автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Энергосберегающая технология и устройство охлаждения парного молока

На правах рукописи

/г*-

Пушкин Виктор Анатольевич

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРНОГО МОЛОКА

Специальность 05 20 01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань-2007

003070735

Работа выполнена на кафедре «Промышленная электроника» ГОУ ВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет».

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Улитенко Александр Иванович

Официальные оппоненты

доктор технических наук,

профессор Курочкин Анатолий Алексеевич,

кандидат технических наук, доцент Ульянов Вячеслав Михайлович

Ведущее предприятие

ГУ «Рязанский научно-исследовательский и проектно-технологический институт АПК»

Защита состоится 29 мая 2007 года в 11 00 на заседании диссертационного совета Д220 057 02 при ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П А Костычева» по адресу 390044, г Рязань, ул Костычева, д 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора ПА Костычева»

Автореферат разослан 27 апреля 2007 года

Автореферат и объявление о защите размещены на сайте ФГОУ ВПО «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора П А Костычева» http //www rgsha ru, 25 апреля 2007 года

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу 390044, г. Рязань, ул Костычева, д 1, Ученому секретарю диссертационного совета

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Угланов М Б

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В настоящее время, несмотря на активизацию молочной промышленности, на отечественном рынке ощущается острый недостаток качественного молока В значительной мере такое положение дел обусловлено отсутствием высокоэффективного технологического оборудования, позволяющего осуществлять быстрое охлаждение парного молока в хозяйствах, специализирующихся на его производстве Связанное с этим низкое качество вырабатываемого продукта приводит к существенным экономическим потерям товаропроизводителей, которые по данным журнала «Молочная промышленность» в пересчете на каждую ферму (стадо из 200 коров) составляют около 1,2 миллиона рублей в год Поэтому в последнее время возникла острая необходимость в поиске новых технологических подходов к решению проблемы повышения эффективности первичной обработки молока в сфере его непосредственного производства

Цель исследований Повышение эффективности первичной обработки, улучшение качества и продолжительности сохранения натуральных свойств свежевыдоенного молока путем разработки энергосберегающей технологии и устройств для его охлаждения

Объект исследований Технология охлаждения молока, система охлаждения, теплообменники режимы их работы

Предмет исследования Количественная оценка бактерицидных свойств молока, исследование закономерностей теплообмена в плоских каналах большой протяженности при ламинарном течении жидкости с целью оптимизации режима работы охладителей

Методика исследований. Достижение поставленной цели осуществлялось теоретическими и экспериментальными исследованиями

Для решения теоретических задач использовались методы дифференциального и интегрального исчисления, методы численного анализа дифференциальных уравнений на ЭВМ, классические методы статистической обработки экспериментальных данных и элементы теории погрешностей

Для проведения экспериментальных исследований использовались методы теории подобия гидродинамики и теплообмена Для исследования распределения температур и тепловых потоков применялись общепринятые термопарные и калориметрические методы теплотехнических измерений

Научная новизна В ходе проведения диссертационной работы получены следующие новые научные результаты

— установлены аналитические соотношения, описывающие процесс протекания бактерицидной фазы свежевыдоенного молока в зависимости от температурного режима его хранения,

- разработаны принципы построения экологически чистой энергосберегающей технологии охлаждения парного молока за счет использования воды с относительно небольшой глубиной залегания,

- установлено аналитическое соотношение, определяющее зависимость параметра теплопередачи от глубины модуляции массового расхода молока в каналах теплообменника,

- получено критериальное соотношение, описывающее условия теплоотдачи в плоских каналах большой протяженности

Практическая ценность и реализация работы.

Разработанные принципы и технология охлаждения молока позволяют улучшить качество конечного продукта и продолжительность сохранения его натуральных свойств Сконструированны три типа охладителей с производительностью 250, 750 и 1000 литров парного молока в час, предназначенных для использования в различных схемах доения коров К настоящему времени изготовлено девять единиц оборудования, которые прошли испытания и успешно эксплуатируются в пяти профильных хозяйствах Спасского района Рязанской области Их применение позволило примерно на два часа сократить продолжительность процесса первичной обработки молока, снизить потребление энергии на его охлаждение, существенно улучшить гигиену производства и качество вырабатываемого продукта

Разработка охладителя производительностью 1000 литров молока в час осуществлялось в процессе проведения НИР № 20-24, которая выполнялась на кафедре электронной техники и технологии РГРТА в соответствии с Постановлением губернатора Рязанской области «О финансировании проектов победителей конкурса грантов Рязанской области в сфере науки и техники из средств областного бюджета в 2004 году» В настоящее время данная модель охладителя, внедрена в СПК «Исады» Спасского района Рязанской области

Апробация работы Основные результаты настоящих исследований докладывались и обсуждались на межрегиональной научно-практической конференции «Опыт и проблемы государственного регулирования агропромышленного производства и продовольственного рынка» (г Рязань, 2002 г ), общероссийской конференции «Современные наукоемкие технологии» (г Сочи, 2002 г ) и II общероссийской конференции «Успехи современного естествознания» (г Сочи, 2002 г ) Энергосберегающая технология быстрого охлаждения парного молока демонстрировалась на IV Московском международном салоне инноваций и инвестиций, где была удостоена Бронзовой медали

Защищаемые положения

- термодинамический подход к описанию процесса протекания бактерицидной фазы свежевыдоенного молока, позволяющий установить качество конечного продукта и, таким образом, однозначно оценить эффективность технологических процессов и оборудования, предназначенных для его охлаждения,

- результаты применения в качестве хладоносителя воды с глубиной залегания 10-15 метров, позволяющие создавать экологически чистые системы проточного охлаждения парного молока с высоким уровнем производительности при потребляемой мощности не более 750 Вт,

- результаты использования расширителя с фильтрами механической

очистки и соединенного с ним обводным вакуумпроводом стабилизатора потока в качестве элементов подключения теплообменника к магистрали доильной установки, повышающие эффективность охлаждения молока при минимальных массогабаритных показателях устройства,

- результаты использования в теплообменнике плоских каналов с высоким отношением размеров смежных сторон, позволяющие создавать высокоэффективные легкоразборные проточные охладители молока с наиболее приемлемым соотношением между коэффициентом теплоотдачи и площадью поверхности теплообмена при жестком ограничении на гидравлическое сопротивление,

- результаты реализации процесса проточного охлаждения парного молока в момент его непосредственного получения, позволяющие примерно на 2 часа сократить продолжительность технологического процесса его первичной обработки в условиях летних лагерей при одновременном увеличении продолжительности бактерицидной фазы конечного продукта более чем в 9 раз

Публикации Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в 15 статьях, патенте на изобретение, в тезисах докладов 6 научных конференций и отчете по НИР

Структура и объем работы Диссертация состоит из реферата, введения, шести глав, заключения, списка литературы из 121 наименований и приложений Работа содержит 123 страницы основного текста, 54 рисунка и 5 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, дано содержание работы по главам, приведены основные научные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна, практическая ценность работы и результаты ее реализации

В первой главе диссертации представлен аналитический обзор состояния проблемы охлаждения молока в условиях его непосредственного производства Приведены основные требования, предъявляемые к молоку при его массовых заготовках Изучены работы известных ученых занимающихся разработкой теории теплообмена и охлаждения молока М А Михеева, Ю А Цой, П В Кугенева, Ю В Космодемьянского, С А Королева, Б Ф Галат Дана краткая историческая справка, а так же рассмотрены перспективы развития современного холодильного оборудования и возможности его использования в условиях работы летних лагерей В связи с высокой энергоемкостью процесса быстрого охлаждения проанализирован широкий перечень заявок и патентов на изобретения авторов Ю А Цой, Т Г Исмаилова, А М Мусина, Ф Г. Марьяхина, А И Учеваткина, П А Андреева, В Д Костина, Б П Коршунова, П П Латышева, Е М Клычева, А И Зеленцова, В Н Туваева, Н И Орловой, А В Гольденфанга, А А Телевного, Г Ю Гончаровой, Б А Кузнецова, В П Проценко, В К Сафонова, Б Т Маринюка Особое внимание при этом уде-

лено анализу технических решений, в которых проявляются признаки энергосберегающих технологий Рассмотрены некоторые особенности условий реального производства, непосредственным образом влияющие на биохимические показатели конечного продукта

Показано, что наряду с необходимостью проведения исследований, направленных на разработку основных принципов построения энергосберегающей технологии быстрого охлаждения молока, осуществляемой в процессе его получения, немаловажное значение приобретает проблема расчета и оптимизации условий теплообмена, а также проблема количественной оценки эффективности работы таких систем Исходя из этого сформулированы основные направления исследований настоящей диссертационной работы

Во второй главе диссертации приведены результаты теоретических исследований, связанных с разработкой универсального показателя эффективности технологических процессов и оборудования, предназначенных для первичной обработки молока В ходе анализа динамики роста численности бактерий установлено, что свежевыдоенное молоко представляет собой высокоэнерге-тичную систему, стремящуюся занять уровень с минимальным значением энергии Такой переход связан с необратимым преобразованием энергии, средняя скорость рассеяния которой находится в хорошем соответствии с известным соотношением Аррениуса

По результатам математической обработки представленных в литературе экспериментальных данных показано, что при постоянной температуре хранения продолжительность бактерицидной фазы свежевыдоенного молока, вырабатываемого в реальных условиях производства, может быть рассчитана с помощью полуэмпирической зависимости

59,74

Чед = ехр(9,85 10-2г)' (1)

где (прел - предельное время, выраженное в часах, Т - температура молока в градусах Цельсия

Установлено, что в условиях непрерывно изменяющейся температуры динамика роста концентрации бактерий в свежевыдоенном молоке может быть описана с помощью соотношений

с1пМ , ч

—Ь-£ = ки(0> (2)

сИ

к(г)=2,5 1(Г2ехр|9,85 10"2Г(/)|, (3)

где п({) - концентрация бактерий в текущий момент времени 1, 7"(/) — мгновенное значение температуры

В ходе проведения дальнейшего теоретического анализа показано, что предельное значение концентрации бактерий, характеризующее момент полной утраты бактерицидных свойств молока, составляет 1,8 10п м"3 Исходя из этого, в условиях непрерывно изменяющейся температуры, при среднем уровне ис-

ходной бактериальной обсемененности порядка и0=4 Ю10 м3, максимальная продолжительность бактерицидной фазы парного молока должна удовлетворять следующему условию

I

|ехр[9,85 10"2г(г)]л = 59,74 (4)

о

Графическая интерпретация уравнения (4) в виде сплошной линии приведена на рисунке 1 Здесь же для сравнения приведены экспериментальные данные из различных источников

Рисунок I - Графическая зависимость продолжительности бактерицидной фазы от температуры молока

Как видно, полученные аналитические соотношения дают достаточно объективную информацию о состоянии молока с точки зрения качества конечного продукта При заданном законе изменения температуры Г(/) и известном значении исходной бактериальной обсемененности пй они позволяют не только оценить продолжительность бактерицидной фазы молока, но и установить его сортность по показателю бактериальной обсемененности в любой момент времени / Это, в свою очередь, открывает возможность использования понятия продолжительности бактерицидной фазы молока в качестве универсального показателя при оценке эффективности технологических процессов и оборудования, предназначенных для целей его первичной обработки

На основании полученных соотношений проведен анализ качества молока вырабатываемого в реальных условиях производства

Показано, что общепринятая технология первичной обработки принципиально не позволяет обеспечить высокого качества конечного продукта независимо от условий его получения В частности, максимальная продолжительность бактерицидной фазы молока вырабатываемого в условиях летних лагерей крайне невелика и составляет лишь около 2,4 часа от начала доения (рисунок 2) Продолжительность бактерицидной фазы молока вырабатываемого в условиях ферм несколько выше Однако и в этом случае ее значение не превышает 2,7 часа По сути дела ресурс бактерицидности молока является полностью израс-

ходоеанным на этапе промежуточной транспортировки, либо практически сразу же после его перекачки в танк-охладитель.

