DE1557169A1

DE1557169A1 - Waermebehandlung einer Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1557169A1
Application number: DE19661557169
Authority: DE
Inventors: Engel Martin Edmund
Original assignee: Kraft Inc
Current assignee: Kraft Inc
Priority date: 1965-10-05
Filing date: 1966-10-05
Publication date: 1969-07-24
Also published as: DE1557169B2; DE1557169C3; GB1136486A; US3450022A

Description

DIPL.-ING. RWeickmann, Dr. Ing. A.Weickmann, Dipl-Ing. H. Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte 1557169

8 MÜNCHEN 27, MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER. «3921/22

EHBM

National Dairy Products Corporation, 260 Madison Avenue, New York, N.Y., V.St.v.A.

Wärmebehandlung einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine kurzzeitige Hochtemperaturwärmebehandlung einer Flüssigkeit und insbesondere ein Dampfinfusionsgerät zur kurzzeitigen Hochtemperaturwärmebehandlung einer wärmeempfindlichen Flüssigkeit. Die kurzzeitige Einwirkung von Wärmemengen hoher Temperatur auf eine Flüssigkeit dient häufig zur Behandlung wärmeempfindlicher Flüssigkeiten, wie z.B. Milch, wobei sich diese Art der Behandlung beispeilsweise auch bei anderen Verfahren, z.B. zur Sterilaisation einer Flüssigkeit verwenden läßt, die eingedost werden soll. Bei einer bereits bekannten Anordnung zur Durchführung einer kurzzeitigen Hochtemperatur arme behänd lung einer wärmeempfindlichen

909830/1 158

Flüssigkeit wird zunächst Dampf in die Flüssigkeit eingeführt, der Dampfflüssigkeitsgemischzustand kurzzeitig aufrecht erhalten und danach der Dampf wieder aus der Flüssigkeit entfernt. Der Dampf bewirkt hierbei eine rasche Erhitzung der Flüssigkeit, wobei nach Entfernen des Dampfes die Flüssigkeit rasch abkühlt. Diese zur Einführung von Dampf in eine Flüssigkeit dienenden Anordnungen sind als sogen. Dampfinfusxonsgeräte bekannt geworden. Bir-e Aufgabe steht u.a. in der gleichmäßigen Verteilung des Dampfes in der wärmeempfindliehen Flüssigkeit, da andernfalls äe einige Bereiche der Flüssigkeit überhitzt und andere Bereiche nur ungenügend erhitzt werden. Das Dampfinfusionsgerät soll selbstverständlich einfach und stabil gestaltet sowie leicht zu reinigen sein.

Dar vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein DampfSnfusionsgerät zu schaffen, durch das eine wärmeempfindliche Flüssigkeit kurzzeitig einer Hochtemperaturwärme behandlung ausgesetzt wbrden kann.

Der Erfindung liegt weiterhin zugrunde, ein Dampfinfusionsgerät zu schaffen, durch das eine gleichmäßige Verteilung des Dampfes in einer wärmeempfindlichen Flüssigkeit und damit eine gleichmäßige Erhitzung dieser Flüssigkeit möglich ist.

Sine weitere. Aufgabe der Erfindung ist es, ein D-.mpfinfusions-

p Λ D GHlGlNAL ., 909830/1158

.j

gerät von einfacher und stabiler Beschaffenheit zu gestalten, das mühlelos zerleg- und reinigbar ist.

Bei einem Dampfinfusionsgerät zur kurzzeitigen Hochtempera-.turwärmebehandlung einer wärmeempfindlich»en Flüssigkeit mit einer Einspritzdüse, die zur Erzeugung,eines unter

Druck stehenden Gemisches aus wärmeempfindlicher Flüssig« ! keit und x>ampf dient» und mit einer mit der Einspritzdüse gekoppelten Mischeinrichtung»^ die zur Schaffung einer gleichmäßigen Verteilung des Dampfes in der wärmeempfindliehen. Flüssigkeit und damit zu deren gleichmäßiger Erwärmung dient, wobei die Mischeinrichtung einen langgezogenen Kanal für " die Flüssigkeit aufweist» sieht die Erfindung vor, daß der Kanal zickzackförmig ausgebildet ist.

Die dem Gegenstand nach der Erfindung eigenen Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen ersichtliche Darin zeigt;

Fig. 1 in 'ff schema ti scher» teilweise geschnittener Ansicht eine Anordnung, zur Behandlung einer wärme empfind liehen Flüssigkeit, dSe mit einem Dampfinfusionsgerät nach öer .Erfindung ausgerüstet ist f.

