Область техники

Изобретение относится к оборудованию для обработки пищевых продуктов и более точно касается устройства для получения товарного питьевого молока непосредственно на животноводческих фермах.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время на животноводческих фермах широко используются доильные установки, с помощью которых осуществляют дойку коров с накоплением выдоенного молока в ёмкости, входящие в состав доильного аппарата. Выдоенное на молочных фермах молоко из накопительных емкостей ряда доильных установок сливают в танки-охладители молока и затем в транспортные цистерны для доставки на перерабатывающие предприятия молочной продукции. На перерабатывающих предприятиях молоко, полученное от множества коров, часто, с различных ферм, поступает на оборудование, обеспечивающее его нормализацию, гомогенизацию, стерилизацию или пастеризацию, иную обработку и затем на расфасовку и пакетирование с получением товарного питьевого молока, которое в результате такой обработки приобретает измененные свойства и вкус по сравнению с парным или нативным молоком.

Известна, в частности, линия по производству питьевого молока, включающая сборник исходного нативного молока, теплообменник с источником инфракрасного излучения, бактофугу, промежуточный бак, многоступенчатый роторно- пульсационный аппарат, охладитель и сборник обработанного молока, расположенные по ходу технологического процесса и связанные между собой системой трубопроводов, и установку разлива и упаковки молока. (RU,A,2222952, опубл. 10.02.2004).

Данная производственная линия обеспечивает получение в пакетах по сути промышленного молочного продукта, который имеет привкус кипяченого молока из- за высокого содержания денатурированного белка, поскольку молоко, полученное от различных фермерских хозяйств и, значит, от многих коров, в данном случае обязательно подвергается предварительному нагреванию до 60 град. С и проводится его пастеризация и гомогенизация в многоступенчатом роторно-пульсационном аппарате при высоких градиентах скорости сдвига в условиях резонансных колебаний статора и ротора, что приводит к разрушению витаминов и денатурации сывороточных белков и ухудшает биологическую и пищевую ценность молока, его органолептические свойства.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является система, описанная в US 2010/0068345, опубл.18.03.2010, которая включает доильный аппарат с вакуумным насосом и датчиками для определения конкретных данных коровы, молокопровод с фильтром, молокоприемник, блок обработки молока, полученного от одного конкретного животного, включающий средство охлаждения и упаковки молока, а также средство для нанесения на упаковочный пакет маркировки с данными конкретного животного, качества и состава молока, и блок автоматического управления процессом обработки. При этом согласно технологии, описанной в указанном патенте, при обработке молока оно может подвергаться процессам, выбранным среди охлаждения, сортировки, проверки, разделения, стерилизации, гомогенизации, пастеризации, смешивания и дополнения биодобавками и витаминами. Режимы обработки молока и устройства для осуществления обработки молока не описаны.

В публикации US2010/0068345, описана возможность получения товарного питьевого молока от конкретного животного с предоставлением потребителю информации о животном, месте его содержания, состоянии его здоровья и информации о качестве молока, получаемого от данного животного. При этом в данной публикации не раскрыты конкретные средства и приспособления, используемые для сохранения нативных качеств молока, помещенного в упаковочные пакеты. Известное устройство приспособлено преимущественно для работы с доильными роботами и представляет собой достаточно технически сложную крупногабаритную систему. Сущность изобретения