п(0к10.!!

Я 6 4

О

О 2 Л й 8 ¡0 12 14 16 18 20 221,час

Рисунок 2. - Графическая зависимость роста концентрации бактерий от времени и технолО! ии обработки ! -фермы; 2 - пешне лагеря

Кроме того, показано, что улучшение санитарно-гигиенического состояния доильного оборудования оказывает существенное влияние на формирование качества конечного продукта (рисунок 3), таким образом основным направлением решения этой проблемы является реализация быстрого охлаждения парного молока, которое должно осуществляться в процессе его непосредственного получения.

ЙОЫО;"

к б

2 0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 1,час Рисунок 3, - Графическая зависимость роста концентрации бактерий от времени и уровня исходной бактериальной обсемененной™ молока: ! — п<> — 2-10111 м": 2- По =■ 3-10^ м'\ 3 - Пи - 4-10ш м"3, 4 - по = 61010 м'3; 5 - п0 = 81010 м3

Т|1С'1ч.я гллип диссертации посвящена разработке основных принципов построении энергосберегающем технологии охлаждения парного молока, основанной на использовании одного из наиболее доступных источников естественного холода - воды с глубиной залегания 10-15 метров. Система охлаждения (рисунок 4) состоит ИЗ двухкоитурного жидкостного теплообменника 3, скважины малой производительности 7, насоса накопителя подогретой питьевой воды 9, расширителя 2, фильтров грубой, средней и тонкой механической очи-

стки молока 10 и стабилизатора потока молока 4, соединенного с расширителем 2 обводным вакуум про водом 5- Она также включает в себя вакуумную магистраль молокопровода 1 и теплоизолированную накопительную емкость молока б, которые одновременно являются составными элементами доильной установки. Такое конструктивное решение позволяет обеспечивать быстрое охлаждение молока и его очистку практически сразу в момент получения без нарушения работы доильной установка.

Рисунок 4, - Установка дня охлаждения молока: I-вакуум паи магистраль испокон pon о да, 2- расширитель, 3-тепЛообменкик, 4-стабилизатор; 5-обв одной вакуумпровод; б-накопительная емкость для молока; 7-скважина; 8--иаеос; Э—накопитель подогретой воды; фильтры

Принцип действия предлагаемого проточного охладителя заключается в следующем.

Парное молоко, поступающее по мол окоп ров оду 1 сл доильной установки, попадает в расширитель 2 и далее, пройдя через фильтры механической очистки 10. под действием собственного гидростатического напора подается во внутренний контур жидкостного теплообменника 3. В процессе взаимодействия с водой, циркулирующей во внешнем контуре теплообменника, температура молока понижается, после чего оно поступает в стабилизатор потока 4 и затем сливается в теплоизолированную накопительную емкость 6, где продолжает оставаться до окончания процесса доения коров.

Используемая для охлаждения молока вода извлекается из скважины 7 малой производительности 7 пробуренной в непосредственной близости от фермы. Подъем воды и ее подача во внешний контур теплообменника 3 осуществляется с помощью насоса 8. Накопитель 9, соединенный с выходом внешнего контура теплообменника 3 предназначен для сбора «отработанной» подогретой воды, которая в дальнейшем используется в качестве питья для коров, а также проведения различных гигиенических мероприятий.

Наряду с относительной простотой реализации, предлагаемый способ первичной обработки характеризуется высокой экономичностью, поскольку все энергетические затраты на охлаждение молока связаны лишь с подъемом воды

из скважины, установленной в непосредственной близости от фермы При по-луторакратном превышении массового расхода охлаждающей воды над массовым расходом молока в системе уровень потребляемой мощности, в расчете на одну ферму в 200 коров, не превышает 750 Вт

Другим положительным моментом, связанным с внедрением данного способа охлаждения, является также решение проблемы водоснабжения летних лагерей

По результатам оценки эффективности предлагаемого технологического процесса установлено, что, при наиболее приемлемом уровне охлаждения +9 °С, продолжительность бактерицидной фазы свежевыдоенного молока составляет 22,4 часа Это более чем в 9,3 раза превышает продолжительность бактерицидной фазы молока охлажденного по общепринятой технологии Кроме того, по уровню бактериальной обсемененности, в пределах временного интервала хранения 28,8 часа такое молоко соответствует высшему сорту и, следовательно, может быть реализовано по самой высокой закупочной цене

На основании комплексного анализа системы в целом, установлено, что одним из основных условий, способствующих реализации высокой эффективности охлаждения в каналах теплообменника, является обеспечение постоянства массовых расходов взаимодействующих жидкостей Однако из-за крайне нестабильного режима движения молока в магистрали доильной установки выполнение этого условия представляется достаточно сложным Экспериментально установлено, что тщательная нивелировка магистралей позволяет лишь частично упорядочить подачу и свести ее к виду, определяемому соотношением

где шг(/) - мгновенное значение массового расхода молока, тт 0 — его усредненный за большой промежуток времени массовый расход, Ат их- амплитуда и период модуляции массового расхода

С целью снижения уровня модуляции массового расхода разработана конструкция элементов подключения теплообменника в виде расширителя (рисунок 5) и стабилизатора потока (рисунок 6), обеспечивающих отбор молока из магистрали доильной установки и преобразование его пульсирующей подачи в сплошной непрерывный поток Дополнительная стабилизация потока обеспечивается за счет установки в расширителе фильтров механической очистки и выравнивания давлений остаточной атмосферы на входе и выходе теплообменника путем соединения объемов расширителя и стабилизатора потока обводным вакуумпроводом

Показано, что в условиях пульсирующей подачи амплитуда колебаний уровня свободной поверхности молока в расширителе находится в существенной зависимости от его диаметра Это в свою очередь позволяет свести к минимуму колебания величины собственного гидростатического напора, обеспечивающего дальнейшее движение молока в системе Как установлено, его значение может быть рассчитано по формуле

(5)

71 рЛ к Т )

где Аро - средняя разность высот между уровнями свободной поверхности молока в расширителе и стабилизаторе потока; рг - плотность молока; с/р - диаметр расширителя.

Рисунок 5 - Расширитель: I - корпус, 2 -нхо/шой патрубок; 3 - выходной патрубок; 4 -штуцер ^вводного вакуумпровода; 5 -фильтры механической очистки молока; 6 -съемная крышка; 7 — патрубок отвода молока; Я - прижимная струбцина

Рисунок 6 - Стабилизатор потока: I корпус; 2 - входной патрубок, 3 - выходной патрубок, 4 - штуцер обводного ¡шуум-провола; 5 - съемная крышка; 6 - прижимная струбцина

Исходя из этого, и ходе дальнейшего анализа, выполненного с учетом гидравлического сопротивления каналов теплообменника, а также проницаемости фильтров грубой, средней и тонкой механической очистки, установлено, что мгновенное значение массового расхода молока в теплообменнике может быть рассчитано с помощью соотношения

Мг

2 /1,;,т . | 2тг

п% Ы.

2

51П

V т

з Я Л '"к ^к 1-1 ^ф.Р^'ф,!

317,:/т(]

где $ - ускорение свободного падения; цг — динамическая вязкость молока; и /7К - площадь поперечного сечения и смачиваемый периметр каналов соот-

ветственно, /то и 7УК — длина каналов теплообменника и их число, 8ф и — толщина и площадь поперечного сечения фильтра, — его проницаемость

Показано, что в диапазоне значений 0 < Ат/тт0 < 0,8 зависимость относительного значения параметра теплопередачи теплообменника от глубины модуляции массового расхода молока в системе может быть представлена выражением

КГ (^)о

= ехр

1,84

(А ) т -0,07 ( \ Ли

1^,0 >

(8)

где КГ — требуемое значение параметра теплопередачи теплообменника с учетом модуляции массового расхода молока в его каналах, (КГ)0 - значение параметра теплопередачи, рассчитанное при стабильной подаче, К — коэффициент теплопередачи, - площадь поверхности теплообмена

Из последнего соотношения (рисунок 7) следует, что минимальное значение параметра теплопередачи КГ и соответственно минимальная масса и габариты устройства в целом могут быть обеспечены лишь при глубине остаточной модуляции массового расхода молока в каналах теплообменника менее 20%

КБ/РОО, 7 б 5 4 3 2 1 О

0,0 0,1 0 2 0,3

0,4

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 А,/тг1)

Рисунок 7 - Графическая зависимость относительного значения параметра теплопередачи от глубины модуляции массового расхода

На основании проведенного анализа сформулирован ряд наиболее общих технических требований, предъявляемых к основным элементам системы

В четвертой главе диссертации теоретически и экспериментально исследуются процессы, определяющие условия теплообмена в каналах реальных охладителей Установлено, что при располагаемой величине собственного гидростатического напора, не превышающей одного метра водяного столба, в каналах горячего контура теплообменника может быть реализован лишь ламинарный режим течения, с относительно низкой эффективностью теплоотдачи

Показано, что при таком режиме течения наиболее рациональной с точки

зрения построения компактных теплообменников является прямоугольная форма сечения каналов с высоким значением отношения размеров смежных сторон Такая форма способствует реализации наиболее приемлемого соотношения между коэффициентом теплоотдачи и площадью поверхности теплообмена в условиях жесткого ограничения на гидравлическое сопротивление теплообменника

