DE1063764B

DE1063764B - Vorrichtung an Waermeaustauschern zum Pasteurisieren von fluessigen Lebensmitteln, insbesondere Milch

Info

Publication number: DE1063764B
Application number: DEA26636A
Authority: DE
Inventors: Robert Pontus Larsson Hytte
Original assignee: Separator AB
Current assignee: Alfa Laval Holdings Amsterdam AB
Priority date: 1956-03-02
Filing date: 1957-02-25
Publication date: 1959-08-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an Wärmeaustauschern zum Pasteurisieren von flüssigen Lebensmitteln, insbesondere Milch, bei welcher das zu behandelnde Medium durch gesonderte Wärmeaustauschkanäle und einen gemeinsamen beheizten Behandlungsraum strömt, der sich an die Austauschkanäle anschließt.

Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Vorrichtung, die. die Teilströme des Mediums mischt, in dem gemeinsamen Austrittskanal des Wärmeaustauschers angeordnet ist.

Das Pasteurisieren von Milch geschieht gewöhnlich dadurch, daß diese zuerst auf eine bestimmte Pasteurisationstemperatur, im allgemeinen 72° C, erhitzt wird, die so lange aufrechterhalten wird, bis alle krankheitserzeugcnden Bakterien vernichtet worden sind, was bei der erwähnten Temperatur nach ungefähr 15 Sekunden der Fall ist. Um diese Temperatur für diesen Zeitraum aufrechtzuerhalten, läßt man die Milch im allgemeinen durch eine Haltezelle hindurchtreten. Diese ist gewöhnlich als verhältnismäßig langer Kanal, der ein langes Rohr sein kann, ausgebildet, in welchem die Milch beim Hindurchführen ausreichend lang erhitzt wird, um eine vollständige Pasteurisation zu ermöglichen.

Die Milch soll jedoch nicht langer, als für das vollständige Pasteurisieren notwendig, auf ihrer Pasteurisationstemperatur gehalten werden. Wenn die Haltezeit über diesen Zeitraum hinaus ausgedehnt wird, wird die Qualität der Milch beeinträchtigt.

Um zu ermöglichen, daß alle Teile des Milchstroms in gleichem Maße pasteurisiert werden, ist es von größter Wichtigkeit, daß sie am Einlaß der Haltezelle die gleiche Temperatur aufweisen. Kein Teil des Milchstromes soll daher eine niedrigere oder höhere Temperatur als irgendein anderer Teil des Milchstroms besitzen, wobei der ganze Milchstrom am Einlaß der Haltezelle schon die bestimmte Pasteurisationstemperatur haben soll. Andererseits müßte, wenn die Teile des Milchstromes vollständig pasteurisiert werden sollen, entweder die Größe der Haltezelle und damit die Haltezeit in dieser oder die Pasteurisationstemperatur verändert werden.

Wenn Teile des Milchstromes vor dem Durchgang durch die Haltezelle nicht ausreichend erhitzt worden sind, d. h. um einige zehntel Grad C weniger als die bestimmte Pasteurisationstemperatur, werden die für die Gesundheit schädlichen Bakterien in der Milch nicht vollständig vernichtet. In einem solchen Zustand ist die Milch als Nahrungsmittel ungeeignet. Wenn andererseits Teile des Milchstroms geringfügig über die Pasteurisationstemperatur erhitzt werden, werden die in der Milch enthaltenen Vitamine zerstört. Hierbei werden auch die Proteine der Milch zerstört, Vorrichtung

an Wärmeaustauschern zum Pasteurisieren

von flüssigen Lebensmitteln, :

insbesondere Milch

Anmelder:
Aktiebolaget Separator, Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Fried^nau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, ₍
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 2. März 1956 ^:

Robert Pontus Larsson Hytte, Ljunghusen (Schweden), ist als Erfinder genannt worden

wodurch die Fähigkeit der Milch, eine Rahmschicht zu bilden, wesentlich beeinträchtigt wird. Djies ist ein besonders großer Nachteil in jenen Ländern, in denen der Käufer den Fettgehalt der Milch nich der Dicke der Rahmschicht beurteilt, da der Käujfer zur Rahmgewinnung die Rahmschicht der gekauften Milch abschöpft. Eine zu hohe Pasteurisjationstemperatur oder eine zu lange Pasteurisations^cit erschwert die Rahmabsonderung oder macht iie unmöglich.

