времени. Жидкости из каждого резервуара подают вместе по одному трубопроводу в смеситель, в котором происходит непрерывное смешивание жидких компонентов по мере их поступления, и смесь жидкостей подают в накопительный резервуар, из которого она подается в место использования в соответствии с меняющимися требованиями, исходящими из места использования, при этом данное место использования может представлять собой оборудование для разлива в бутылки или другое оборудование для заполнения, требуемое количество жидкости для которого может изменяться с течением времени. Одна группа резервуаров для принудительного дозирования обеспечивает подачу жидких компонентов в смеситель в точных пропорциях до тех пор, пока запасы жидкости в этих резервуарах не будут исчерпаны, и в этот момент поток из этих резервуаров автоматически перекрывается и начинается подача жидких компонентов в определенных пропорциях из второй группы резервуаров в смеситель и одновременно происходит пополнение резервуаров первой группы. При уменьшении количества жидкости, которое требуется для места использования, датчики обеспечивают замедление подачи жидкости в накопительный резервуар путем увеличения временного интервала между опорожнением одной группы дозирующих резервуаров и началом подачи из другой группы резервуаров.
В патенте США 4091834 описано устройство, предназначенное для автоматического приготовления раствора с регулируемой концентрацией солей, которое содержит смесительный контейнер, в котором может осуществляться приготовление раствора, регулирующее устройство для регулирования подачи компонентов раствора в смесительный контейнер, датчик уровня для определения уровня раствора в смесительном контейнере вблизи заданного первоначального уровня, зонд определения концентрации солей в растворе, и управляющее устройство, подключенное так, чтобы принимать электронные сигналы, передаваемые от датчика уровня и зонда определения концентрации, для получения управляющего выходного сигнала для управления регулирующим устройством, так чтобы поддерживать уровень раствора в контейнере возле заданного первоначального уровня и концентрацию солей в растворе - в области заданного значения. Регулирующее устройство включает в себя двухпозиционные клапаны в соответствующих каналах подачи соответствующих компонентов.
В патенте Великобритании 2194218 описано дозирующее напитки устройство, смешивающее вместе по меньшей мере две текучие среды (в частности, воду и предварительно приготовленный сироп или концентрат) в регулируемых, заранее заданных пропорциях. Устройство содержит первый и второй резервуары, подача в которые осуществляется через пневмораспределители и в которых поддерживается постоянный уровень жидкости с помощью датчиков и устройств управления, взаимодействующих с этими пневмораспределителями. По меньшей мере в одном из выходных каналов первого и второго резервуаров расположено средство ограничения отверстия, предназначенное для того, чтобы наряду с уровнями текучей среды в соответствующих резервуарах также регулировать скорость потока текучей среды через выходные каналы. Средство ограничения отверстия содержит пластину, имеющую отверстие заданного размера, и средство установки пластины в выходном канале с возможностью извлечения, при этом указанное средство для ограничения отверстия следует для ограничения скорости потока текучей среды до заданной скорости потока, причем при различных размерах отверстий можно получить разные значения скорости потока. Пластина может быть смонтирована на стержне, отходящем от фитинга, закрывающего отверстие в резервуаре. Жидкости смешиваются в трубе, расположенной за выходными каналами по ходу течения, и проходят через мешалку, турбулизатор потока и регулируемый клапан в резервуар с постоянным уровнем жидкости, предназначенный для подачи смеси регулируемым образом в дополнительные устройства, расположенные дальше по ходу. В соответствующих выходных каналах могут быть установлены дополнительные регуляторы потока. Для чистки устройства пластины с отверстиями могут быть удалены.