К другим достоинствам плоских каналов следует отнести их высокую технологичность и относительную доступность для проведения качественной механической очистки

Что касается методов расчета теплоотдачи в таких каналах, то к настоящему времени они достаточно хорошо разработаны, хотя в принципе это утверждение в полной мере распространяется лишь на два предельных случая, отвечающих граничным условиям первого или второго рода, то есть при постоянной по длине канала температуре стенки или постоянной плотности теплового потока Однако, как показали исследования, ни одно из них в условиях поставленной задачи не выполняется даже приблизительно Это в свою очередь потребовало более детального анализа особенностей граничных условий, определяющих процесс формирования коэффициентов теплоотдачи в каналах проектируемых систем

По результатам проведенного теоретического анализа установлено, что температура стенки и линейная плотность передаваемой мощности вдоль поверхности теплообмена изменяются по экспоненциальному закону

где 'К - коэффициент теплопроводности жидкости, с- ее удельная теплоемкость, х - продольная координата Индексы «г» и «х» при обозначениях соответствуют молоку и воде, соответственно Индексы «1» и «2» характеризуют теплофизические параметры жидкостей на входе и выходе теплообменника

При этом, как показывают расчеты, линейная плотность передаваемой мощности изменяется по длине канала более чем в 6 раз, а неравномерность температуры стенки по его длине составляет около 21 °С

Таким образом, из приведенных результатов следует, что предположение о применимости предпосылок, соответствующих граничным условиям первого или второго рода (Гст sconst или q'cr = const), к описанию процессов конвективного теплообмена в реальных системах даже в случае первого приближения представляется достаточно грубым В то же время достаточно грубым является и предположение о постоянстве теплофизических свойств жидкостей, посколь-

1 1

У =---,

сгтг0 схтх

(KF)0(Trl -Гх2)

(10)

ну в процессе движения но каналам теплообменника динамическая вязкость молока изменяется более чем е 2,2 раза. Поэтому с целью выработки более надежного критериального соотношения была проведена серия модельных экспериментов по исследованию теплоотдачи в каналах при граничных условиях, максимально приближенных к реальным. Экспериментальные макеты (рисунок 8) состояли из набора стальных прямоугольных пластин 1, спаянных так, что они образовывали чередующиеся между собой шесть параллельных каналов горячего и семь параллельных каналов холодного контуров теплообменника. Входы 3 и 4 каналов горячего и холодного контуров, а также соответствующие им выхоДы. располагались на концах диагоналей боковых сторон разделительных пластин и объединялись между собой с помощью коллекторов 5. Установленные на коллекторах штуцеры 6 предназначались для подключения макетов к жидкостной магистрали.

Величина зазоров в исследуемых каналах А устанавливалась с помощью герметизирующих прокладок и изменялась соответственно в пределах от 1 до 2 мм. Ширина каналов Ь изменялась в пределах от 30 до 60 мм. а их длина /то - в пределах от 0.5 до 1 м. Во всех случаях толщина стенок 8СТ, выполненных из стали, оставалась неизменной и составляла 0,7 мм. В качестве рабочей жидкости использовалась вода.

Экспериментальные исследования условий теплоотдачи проводились по общепринятой методике на установке (рисунок 9), состоящей из набора контрольно-измерительных приборов по определению массовых расходов жидкостей, их начальных и конечных температур, а также перепада температур по толщине стенок каналов.

Рисунок X Конструкция экспериментальных макетов I - пластины, 2 герметизирующие прокладки: 3: 4 - каналы горячего и холодного контуров; 5 -- коллекторы; 6 - штуцера

Рисунок 9. Схема экспериментальной установки: I - теплообменник; 2 -■ вентиль.

3,5 "электрические- нагреватели; 4 -- ротаметр; б - термопары; 7 — термометры

Принцип действия установки Заключался к следующем. Холодная вода после прохождения через вентиль 2, электрический нагреватель В и ротаметр 4 при заданном уровне объемного расхода и температуры подавалась на вход голодного контура теплообменника I. С выхода холодного контура вода поступала в нагреватель 5, откуда при более высокой температуре в режиме противотока вновь подавалась в теплообменник па вход его горячего контура, С выхода горячего контура «отработанная» вода поступала на слив.

Экспериментальные данные в виде зависимостей lg(Nu) = f\ |lg{Rc)] при

сунках 1012,

На основании математическом обработки полученных экспериментальных результатов установлено, что, в пределах изменения значений критерия Рейнольдса 50 < Ке < 800, условия теплоотдачи в плоских каналах большой протяженности с достаточной для практического применения точностью могут быть описаны с помощью критериального соотношения

где Re = (piW.JK11)/р ; Nu = (arf3H1 J/X, - критерии Нуссельта; Рг = (цс)Д - критерий Прандтля: 9 - средняя скорость движения жидкости: dWi = 4FKjГ!к эквивалентный диаметр каналов; а коэффициент теплоотдачи.

= hI<s(Fr)J и ]g[Nu/Pr0,17] от lg|Re] представлены на ри-

Wu = ),91 Re0'17 Рг0,17

(11)

Рисунок 10 - Графическая зависимость lg(Nu) от lg(Re) Pr D - 4,8, о - 5,4, Д - 6,4

¥М ¡¡а»1' 1

0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 Ig(Pr) Рисунок 11 - Графическая зависимость комплекса lg(Nu/Re° 17) от lg(Pr)

Рисунок 12 - Графическая зависимость комплекса Ig[Nu/PrC'17] от lg[Re]

При обобщении результатов экспериментов в качестве характерного раз-

мера системы принимался эквивалентный диаметр, а в качестве определяющей температуры — средняя температура жидкости

В ходе дальнейших экспериментальных (рисунок13, 14) и теоретических исследований показано, что деформация стенок в условиях значительного перепада давлений в смежных контурах теплообменника приводит к изменению эквивалентного диаметра каналов, соответствующие значения которых (при Ъ » И) могут быть рассчитаны с помощью следующих соотношений

^экв,г = 2(й-1,ЗЗСтах), (12)

¿экв,х= 2(/г + 1,ЗЗСтах), (13)

где £тах — максимальная величина поперечного прогиба стенок, значение которой при жестком защемлении их контура может быть оценена по формуле

0,0284ЛРЬА

Е8Ц1 +1,056(6 /то)5]'

где АР — перепад давлений, Е — модуль Юнга

Сп

(14)

Рисунок 13 - Схема экспериментальной установки 1 - макет исследуемого канала, 2 - форвакуумный насос, 3 - вакуумный манометр, 4 - вентиль, 5- индикатор часового типа

Установлено, что изменение эквивалентного диаметра приводит к существенному изменению проницаемости каналов и, соответственно, уменьшению массового расхода молока в горячем контуре теплообменника Поскольку в пределах располагаемого собственного гидростатического напора изменение проницаемости может быть скомпенсировано при величине прогиба не превышающей ¿¡тах =0,04/7, то, согласно (14), в целях обеспечения требуемой жесткости минимальная толщина и материал стенок каналов должны удовлетворять условию

6„=з

0,0284 АРЬ4

0,04/г£[1 + 1,056(6 /т0)5]

(15)

мм

/6,05 4

/""0,04

^-^"0,02 1

——----- < 0,01 ^-^^W ,

-30 -20 -10 0 10 20 х, мм

Рисунок 14 - Графическая зависимость распределения прогиба стенки по ширине канала от перепада давлений 1 - ДР = 2,03 104 Па, 2 - ДР = 4,05 104 Па 3 - ДР = 6,08 1 04 Па, 4 - ДР = 8,1 104 Па, 5 - ДР = 1,01 105 Па

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета высокоэффективных жидкостных теплообменников, а также сформулирован ряд практических рекомендаций по выбору основных геометрических параметров проектируемых устройств

В пятой главе диссертации представлены результаты исследования процесса охлаждения молока в производственных условиях для теплообменников производительностью 250, 750 и 1000 л/ч

Теплообменник с производительностью 250 л/ч спроектирован для совместной работы с доильными установками, оснащенными четырьмя вакуумными магистралями, а теплообменник с производительностью 750 л/ч предназначен для быстрого охлаждения молока в схемах доения коров с одним центральным молокопроводом

В процессе изготовления, настройки и непосредственной эксплуатации систем быстрого охлаждения молока, теплообменники 250 и 750 л/ч, были выявлены некоторые особенности, анализ которых позволил сформулировать основные принципы дальнейшего совершенствования проточных систем

- конструкция охладителя должна иметь моноблочное исполнение, что может быть обеспечено объединением напорного коллектора горячего контура теплообменника с расширителем Такое конструктивное решение полностью исключает возможность натекания атмосферного воздуха в объем теплообменника, а также способствует упрощению технологии очистки системы в целом,

- при изготовлении охладителей необходимо использовать более стойкие по сравнению с алюминием материалы Например, нержавеющую сталь 08Х17Т, 12Х18Н10Т или 12Х21Н5Т,

- как и в случае теплообменника с производительность 250 л/ч, конструкция охладителя должна полностью исключать возможность контакта молока с охлаждающей водой В этом плане одним из наиболее перспективных направлений решения этой проблемы является переход к менее трудоемким полусварным конструкциям,

- число герметизирующих прокладок должно быть, сведено к минимуму, а крышки всех технологических люков должны оснащаться петлями;

- конструкция охладителя должна быть унифицированной. При этом его компоновочная схема, за исключением геометрических размеров, не должна зависеть от его производительности.

Эти принципы нашли свое воплощение в более перспективной конструкции базовой модели моноблочного охладителя (рисунок 14), защищенной патентом Российской федерации. К настоящему времени данная модель охладителя прошла испытания и внедрена в СПК «Исады» Спасског о района Рязанской области.