Aus diesem Grund ist es von größter Wichtigkeit,

daß die gesamte Milch in den Molkereien genau auf die richtige Pasteurisationstemperatur erhitzt wird, möglichst nicht höher, auf keinen Fall jedoch nieklriger. In den Ländern, in denen die Eigenschaft der .Milch, eine Rahmschicht zu bilden, als Maßstab für die Qualität der Milch bewertet wird, darf daher njir eine sehr geringe Erhöhung der Temperatur übjer die Pasteurisationstemperatur hinaus vorgenommen werden. Daher ist es notwendig, beim Pasteurisieren in der Haltezelle eine Temperatur aufrechtzuerhalten,

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welche die niedrigstmögliche Pasteurisationstempe- 72° C pasteurisiert wird und unmittelbar nach dem

ratur nur um einige zehntel Grad C übersteigt. Erwärmen gekühlt wird, treten die vorerwähnten

Aus diesem Grunde ist es von größter Wichtigkeit, Nachteile stärker in Erscheinung.

daß nicht nur die mittlere Temperatur des Milch- In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausstroms auf dem richtigen Wert gehalten werden kann, 5 führungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigt sondern auch daß alle Teile des Milclistroms, bevor Fig. 1 eine Vorrichtung, die als eine mit Schlitzen sie in die Haltezelle eintreten, jeweils die gleiche ge- versehene Scheibe ausgebildet ist und dazu dient, die nauc und richtige Temperatur haben. Dies kann im Teilströme des Mediums zu mischen,
allgemeinen auch bei den üblichen Pasteurisations- Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Scheibe im Schnitt anlagen erreicht werden, solange diese neu sind und io H-II, von der Seite gesehen,

noch keine Mangel aufweisen. Fig. 3 eine Vorrichtung, die mit geneigten radialen Wenn die Pasteurisationsanlage nicht in der er- für das Mischen der Teilströme des Mediums in einer forderlichen Weise gewartet \vird, können ihre Wärme- WärmeaustauschplattecinesPlattenwärmcaustauschers Übertragungsflächen teilweise verkrusten oder, wenn vorgesehenen Durchflußschlitzen ausgebildet ist,
einige der Durchflußkanäle der Anlage durch ein- 15 Fig. 4 eine Wärmeaustauschplatte mit einer Vordringende Verunreinigungen od. dgl. verstopft werden, richtung nach Fig. 3, die die Teilströme des Mediums kann bei den bisher verwendeten Pasteurisations- mischt und in das Plattenpaket des Plattenwärtneanlagen eine unerwünschte Veränderung der Pasteuri- austauschers eingesetzt ist, wobei sich im Austrittssationstemperatur eintreten. Wenn die Wärmeüber- kanal des letzteren ein Füllkörper befindet,
tragung in den Wärmeaustauschkanälen der Pasteuri- ao Fig. 5 eine Vorrichtung mit einem Flügelrad zum sationsanlage auf die Milch beispielsweise mittels Mischen der Teilströme des Mediums in einem Warmwasser erfolgt, können durch Verunreinigungen Plattenwärmeaustauscher,

in den Warmwasserleitungen ein Teil oder die ge- Fig. 6 eine Vorrichtung mit einer drehbaren Platte

samte Wärmeübertragungsfläche von der beabsichtig- zum Mischen der Teilströme des Mediums in einem

tert■' Wärmeübertragung auf die Milch ausgeschaltet 45 Plattenwärmcaustauscher.