В патенте США 4583453 описан способ приготовления и тепловой обработки пищевых продуктов и устройство для осуществления способа. Операции смешивания и тепловой обработки выполняются одновременно при введении концентрата и, по меньшей мере, части требуемой для образования смеси жидкости, перегретой до температуры выше приблизительно 100°С, под давлением в трубчатую камеру, герметизированную, чтобы предотвратить испарение жидкости. Устройство для осуществления способа содержит трубчатую смесительную камеру, соединенную, с одной стороны, с насосом-дозатором, обеспечивающим подачу концентрата, откачиваемого из по меньшей мере одного накопительного резервуара, и, с другой стороны, с генератором, предназначенным для перегрева жидкости, требуемой для образования смеси. Концентрат может состоять из порошка, например из сухого молока, и упомянутой “другой” части требуемой жидкости, например воды. Смесь проходит из смесительной камеры через удерживающий тепло змеевик, предназначенный для непрерывной тепловой обработки смеси, теплообменник, предназначенный для охлаждения смеси, и буферный резервуар в установку для стерильного упаковывания, в которой восстановленный из концентрата продукт упаковывается непосредственно в контейнеры. Буферный резервуар имеет датчик уровня, который служит для регулирования работы нагнетательного насоса устройства для перегрева воды в соответствии с производительностью установки для упаковывания, при этом данное регулирование осуществляется постоянно с возможностью прекращения работы двух насосов, которые соединены друг с другом соединительным устройством, отрегулированным таким образом, чтобы соответствующие скорости потока концентрата и воды позволяли получить восстановленный продукт, имеющий точные заданные соотношения веществ.
В патенте США 3946113 описана система непрерывной нормализации и смешивания, в которой цельное молоко, имеющее известный состав, вводится в сепаратор для разделения молока на такие компоненты, как обезжиренный компонент и компонент с высоким содержанием жира, например сливки. Молоко поступает в сепаратор по трубопроводу, имеющему расходомер, установленный в нем для подачи электрического аналогового сигнала, соответствующего расходу жидкости, проходящей через трубопровод. Сепаратор имеет выходное отверстие для обезжиренного компонента, соединенное с трубопроводом для обезжиренного компонента, и выходное отверстие для сливок, соединенное с трубопроводом для сливок. Аналогичный расходомер в трубопроводе для сливок вырабатывает выходной электрический аналоговый сигнал, соответствующий расходу жидкости, проходящей через трубопровод. Запрограммированный аналоговый блок управления сравнивает сигнал от расходомера, предназначенного для измерения расхода молока, с сигналом от расходомера, предназначенного для измерения расхода сливок, и вырабатывает управляющий сигнал, который обеспечивает регулирование настройки дросселирующего гидрораспределителя, расположенного перед расходомером для сливок по ходу течения. Эта регулировка обеспечивает возможность регулирования расхода сливок, проходящих через трубопровод для сливок. Путем регулирования соотношения потока сырого или цельного молока при его поступлении в сепаратор и потока сливок при выходе их из сепаратора система регулирует содержание жира в сливках. Обезжиренное молоко и регулируемая часть потока сливок могут быть объединены в расположенном дальше по ходу резервуаре с постоянным уровнем для образования молочного продукта с заданным содержанием жира, который затем нагнетается из резервуара через часть системы, в которой осуществляется перемешивание. Различные добавки также могут быть смешаны с нормализованным молочным продуктом. Утверждается, что при использовании данной системы необходимо знать только исходное содержание жира в сыром или цельном молоке, и отсутствует необходимость в анализе содержания жира в потоке жидкости.
В соответствии с патентом США 3983257 молоко, подлежащее нормализации, непрерывно подается в центробежный сепаратор, который выдает раздельные потоки обезжиренного молока и сливок, и при этом плотность сливок поддерживается по существу постоянной путем непрерывного измерения данной плотности и использования указанных измерений плотности для регулирования одного из отдельных потоков. Трубопроводы, ведущие от выпускных патрубков для этих раздельных потоков к зоне смешивания, предусмотрены с измерительными приборами, предназначенными для измерения расходов соответственно сепарированного молока и сливок; и регулятор пропорционирования, соединенный в рабочем положении с расходомерами и регулирующий поток через один из трубопроводов для поддержания соотношения соответствующих расходов по существу на постоянном уровне.