9

Рисунок 16. - Конструкция моноблочного охладителя с кожухом и без кожуха: I -теплообменник; 2, 3 - верхний (расширитель) и нижний коллекторы, 4 - рама; 5 - фильтры; 6, 7 -водяные коллекторы; 8 - съемная крышка; 9 - силовой винт; 10 - подвижное коромысло; 11 - петля; 12 - замок, 13, 14 - входной и выходной патрубки, 15 - патрубок нижнего коллектора, 16 - штуцер обводного вакуум провода; 17, 18 - входной и выходной штуцера водопроводной магистрали, 19 - кожух

В процессе испытаний молокпохладителя (величина зазоров в каналах И= 1 мм, ширина каналов Ь — 100 мм, длина каналов /то = I ООО мм, число каналов молочного контура Л^ЗО, толщина стенки д„= 1,5 мм, материал сталь нержавеющая 12Х18М10Т, диаметр расширителя ¿^=200 мм, высота расширителя /р~350 мм) были получены следующие результаты. При температуре воды +7 °С, поступающей из скважины малой производительности с объемным рас-

ходом 1,5 м3/ч, и температуре молока +36 °С, поступающего в расширитель с объемным расходом 1 м3/ч, температура молока на выходе охладителя составляла +9 °С По уровню бактериальной обсемененности молоко соответствовало высшему сорту

При годовой выработке молока 595,3 тонны и стоимости охладителя 75,4 тыс рублей в год срок окупаемости установки составил 4,6 месяца

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Технология проточного охлаждения парного молока должна предусматривать непосредственное подключение высокоэффективного жидкостного теплообменника к вакуумной магистрали доильной установки через расширитель с фильтрами механической очистки и стабилизатор потока, соединенных между собой обводным вакуумпроводом Такое конструктивное решение позволяет обеспечивать быстрое охлаждение молока и его очистку практически сразу в момент получения без нарушения производительности доильной установки

2 В случае жесткого ограничения на гидравлическое сопротивление теплообменника, его каналы должены иметь прямоугольную форму сечения с высоким значением отношения размеров смежных сторон Такая форма сечения способствует реализации наиболее приемлемого соотношения между коэффициентом теплоотдачи и площадью поверхности теплообмена в охладителе К другим достоинствам плоских каналов следует отнести их высокую технологичность и относительную доступность для проведения качественной механической очистки

3 Для преобразования пульсирующего режима движения молока в сплошной непрерывный поток и его очистки необходимо устанавливать расширитель, содержащий входной и выходной патрубки для молока, штуцер обводного вакуумпровода и фильтры механической очистки молока

4 Для обеспечения выравнивания внешних давлений, обусловленных наличием остаточной атмосферы на входе и выходе теплообменника, необходимо использование стабилизатора потока, соединенного с расширителем обводным вакуумпроводом, что способствует дополнительной стабилизации скорости движения молока в каналах теплообменника, а также исключает возможность образования паровоздушных пробок, блокирующих его подачу

5 Производственные исследования показали, что теплообменник с параметрами величина зазоров в каналах й=1мм, ширина каналов Ь = 100 мм, длина каналов /то = 1 м, толщина стенки = 1,5 мм, внутренний диаметр расширителя й?р=200 мм, высота расширителя /р=350 мм, материал сталь нержавеющая 12Х18М10Т, количестве каналов 60, позволяет производить охлаждение молока с температуры +36 °С до +9 °С при температуре охлаждающей воды +7 "С, и среднем расходе охлаждающей воды и молока 1,5 и 1 м3/ч При этом по показателю бактериальной обсемененности охлажденное молоко соответствует высшему сорту

6 На основании термодинамического подхода получены аналитические соотношения, описывающие динамику процесса протекания бактерицидной фазы свежевыдоенного молока в зависимости от температурного режима его хранения Наличие таких соотношений открывает возможность количественной оценки эффективности оборудования и технологических процессов, предназначенных для его первичной обработки

7 Установлено, что общепринятая технология первичной обработки молока, независимо от условий его получения, не позволяет обеспечить высокое качество конечного продукта В частности, продолжительность бактерицидной фазы молока вырабатываемого в условиях летних лагерей и ферм отличается несущественно и составляет 2,4 и 2,7 часа соответственно Показано, что улучшение санитарного состояния доильного оборудования играет важную роль в формировании качества конечного продукта, однако основным направлением решения этой проблемы является реализация технологии быстрого охлаждения молока в процессе его непосредственного получения

8 Предложен способ проточного охлаждения молока, основанный на использовании одного из наиболее доступных источников естественного холода — воды с глубиной залегания 10-15 метров Его практическая реализация предусматривает непосредственное подключение высокоэффективного жидкостного теплообменника к магистрали доильной установки, что позволяет обеспечивать быстрое охлаждение молока и его очистку практически сразу в момент получения при уровне потребляемой мощности, не превышающей 750 Вт

9 Показано, что продолжительность бактерицидной фазы свежевыдоенного молока, обработанного по предлагаемой технологии, составляет 22,4 часа, что более чем в 9,3 раза превышает продолжительность бактерицидной фазы молока охлажденного по общепринятой технологии Кроме того, по уровню бактериальной обсемененности, в пределах 28,8 часов хранения такое молоко соответствует высшему сорту и, следовательно, может быть реализовано по самой высокой закупочной цене

10 По результатам исследований режима движения молока в магистрали доильной установки разработана конструкция элементов подключения теплообменника, обеспечивающих отбор молока из магистрали и преобразование его пульсирующей подачи в сплошной непрерывный поток На основании теоретического анализа гидравлического тракта системы в целом получены аналитические соотношения, определяющие величину собственного гидростатического напора, а также зависимость параметра теплопередачи от глубины остаточной модуляции массового расхода молока в каналах теплообменника

11 Теоретически и экспериментально исследованы условия конвективного теплообмена в каналах жидкостных теплообменников Установлен режим течения жидкости, а также определена наиболее приемлемая с точки зрения данного применения форма поперечного сечения каналов Проанализированы особенности граничных условий определяющих процесс формирования коэффициентов теплоотдачи в каналах реальных систем В связи с их существенным отличием от граничных условий первого и второго рода проведена серия модельных экспериментов, при обобщении результатов которых получено крите-

риальное соотношение, описывающее условия теплоотдачи в плоских каналах большой протяженности

12 Исследование влияния деформаций разделительных перегородок на условия теплоотдачи и гидравлическое сопротивление каналов при больших перепадах давления в смежных контурах теплообменника показали, что при величине зазоров в каналах /г=1мм, ширине каналов b = 100 мм, длине каналов /то = 1 м и перепаде давлений ДР = 1,01 10s Па, толщина стенок каналов должна составлять не менее 1,5 мм

13 В ходе испытаний и дальнейшей эксплуатации разработанных систем установлено, что средний уровень охлаждения молока соответствует расчетному значению и в летнее время года составляет около +9 °С По отзывам хозяйств - непосредственных производителей молока, конструкции охладителей отвечают всем требованиям, предъявляемым к оборудованию, предназначенному для длительной эксплуатации в условиях летних лагерей Они надежны, экономичны, просты в обслуживании, хорошо поддаются очистке, имеет небольшую массу и габариты

14 Вместе с тем, в процессе изготовления и непосредственной эксплуатации охладителей были выявлены некоторые особенности, анализ которых позволил сформулировать основные принципы дальнейшего совершенствования проточных систем Эти принципы нашли свое воплощение в более перспективной базовой модели моноблочного охладителя, которая в настоящее время прошла испытания и продолжает эксплуатироваться в СПК «Исады» Спасского района Рязанской области

В приложении представлены документы, подтверждающие внедрение и использование результатов проведенных исследований, экспериментальные данные, а также перечень патентов и авторских свидетельств, проанализированных в процессе выполнения настоящей диссертационной работы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Пушкин, В А Количественная оценка бактерицидных свойств молока / А И Улитенко, Э И Соколовский, В А Пушкин // Молочная промышленность -2002 - № 8 - с 20-23

2 Пушкин, В А Проточный охладитель парного молока производительностью 250 л/ч / А И Улитенко, В А Пушкин // Холодильная техника -2002 - № 8 -с 22

3 Пушкин, В А Быстрое охлаждение молока на летних фермах / А И Улитенко, В А Пушкин // Молочная промышленность - 2002 - № 9 - с 29-30

4 Пушкин, В А Технология быстрого охлаждения молока в условиях работы летних ферм / А И Улитенко, В А Пушкин // Холодильная техника -2002 - № 9 - с 20-21

5 Пушкин, В А Проточный охладитель производительностью 750 л/ч парного молока / А И Улитенко, В А Пушкин // Молочная промышленность -

2002 -№10 - с 46

6 Пушкин, В А Оборудование для первичной обработки молока / А И Улитенко, В А Пушкин // Механизация и электрификация сельского хозяйства -2003 - № 3 -с 12-13

7 Пушкин, В А Высокоэффективный проточный молокоохладитель/ А И Улитенко, В А Пушкин//Пищевая промышленность -2003 №5 -с 38

8 Пушкин, В А Высокоэффективный щелевой теплообменник / В А Пушкин // Электроника Межвуз сб науч тр - Рязань - 2003 - С 8-9

9 Пушкин, В А Энергосберегающая технология первичной обработки молока/А И Улитенко, В А Пушкин//Аграрная наука - 2003 №7 - с 18-20

10 Пушкин, В А Устройство для охлаждения парного молока / А И Улитенко, В А Пушкин // Информационный листок о НТР № 61-108-03 -Рязань ИЦРязанский ЦНТИ -2003 -4 с

11 Пушкин, В А Исследование условий теплообмена в плоских каналах большой протяженности при ламинарном режиме течения / А И Улитенко, В А Пушкин, Э И Соколовский, И Н Романов // Холодильная техника - 2003 -№12 - с 14-16

12 Пушкин, В А Влияние технологии первичной обработки на бактерицидные свойства молока / А И Улитенко, Э И Соколовский, В А Пушкин // Хранение и переработка сельхозсырья -2003 -№12 - с 83-86

13 Пушкин, В А Зависимость качества молока от технологии его первичной обработки / А И Улитенко, Э И Соколовский, В А Пушкин // Переработка молока Специализированный информационный бюллетень - 2004 - № 1 (51) - с 24-25

14 Пушкин, В А Система стабилизации температуры оболочек мощных электронных устройств / А И Улитенко, В В Прадед, В А Пушкин // Приборы и техника эксперимента -2003 - №5 -с 156-159

15 Пушкин, В А Компактная система охлаждения мощных газовых лазеров / А И Улитенко, В В Прадед//Холодильная техника 2003 -№10 - с 20 -21

16 Патент на изобретение 1Ш 2233582 С1, 7 А 01 I 9/04, Б 25 Б 3/00, Б 28 О 3/00, 7/00 Устройство для охлаждения молока / Авт изобрет А И Улитенко, В А Пушкин - Заявл 13 01 2003, № 2003100963/12, Опубл в Б И 10 08 2004 №22

17 Пушкин, В А Оценка бактерицидное™ молока в условиях реального производства / А И Улитенко, В А Пушкин // Межрегиональная научно-практическая конференция «Опыт и проблемы государственного регулирования агропромышленного производства и продовольственного рынка» Тезисы докладов Рязань, февраль 2002 - Рыбное, Рязанской обл - 2002 -С 288-291

18 Пушкин, В А Энергосберегающая технология быстрого охлаждения молока в условиях работы летних ферм / А И Улитенко, В А Пушкин // Межрегиональная научно-практическая конференция «Опыт и проблемы государственного регулирования агропромышленного производства и продовольственного рынка» Тезисы докладов Рязань, февраль 2002 — Рыбное, Рязанской обл -2002 - С 291-293