werden, was zur Folge hat, daß Teile des Milchstroms Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zum Mischen picht ausreichend erwärmt werden, so daß diese Teile der Teilströme des Mediums in Form einer runden m die Haltczelle mit einer zu niedrigen Temperatur Scheibe 1, die so ausgebildet ist, daß sie in einen gelangen. Zwar vermischen sich allmählich die nicht Strömungskanal in einem Wärmeaustauscher rechtausreichend erwärmten Teile des Milchstroms in der 30 winklig zur Hauptströmungsrichtung des Mediums in Haltezelle mit den anderen Teilen der erwärmten diesem Kanal eingesetzt werden kann und die mit Milch, aber diese Teile des Milchstroms müssen dann Schlitzen oder Ausschnitten 2 versehen ist, die in der auf eine höhere Temperatur als die, die der Pasteuri- Richtung des Scheibenhalbmessers verlaufen. Der sationstemperatur entspricht, erwärmt werden, damit eine Rand des Schlitzes ist geringfügig nach außen das Gemisch aus den verschiedenen Teilen des Milch- 35 gebogen, so daß schmale keilförmige Durchflußöffstroms in der Haltezelle die für die Pasteurisation nungen für das Strömungsmedium vorhanden sind, gewünschte Temperatur erreichen kann. Ein un- Das Medium wird durch diese öffnungen in Drehung genügend erwärmter Teil des Milchstromes wird versetzt und die Strömungsgeschwindigkeit des wahrscheinlich trotzdem häufig ziemlich weit in die Mediums erhöht, da die Gesamtfläche der öffnungen Haltezelle eindringen, bevor er sich mit den anderen 40 der Scheibe 1 so bemessen ist, daß sie nur einen an sich ausreichend erwärmten Teilen des Milch- Bruchteil der Fläche des Kanals, in welcher die Stroms vollständig vermischt hat und die Unter- Scheibe 1 eingesetzt ist, bildet. In jeder dieser öflfschicde in der Temperatur zwischen den verschiedenen nungen oder Schlitze 2 wird daher die Strömungs-Teilen des Milchstroms ausgeglichen sind. Daher geschwindigkeit des Mediums groß und die Strökann erst, nachdem dieses Mischen mit nachfolgender 45 mungsrichtung fast senkrecht zur Längsrichtung des Temperaturangieichung stattgefunden hat, diePasteu- Kanals. Um ihre Außenkante kann die Scheibe 1 in risation voll einsetzen. Der ungenügend erwärmte geeigneter Weise mit einem dünneren ringförmigen Teil des Milchstroms ist vor dem Mischen zu kalt, als Teil 3 ausgebildet sein, auf welchen eine dünne daß eine Pasteurisation stattfinden kann. Für diesen Gummidichtung aufgebracht werden kann, wenn die Teil des Milchstroms ist die Haltezeit in der Halte- 5° Scheibe z. B. in einen Plattenapparat zwischen die zelle zu kurz, um eine vollständige Pasteurisation zu Wärmeaustauschplatten quer zu einem der Löcher ermöglichen. Auf diese Weise wird die Pasteurisation eingesetzt wird, die mit einer Ringdichtung in den der Milch unvollständig, auch wenn die Pasteuri- Platten für das Vorbeiströmen des Strömungsmediums sationsanlage in gründlich gereinigtem Zustand, bei versehen sind. In diesem Fall braucht der Dichtungsgleicher Durchschnittstemperatur der austretenden 55 ring an dieser Stelle nur etwas dünner gemacht zu Milch und bei gleicher Durchflußmenge der Milch zur werden als um die anderen Löcher des Strömungsvollständigen Pasteurisation ausreichen würde. mediums. Gegebenenfalls kann die Scheibe 1 in einen Es müssen nicht unbedingt Verunreinigungen sein, Dichtungsring um das Loch herum eingesetzt werden, die die ungleichmäßige Erwärmung der verschiedenen der die gleiche Größe hat, wie sie zwischen allen Teile des Milchstroms verursachen. Eine Wärme- 6° Platten verwendet wird, welcher jedoch mit einer Übertragungsfläche kann z. B. so verformt sein, daß ringförmigen Nut zur Halterung des verdünnten die Wärmezufuhr zu einem Teil des Milchstroms nicht Randes 3 der Scheibe 1 versehen ist.
ausreicht, so daß auf diese Weise dessen Temperatur Eine weitere ähnliche scheibenförmige Vorrichtung am Einlaß der Haltezelle, zu niedrig wird. der in Fig. 3 gezeigten Art, die die Teilströme des Vorangehend wurde angenommen, daß die Pasteu- 65 Mediums mischt, kann in einem Plattenwärmeausrisationsanlage mit einer verhältnismäßig großen tauscher zweckmäßig aus der Platte 4 selbst bestehen. Haltezelle versehen ist. Wenn, wie es neuerdings oft Eine oder mehrere der hintersten Platten im Heizder Fall ist, die Größe der Haltezclle erheblich ver- abschnitt des Wärmeaustauschers können aus einer ringert oder diese überhaupt weggelassen wird, in solchen Platte 4 bestehen. In dieser Platte 4 sind nicht welchem Falle die Milch bei einer Temperatur über 70 wie in den anderen Platten runde oder längliche UfT--