В основу заявляемого изобретения положена задача создать устройство для получения товарного питьевого молока, которое обеспечивало бы дойку, обработку и пакетирование молока непосредственно на ферме и в темпе дойки с сохранением нативных свойств выдоенного молока, и при этом представляло бы собой компактный мобильный комплекс и было удобным для использования на небольших животноводческих фермах.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения товарного питьевого молока, содержащем доильный аппарат с сосковыми стаканами, вакуумный насос, молокопровод, фильтр, молокоприемник, средство охлаждения молока, блок обработки и упаковки молока и блок автоматического управления процессом обработки, согласно изобретению, блок обработки и упаковки молока содержит дозатор, пакетный рулон, механизм подачи пакетов, оснащенный средством раскрытия горловины пакета, средством фиксации пакета относительно выходного штуцера дозатора, средство бактерицидной обработки молока, средство герметизации заполненного пакета и приемный лоток готовой продукции, при этом сосковые стаканы доильного аппарата соединены с коллектором, вход которого посредством вакуумопровода подключен к вакуумному насосу, а выход через последовательно соединенные молокопровод и фильтр - к оснащенному средством охлаждения молокоприемнику, на выходе которого установлен дозатор, с расположенным вблизи его выходного отверстия узлом фиксации пакета относительно выходного штуцера дозатора, связанным с пакетным рулоном посредством механизма подачи пакета, оснащенного средством раскрытия горловины пакета, средством герметизации его после заполнения молоком и механизмом сброса пакета в приемный лоток готовой продукции, средство бактерицидной обработки установлено с возможностью обработки зоны, охватывающей выход дозатора и узел фиксации пакета, а блок автоматического управления электрически связан своим входом с датчиком заполнения дозатора и соответствующими выходами - с приводами механизма подачи пакета и средств фиксации и герметизации пакета и механизма сброса его в приемный лоток готовой продукции. Желательно для увеличения срока хранения пакетированного молока молокоприемник выполнить трехкамерным, при этом первую по ходу обрабатываемого продукта камеру оснастить нагревателем, сообщенную с ней вторую камеру- высокочастотным генератором электромагнитных колебаний частотой в диапазоне от 1 мГц до 1 гГц, а в третьей, выходной камере, разместить средство охлаждения.

Благодаря заявленному устройству достигнута возможность осуществлять пакетирование нативного молока в процессе и в темпе дойки, а точнее в течение примерно 30 секунд после сдавания молока, обеспечить получение пакета молока, пригодного для хранения не менее 72-х часов.

Краткое описание чертежей

Дальнейшие цели и преимущества заявленного изобретения станут ясны из последующего подробного описания конкретных вариантов устройства для получения товарного питьевого молока и чертежей, на которых, согласно изобретению:

фиг. 1 изображает блок-схему устройства для получения товарного питьевого молока;

фиг. 2 - вариант выполнения молокоприемника;

фиг. 3 - устройство для получения товарного питьевого Молока в общем виде. Лучшие варианты осуществления изобретения

Суть настоящего изобретения заключается в интеграции доильного аппарата с компактным аппаратным комплексом обработки молока, дозирования, охлаждения и упаковки на общей транспортной платформе, обеспечивающей получение товарного питьевого молока нативного качества непосредственно в процессе дойки.

Говоря о нативном качестве молока, мы имеем в виду, что молоко имеет врожденное - первоначальное качество, находится в природном, не модифицированном состоянии. Устройство для получения товарного питьевого молока, согласно изобретению, блок схема которого представлена на фиг.1, содержит доильный аппарат с сосковыми стаканами 1, соединенными с коллектором 2, вход которого посредством вакуумпровода 3 подключен к вакуумному насосу 4, а выход через последовательно соединенные молокопровод 5 и молочный фильтр 6 к молокоприёмнику 7, оснащенному средством 8 охлаждения. На выходе молокоприемника 7, под ним, установлен сообщенный с молокоприемником 7 дозатор 9. Устройство содержит также пакетный рулон 10, механизм 11 подачи пакетов от рулона 10 к выходному штуцеру дозатора 9, включающий средство 12 раскрытия горловины пакета, и средство 13 фиксации, обеспечивающее положение пакета относительно дозатора 9. Кроме того, устройство содержит средство 14 герметизации пакета после его заполнения молоком и механизм 15 сброса пакета в приемный лоток 16 готовой продукции, расположенный под дозатором 9. Вблизи выходного штуцера дозатора 9 сбоку от него имеется средство бактерицидной обработки - бактерицидная лампа 17, установленная с возможностью облучения зоны А, охватывающей пространство в месте поступления молока из дозатора 9 в пакет. Процесс обработки молока осуществляется в соответствии с командами, поступающими с блока 18 автоматического управления, электрически соединенного своим входом с датчиком заполнения дозатора 9 и соответствующими выходами с приводами механизма 11 подачи пакета, средств 12, 13 и 14 раскрытия горловины пакета, фиксации и последующей его герметизации, соответственно, а также с приводом механизма 15 сброса заполненного пакета в лоток 16.