19 Пушкин, В А Высокоэффективный проточный охладитель молока / А И Улитенко, В А Пушкин // Общероссийская конференция «Современные наукоемкие технологии» Тезисы докладов Сочи, май 2002 - Приложение к журналу «Успехи современного естествознания» - 2002 - № 3 - с 23

20 Пушкин, В А Энергосберегающая технология быстрого охлаждения молока / А И Улитенко, В А Пушкин // Общероссийская конференция «Современные наукоемкие технологии» Тезисы докладов Сочи, май 2002 - Приложение к журналу «Успехи современного естествознания» - 2002 - № 3 - с 24

21 Пушкин, В А Количественная оценка бактерицидных свойств молока / А И Улитенко, В А Пушкин // II общероссийская конференция «Успехи современного естествознания» Тезисы докладов Сочи, октябрь 2002 - Приложение к журналу «Успехи современного естествознания» - 2002 - № 6 - с 9

22 Пушкин, В А Проточный охладитель молока / А И Улитенко, В А Пушкин // II общероссийская конференция «Успехи современного естествознания» Тезисы докладов Сочи, октябрь 2002 - Приложение к журналу «Успехи современного естествознания» - 2002 - № 6 - с 9

Отпечатано с качеством, полностью соответствующим качеству оригинала заказчика

Бумага офсетная Гарнитура Times Печать ризографическая Уел п л 1 Тираж 100 экз Заказ №99

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им прф П А Костычева» 390044 г Рязань, ул Костычева, 1

Отпечатано в информационном редакционно-издательском центре ГОУ ВПО РГСХА 390044 г Рязань, ул Костычева, 1

РЕФЕРАТ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА В УСЛОВИЯХ ЕГО НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.

1.1. Требования, предъявляемые к молоку при его массовых заготовках.

1.2. Общая характеристика холодильного оборудования.

1.2.1. Краткая историческая справка.

1.2.2. Современное оборудование и перспективы его развития.

1.3. Постановка задачи.

2. ПОКАЗАТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ.

2.1. Разработка методики количественной оценки бактерицидных свойств молока.

2.2. Влияние технологии первичной обработки на качество вырабатываемого молока.

2.3. Зависимость качества вырабатываемого молока от его исходной бактериальной обсемененности.

2.4. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРНОГО МОЛОКА.

3.1. Устройство и принцип работы проточного молокоохладителя.

3.2. Основные технические показатели системы.

3.2.1. Энергетические затраты на охлаждение.

3.2.2. Оптимизация режима охлаждения.

3.3. Режим движения молока в магистрали доильной установки.

3.4. Элементы подключения теплообменника.

3.4.1. Расширитель.

3.4.2. Стабилизатор потока.

3.5. Фильтры механической очистки молока.

3.6. Собственный гидростатический напор.

3.7. Водопроводная магистраль.

3.8. Скважина малой производительности.

3.9. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ТЕПЛООБМЕНА В ПЛОСКИХ КАНАЛАХ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ ПРИ ЛАМИНАРНОМ

РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ.

4.1. Основные соотношения, выбор геометрии каналов.

4.2. Конструкция экспериментальных макетов.

4.3. Схема экспериментальной установки.

4.4. Анализ результатов эксперимента.

4.5. Влияние толщины стенки.

4.6. Расчет и проектирование жидкостных теплообменников.

4.6.1. Параметр теплопередачи.

4.6.2. Основное геометрическое соотношение.

4.6.3. Соотношение между критериями Рейнольдса.

4.6.4. Соотношение между коэффициентами теплоотдачи.

4.6.5. Число каналов и их ширина.

4.6.6. Длина каналов теплообменника.

4.6.7. Площадь поверхности теплообмена.

4.6.8. Зависимость условий теплообмена от величины зазоров.

4.6.9. Методика расчета жидкостных теплообменников.

4.7. Выводы.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ

МОЛОКА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ, ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1. Программа и методика охлаждения молока в производственных условиях.

5.2. Теплообменники производительностью 250 и 750 л/ч.

5.2.1. Конструкция охладителя с производительностью 250 л/ч.

5.2.2. Конструкция охладителя с производительностью 750 л/ч.

5.2.3. Настройка и обслуживание охладителей.

5.2.4. Результаты испытаний.

5.3. Теплообменник производительностью 1000 л/ч.

5.3.1. Конструкция охладителя.

5.3.2. Результаты испытаний охладителя.

5.4. Внедрение результатов исследований.

5.5. Экономическая эффективность.

5.6. Выводы.

ВЫВОДЫ.

Основная масса молока, вырабатываемого в России, приходится на летний пастбищный период, с относительно высоким уровнем средней температуры окружающей среды. Из-за отсутствия эффективных способов охлаждения, в свежевыдоенном молоке происходит быстрый процесс нарастания кислотности, в связи с чем оно нередко становится малопригодным к глубокой переработке и принимается молочными предприятиями как низкосортное. Это приводит к существенным экономическим потерям товаропроизводителей, что, в сочетании с низкой производительностью труда, делает молочную отрасль производства в отдельных случаях практически нерентабельной. Поэтому в последнее время возникла острая необходимость в поиске новых технологических подходов к решению проблемы повышения качества первичной обработки молока в условиях его непосредственного производства.

Целью настоящей диссертационной работы является создание основных принципов построения энергосберегающей технологии охлаждения парного молока. Данная тема является логическим продолжением комплексных теплофизических исследований, проводимых на кафедре промышленной электроники Рязанском государственном радиотехническом университете, и направлена на решение одной из важных народно-хозяйственных проблем -повышение качества и продолжительности сохранения натуральных свойств свежевыдоенного молока.

В первой главе диссертации представлен аналитический обзор состояния проблемы охлаждения молока в условиях его непосредственного производства. Приведены основные требования, предъявляемые к молоку при его массовых заготовках. Изучены работы известных ученых занимающихся разработкой теории теплообмена и охлаждения молока М.А. Михеева, Ю.А. Цой,

П.В. Кугенева, Ю.В. Космодемьянского, С.А. Королева, Б.Ф. Галат. Дана краткая историческая справка, а так же рассмотрены перспективы развития современного холодильного оборудования и возможности его использования в условиях работы летних лагерей. В связи с высокой энергоемкостью процесса быстрого охлаждения проанализирован широкий перечень заявок и патентов на изобретения авторов: Ю.А. Цой, Т.Г. Исмаилова, A.M. Мусина, Ф.Г. Марьяхина, А.И. Учеваткина, П.А. Андреева, В.Д. Костина, Б.П. Коршунова, П.П. Латышева, Е.М. Клычева, А.И. Зеленцова, В.Н. Туваева, Н.И. Орловой, A.B. Гольденфанга, A.A. Телевного, Г.Ю. Гончаровой, Б.А. Кузнецова, В.П. Проценко, В.К. Сафонова, Б.Т. Маринюка. Особое внимание при этом уделено анализу технических решений, в которых проявляются признаки энергосберегающих технологий. Рассмотрены некоторые особенности условий реального производства, непосредственным образом влияющие на биохимические показатели конечного продукта.

Показано, что наряду с необходимостью проведения исследований, направленных на разработку основных принципов построения энергосберегающей технологии быстрого охлаждения молока, осуществляемой в процессе его получения, немаловажное значение приобретает проблема расчета и оптимизации условий теплообмена, а также проблема количественной оценки эффективности работы таких систем. На основании проведенного анализа сформулированы основные направления исследований настоящей диссертационной работы.

Во второй главе диссертации приведены результаты теоретических исследований, связанных с разработкой методики количественной оценки бактерицидных свойств молока. Показано, что свежевыдоенное молоко представляет собой высокоэнергетичную систему, стремящуюся занять уровень с минимальным значением энергии. Такой переход связан с необратимым преобразованием энергии, средняя скорость рассеяния которой находится в хорошем соответствии с известным соотношением Аррениуса. По результатам математической обработки представленных в литературе экспериментальных данных получены аналитические соотношения, описывающие процесс протекания бактерицидной фазы молока в зависимости от температурного режима его хранения. Это, в свою очередь, открывает возможность оценки эффективности оборудования и технологических процессов, предназначенных для первичной обработки молока с точки зрения качества конечного продукта.

Установлено, что общепринятая технология первичной обработки принципиально не способствует сохранению высокого качества молока независимо от условий его получения. В частности, максимальная продолжительность бактерицидной фазы молока вырабатываемого в условиях летних лагерей составляет около 2,4 часа. В условиях ферм продолжительность бактерицидной фазы несколько выше, хотя и в этом случае ее значение не превышает 2,7 часа. По сути дела ресурс бактерицидности молока является полностью израсходованным на этапе промежуточной транспортировки, либо практически сразу же после перекачки молока в танк-охладитель ТОМ-2.

В ходе дальнейшего анализа показано, что улучшение санитарного состояния доильного оборудования играет важную роль в формировании качества конечного продукта, однако основным направлением решения этой проблемы является реализация технологии быстрого охлаждения молока, осуществляемой в процессе его непосредственного получения.

По результатам исследований, представленным во второй главе сформулировано следующее научное положение, выносимое на защиту:

- использование термодинамического подхода к описанию процесса протекания бактерицидной фазы позволяет однозначно установить состояние свежевыдоенного молока с точки зрения конечного продукта и, таким образом, оценить эффективность технологических процессов и оборудования, предназначенных для его первичной обработки.

Третья глава диссертации посвящена разработке основных принципов построения энергосберегающей технологии быстрого охлаждения молока, основанной на использовании одного из наиболее доступных источников естественного холода - воды с глубиной залегания 10-15 метров. Ее практическая реализация предусматривает непосредственное подключение высокоэффективного жидкостного теплообменника к вакуумной магистрали доильной установки через расширитель с фильтрами механической очистки и стабилизатор потока, соединенных между собой обводным вакуумпроводом. Такое конструктивное решение позволяет обеспечивать очистку и быстрое охлаждение молока практически сразу в процессе его получения при потребляемой мощности, которая в расчете на среднюю ферму хозяйства (стадо из 200 голов) не превышает 750 Вт.

Другим положительным моментом, связанным с реализацией данного способа охлаждения, является также решение проблемы водоснабжения летних лагерей.

Показано, что при наиболее приемлемом уровне охлаждения +9 °С продолжительность бактерицидной фазы свежевыдоенного молока, обработанного по предлагаемой технологии, составляет 22,4 часа, что более чем в 9,3 раза превышает продолжительность бактерицидной фазы молока охлажденного по общепринятой технологии. Кроме того, по уровню бактериальной обсемененности, в пределах 28,8 часов хранения такое молоко сохраняет свойства, соответствующие высшему сорту и в течение этого времени может быть реализовано по самой высокой закупочной цене.