В WO-A-94/06303 описан способ производства потребительского молока, имеющего определенное содержание жира и упакованного в упаковки. В данном способе осуществляют смешивание двух фракций молока, имеющих соответственно различающееся содержание жира. Одна из фракций имеет содержание жира ниже уровня, который требуется обеспечить в готовом потребительском молоке, в то время как другая фракция имеет содержание жира выше указанного уровня. Смешивание осуществляют непосредственно перед розливом поставляемого потребителям молока в упаковки или во время этого розлива. Утверждается, что предпочтительно смешивание двух фракций осуществляют в упаковке путем подачи заданных количеств двух фракций в упаковку, хотя, если требуется, смешивание двух фракций может происходить непосредственно перед розливом в упаковку в отдельной операции смешивания в разливочной машине путем смешивания заданных количеств двух фракций, соответствующих размеру упаковки или объему нескольких упаковок. Кроме того, утверждается, что смешивание двух фракций может также происходить в трубопроводе, ведущем к разливочной машине, или внутри нее.
В соответствии с одним из объектов настоящего изобретения разработан способ производства молочного продукта, предусматривающий смешивание первого и второго непрерывных потоков соответственно первого и второго компонентов указанного продукта в заданном соотношении, временное хранение продукта в расходном резервуаре разливочной машины, заполнение контейнеров из указанного резервуара, определение уровня указанного продукта в указанном резервуаре и использование обнаруженного уровня для регулирования по меньшей мере одного из указанных первого и второго потоков.
В соответствии со вторым объектом настоящего изобретения разработано устройство для производства молочного продукта, содержащее трубопроводные средства, содержащие первый и второй трубопроводы, продолжающиеся до места смешивания и предназначенные для подачи первого и второго непрерывных потоков соответственно первого и второго компонентов указанного продукта к указанному месту смешивания для смешивания указанных первого и второго компонентов в заданном соотношении, клапанные средства, расположенные в указанных трубопроводных средствах и выполненные с возможностью регулирования потока через указанные трубопроводные средства, разливочную машину, расходный резервуар указанной разливочной машины, расположенный по ходу вслед за указанными трубопроводными средствами и предназначенный для временного хранения указанного продукта, датчик, расположенный с возможностью определения уровня указанного продукта в указанном резервуаре, и устройство управления, причем уровень, обнаруженный указанным датчиком, используется для управления указанными клапанными средствами.
Благодаря настоящему изобретению можно производить молочный продукт, который имеет по существу постоянное заданное соотношение компонентов, более экономично, поскольку стоимость необходимого оборудования может быть сведена к минимуму.
Для более полного и ясного описания изобретения дается ссылка на сопровождающие чертежи, приведенные в качестве примера, на которых:
фиг.1 - схематичный вид устройства для производства молочного продукта из двух компонентов;
фиг.2 - схематичный вид молочной установки, включающей в себя устройство по фиг.1;
фиг.3 - схематичный вид, подобный фиг.1, но показывающий устройство, предназначенное для производства молочного продукта из по меньшей мере четырех компонентов.