В качестве доильных аппаратов могут быть использованы по существу любые известные доильные аппараты различной конструкции, в том числе и доильные роботы; средство 8 охлаждения может представлять собой теплообменник, охлаждаемый компрессорным или термоэлектрическим морозильником до температуры Т2, который способен обеспечить охлаждение протекающего через него в темпе дойки молока до температуры 2-12°С. Механизм 11 подачи пакетов может быть выполнен, например, в виде установленных с возможностью вращения вокруг оси двух вальцов, зазор между поверхностями которых выбран с учетом зажатия и протягивания пакетной герметично запаянной ленты с рулона 10, средство 12 раскрытия горловины пакета может представлять собой, стальную режущую пластину, отсекающую верхнюю кромку пакета в процессе перемещения пакетной ленты, и, например, пару эластичных щечек, соединенных с вакуумирующим устройством, установленных одна напротив другой с возможностью синхронного смыкания-разведения, которые при смыкании обеспечивают плотное соединение каждая с соответствующей наружной поверхностью горловины упаковочного пакета и при разведении пластин в стороны - раскрытие горловины упаковочного пакета с предварительно обрезанной верхней кромкой. Средство 13 фиксации может быть выполнено в виде двух, расположенных один напротив второго, штоков с обрезиненными торцами, смонтированных с возможностью встречного возвратно- поступательного перемещения, которые при сближении обеспечивают надежную фиксацию горловины упаковочного пакета относительно выходного штуцера дозатора 9. Средство бактерицидной обработки молока представляет собой, например, по меньшей мере одну бактерицидную лампу 17 мощностью, например, 4 ватта, размещенную на расстоянии от выходного штуцера дозатора 9 не более 30 см. Средство 14 герметизации заполненного пакета может представлять собой, например, пару плоских элементов, установленных один напротив второго с возможностью синхронного сближения-разведения, имеющих каждый на обращенной к другому элементу поверхности проволочный нагревательный элемент, который при подаче на него напряжения нагревается до температуры плавления материала, из которого выполнен упаковочный пакет.

На фиг.2.. представлен вариант выполнения молокоприемника 7', который позволяет проводить более интенсивную (активную) обработку молока, в случае, когда необходимо увеличить срок его хранения или если отсутствует достаточно ясная бактериальная история животного. В этом случае молокоприемник Т выполнен трехкамерным, причем первая по ходу обрабатываемого продукта камера 19 оснащена нагревателем 19' и включает накопительный буферный резервуар 20 , вторая камера 21 является камерой высокочастотной обработки молока и снабжена средством формирования высокочастотного электромагнитного поля, в данном случае генератором 21 ' электромагнитных колебаний частотой в диапазоне от 1 мГц до 1 гГц. Третья камера 22 содержит узел 8 охлаждения. Камеры 19, 21, 22 сообщены между собой посредством штуцеров и клапанов. В качестве нагревателя 19' молока, установленного в камере 19 молокоприемника 7', может быть использован, например, теплообменник, в котором теплоносителем служит пропиленгликоль, нагретый до температуры Т1, равной 60 - 70°С. Генератор 2 высокочастотного электромагнитного излучения содержит два пластинчатых электрода, установленных на противоположных стенках камеры 21 молокоприемника 7'.

