022088 B1 022088 B1 (11) 022088

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
022088
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2015.10.30
(21)
(51) Int. Cl. C02F 9/10 (2006.01)
A01J 11/16 (2006.01)
Номер заявки
201270112
(22)
Дата подачи заявки
2010.06.23
(54)
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ ВОДЫ ДЛЯ
ОРОШЕНИЯ ПОРШНЕЙ В ПОРШНЕВОМ НАСОСЕ ИЛИ ГОМОГЕНИЗАТОРЕ
B1
(72)
Изобретатель:
(74)
Представитель:
(57)
Данное изобретение касается способа и устройства для непрерывной стерилизации воды для
орошения поршней в поршневом насосе или гомогенизаторе. Нагревание происходит на первом
этапе в первом теплообменнике (3) и на втором этапе во втором теплообменнике (5). Первый
теплообменник (3) действует регенеративно так, что входящая холодная вода нагревается в первом
теплообменнике (3) водой, которая была нагрета паром во втором теплообменнике. После второго
теплообменника (5) вода имеет температуру по меньшей мере 121°С и должна оставаться при этой
температуре в камере выдержки (8) в течение заданного промежутка времени. После того как вода
регенеративно охлаждается в первом теплообменнике (3), она должна иметь температуру, которая
превышает 75°С.
Йоханссон Фредрик (SE)
Медведев В.Н. (RU)
B1
022088
(56) US-A1-20080107561
US-A-3180273
022088
(31) 0900901-0
(32) 2009.07.02
(33) SE
(43) 2012.05.30
(86) PCT/SE2010/000173
(87) WO 2011/002376 2011.01.06
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
ТЕТРА ЛАВАЛЬ ХОЛДИНГЗ ЭНД
ФАЙНЭНС С.А. (CH)
022088
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу и устройству для непрерывной стерилизации воды для
орошения поршней в поршневом насосе или гомогенизаторе.
Уровень техники
Поршневые насосы используются, в частности, в гомогенизаторах, где они создают огромное давление, которое требуется для процесса гомогенизации. Гомогенизация состоит в том, что продукт, такой
как, например, молоко, который должен быть гомогенизирован, нагнетается под высоким давлением через узкий зазор, и шарики жира, которые есть в продукте, дробятся после прохождения через зазор.
Те гомогенизаторы, которые используются для пищевых продуктов, таких как молочные продукты,
снабжены двойными поршневыми уплотнениями. Это для того, чтобы гарантировать, что продукт и окружающий воздух не входят в контакт друг с другом. Чтобы охладить и смазать эти уплотнения, они постоянно орошаются водой или некоторой другой жидкостью, что предполагает весьма значительное потребление орошающей жидкости.
В тех случаях, когда гомогенизатор в цехе расположен после стерилизатора в стерильном процессе,
жидкость, такая как вода, должна, кроме того, быть стерильной и не ниже определенной температуры,
чтобы избежать повторного заражения продукта.
Сегодня на рынке доступно много различных способов получения стерильной воды или другой
жидкости для орошения поршней. Самый общий способ заключается в том, чтобы конденсировать пар,
что предполагает значительное потребление пара и потребление охлаждающей воды для конденсации. В
таком случае обычная практика заключается в том, чтобы орошать конденсатом, который находится при
110°С, что предполагает, что должны использоваться поршневые уплотнения, которые выдерживают эту
температуру. Высокие температуры ограничивают возможный выбор материалов для поршневых уплотнений.
Другой способ заключается в том, чтобы охлаждать пар охлаждающей водой до температуры 4060°С. Этот способ предполагает дополнительное потребление воды. Преимущество, свойственное более
низкой температуре конденсата, состоит в том, что можно использовать другие материалы для поршневых уплотнений. Эти материалы подразумевают, что будет достигнут более длинный срок службы для
поршневых уплотнений.
Третий способ стерилизации воды для поршневых насосов и гомогенизаторов описан в спецификации европейского патента ЕР 1875818. Согласно этому способу, вода фильтруется так, чтобы стать стерильной. Этот способ предполагает сниженное потребление пара и охлаждающей воды, но он приводит к
значительным капитальным затратам.
Задачи изобретения
Одна задача данного изобретения состоит в том, чтобы реализовать способ и устройство для стерилизации воды для орошения поршней, которые сокращают потребление пара и потребление охлаждающей воды.