По результатам экспериментальных исследований режима движения молока в вакуумной магистрали, а также анализа баланса энергий в каналах теплообменника установлено, что основным условием, способствующим реализации высокой эффективности охлаждения, является обеспечение постоянства массовых расходов взаимодействующих жидкостей. Для выполнения этого условия разработана конструкция элементов подключения теплообменника (расширителя и стабилизатора потока), обеспечивающих отбор молока из магистрали молокопровода и преобразование его пульсирующей подачи в сплошной непрерывный поток без нарушения производительности доильной установки.

Показано, что уровень модуляции потока молока в системе определяется геометрическими размерами расширителя и может быть сведен к минимуму путем соответствующего подбора его диаметра. Дополнительная стабилизация потока обеспечивается за счет размещения в расширителе фильтров механической очистки и выравнивания давлений остаточной атмосферы на входе и выходе теплообменника путем соединения объемов расширителя и стабилизатора потока обводным вакуумпроводом.

На основании комплексного анализа жидкостного тракта системы в целом сформулированы наиболее общие требования, предъявляемые к основным элементам устройства. Получено аналитическое соотношение, определяющие величину собственного гидростатического напора в системе. Установлена зависимость параметра теплопередачи от глубины остаточной модуляции массового расхода молока в каналах теплообменника.

Приведено устройство, а также описан один из наиболее простых способов бурения скважин малой производительности. При этом отмечается, что использование глубинных скважин центрального водоснабжения в качестве альтернативных источников охлаждающей воды является менее предпочтительным из-за ее неизбежного подогрева в теплое время года.

По результатам исследований, представленным в третьей главе сформулированы следующие научные положения:

- использование в качестве хладоносителя воды с глубиной залегания 1015 метров позволяет создавать системы проточного охлаждения парного молока с высоким уровнем производительности при потребляемой мощности не более 750 Вт.

- использование расширителя с фильтрами механической очистки и соединенного с ним обводным вакуумпроводом стабилизатора потока в качестве элементов подключения теплообменника к магистрали доильной установки позволяет обеспечить максимальную эффективность его охлаждения при минимальных массогабаритных показателях устройства.

В четвертой главе диссертации теоретически и экспериментально исследуются процессы, определяющие условия конвективного теплообмена в каналах реальных охладителей. В ходе предварительного анализа установлен режим движения жидкостей, определена наиболее приемлемая с точки зрения построения компактных легкоразборных теплообменников форма сечения каналов, а также рассмотрены особенности граничных условий, определяющих процесс формирования коэффициентов теплоотдачи в каналах реальных систем.

Результаты предварительного анализа явились основанием для проведения серии модельных экспериментов по исследованию теплоотдачи в геометрически подобных системах при граничных условиях, максимально приближенных к реальным. По результатам обобщения экспериментальных данных получено критериальное соотношение, описывающее условия теплоотдачи в плоских каналах большой протяженности при ламинарном режиме течения жидкости.

Показано, что в условиях значительного перепада давлений в смежных контурах теплообменника деформация разделительных перегородок приводит к изменению гидравлического сопротивления каналов. В ходе экспериментальных и теоретических исследований сформулировано требование, предъявляемое к минимальному значению толщины стенки, при котором еще возможна компенсация потерь проницаемости в условиях располагаемого собственного гидростатического напора.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета высокоэффективных жидкостных теплообменников, а также сформулирован ряд практических рекомендаций по выбору основных параметров проектируемых устройств.

По результатам исследований, представленным в четвертой главе сформулировано следующее научное положение:

- использование плоских каналов с высоким отношением размеров смежных сторон позволяет создавать высокоэффективные легкоразборные проточные охладители молока с наиболее приемлемым соотношением между коэффициентом теплоотдачи и площадью поверхности теплообмена при жестком ограничении на гидравлическое сопротивление теплообменника.

В пятой главе диссертации представлены результаты исследования процесса охлаждения молока в производственных условиях для теплообменников производительностью 250, 750 и 1000 л/ч.

Теплообменник с производительностью 250 л/ч спроектирован для совместной работы с доильными установками, оснащенными четырьмя вакуумными магистралями, а теплообменник с производительностью 750 л/ч предназначен для быстрого охлаждения молока в схемах доения коров с одним центральным молокопроводом.

В процессе изготовления, настройки и непосредственной эксплуатации систем быстрого охлаждения молока, теплообменники 250 и 750 л/ч, были выявлены некоторые особенности, анализ которых позволил сформулировать основные принципы дальнейшего совершенствования проточных систем:

- конструкция охладителя должна иметь моноблочное исполнение, что может быть обеспечено объединением напорного коллектора горячего контура теплообменника с расширителем. Такое конструктивное решение полностью исключает возможность натекания атмосферного воздуха в объем теплообменника, а также способствует упрощению технологии очистки системы в целом;

- при изготовлении охладителей необходимо использовать более стойкие по сравнению с алюминием материалы. Например, нержавеющую сталь 08Х17Т, 12Х18Н10Т или 12Х21Н5Т;

- как и в случае теплообменника с производительность 250 л/ч, конструкция охладителя должна полностью исключать возможность контакта молока с охлаждающей водой. В этом плане одним из наиболее перспективных направлений решения этой проблемы является переход к менее трудоемким полусварным конструкциям;

- число герметизирующих прокладок должно быть сведено к минимуму, а крышки всех технологических люков должны оснащаться петлями;

- конструкция охладителя должна быть унифицированной. При этом его компоновочная схема, за исключением геометрических размеров, не должна зависеть от его производительности.

Эти принципы нашли свое воплощение в более перспективной конструкции базовой модели моноблочного охладителя, защищенной патентом Российской федерации. К настоящему времени данная модель охладителя прошла испытания и внедрена в СПК «Исады» Спасского района Рязанской области.

В процессе испытаний молокоохладителя (величина зазоров в каналах /г=1мм, ширина каналов Ъ = 100 мм, длина каналов /то = 1000 мм, число каналов молочного контура N„=30, толщина стенки 8СТ= 1,5 мм, материал сталь нержавеющая 12Х18М10Т, диаметр расширителя й?р=200 мм, высота расширителя /р=350 мм) были получены следующие результаты. При температуре воды +7 °С, поступающей из скважины малой производительности с объемным расходом 1,5 м3/ч, и температуре молока +36 °С, поступающего в расширитель с объемным расходом 1 м /ч, температура молока на выходе охладителя составляла +9 °С. По уровню бактериальной обсемененности молоко соответствовало высшему сорту. При годовой выработке молока 595,3 тонны и стоимости охладителя 75,4 тыс. рублей в год срок окупаемости установки составил 4,6 месяца.

По результатам исследований, представленным в пятой главе сформулировано следующее научное положение:

- реализация проточного охлаждения парного молока непосредственно в процессе его получения, позволяет примерно на 2 часа сократить продолжительность технологического процесса его первичной обработки в условиях летних лагерей при одновременном увеличении продолжительности бактерицидной фазы конечного продукта более чем в 9 раз.

Научная новизна. В ходе проведения диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

- установлены аналитические соотношения, описывающие процесс протекания бактерицидной фазы свежевыдоенного молока в зависимости от температурного режима его хранения;

- разработаны принципы построения экологически чистой энергосберегающей технологии охлаждения парного молока за счет использования воды с относительно небольшой глубиной залегания;

- установлено аналитическое соотношение, определяющее зависимость параметра теплопередачи от глубины модуляции массового расхода молока в каналах теплообменника;

- получено критериальное соотношение, описывающее условия теплоотдачи в плоских каналах большой протяженности.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Разработанные принципы и технология охлаждения молока позволяют улучшить качество конечного продукта и продолжительность сохранения его натуральных свойств. Сконструированны три типа охладителей с производительностью 250, 750 и 1000 литров парного молока в час, предназначенных для использования в различных схемах доения коров. К настоящему времени изготовлено девять единиц оборудования, которые прошли испытания и успешно эксплуатируются в пяти профильных хозяйствах Спасского района Рязанской области. Их применение позволило примерно на два часа сократить продолжительность процесса первичной обработки молока, снизить потребление энергии на его охлаждение, существенно улучшить гигиену производства и качество вырабатываемого продукта.

Разработка охладителя производительностью 1000 литров молока в час осуществлялось в процессе проведения НИР № 20-24, которая выполнялась на кафедре электронной техники и технологии РГРТА в соответствии с Постановлением губернатора Рязанской области «О финансировании проектов победителей конкурса грантов Рязанской области в сфере науки и техники из средств областного бюджета в 2004 году». В настоящее время данная модель охладителя, внедрена в СПК «Исады» Спасского района Рязанской области. Копии актов внедрения приведены в приложении.

Основные результаты настоящих исследований докладывались и обсуждались на межрегиональной научно-практической конференции «Опыт и проблемы государственного регулирования агропромышленного производства и продовольственного рынка» (г. Рязань, 2002 г.), общероссийской конференции «Современные наукоемкие технологии» и II общероссийской конференции «Успехи современного естествознания» (г. Сочи, 2002 г.). Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в 15-и статьях, 1-м патенте на изобретение, в тезисах 6-и научных конференций и 1-м отчете по НИР 20-04, которая выполнялась на кафедре электронной техники и технологии РГРТА на основании Постановления губернатора Рязанской области от 24 марта 2004 года «О финансировании проектов победителей конкурса грантов Рязанской области в сфере науки и техники из средств областного бюджета в 2004 году». Энергосберегающая технология быстрого охлаждения молока также демонстрировалась на IV Московском международном салоне инноваций и инвестиций, где была удостоена Бронзовой медали.

В заключении автор выражает глубокую благодарность научному руководителю кандидату технических наук, доценту кафедры промышленной электроники Рязанского государственного радиотехнического университета Улитенко Александру Ивановичу. Он также сердечно благодарит кандидата технических наук, доцента кафедры электронной техники и технологии РГРТУ Соколовского Эдуарда Ивановича за научные консультации и последующее внимание к работе.

1. Босин, И.Н. Охлаждение молока на комплексах и фермах /И.Н. Босин. -М.: Колос 1993.-46 с.

2. Барабанщиков, Н.В. Молочное дело: учебник для с.-х. вузов / Н.В. Барабанщиков, A.C. Шувариков. М.: Изд-во МСХА, 2000. - 348 с.

3. Галат, Б.Ф. Справочник по технологии молока / Б.Ф. Галат, Н.И. Машкин, Л.Г. Козача. Киев: Урожай 1990.