На фиг.З показано устройство для получения товарного питьевого молока, согласно изобретению, в общем виде. Устройство представляет собой компактную мобильную установку, в которой на единой подвижной платформе 23 смонтированы соединенный с доильным аппаратом 24 блок 25 обработки и упаковки молока, блок 18 автоматического управления и съемный пакетный рулон 10.

Заявленное устройство для получения товарного питьевого молока работает следующим образом.

Выдоенное молоко от коровы в темпе дойки проходит по молокопроводу 5, через молочный фильтр 6 в молокоприёмник 7 со средством 8 охлаждения, где охлаждается до температуры 2-12 °С. Охлаждённое до указанной температуры молоко поступает в дозатор 9. При заполнении дозатора 9 до заданного уровня сигнал с датчика заполнения дозатора 9 поступает на вход блока 18 автоматического управления процессом обработки, который вьщаёт команду на механизм 11 пеодачи пакета, в результате чего пакетная лента от рулона 10 начинает перемещаться в направлении к выходному штуцеру дозатора 9. На пути передвижения пакетной ленты установлена стальная режущая пластина, которая отсекает пакет по его верхней кромке. При достижении пакетом позиции залива молока под штуцером дозатора 9 оптический датчик (на чертежах условно не показан) подает сигнал на блок 18 автоматического управления, который отключает привод механизма 11 подачи пакета и выдаёт команды на запуск средства 12 раскрытия горловины пакета и на привод средства 13 фиксации. За счет создания вакуума щечки средства 12 присасываются к наружным поверхностям пакета и раздвигают их. Раскрытие горловины пакета происходит в зоне А в атмосфере действия бактерицидной лампы 17. Пакет занимает положение под выходным штуцером дозатора 9, при этом обрезиненные торцы штоков средства 13 при движении навстречу друг другу обеспечивают надежный охват пакета и его фиксацию относительно выходного штуцера дозатора 9.

После этого осуществляется залив молока в пакет. Затем горловина заполненного пакета также в зоне А в атмосфере действия бактерицидной лампы 17 герметизируется с помощью проволочных нагревательных элементов средства 14 герметизации, и механизм 15 сброса по команде с блока 18 управления сбрасывает заполненный пакет в приемный лоток 16 - накопитель готовой продукции.

Устройство, согласно изобретению, обеспечивает возможность пакетирования нативного молока в процессе и в темпе дойки одного животного, а точнее в течение примерно 30 секунд после сдавания молока позволяет получить пакет молока, пригодного для хранения не менее 72-х часов.

В случае не отчетливо ясной бактериальной истории животного возможно использовать вариант устройства с молокоприемником 7', изображенным на фиг.2. При этом устройство для получения товарного питьевого молока работает следующим образом.

Поступающее в темпе дойки молоко проходит по молокопроводу 5 через молочный фильтр 6 в молокоприёмник 7', где сначала поступает в нагревательную камеру 19, нагревается до 45 °С и свободно перетекает через накопительный буферный резервуар 20 в камеру 21 высокочастотной обработки. После полного заполнения молоком камеры 21, объем которой в данном варианте выполнения устройства служит дозатором, срабатывает датчик уровня молока, поступление молока в камеру 21 прекращается, при этом молоко, поступающее в камеру 19 и нагретое в ней до 45°С, начинает заполнять накопительный буферный резервуар 20.

Во второй камере 21 молокоприемника Т по сигналу с блока 18 автоматического управления процессом обработки включается генератор 21 ' электромагнитных колебаний, между двумя электродами которого, установленными на противоположных стенках камеры 21 формируется высокочастотное электромагнитное поле. Высокочастотные электромагнитные колебания с частотой в диапазоне от 1 мГц до 1гГц, воздействуя на молоко, находящееся в камере 21, вызывают в течение нескольких секунд структурные изменения на молекулярном уровне присутствующих в молоке болезнетворных микроорганизмов, а сопровождающий электромагнитное воздействие нагрев молока до температуры

50°С обеспечивает полное разрушение микроорганизмов на указанных частотах.