Дополнительная задача данного изобретения состоит в том, чтобы реализовать способ и устройство, которые не приводят к значительным капитальным затратам.
Решение
Эти и другие задачи были достигнуты в соответствии с настоящим изобретением посредством того,
что в описанный способ были включены отличительные признаки, при которых нагревание воды происходит регенеративно на первом этапе, после этого на втором этапе следует нагревание паром и температура воды поддерживается на уровне по меньшей мере 121°С в течение заданного промежутка времени,
после чего вода охлаждается регенеративно до температуры, превышающей 75°С.
Эти и другие задачи дополнительно были достигнуты в соответствии с настоящим изобретением
посредством того, что в описанное устройство были включены отличительные признаки, при которых
устройство содержит два теплообменника, первый, расположенный для регенеративного нагревания
входящей воды на первом этапе и охлаждения стерильной воды до температуры, превышающей 75°С, и
второй теплообменник расположен на втором этапе для нагревания воды до температуры по меньшей
мере 121°С, устройство также включает в себя трубы, камеру выдержки и необходимые клапаны, а также
датчики давления и температуры.
Предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения дополнительно включают отличительные признаки, изложенные в дополнительных пунктах формулы изобретения.
Краткое описание прилагаемого чертежа
Один предпочтительный вариант воплощения данного изобретения теперь будет описан подробнее
ниже со ссылками на прилагаемый чертеж, который описывает принципиальную схему устройства согласно данному изобретению и реализацию способа.
Чертеж показывает только те части и детали, которые важны для понимания данного изобретения, а
присоединение устройства в соответствии с изобретением, например, к гомогенизатору, опущено.
Описание предпочтительного варианта воплощения
Чертеж показывает принципиальную схему для способа и устройства согласно данному изобрете-1-
022088
нию. Холодная вода, которая должна быть стерилизована, поступает в устройство через трубу 1. Через
запорный клапан 2 вода достигает первого теплообменника 3. Теплообменник 3 предпочтительно является пластинчатым теплообменником, но другие типы теплообменников могут также применяться.
В теплообменнике 3 часть холодной воды регенеративно нагревается водой, которая уже была нагрета. Вторая часть холодной воды проводится мимо первого теплообменника 3 через трубу 11. Поток
холодной воды разделен для того, чтобы не получить чрезмерно большой эффект регенеративного охлаждения нагретой до готовности воды, которая проходит первый теплообменник 3 на своем пути к орошению поршней.
Вода, нагретая на первом этапе, уходит из теплообменника 3 через трубу 4 и соединяется с потоком
холодной воды из трубы 11. По трубе 4 вода проводится далее ко второму теплообменнику 5. Теплообменник 5 предпочтительно является пластинчатым теплообменником, но другие типы теплообменников
могут также использоваться.
Во втором теплообменнике 5 вода нагрета паром на втором этапе. Также возможны другие модели
нагревания. Пар входит в теплообменник 5 через трубу 6. Во втором теплообменнике 5 вода нагрета по
меньшей мере до 121°С. То, что вода достигла надлежащей температуры, контролируется посредством
датчика 7 температуры. Так как вода во втором теплообменнике 5 уже нагрета на первом этапе в первом
теплообменнике 3, потребление пара во втором теплообменнике 5 снижено.
Сразу после теплообменника 5 нагретая вода направляется к камере выдержки 8. Камера выдержки
8 может быть сконструирована как спиральная труба или альтернативно состоять из секции прямой трубы. В камере выдержки 8 нагретая вода при температуре по меньшей мере 121°С остается в течение заданного промежутка времени. Чем выше температура, которую вода имеет при некотором удельном расходе, тем короче будет время, которое вода должна оставаться в камере выдержки 8.
То, что вода, уходящая из камеры выдержки 8, сохраняет температуру по меньшей мере 121°С, контролируется датчиком 9 температуры. Нагретая, теперь стерильная вода далее вводится в первый теплообменник 3, где она вызывает регенеративный нагрев той части входящей в устройство холодной воды,
которая проходит первый теплообменник 3. Если бы вся холодная вода должна была пройти первый теплообменник 3, получилось бы большое энергосбережение, но одновременно есть риск получения чрезмерно большого эффекта регенеративного охлаждения стерильной воды.
После того как нагретая вода уходит из первого теплообменника 3, она имеет температуру по
меньшей мере 75°С. Именно эта стерильная вода транспортируется по трубе 10 к поршневому насосу
или гомогенизатору и, таким образом, представляет собой воду для непрерывного орошения поршней.