nunge'n für den Durchtritt des Mediums ausgeschnitten, sondern es sind nur radiale Schlitze oder Ausschnitte 2 vorgesehen. Die Ränder der Schlitze oder Ausschnitte 2 sind etwas nach außen gebogen, wie bei der Ausführungsform in Fig. 1 und 2, so daß das Strömungsmedium in drehende Bewegung gebracht wird. Ein Gummidichtungsring 5 ist um diese Schlitze oder Ausschnitte 2 herum eingesetzt, damit die Abdichtung in der gleichen Weise erzielt werden kann, wie wenn die Platte mit einem runden Durchtrittsloch versehen wäre. Fig. 3 zeigt ferner die in den Wärmeplattenaustauschteil führende Einlaßöffnung 6 der Platte, dessen Randdichtung 7 und eine Tragstange 8 für das Plattenpaket.

Wenn eine Vorrichtung zum Mischen der Teilströme des Mediums mit solchen schmalen Durchfluß schlitzen oder Ausschnitten 2 in einen Platten wärmeaustauscher eingesetzt ist, wie in Fig. 4 gezeigt, besteht die Gefahr, daß derjenige Teil des Mediums, der durch den Wärmeaustauscher fließt und in den ersten Teil des Austrittskanals 9, der allen Teilströmen gemeinsam ist, geführt wird, in diesem verbleibt und nicht bis zum Ende des Kanals 9 geleitet wird, an dem er mittels der dort für das Mischen der Teilströme des Mediums mit den anderen Teilströmen aus den Kanälen in dem Wärmeübertragungsabschnitt des Wärmeaustauschers angeordneten Vorrichtung gemischt werden soll, aus welchem Grunde ein Füllkörper 10 in diesem Kanal 9 eingesetzt ist. Der Füllkörper weist eine Fläche auf, die gegenüberliegend dem Auslaß der Wärmeaustauschkanäle 11 in den Austrittskanal konisch ist, wobei die Konusspitze den Schlitzen oder Ausschnitten 2 der Vorrichtung für das Mischen der Teilströme des Mediums zugekehrt ist. Das Strömungsmedium wird dadurch von allen verschiedenen Wärmeaustauschkanälen 11 zur Vorrichtung zum Mischen der Teilströme des Mediums in der Weise geführt, daß diese Teilströme eine Temperatur erhalten, die möglichst gleich derjenigen am Einlaß der Haltezelle ist, welche dazu dient, den Auatrittskanal 9 mit einem Austrittsrohr 12 zu verbinden. Der Füllkörper 10 ist in geeigneter Weise an einer Endplatte 13 am ersten Teil des Austrittskanals 9 befestigt. Am Ende dieses Kanals ist eine Wärmeaustauschplatte der in Fig. 3 geeigneten Art eingesetzt, die mit einer Vorrichtung in Form von Schlitzen oder Ausschnitten 2 zum Mischen der Teilströme des Mediums versehen ist. Diese Platte 14 ist benachbart dem Rahmen 15 des Wärmeaustauschers angeordnet, in welchen Rahmen die Austrittsleitung 12 in Ausfluchtung mit dem Austrittskanal 9 eingesetzt ist. Fig. 4 zeigt ferner die Anordnung von Gummidichtungen 16 zwischen den verschiedenen Platten des Wärmeaustauschers, wobei die Pfeile zeigen, welchen Weg das Medium zu der dessen Teil· ströme mischenden Vorrichtung fließt.