Таким образом электромагнитное поле эффективно убивает болезнетворные бактерии в молоке и одновременно нагревает его до температуры, не превышающей 50°С, в результате достигается ослабление болезнетворной и ферментной активности присутствующих в молоке микроорганизмов при сохранении активных составных частей продукта, определяющих его органические и органолептические свойства, то есть происходит эффективная пастеризация молока без изменения его свойств.

При воздействии на обрабатываемый продукт электромагнитными колебаниями частотой ниже 1 мГц не достигается полного разрушения болезнетворных бактерий в молоке, а при электромагнитных колебаниях с частотой более 1 гГц требуется использование более сложных средств защиты- экранирования обслуживающего персонала для обеспечения его безопасности.

При достижении в камере 21 температуры молока, равной 50°С, срабатывает датчик температуры и по сигналу блока 18 автоматического управления процессом обработки генератор 2 электромагнитных колебаний выключается, открывается выходной клапан камеры 21 молокоприемника 7' - молоко переливается в третью камеру 22, оснащенную средством 8 охлаждения, где охлаждается до температуры 2- 12 °С. Затем открывается выходной клапан накопительного буферного резервуара 20 и следующая порция молока, имеющего температуру 45°С, перетекает в камеру 21 высокочастотной обработки до ее полного заполнения.

Одновременно с операциями обработки молока проходит процесс подачи упаковочного пакета к месту залива молока - блок 18 автоматического управления процессом обработки выдаёт команду на механизм 11 подачи пакета, который обеспечивает передвижение пакета до контролируемого оптическим датчиком места залива молока, где стальная режущая пластина обеспечивает отсечение верхней кромки пакета. Средство 12 раскрытия горловины пакета раздвигает стенки горловины в атмосфере действия бактерицидной лампы 17, происходит залив прошедшего обработку молока из выпускного штуцера третьей камеры молокоприемника 7' в пакет, зафиксированный относительно этого выходного штуцера. После заполнения пакета горловина пакета герметизируется в атмосфере действия бактерицидной лампы 17, как это было описано выше, и пакет /после прохождения через взвешивающее устройство и маркиратор (на фиг. не показано)/ сбрасывается в приёмный лоток 16 - накопитель готовой продукции. При отличии веса пакета от номинального, на него кроме даты дойки - упаковки и срока годности наносят новый штрих - код, в котором указан реальный вес пакета, учитываемый при оплате в кассе торговой точки. Тем самым снимается проблема недолива последнего пакета при дойке конкретной коровы и вводится контроль за точностью объемного наполнения пакета молоком.

В предлагаемом устройстве предпочтительно использовать пакеты типа Ecolean, выполненные из композитного пленочного материала.

Вся работа заявляемого устройства осуществляется в автоматическом режиме, без вмешательства операторов и при практически полной герметизации, что исключает контакт молока с окружающей средой. Единственной открытой операцией является заливка молока в упаковочный пакет, длящаяся несколько секунд, но она проходит в атмосфере действия средства бактерицидной обработки, обеззараживающего всё пространство в зоне А вокруг горловины пакета.

Следовательно заявляемое устройство полностью исключает попадание в молоко бактерий извне.

Объём дополнительно включенных в устройство приспособлений и узлов сравним с объёмом используемой в настоящее время ёмкости для приёма молока в стандартных доильных аппаратах, то есть общие габариты и вес заявляемого устройства незначительно отличается от существующих молочных доильных аппаратов. Все узлы, входящие в состав устройства, являются конструктивно достаточно простыми и не требуют для своего изготовления привлечения сложного уникального оборудования. Устройство, согласно изобретению, с успехом может быть изготовлено практически на любом предприятии по выпуску техники для сельскохозяйственной отрасли.