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1 dirch

die Ijinspriehtzdüse das D aupf inf usionsgerät es . -naell Fi ~ . 1. . . . ■ .

BAD ORiGJNAL

...-■_ 909830/1158

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eiim Teil des Dampfinfufionsgerätes nach FIg, 1 in einer gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 um 90° gedrehten Ansicht.

Erfindung wird anhand der Gewinnung des Milchproteins aus Milch erläutert. Hierbei wird zunächst das Milchfett aus der Milch entfernt und damit Magermilch erhalten. Durch Vorwärmung und damit Verdampfung eines Teils der Magermilch wird der Anteil der Magermilch an Feststoffen auf 10 - 35 % erhöht. Das erhaltene Konzentrat wird anschließend kurzzeitig einer HochtemperaturwärmebehancLlung unterzogen, wobei das Konzentrat 15 Sekunden lang wenigstens auf 28o°F und 20 Sekunden vorzugsweise auf 285 - 295⁰F erhitzt wird. Entsprechend den jeweiligen Voraussetzungen sind selbstverständliche äquivalente Zeit-Temperaturbedingungen wählbar. Die Temperatur der im vorgenannten Sinne erhitzten Magermilch wird danach auf etwa 2l5°Fherabgesetzt und die Milch durch eine unter Turbulenz zusetzte Säure angesäuert» wobei die Turbulenz der gleichmäßigen Verteilung der Säure in der Magermilch dient. Die Magermilch zerfällt

ne nach dem Säurezusatz { in ^a»? Quark (geronne/Milch) und Molke»wobel das Protein der Molke mit dem Casein im Gemisch ausfällt und' einen verarbeitbaren Quark bildet. Der Quark w und die Molke werden hierauf voneinander getrennt, wonach der Quark ta kontinuierlich auf ein Fördergerät abgelegt und gleichzeitig oder nachträglich gewaschen wird. .Der Quark'Wird danach mit Wasser versetzt und zu sehr

- 5 -909830/1158

kleinen Teilchen vermählen, wobei die erhaltene Dispersion aus Milchproteinteilchen unter äer Wirkung einer Zentrifugalkraft aus der wässrigen Phase herausgeschleudert wird. Das Milchprotein kann anschließend getrocknet oäer einer weiteren Behandlung unterzogen werden.

Zur Durchführung der vorstehend genannten kurzzeitigen Hochtemperaturwärmebehandlung der Magermilch eignet sich das erfindungsgemäße Dampfinfusionsgerat. Dieses weist eine Einspritzdüse U auf, die zur Bildung eines unter Druck stehenden Dampf-Flüssigkeitsgemisches dient. Die Einspritzdüse 11 ist mit einem Flüssigkeits-durchlässigen Leitelement kl gekoppelt, das einen langgezogenen Kanal aufweist» durch den das der Einspritzdüse entnommene Danpf-Flüssigkeitsgemisch strömt. Der Kanal ist zickzackförmig ausgebildet, so daß eine Vielzahl Von sogen. Umkehrstellen gebildet sind, durch die in der durch den Kanal strömenden Flüssigkeit eine Turbulenz erzeugt wird» die eine sorgfältige und gleichmäßige Durchmischung des Dampfes in der Flüssigkeit bewirkt. Die Einspritzdüse 11 ist mit einem im wesetnlichen zylindrischen Gehäuse 12 versehen, das eine Kammer 13 bildet. Das Innere der Kammer 13 ist über eine Öffnung 15 mit einer zumFlüssigkeitstrarcs-

poert dienendenäea rohrförmigen Leitung Y] verbunden. Eine zweite Kammeröffnung 21 bildet das eine Ende eines Rohres 23-, das im Bereich seines hierzu entgegengesetzten Endes

• geeignete Verbindungselemente 2.5 aufweist, durch die das Rohr 23 mit einer kin der Zeichnung nicht dargestellt®