4. Ковалев, Ю.Н. Оборудование молочных технологических линий животноводческих ферм и комплексов / Ю.Н. Ковалев. М.: Россельхозиздат, 1978. - 191 с.

5. Вессер, Р. Технология получения и переработки молока. / Р. Вессер: пер. с французского. М.: Колос 1971. - 479 с.

6. Давыдов, Р.Б. Справочник по молочному делу / Р.Б. Давыдов- М.: Сельхозгиз, 1958. 123 с.

7. Петровский, В.А. Молочное дело / В.А Петровский. М.: Колос, 1980. -220 с.

8. Волчков, И.И. Теплообменные аппараты для молока и молочных продуктов / И.И. Волчков. М.: Пищевая промышленность 1972. - 216 с.

9. Бредихин, С. А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский, В.Н. Юрин. — М.: Колос, 2001. -400 с.

10. Таври лова, В.А. Емкостное оборудование молочной промышленности / В.А. Гаврилова. М.: Агропромиздат, 1978. - 184 с.

11. Ковалев, Ю.Н. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов / Ю.Н. Ковалев. М.: Россельхозиздат, 1987.

12. Зеликовский, И.А. Малые холодильные машины и установки / И.А. Зеликовский, Л.Г. Каплан. -М.: Пищевая промышленность, 1979.

13. Применение холода в пищевой промышленности: справочник / под ред. Кузьмина М.П. М.: Пищевая промышленность, 1979.

14. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. М.: Информагротех, - Ч. 1. - 1995. -96 с.

15. Общество с ограниченной ответственностью АГРОКОМ-М. 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 12, корп.45. Режим доступа: http://www.agrocom.ru/, свободный. 30.05.2002.

16. ООО «УНИКОМ» официальный представитель ОАО «Краснодарский компрессорный завод» Режим доступа: http://www.unicom.krasnodar.ru, свободный. 30.05.2002.

17. Вологодский машиностроительный завод. Россия, 160004, г. Вологда, ул. Клубова, 5: Режим доступа: http://www.vmz.ru, свободный. 11.01.2003.

18. Мелитопольский завод холодильного машиностроения «РЕФМА». 72301, Украина, г. Мелитополь, Запорожская обл., ул. Профинтерна, 15. Режим доступа: http://www.refma.com.ua/rus/contact.htm, свободный. 30.05.2002.

19. Машиностроительная кампания «Промтехника». 224001, Республика Беларусь, г.Брест, ул.Л-та Рябцева, 110. Режим доступа: http://promtechnika.bresttelecom.by/main.htm, свободный. 30.05.2002.

20. Журнал Молочная промышленность 2000г., №6, 6 7 с.

21. Атраментов, А.Г. Совершенствование первичной обработки молока / А.Г. Атраментов. -М.: ВО «Агропромиздат», 1990. 63 с.

22. Патент RU 2132129 С1, МКИ 6 А Ol J 9/04. Устройство для охлаждения молока / Ермичев В.А., Янченко B.C., Иванюга М.М. // № 96113745/13; заявлено 04.07.1996; Опубликовано 27.06.1999.

23. Патент RU 2110462 С1, МКИ 6 В 65 D 88/74, 81/38, А 47 J 41/02, А 01 J 9/04. Резервуар для охлаждения молока и способ его изготовления (варианты) / Грохотов A.C. // № 96101258/13; заявлено 18.01.1996; Опубликовано 10.05.1998.

24. Патент SU 1799238 A3, МКИ А 01 J 9/04. Устройство для охлаждения молока / Грохотов А .С. // № 4852380/13; заявлено 18.07.1990; Опубликовано 28.02.1993 Бюл. № 8.

25. Грохотов, А.С. Совершенствование процесса охлаждения молока в резервуаре из теплоизоляционного материала с поплавковым теплообменным аппаратом: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.20.01 Челяб. гос. агроинженер. ун-т.

26. Патент RU 2016824 С1, МКИ 5 В 65 D 88/74, 85/80. Емкость для хранения и транспортировки жидкостей / Кобозев И.В. // № 4943460/13; заявлено 07.06.1991; Опубликовано 30.07.1994.

27. Патент RU 2020117 С1, МКИ 5 В 65 D 88/74. Емкость для охлаждения, хранения и транспортировки жидких продуктов / Кобозев И.В. // № 4943461/13; заявлено 07.06.1991; Опубликовано 30.09.1994.

28. Тарасов, Ф.М. Гидродинамика и теплообмен в аппаратах молочной промышленности / Ф.М. Тарасов. М.: Пищевая промышленность, 1970. -215 с.

29. Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: пер. с англ. Справочник / X. Уонг. М.: Атомиздат, 1979. - 216 с.

30. Патент RU 2054607 С1, МКИ 6 F 25 D 1/00, А 01 J 9/04. Устройство для охлаждения молока на животноводческих фермах / Исмаилов Т.Г., Мусин A.M., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И. // № 93003851/13; заявлено 26.01.1993; Опубликовано 20.02.1996.

31. Патент ФРГ 4134277 С2, МКИ А 01 J 9/04, А 23 С 3/04, F 25 В 1/00. Охладитель молока / Д. Эрих и П. М. Нерн // № 95110816/13; заявлено 17.10.1991; Опубликовано 22.04.1993.

32. Патент RU 2080781 С1, МКИ 6 А 01 J 9/04. Установка для охлаждения молока / Туваев В.Н., Орлова Н.И. // № 95110249/13; заявлено 16.06.1995; Опубликовано 10.06.1997.

33. A.C. SU 1373371 А1, МКИ А 01 J 9/04. Установка для охлаждения молока / Гольденфанг А.В., Телевной А.А. // № 4058925/30-13; заявлено 22.04.1986; Опубликовано 15.02.1988 Бюл. № 6.

34. Патент RU 2015665 С1, МКИ 5 А 01 J 7/00, 9/02. Устройство для первичной обработки молока на доильных установках / Цой Ю.А. Кирсанов В.В., Зеленцов А.И., Герасенков А.А. // № 4953850/15; заявлено 18.06.1991; Опубликовано 15.07.1994.

35. Патент SU 1794235 A3, МКИ F25 D 3/00, А 01 J 9/04. Способ охлаждения молока и устройство для его осуществления / Гончарова Г.Ю., Кузнецов Б.А., Кудряшов В.И. // № 5019241/13; заявлено 28.12.1991; Опубликовано 07.02.1993 Бюл. №5.

36. A.C. SU 1346923 А1, МКИ F25 D 3/00, 7/00. Устройство для охлаждения молока / Проценко В.П., Сафонов В.К., Ращепкин М.И. // № 4013522/3113; заявлено 27.01.1986; Опубликовано 23.10.1987 Бюл. №39.

37. Патент RU 2081564 С1, МКИ 6 А 01 J 9/04. Охлаждающее устройство для ферм / Андреев П.А., Костин В.Д., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П. // № 95108441/13; заявлено 23.05.1995; Опубликовано 20.06.1997.

38. Патент RU 2092038 С1, МКИ 6 А 01 J 9/04. Водоохлаждающая установка для ферм / Андреев П.А., Костин В.Д., Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И.,

39. Коршунов Б.П., Цыганков М.А. // № 95117527/13; заявлено 16.10.1995; Опубликовано 10.10.1997.

40. Патент RU 2147716 С1, МКИ F 25 D 3/00, А 01 J 9/04. Приемник естественного холода для сельхозобъектов / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Костин В.Д., Баутин В.М., Антонов Ю.М. // № 99117379/13; заявлено 16.08.1999; Опубликовано 20.04.2000.

41. Патент SU 1793858 A3, МКИ А 01 J 9/04. Устройство для охлаждения молока / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Лукин С.А., Мещанов Ю.И., Казеев Ю.Р. // № 4953243/15; заявлено 21.06.1991; Опубликовано 07.02.1993 Бюл. №5.

42. А.С. SU 1317250 А1, МКИ F 25 D 1/00, 3/00. Установка для охлаждения молока / Каволелис Б.К., Дуда В.В., Мишейка П.А. // № 3990992/28-13; заявлено 17.12.1985; Опубликовано 15.06.1987 Бюл. №22.

43. А.С. SU 1401239 А1, МКИ F 25 D 1/00, А 01 J 9/04. Устройство для охлаждения молока / Тишанинов Н.П., Мальмин Н.Г. // № 4118339/28-13; заявлено 02.09.1986; Опубликовано 07.06.1988 Бюл. №21.

44. Патент RU 2084776 С1, МКИ 6 F 25 В 1/00. Способ получения холода / Маринюк Б.Т. // № 94017180/06; заявлено 10.05.1994; Опубликовано 20.07.1997.

45. Патент RU 2084777 С1, МКИ 6 F 25 В 1/04, 9/00. Холодильная машина / Маринюк Б.Т. // № 94034014/06; заявлено 15.09.1994; Опубликовано 20.07.1997.

46. А.С. SU 662044, МКИ А 01 J 5/00. Доильная установка / Краснокутский Ю.В., Иванова Р.И., Дьяченко М.К., Приходько В.П., Ковалев Е.Н., Цой Ю.В, Федоров А.В. // № 2328225/30-15; заявлено 01.03.1976; Опубликовано 15.05.1979 Бюл.№18.

47. Патент RU 2108711 С1, МКИ 6 А 01 J 9/04. Вакуумный охладитель молока / Ивановский Н.Н., Криворотько В.Н., Тарасенко Б.Ф., Шабля С.Г. //№ 97103918/13; заявлено 14.03.1997; Опубликовано 20.04.1998.

48. Патент RU 2150193 С1, МКИ А 01 J 9/04, F 25 D 7/00. Установка для бесфреонового охлаждения молока / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Костин В.Д., Баутин В.М., Маринюк Б.Т. // № 99121249/13; заявлено 12.10.1999; Опубликовано 10.06.2000.

49. Патент RU 2150194 С1, МКИ А 01 J 9/04, F 25 D 7/00. Установка для бесфреонового охлаждения молока / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Костин В.Д., Баутин В.М., Маринюк Б.Т. // № 99121250/13; заявлено 12.10.1999; Опубликовано 10.06.2000.

50. Патент RU 2154938 С1, МКИ А 01 J 9/04, F 25 D 1/00. Способ охлаждения молока на животноводческих фермах и устройство для его осуществления

51. Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Костин В.Д., Баутин В.М., Маринюк Б.Т. // № 99121250/13; заявлено 12.10.1999; Опубликовано 10.06.2000.

52. Патент RU 2154376 С1, МКИ А 01 J 9/04. Бесфреоновая установка для охлаждения молока в потоке / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Орлов А.А., Костин В.Д., Баутин В.М. // № 99126898/13; заявлено 28.12.1999; Опубликовано 20.08.2000.

53. Маринюк, Б.Т. Вакуумно испарительный охладитель молока / Б.Т. Маринюк, М.М. Гапонов, Д.В. Крючков // Холодильная техника. -1998.-№11.-с. 5.

54. Шабля, С.Г. Разработка технических средств вакуумного охлаждения молока : Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.04.03.

55. Патент RU 2154782 С2, МКИ F25 D 9/00, F 25 В21/02. Система охлаждения напитков / Липатов В.В. // № 98102094/13; заявлено 22.01.1998; Опубликовано 20.08.2000.

56. Патент RU 2148314 С1, МКИ А 01 J 9/04, F 25 D 1/00. Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов / Липатов В.В. //№ 99101868/13; заявлено 05.02.1999; Опубликовано 10.05.2000.

57. Патент RU 2175833 С2, МКИ А 01 J 9/04, F 25 D 3/00, F 25 В 21/02. Охладитель молока с аккумулятором холода / Гусев В.Н., Заречкин Е.Ю.,

58. Рыжов A.A., Савичев А.П., Скиба B.B. // № 99121105/13; заявлено 06.10.1999; Опубликовано 20.11.2001.

59. Патент RU 2153134 С1, МКИ F 25 D 3/00, А 01 J 9/04. Приемник естественного холода с водоэжекторным распылителем / Марьяхин Ф.Г., Учеваткин А.И., Коршунов Б.П., Костин В.Д., Баутин В.М. // № 99124833/13; заявлено 30.11.1999; Опубликовано 20.07.2000.

60. Патент RU 2132521 С1, МКИ 6 F 25 D 1/00, А 01 J 9/04. Устройство для охлаждения молока на фермах севера / Тархаев П.О., Буслаев И.Г., Михайлов В .В. // № 96117617/13; заявлено 04.09.1996; Опубликовано 27.06.1999.

61. A.C. SU 995715, МКИ А 01 J 9/04. Установка для охлаждения молока в зимнее время / Степанов В.И., Степанова А.К., Усов А.Д. // № 2966038/28-13; заявлено 01.08.1981; Опубликовано 15.02.1983 Бюл. №6.

62. А.С Би 1604282 А1, МКИ А 01 I 9/04. Устройство для охлаждения молока / Тишанинов Н.П., Мальмин Н.Г. // № 4619934/30-13; заявлено 14.12.1988; Опубликовано 07.11.1990 Бюл. № 41.

63. Патент 1Ш 2122786 С1, МКИ 6 А 01 I 9/04, Р 25 Б 3/00. Почвенный охладитель молока / Кузьмин А.Е., Евтеев В.К., Зверев А.П. // № 96107387/13; заявлено 03.04.1996; Опубликовано 10.12.1998.

64. А.С. Би 667788 А, МКИ Р 28 Б 1/04, А 01 I 9/04. Охладитель молока / Степанов В.И. // № 2567929/29-06; заявлено 04.01.1978; Опубликовано 15.06.1979 Бюл. №22.

65. Чеботарев, М.В. Справочник по молочному делу / М.В.Чеботарев. М.: Колос, 1968.-300 с.

66. Улитенко, А.И. Количественная оценка бактерицидных свойств молока / А.И. Улитенко, Э.И. Соколовский, В.А. Пушкин // Молочная промышленность. 2002. - № 8. - с. 20- 23.

67. Улитенко, А.И. Зависимость качества молока от технологии его первичной обработки/ А.И. Улитенко, Э.И. Соколовский, В.А. Пушкин // Переработка молока. 2004. - № 1. - с. 24 - 25.

68. Улитенко, А.И. Количественная оценка бактерицидных свойств молока / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Успехи современного естествознания.

69. Тезисы докладов II общероссийской конференции. Приложение к журналу «Успехи современного естествознания» 2002 № 6 (8-10 октября 2002г., г. Сочи). -М.: «Академия естествознания» , 2002. с. 9.

70. Улитенко, А.И. Влияние технологии первичной обработки на бактерицидные свойства молока / А.И. Улитенко, Э.И. Соколовский, В.А. Пушкин // Хранение и переработка сельхозсырья. 2003. № 12, с. 8386.

71. Молоко. В кн.: БСЭ. 2-е изд., 1954, т. 28, с. 146 - 148.

72. Молоко / Под общ. ред. проф. Давидова Р. Б. М.: Колос, 1969.

73. Богданов, В. М. Микробиология молока и молочных продуктов / В.М. Богданов М.: Пищ. пром-сть, 1969.

74. Животноводство / под общ. ред. Арзуманяна Е. А. М.: Агропромиздат, 1991.

75. Микробиология молока / Э. М. Фостер и др.. М.: Пищепромиздат, 1961.

76. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности: справочник / Н. Ю. Алексеева и др.; под ред. канд. техн. наук Я.И. Костина. М.: Агропромиздат, 1986. - 239 с.

77. Галат, Б. Ф. Справочник по технологии молока / Б.Ф. Галат, Н.И. Машкин, Л.Г. Козача 2-е изд., перераб. - Киев: Урожай, 1990.

78. Королева, Н.С. Санитарная микробиология молока и молочных продуктов / Н.С.Королева, В.Ф. Семенихина. М.: Пищевая пром-сть, 1980.

79. Глессон, С. Теория абсолютных скоростей реакций / С. Глессон, К. Лейдлер, Г. Эйрит. М.: Изд-во иностр. лит., 1948.

80. Калиткин, Н.Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин. М.: Наука, 1978. -512 с.

81. Дегтерев, Т.П. Механизм образования молочных загрязнений и их классификация / Т.П. Дегтерев // Хранение и переработка сельхозсырья. -1999.-№11.-с. 4143.

82. Дегтерев, Г. П. Качество молока в зависимости от санитарного состояния доильного оборудования / Г.П. Дегтерев // Молочная промышленность. -2000.-№5.-с. 23-26.

83. Патент 1Ш 2160986 С2, МКИ А 01 I 9/04, ¥ 25 В 3/00,. Способ охлаждения молока и устройство для его осуществления / Улитенко А.И. //№ 99103143/13; заявлено 16.02.1999; Опубликовано 27.12.2000 Бюл. 36.

84. Улитенко, А.И. Быстрое охлаждение молока на летних фермах /

85. A.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Молочная промышленность. 2002. - № 9. - с. 29- 30.

86. Улитенко, А.И. Технология быстрого охлаждения молока в условиях работы летних молочных ферм / А.И. Улитенко, В.А.Пушкин // Холодильная техника. 2002. - № 9. - с. 20 - 21.

87. Улитенко, А.И. Энергосберегающая технология быстрого охлаждения молока в условиях работы летних молочных ферм / А.И. Улитенко,

88. Улитенко, А.И. Оборудование для первичной переработки молока / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. - № 3. - с. 12 - 13.

89. Улитенко, А.И. Устройство для охлаждения молока / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Информационный листок о НТР № 61-108-03. Рязань: ИЦ Рязанский ЦНТИ, 2003. - 4 с.

90. Улитенко, А.И. Энергосберегающая технология первичной обработки молока / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Аграрная наука. 2003. - № 7. -с. 18-20.

91. Дан, П.Д. Тепловые трубы / П.Д. Дан, Д.А. Рей. М.: Энергия, 1979. -279 с.

92. Касандрова, О. Н. Обработка результатов наблюдений / О.Н. Касандрова, В.В. Лебедев. М.: Наука, 1970. - 104 с.

93. Уорсинг, А. Методы обработки экспериментальных данных / А. Уорсинг, Дж. Геффнер. М.: изд-во иностр. лит., 1953. - 172 с.

94. Улитенко, А.И. Исследование условий теплообмена в плоских каналах большой протяженности при ламинарном режиме течения / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин, Э.И. Соколовский, И.Н. Романов. // Холодильная техника. 2003. - № 12. - с. 14-16.

95. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. М.: Энергия, 1977. - 344 с.

96. Справочник по теплообменникам. Т. 1. /Пер. с англ. В 2 т. Под редакцией Б. С. Петухова и др. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 с.

97. Каст, В. Конвективный тепло и массоперенос / В. Каст, О. Кришер, Г. Райнике, К. Винтермантель. Пер. с нем. - М.: Энергия, 1980. - 49 с.

98. Справочник по теплообменникам. Т. 2. /Пер. с англ. В 2 т. Под редакцией Б. С. Петухова и др. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 352 с.

99. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. -М.: Энергоиздат, 1981. -416 с.

100. Дульнев, Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре / Г.Н. Дульнев. М.: Высш. Шк., 1984. 247 с.

101. Улитенко, А.И. Компактная система охлаждения мощных газовых лазеров / А.И. Улитенко, В.В. Прадед, В.А. Пушкин // Холодильная техника. 2003. - № 10. - с. 20 - 21.

102. Улитенко, А.И. Система стабилизации температуры оболочек мощных электронных устройств / А.И. Улитенко, В.В. Прадед, В.А. Пушкин // Приборы и техника эксперимента. 2003. - № 5. - с. 156 - 159.

103. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник. В 3-х томах. Т. 1. / Под ред. д-ра техн. наук проф. И. А. Биргера и чл.-кор. Латвийской ССР Я. Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. - 831 с.

104. Краткий технический справочник. В 2-х частях. Часть 1. / Под общ. ред. В. А. Зиновьева. -М, Л.: Гос. изд-тво технико-теоретической литература, 1949.-532 с.

105. Улитенко, А.И. Проточный охладитель производительностью 750 л/ч парного молока / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Молочная промышленность. 2002. - № 10. - с. 46.

106. Улитенко, А.И. Проточный охладитель парного молока производительностью 250 л/ч / А.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Холодильная техника. 2002. - № 8. - с. 22.

107. Пушкин, В.А. Высокоэффективный щелевой теплообменник / В.А. Пушкин // Межвузовский сборник научных трудов «Электроника» Рязань РГРТА 2003. с. 8 9.

108. Улитенко, А.И. Высокоэффективный проточный молокоохладитель /

109. A.И. Улитенко, В.А. Пушкин // Пищевая промышленность. 2003. - № 5. -с. 38.

110. Кирютин, Г.В. Мойка и дезинфекция технологического оборудования предприятий молочной промышленности / Г.В. Кирютин,

111. B.В. Молочников. -М.: Пищевая промышленность, 1976. 120 с.

112. Патент RU 2233582 С1, 7 А 01 J 9/04, F 25 D 3/00, F 28 D 3/00, 7/00 Устройство для охлаждения молока / Улитенко А.И., Пушкин В.А.// № 2003100963/12; заявлено 13.01.2003; Опубликовано 10.08.2004 БИ№22.