Труба 10 находится в непосредственной близости от поршневого насоса или гомогенизатора так, что
стерильная вода может орошать поршни при температуре по меньшей мере 75°С без риска снижения
температуры.
Так как вода для орошения поршней находится при температуре по меньшей мере 75°С, она превышает температуру пастеризации и риск повторного заражения снижен. Вместе с тем, будет достигнута
температура, которая ниже, чем температура, достигнутая способом известного уровня техники, который
включает в себя конденсацию пара. В результате применения более низкой температуры можно использовать материал поршневого уплотнения с в несколько раз более длинным сроком службы, наряду с этим
потребление пара и воды будет значительно снижено. По сравнению со способом конденсации пара потребление воды, связанное с указанным способом согласно данному изобретению, будет приблизительно
на 75% ниже и потребление пара будет приблизительно на 50% ниже.
Устройство и способ стерилизации воды для орошения поршней в поршневом насосе или гомогенизаторе также дают возможность стерилизации поршневого пространства между поршневыми уплотнениями в связи с остаточной стерилизацией оборудования при производственном запуске. Холодная вода,
входящая в трубу 1, затем пропускается через трубу 11, поскольку запорный клапан 2 держится закрытым. Холодная вода после этого направляется далее по трубе 4 ко второму теплообменнику 5.
Во втором теплообменнике 5 вода нагрета по меньшей мере до 121°С и может оставаться в камере
выдержки при этой температуре в течение заданного промежутка времени. Горячая вода затем пропускается в первый теплообменник 3 без какой-либо охлаждающей среды в теплообменнике 3. Таким образом,
вода все еще остается при температуре по меньшей мере 121°С, когда она направляется по трубе 10 к
поршневому насосу или гомогенизатору, и эффективная стерилизация пространства между поршневыми
уплотнениями будет, таким образом, получена.
Устройство и способ согласно данному изобретению могут также использоваться во время основной промывки, то есть когда установка, частью которой является гомогенизатор, чистая. Клапан 12 на
трубе 6 для подачи пара закрыт, и тогда никакой пар не достигает второго теплообменника 5. Холодная
вода из трубы 1 проходит сквозь все устройство. Таким образом, будет получено дополнительное сокращение потребления пара и снижена тепловая нагрузка на поршневые уплотнения.
Как будет очевидно из вышеизложенного описания, данное изобретение реализует способ и устройство для непрерывной стерилизации воды, которая используется для орошения поршней в поршневом насосе или гомогенизаторе. В качестве результата способа будет получено значительное снижение
-2-
022088
потребления пара и воды по сравнению со способами известного уровня техники. Устройство для реализации способа не предполагает какие-либо значительные капитальные затраты.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для стерилизации воды для непрерывного орошения поршней в поршневом насосе
или гомогенизаторе, отличающееся тем, что оно содержит два теплообменника (3, 5), из которых первый
(3) предназначен для регенеративного нагревания входящей воды на первом этапе и охлаждения стерильной воды до температуры, которая превышает 75°С, и второй теплообменник (5), предназначенный
для нагревания воды на втором этапе до температуры по меньшей мере 121°С, а также камеру выдержки
(8), запорные клапаны (2, 12) и датчики давления и температуры (7, 9), причем труба (1) для подачи входящей воды в первый теплообменник имеет ответвление (11, 4) для подачи части входящей воды, а также приема и направления подогретой воды с выхода первого теплообменника (3) на один из входов второго теплообменника (5), причем один из выходов второго теплообменника (5) соединен с первым теплообменником (3) трубой, на которой последовательно расположены датчик давления и температуры (7),
камера выдержки (8) и датчик давления и температуры (9), причем второй вход второго теплообменника
соединен с трубой (6) для подачи пара, а запорные клапаны (2, 12) расположены на трубах (1) и (6) соответственно.
2. Способ стерилизации воды для непрерывного орошения поршней в поршневом насосе или гомогенизаторе с использованием устройства по п.1, отличающийся тем, что нагревание воды происходит
регенеративно на первом этапе, после этого на втором этапе следует нагревание паром и температура
воды поддерживается на уровне по меньшей мере 121°С в течение заданного промежутка времени, после
чего вода регенеративно охлаждается до температуры, превышающей 75°С.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-3-