909830/1158 - 6 -

BÄDORIGINAL

Dampfquelle verbindbar ist. Das eine 3't.irnende der Kammer 13 ist durch eine, mit dem Gehäuse 12 verschraubte Abschlußschraube 31 verschlossen, die zur Reinigung der ginspritzdüse 11 entfernt wird. Das hierzu entgegengesetzte Stirnende der Kammer I3 ist mit einer axialen Durchbrechung 35 versehen, die mit einem konisch ausgebildeten Rohrstück 37 verschraubt ist. Im vorgenannten Ausführungsbeispiel wird das Dampf-Magermilchgemisch durch dieses iiohrstüc-k dem Leiteräemeent ^l zugeführt. Dieses Leiterelement ist mit einem Mittelteil k2 versehen , der mit einer Violzahl von im wesentlichen geradlinigen sowie zueinarabr parallelen Bohrungen *+3 verseherytst. -Jjuer, d.h. im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht zu. diesen Bohrungen sind weitere ebenefalls zueinander parallele Bohrungen hk geführt. Die Lüngsmittelachsen der Bohrungen *+3 und hk schneiden einander jeweils in Punkten, die in den ebenen der jeweils voneinander abgekehrten einen Umfangsflächen des Mittelteiles ^lf2 liegen. Diese Umfangsflachen weisen daher Öffnungen ¹H-7 bzw. 48 auf. Weiterhin sind Platten 5l» 52 vorgesehen, die Jgweils durch Schraubbolzen 53 mit den die öffnungen kj_% k8 aufweisenden Umfangsflachen des Mittelteiles k2 verschraubt sind. Zwischen den Platten 51» 52 und den entsprechenden Auflageflächen des Mittelteiles k2 sind Dichtungen 55 bzw. 56, z.B. aus den unter dem Handelsnamen Teflon bekanntgewordenen Material angeordnet. Zusammen mit den Wandungen der Bohrungen *+3 und kh bilden die Platten 51» 5?- mit ihren die Öffnungen ^7, k8 bedeckenden Bereichen einen aick-

- 7 -909830/1158 O

• / ■

zackförmig ausgebildeten Kanal, der eine große Anzäi von sogen. Umkehreteilen aufweist. Diese Umkehrstellen bewirken in der durch diesen Kanal geführten Dampf-

. Flussigkeiismischung eine Turbulenz und dadurch eine sorgfältige und gleichmäßige Mischung aus Dampf und Flüssigkeit. Nach seinem Austritt aus dem Leiterelement kl gelangt das Dampf-Flüssigkeitsgemisch in eine Rohr 6l, das so lang gewählt ist» daß das Gemisch eine bestimmte gewünschte Zeitdauer in ihm verbleibt. Zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckes im Rohr 6l_a im Leiterelement Hl. im Rohrstück 37 und in der Kammer 13 der Einspritzdüse 11 ist dem vom Laiterelement hl abgekehrten Snde des Rohres 6l eine Drosselklappe oder ein Rückschlagventil 63 nachgeschaltet·, Die Temperaturanzeige des Dampf-.. Flüssigkeitsgemisches erfolgt beispielsweise durch ein kurz vor der Drosselklappe 63 in das Rohr 6l eingeführtes thermoelement 33· Das aus der Drosselklappe 63 austretende Dampf-Flüssiskeitsgemisch kann anschließend zur Trennung des Dampfes von der Flüssigkeit einem Schnellveräampfer 65 zugeführt werden« Der in diesem Schnellverdampfer aus der Ilischung entfernte Dampf wird über eine Leitung 67 abgeführt« wonach die „Uärme-behandelte Flüssigkeit entfernt und in gewünschtsr Weise weiter behe.ndelt wird. So kann

2.3· dia durch die kurzzeitige Ilochtenperaturwärmebehandlung sterilisierte ?lüssi~keit in einer mit 70 fefie&e bezeichneten ~-inric!itan.£ eingedost werden. Di'? Flüssigkeit kann auch_e wie -dies beispielsweise bei 73 angedeutet ist» durch einen sogen. Plattenkühler gekühlt oder in einer sonstigen

BADORIGfNAL .

909830/ 1 158

_8_ 1557160

mit 75 bezeichneten Anordnung weiterbehandelt werden.

Beim Betrieb wird der Dampf durch das Rohr 23 und die Flüssigkeit durch das Rohr 17 in die Kammer 13 der Bin·* spritzdüse 11 eingeführt. Durch die - tangential* gefällte Verschiebung der Öffnungen 16 und 21 zueinander werden der Dampf und die Flüssigkeit unter Druck in die Kammer .13 herumgewirbelt· Dieser Druck bewirkt den Transport des Dampf-Flttssigkeitsgemisches in das Leiterelement *tl« indem die durch die zickzackförmige Ausbildung des Kanals k3_%kk

verursachte Turbulenz eine gleichmäßige Verteilung des Dampfes in der Flüssigkeit vemreacht. Obgleich im gezeigten AusführunEsbeispiel die einzelnen Leiterabscbnitte **3 bzw· kk dgs flüssigkeitsdir chlässigen Kanal« im Leiterelement kl in einer gbene liegen» kann auch eine hiervon abweichende Führung der einzelnen Leiterabechnitte gewählt werden*

und zwar beispielsweise derart, daß.sich diese dreidimensional im Raum erstrecken«

Wie bereits erwähnt, muß das Dampfinfusionsgerät den Dampf in der wärmeempfindlichai Flüssigkeit gleichmäßig verteilen» um eine partielle Überhitzung bzw. partiell zu geringe Erwärmung der Flüssigkeit zu vermelden·

Gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung wird eine vollkommen gleichmäßige Erwärmung der Flüssigkeit erzielt· Zur Reinigung der Dampf infusionegerätes können die eineeinen Teile, wie z.B. die Einspritzdüse 11, das Rohretück 37

und das Leiterelement ¹H-I voneinander getrennt werden. Das Leiterelemant *+l kann durch Entfernung der Schraubbolzen 53 und Trennen der Platten 51· und 52 vom Mittelstück weiterzerlegt werden. Hierdurch wird ein müheloser Zugang zu den Bohrungen 1+3» ^¹+ geschaffen» die durch eine gerade Bürste oder ein ähnliches Reinigunsgerät gereinigt werden können. Die Reinigung des LeiteElements *+l ist somit sehr einfach und wirkungsvoll durchführbar. Die Zusammensetzungdes Leiterelement *+l erfolgt in umgekehrter

- Patentansprüche -

- 10 §AD ORIGINAL

909830/1158

Claims

Patentansprüche :

1. Dampfinfusionsgerät zur kurzzeitigen Ilochtemperaturwärmebehandlung einer wärmeempfindlichen Flüssigkeit» mit einer Enspritzdüse, die zur Erzeugung eines unter Druck stehenden Gemisches auf wärmeempfindlicher Flüssigkeit und Impf dient und mit einer mit der Einspritzdüse gekoppelten Mischeinrichtung, die zur Schaffung einer gleichmäßigen Ver- · teilung des Dampfes in dar wärmeenibfindiichen Flüssigkeit und damit zu deren gleichmäßiger Erwärmung dient, ycbei die Mischeinrichtung einen langgezogenen Kanal für die Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal 043»^) zickzackförmig ausgebildet ist.

2· Dampfinfusionsgerät nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß die Einspritzdüse (11) ein im wesentlichen als zylindrische Kammer (13) ausgebildetes Gehäuse(12) aufweist, daß das Gehäuse (12) eine ers.te Öffnung (15) aufweist, die tangential in das Kammerinnere fahrt and zum Einspritzen wärmeempfindlicher Flussigkait dient, daß das Gehäuse (12) mit einer zweiten, tangential in das Kammerinnere führenden öffnung (21) versehen ist, durch die Dampf in das Kammerinnere einführbar ist und daß clas Gihäuse eine dritte axial zur Kammer (13) gerichtete Öffnung aufweist, durch die wärmeempfindliche Flüssigkeit und der Dampf der Mischeinrichtung zuführbar ist.

- 11 -90 9830/1158 -= ORIGINAL

• Ja.

3· Dampf infusions gerät nach Anspruchl, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Mischeinrichtung mit einem Mittelteil versehen ist, der jeweils eine Vielzahl von im wesentlichen geradlinigen, sowie jeweils zueinander parallelen ersten bzw. zweiten Bohrungen (*+3·Μί·) aufweist, die jeweils die voneinander abgekehrten einen Seitenflächen des Mittelteiles verbinden, daß die jeweils benachbarten Enden der

ersten und zweiten Bohrungen sich übersdtneiden und daß diese Seitenflächen des Mittelteils jeweils durch Platten (51,52) bedeckt sind.

¹I · Dampf infusionsgerät nach Anspruch 3§d adurch gekennzeichnet, daß die Platten $5l* ?2) entfernbar, z.B. mittels Schraubbolzen (53) mit dem Mittelteil (k2) verbunden sind.

909830/1153

ORlGiNA INSPECTED

Leerseite