На фиг.1 показан резервуар в виде емкости 1 разливочной машины, например формующей-заполняющей-запечатывающей упаковочной машины, емкость 1 представляет собой усреднительный резервуар, соединенный непосредственно с совершающими возвратно-поступательными наполнителями машины. Соответствующие компоненты молочного продукта непрерывно подают к трубопроводам 2А и 2В. Компоненты могут представлять собой цельное молоко и сепарированное молоко для образования из них потребительского молока. Трубопроводы 2А и 2В содержат соответствующие расходомеры 3А и 3В и расположенные за ними по ходу течения соответствующие клапаны 4А и 4В для регулирования потока (то есть клапаны, которые не являются двухпозиционными клапанами, а представляют собой клапаны, обеспечивающие регулирование непрерывных потоков), приводимые в действие соответствующими двигателями 5А и 5В. В трубопроводах 2А и 2В по ходу вслед за регулирующими клапанами 4А и 4В расположены соответствующие обратные клапаны 6А и 6В. Трубопроводы 2А и 2В соединены в месте 7 соединения, где два компонента начинают смешиваться, а общий трубопровод 8 проходит до перемешивающего устройства 9 и оттуда в емкость 1. Предпочтительно устройство не содержит никакого динамического перемешивающего устройства, так что перемешивающее устройство 9 предпочтительно представляет собой статическую мешалку (турбулизатор), предпочтительно выполненную в виде металлического листа, которому придана такая форма, которая обеспечивает создание турбулентности в продукте, проходящем через данное устройство. Датчик 10 уровня определяет уровень продукта в емкости 1 и передает эту информацию по электрической цепи 11 в центральное устройство 12 управления, имеющее панель 12′ управления и содержащее необходимое программное обеспечение и аппаратные средства для автоматического управления двигателями 5А и 5В. Аналогично информация, относящаяся к скоростям потока компонентов через расходомеры 3А и 3В, передается в центральное устройство 12 управления по соответствующим электрическим цепям 13А и 13В, в то время как центральное устройство 12 управления соединено с двигателями 5А и 5В соответственно с помощью электрических цепей 14А и 14В.
При использовании устройства по фиг.1 заданный уровень продукта в емкости 1, а также объемное отношение между двумя компонентами задаются с панели 12′ управления. В системе имеется два контура управления, соотносящиеся между собой как “главный - подчиненный”. Главный контур включает в себя датчик 10 уровня, центральное устройство 12 управления и один из регулирующих клапанов 4. Подчиненный контур состоит из двух расходомеров 3, центрального устройства 12 управления и другого регулирующего клапана 4. Поток через один клапан 4 служит в первую очередь для поддержания постоянного уровня в емкости 1, в то время как другой клапан 4 обеспечивает поддержание постоянного соотношения двух компонентов. Когда центральное устройство 12 управления выдает сигналы о приближающемся изменении продукта, то есть скорой замене молока на молоко с другим содержанием жира, датчик 10 уровня обеспечивает возможность понижения уровня продукта в емкости 1 настолько, насколько это осуществимо, чтобы свести к минимуму потери продукта.
В установке по производству молочного продукта согласно фиг.2 разливочная машина обозначена позицией 20, при этом ее расходная емкость 1 непосредственно соединена с ее возвратно-поступательными наполнителями 22, предназначенными для наполнения картонных коробок С с открытым верхом, показанных под наполнителями 22. Сырое, то есть цельное молоко подается по впускным каналам 24А и 24В в соответствующие пастеризаторы 26А и 26В, откуда пастеризованное цельное молоко поступает соответственно в сепаратор 28 и в гомогенизатор 30. Из сепаратора 28 лишние сливки выходят через выпускной патрубку 32, в то время как сепарированное молоко проходит по выпускному патрубку 34 в трубопровод 2А и клапан 4А или при необходимости в буферный резервуар 36А, смонтированный на трубопроводе 2А. Из гомогенизатора 30 молоко проходит в трубопровод 2В и клапан 4В или при необходимости в буферный резервуар 36В, смонтированный на трубопроводе 2В. В том случае, если буферные резервуары 36А и 36В предусмотрены, они позволяют обеспечить наличие непрерывных потоков через клапаны 4А и 4В и, следовательно, непрерывную подачу в машину 20 даже во время технического обслуживания или незначительного ремонта любого из элементов 26, 28 и 30 и обеспечивают возможность непрерывной работы элементов 26, 28 и 30 даже в том случае, когда осуществляется техническое обслуживание или регулировка машины 20. На практике часто буферные резервуары 36А и 36В служат для питания более чем одной такой машины.
Существует возможность смешивания более двух компонентов в заранее заданном объемном соотношении при одновременном поддержании количества смешанного продукта в емкости 1 по существу на постоянном уровне. На фиг.3 показано устройство, в котором происходит смешивание по меньшей мере четырех компонентов. В данном устройстве трубопроводы 2, расходомеры 3, регулирующие клапаны 4, двигатели 5, обратные клапаны 6 и электрические цепи 13 и 14 просто продублированы и обозначены соответственно позициями 102А и 102В, 103А и 103В, 104А и 104В, 105А и 105В, 106А и 106В и 113А, 113В, 114А и 114В. Трубопроводы 102А и 102В соединяются в месте 107, от которого проходит общий трубопровод 108, проходящий до места 7 соединения. Трубопровод 108 изображен для того, чтобы показать, что одно или более дополнительных устройств, состоящих из расходомера/регулирующего клапана и двигателя/обратного клапана, может быть расположено до трубопровода 108 по ходу течения и подсоединено к нему.
В данном варианте осуществления главный контур управления также содержит датчик 10′ уровня, центральное устройство 12 управления и один из регулирующих клапанов 4 и 104, и существуют три подчиненных контура, каждый из которых включает в себя расходомер 3 или 103, соединенный с одним регулирующим клапаном, и которые также включают в себя соответствующие расходомеры 3 и 103, соединенные с соответствующими другими регулирующими клапанами 4 и 104. Каждый из трех подчиненных контуров также включает в себя центральное устройство 12 управления и один регулирующий клапан 4 или 104. Три подчиненных контура дополнительно включают в себя соответствующие другие три регулирующих клапана 4 и 104. И в данном случае с помощью панели 12′ управления вводят данные по заданному уровню продукта Р в емкости 1, а также заданное объемное соотношение четырех компонентов.
Следует отметить, что между устройством 7-9 для смешивания и расходной емкости 1 и тем самым картонными коробками С нет установок или устройств, предназначенных для какой-либо обработки смеси. Более того, предпочтительно, если устройство для смешивания будет расположено настолько близко к расположенной по ходу вслед за ним расходной емкости 1, насколько это позволяет конструкция. Таким образом, можно свести к минимуму потери продукта при переходе с одного типа потребительского молока на другой. Преимуществом размещения устройства для смешивания перед расходной емкостью 1 по ходу течения является то, что даже несмотря на то, что емкость 1 имеет очень малый объем (приблизительно 45 литров) по сравнению с буферным резервуаром 36А или 36В (тысячи литров), эта емкость обеспечивает возможность надежного наполнения каждой картонной коробки С заранее заданным объемом потребительского молока с заданным содержанием жира при использовании относительно простой и недорогой рабочей и управляющей системы. Использование регулирующих клапанов (таких как клапаны 4А и 4В) вместо насосов-дозаторов обеспечивает возможность подачи компонентов при сравнительно большем отношении расходов компонентов и сравнительно более высоком быстродействии и меньшем времени срабатывания (следовательно, обеспечивается более точное наполнение).
Устройство по фиг.1 или 3 выполнено с возможностью чистки его на месте и пригодно для осуществления процесса, соответствующего любому стандарту гигиенического наполнения, включая розлив в асептических условиях. Кроме того, оно является полностью автоматическим и имеет программируемый интерфейс (PLC).
Изобретение относится к области производства молочных продуктов. Изобретение направлено на повышение экономичности производства и обеспечение постоянного заданного соотношения компонентов молочных продуктов. Способ производства молочного продукта предусматривает смешивание первого и второго непрерывных потоков соответственно первого и второго компонентов указанного продукта в заданном соотношении, временное хранение продукта в резервуаре разливочной машины, заполнение контейнеров заполняющими средствами, определение уровня указанного продукта в указанном резервуаре и использование обнаруженного уровня для регулирования по меньшей мере одного из указанных первого и второго потоков. При этом согласно изобретению временное хранение продукта осуществляют в расходном резервуаре разливочной машины, составляющей указанные заполняющие средства, а заполнение контейнеров осуществляют из расходного резервуара. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.