Fig. 5 zeigt ein Flügelrad 17 für das Mischen der Teilströme, des Mediums in einem Wärmeaustauscher von der gleichen in Fig. 4 gezeigten Art. Auch in diesem Fall ist ein Füllkörper 10 in dem mit dem Wärmeaustauschkanal 9 verbundenen Wärme austauschkanal 11 eingesetzt, wobei das Austrittsrohr 12 aus dem Rahmen 15 des Wärmeaustauschers herausführt. Im ersten Teil dieses Rohres ist das Flügelrad 17 so eingesetzt, daß seine Drehachse 18 parallel zur Strömungsrichtung im ersten Teil des Austrittsrohres 12 ist. Das Rohr ist so gebogen, daß die Drehachse 18 durch eine Buchse 19 in der Wand des Austrittsrohres 12 durch diese heraustritt und z. B. durch eineRiemenscheibe20od. dgl. angetrieben werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird eine Mischscheibe 21 mit Durchtrittsöffnungen 22 für das Medium an Stelle einer Flügelschraube benutzt. Diese Mischscheibe 21 erstreckt sich über die gesamte Länge S des Austrittskanals, so daß in diesem Falle kein Füllkörper in diesem eingesetzt zu werden braiucht. Im übrigen ist der Wärmeaustauscher in der gleichen Weise wie der in Fig. 5 gezeigte ausgebildet und wurden für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern verwendet.

ίο Bei den in Fig. 1 bis 6 gezeigten Vorrichtungen zum Mischen der Teilströme des Mediums wird die Gefahr herabgesetzt oder völlig vermieden, daß den Verbrauchern Nahrungsmittel geliefert werden, die eine ungenügende Wärmebehandlung erfahren haben,

z. B. unsachgemäß pasteurisierte Milch. Beispiele von Nahrungsmitteln, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung in wirksamer und vorteilhafter Weise einer Wärmebehandlung unterzogen werden können, sind Milch, Bier und Fruchtsäfte.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung an Wärmeaustauschern zum Pasteurisieren von flüssigen Lebensmitteln, insbesondere Milch, bei welcher das zu behandelnde

as Medium durch gesonderte Wärmeaustauschkanäle und einen gemeinsamen beheizten Behandlungsraum strömt, der sich an die Austauschkanäle anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischvorrichtung, welche die Teilströme des Mediums mischt, in dem gemeinsamen Austrittskanal des Wärmeaustauschers angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung als Trennwand ausgebildet ist, die mit kleinen Durchflußschlitzcn versehen und im Austrittskanal angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Trennwand aus einem Teil der Seitenfläche des Wärmeaustauschkanals besteht, die dem Ende des Austrittskanals am nächsten liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus einer Scheibe besteht, die vorzugsweise lösbar im Austrittskanal angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mischvorrichtung ein Flügelrad aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle des Flügelrades sich parallel zur Längsrichtung des Austrittskanals erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung als Mischscheibe ausgebildet ist, die drehbar im Austrittskanal angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischscheibe mit Durchflußöffnungen für das zu behandelnde Medium versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischscheibe auf einer Antriebswelle befestigt ist, die sich parallel zur Längsrichtung des Austrittskanals erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Austrittskanal ein Füllkörper angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Auslaß der! Wärmeaustauschkanäle in den Austrittskanal zugekehrte

Fläche des Füllkörpers konisch ausgebildet ist und die Spitze der konischen Fläche dem Ende des Kanals zugekehrt ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch-

vorrichtung in einem Plattenwärmeaustauscher in demjenigen Teil desselben eingesetzt ist, welcher, in der Strömungsrichtung des Mediums gesehen, vor einer im Wärmeaustauscher vorgesehene» Haltezelle für das Medium angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen