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Verfahren und Apparat zur Herstellung einer rasch löslichen Trockenmileh.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung von Festmilch, d. i. einer völlig und rasch löslichen
Trockenmilch, welche-eben wegen ihrer raschen Löslichkeit-für viele Zwecke verwendet werden kann, für welche sich die heutige, nach dem"Sprühverfahren"oder nach dem Walzenverfahren" hergestellte Trockenmilch nicht eignet.
Die sogenannte ,,Walzenmilch" ist überhaupt nicht vollständig, sondern nur zu etwa zwei Drittel bis drei Viertel löslich ; die ,,Sprühmilch", welche wohl bis zu 99% löslich hergestellt werden kann, bedarf aber zum Zergehen in Wasser des vorherigen umständlichen Anreibens mit wenig Wasser zu einem glatten
Brei, der durch langsames Beifügen weiteren Wassers allmählich in den flüssigen Milehzustand übergeführt werden muss. Eine Trockenmilch, welche sich beim Übergiessen mit oder beim Einschütten in Wasser sofort zu einer der Rohmilch gleichen Flüssigkeit auflöst, gibt es bis heute noch nicht.
Ein Verfahren und eine Apparatur zur Herstellung einer solchen Troekenmileh sind Gegenstand der Erfindung.
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wurde gefunden, dass
1. die Löslichkeit der Milch, d. h. die Quellbarkeit ihres Eiweissgehaltes, um so besser erhalten bleibt, mit je grösserer Beschleunigung unter Verwendung niedriger Temperaturen die Wasserentziehung erfolgt,
2. dass die möglichste Erhaltung der übrigen Eigenschaften der Rohmileh (Farbe, Geruch, Ge- schmack, Enzyme, Vitamine usw. ) in der Trockenmilch um so mehr gewährleistet wird, je weniger die
Milch während der Erwärmung zum Zwecke der Wasserentziehung durch fremde, katalytisehe, elektroly- tische oder allgemein metallische Einflüsse verändert werden kann, sowie endlich,
3.
dass zur Erzielung der raschen Löslichkeit sowie zur Vermeidung des Zusammenballens, des
Verklumpens und des Erhärtens beim Lagern die Trockenmilch nicht in staubfeiner Form, wie bisher, sondern in griessiger Form gewonnen werden muss.
Diese drei Forderungen werden nun gleichzeitig erfüllt durch das Verfahren und die Apparatur nach der Erfindung.
Eine angemessene Menge Rohmilch wird im Verlauf von höchstens 30 Minuten in einem fort- laufend arbeitenden Umlaufxakuumkondensator auf ein Viertel ihres Volumens eingedampft und das
Kondensat ohne Unterbrechung des Vakuums in eine evakuierte Vorlage abgelassen, wobei durch geeignete Vorsiehtsmassregeln jedes Ansetzen von Milehhaut auf den warmen Innenflächen des Ver- dampfers unterbunden und sofort eine zweite Menge eingezogen und eingedickt wird, während die bereits eingedickte erste Menge durch Sprühdüsen in Tropfenform auf mit strömenden Vakuumdämpfen beheizte, sieh drehende dünnwandige Metalltrommeln geworfen wird, hier in wenigen Sekunden ihren
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Stahlbänder abgehoben und zu lockeren Griesskörnehen zusammengekehrt wird.
Es ist bereits darauf hingewiesen worden, dass Voreindickung der Milch auf ein Viertel ihres Ausgangsvolumens und nachfolgende vollständige Trocknung auf Trommeltrocknern oder in einem Zerstäubungsapparat besonders zweckmässig ist. Da die Milch auf 7 Teile Wasser 1 Gewichtsteil Trockensubstanz enthält, so werden auf diese Weise mittels der wirtschaftlich vorteilhaftesten Methode der
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Vakuumverdampfung 6 Teile des Wassers entzogen, während auf den Trockentrommeln durch das Aus- trocknen an offener Luft nur noch 1 Teil Wasser, d. s. 50% der Gewichtsteile der im Vakuum ein- gedickten Milch, entfernt werden.
Im Grossbetrieb würde die Wasserentziehung von. 6 Teilen aus 8 Teilen Milch, wenn sie innerhalb
30 Minuten geschehen soll, ausserordentlich umfangreiche Eindickungsanlagen erfordern. Um sie mit möglichst kleinen Apparaten auszuführen, wird die im Laufe eines Tages zu verarbeitende Gesamt- milchmenge in kleine Einzelmengen zerlegt, deren jede zum Eindicken auf ein Viertel nur 30 Minuten
Zeit bedarf und dann so stark konzentriert ist, dass der Trockner ihr innerhalb der nächsten 30 Minuten die Restwassermenge austreiben kann, wofür der einzelne Tropfen aber nur für ein paar Sekunden der
Trocknungstemperatur ausgesetzt zu werden braucht.
Zum Eindicken der kleineren Halbstunden- mengen genügt natürlich ein Kondensationsapparat von weit geringerem Fassungsraum, als man ihn, wie bisher üblich, zum Einengen der gesamten Tagesmenge in einem oder zwei Arbeitsgängen verwendet.
Dieser kleinere und billigere Apparat muss jedoch fortlaufend arbeiten, ohne das Vakuum zwischen den einzelnen halbstündigen Siedevorgängen zu unterbrechen. Dies wird dadurch erreicht, dass das halbstündig gewonnene Kondensat ohne Stillsetzen der Luftpumpe in ein kleineres evakuierbares Gefäss ("Vorlage") eingelassen und nach dem Ausfluss des Kondensats, der nur den Bruchteil einer Minute dauert, sofort wieder frische Milch durch einen Hahn in den noch warmen Verdampfer eingelassen wird, welcher während des ganzen Vorganges unter Vakuum geblieben ist.
Mit einem solchen kleinen Kondensapparat erzielt man also die geforderte starke Wasserentziehung aus der Milch innerhalb 30 Minuten für jede einzelne Teilmenge, und man kann die weitere Entfernung des Restwassers aus jedem Tropfen des Kondensats innerhalb weniger Sekunden erreichen, wenn das
Halbstundenkondensat innerhalb der nächsten 30 Minuten (bis eine neue gleiche Menge entstanden ist) in Tropfenform auf die Trockentrommel aufgetragen ist und bei jeder Umdrehung der Trommel die ausgetrockneten Milchkörnchen so vor die federnd aufliegende scharfe Schneide des Schabmessers geführt werden, dass sie durch diese vom Trommelumfang abgetrennt, durch die hin und her gehende Bewegung der Messer zusammengekehrt und als kleines lockeres Häufchen in Griessform abgestossen werden.
Um weiterhin die sogenannten katalytischen u. dgl. Einwirkungen der heutigen kupfernen und verzinnten Heizkörper, Verdampfer und Trockner zu vermeiden, überzieht man alle Oberflächen bei der Apparatur, mit welchen die Milch in Berührung kommt, mit einer glasharten Emailschicht, in welcher keine Metalle oder Metallsalze enthalten sind. Eine solche Decke hat den weiteren Vorzug, dass die
Milch über die glasierten Oberflächen ganz sanft und ohne die geringste Reibung hinweggleitet und dass deshalb ihre winzigen Fettkügelchen nicht zusammenballen können, was bei Metalloberflächen im Laufe der Zeit ganz unvermeidlich ist, da diese, wenn sie auch noch so vollkommen poliert werden, doch alsbald durch Korrosionserscheinungen mehr oder weniger uneben werden.
Auch scheinen gewisse elektrolytische oder andere metallische Beeinflussungen das Überfliessen warmer Milch über Metallplatten zu verzögern oder zu erschweren und damit die Vereinigung der kleinsten Butterkügelchen in der Milch zu grösseren
Konglomeraten zu befördern. Sind aber die Metallflächen mit einer Glasschicht bedeckt, so findet das "Ausbuttern", d. h. die Vereinigung feinster Fettkügelchen zu grösseren Gebilden, nicht statt. Das im
Verdampfer erzeugte Kondensat besitzt daher ebenso wie die von der Glasemailschicht der Trommel abgekratzte Trockensubstanz, wenn sie mit der entzogenen Menge Wasser verdünnt bzw. darin gelöst werden, alle Eigenschaften roher, ungekochter Frischmilch.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines im Sinne der Erfindung ausgebildeten Apparates, u. zw. ist Fig. 1 eine Schnittzeichnung des Sehnellumlaufvakuumapparates, welcher eine praktisch ununterbrochene Behandlung der Milch ermöglicht ; Fig. 2 ist eine Ansicht der Aufsprühvorrichtung auf die Trockentrommel ; Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Schabmesser, welche das angetrocknet
Produkt von der Trockentrommel abheben ; Fig. 4 ist eine Schnittzeichnung, welche den Angriff der
Schaber auf dem Umlauf der Trommel zeigt ; Fig. 5 zeigt in starker Vergrösserung eine Darstellung der winzigen Flocken oder Späne, wie sie von der Trockentrommel abgeschabt werden.
Gemäss Fig. 1 erfolgt die Beheizung in einem Gefäss mit senkrechten Siederohren, dem Heizkörper B, von welchem die Milch in ein anderes Gefäss, den waagrechten evakuierbaren zylindrischen
Kessel A, den Verdampfer, hinüberfliesst. Alle milchberührten Flächen des Verdampfers und des Heiz- körpers sind mit einer metallsalzfreien glasharten Emailschicht überzogen. Im Verdampfer breitet sich die Milch auf dem Boden in dünner Schicht aus, so dass die Luftpumpe mit Leichtigkeit und, ohne einen hohen Flüssigkeitsdruck zu überwinden, aus ihr das Wasser absaugen kann. Die durch diese Wasser- dampfentziehung abgekühlte Milch fliesst dann durch das Rohr d in den Heizkörper zurück und steigt unter abermaliger Beheizung auf die Siedetemperatur durch die Heizrohre B empor und in den Verdampfer hinein.
Gleichzeitig muss auch durch den Hahn a dieselbe Menge frischer Milch eingelassen werden, welche ihr während des Kreislaufes durch den Verdampfer als Dampf entzogen wurde, so dass die Heiz- rohre beständig mit Milch gefüllt sind, d. h. die Flüssigkeit fliesst beständig über die Heizfläche hinweg, damit keine ruhende Milchdecke ausdampfen, antrocknen und Krusten bilden kann.
Wenn jedoch nach 30 Minuten die Milch genügend eingedickt ist und der ganze Inhalt des Heiz- körpers durch den Hahn e in das evakuierte Gefäss C. abfliesst, so bleibt doch eine dünne Decke von
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Kondensmilch an den Wänden der Heizrohre hängen, die unter der Wirkung der Wärme durch das
Ansaugen der Luftpumpe ihre Dämpfe ganz plötzlich abgibt und die Milchdecke sofort antrocknen lässt. Um dies zu verhindern, wird, sowie die Milch abfliesst, mittels einer oder mehrerer Düsen F eine kleine Menge Wasser in Form von Nebel in den Vakuumraum eingespritzt, wodurch dieser plötzlich von einer dampfgesättigten Atmosphäre erfüllt wird, so dass weitere Dämpfe aus der dünnen Milchdecke nicht mehr aufgenommen werden können und damit das Austrocknen auch nur der geringsten Menge Milch unmöglich gemacht ist.
Unmittelbar nach der Vorkondensation wird die Milch innerhalb weniger Sekunden ganz aus- getrocknet, dadurch, dass sie auf dampfbeheizte, sich drehende Trommeln aufgetragen wird. Eine solche Trommel ist in Fig. 2 dargestellt und besteht aus einer allseits geschlossenen hohlen Stahlwalze D, die aussen von der oben bezeichneten glasharten Emailschicht umhüllt ist und in welche durch die senkrechte
Hohlachse D1 der Heizdampf einströmt, der dann durch den unteren Achsstumpf D als Niederschlags- wasser abgelassen wird.
Die vorgediekte Milch wird durch Düsen f aufgetragen, welche durch ein gemeinsames Rohr g aus dem Vorratsbehälter C gespeist werden. Das Sprührohr g ist von einem Schirm s umgeben, welcher bis an die Trommel heranreicht und den Zweck hat, seitlich zu weit verstäubte Tropfen an seiner inneren
Wand herabfliessen zu lassen, um sie, am Boden gesammelt, durch das Abflussrohr 81 dem Vorratsbehälter wieder zuzuführen.
Durch einen den Düsen zugeführten schwachen Luftdruck wird die Milch in feine
Tröpfchen zerstäubt, und diese werden gegen die beheizte Trommeloberfläche geworfen, auf welcher sie in kleinen einzelnen, nicht zusammenhängenden Fleckchen sofort ihren Wassergehalt ausdünsten, während die Trockenmasse aus den hauchdünnen Milchfleckchen als feines Pulver auf der Oberfläche der Trommel hängen bleibt.
Nach fast einer ganzen Umdrehung der stehenden Trommel, d. i. nach etwa 3-4 Sekunden, werden die auf ihr befindlichen Trockenteilchen durch ein Messer zusammengekratzt und als grössere Gebilde von Flocken-oder Spanform losgelöst.
Das Messer besteht aus einem sehr dünnen Stahlband h von der ganzen Länge der Trommel und ist bis zur Hälfte seiner Breite eingespannt zwischen zwei Klemmbacken i und j, während es an der vorderen freien Kante rasiermesserscharf angeschliffen ist. Dieses Messer wird durch geeignete seitliche
Druckschrauben mit seiner geschliffenen Kante unter einem spitzen Winkel gegen die Trommelober- fläche D angedrückt und durch eine geeignete Vorrichtung (Kurbel, Exzenter od. dgl. ) mit grösserer
Geschwindigkeit als die des Trommelumfanges auf-und abwärts bewegt.
Infolge der beiden zueinander senkrechten Bewegungsrichtungen, einerseits der Trommel und anderseits des Schabmessers, werden die Pulverkörnchen der einzelnen Milchflecken zusammengeschoben, leicht aneinandergeklebt und zu einem dünnen gekrüllten Span aufgerollt, wie ihn Fig. 5 schematisch und vergrössert zeigt.
Die damit erzielte eigenartige Struktur der Trockenmilch, welche dem blossen Auge als körniger
Griess erscheint, hat gegenüber dem früheren staubfeinen Pulver den Vorteil, dass das Wasser, sobald es mit einem solchen Trockenprodukt in Berührung kommt, sofort in und zwischen die einzelnen Flocken oder Späne eingesaugt wird, so dass sie aufquellen, während das auf das bisherige mehlfeine Pulver auf- gegossene Wasser durch schnelles Zusammenballen die Oberfläche in eine dichte Schlammschicht verwandelt, durch welche weiteres Lösungswasser nicht mehr hindurchdringen kann.
Auf das Lösungs- wasser aufgeschüttet, sinken die nach unserer Methode hergestellten Körnchen sofort in dasselbe ein, wobei sie abschmelzen, während das staubfeine Pulver auf der Wasserfläche sich zusammenballt und schmierige, nur äusserst schwer zu zerdrückende Klumpen bildet, welche sich ohne gründliche Zerkleinerung (Zerdrücken, Verreiben) und Verbreiung niemals lösen lassen.
Weitere Vorteile des beschriebenen Trockenapparates bestehen in folgendem :
1. Die dünnwandige Trommel erlaubt eine äusserst rasche Wärmeübertragung und die Verwendung von Dämpfen von und unter 70 C, womit jedes Anbrennen der Milch und damit das Unlöslichwerden des Trockengutes ausgeschlossen ist.
2. Der Emailüberzug der Trommel verhindert unbedingt jegliche elektrolytische oder katalytische Einwirkung auf das Trockenprodukt, wie sie stets bei metallischen Oberflächen der Trommeln eintreten und die bekannten Geruchs- und Geschmacksveränderungen im Trockenprodukt hervorruft, durch welche seine Lösungen sich von flüssiger frischer Milch nachteilig unterscheiden.
3. Die senkrechte Anordnung der Heiztrommel erlaubt die dichte Zusammenstellung einer grösseren
Zahl von Trommeln, d. h. die Unterbringung einer grossen Heizfläche auf einer verhältnismässig kleinen ) Bodenfläche.
4. Die Auftragung in einzelnen voneinander getrennten Tröpfchen gewährleistet eine fast augen- blickliche und vollständige Entfernung des Wassers, d. i. eine gänzliche Austrocknung, und ermöglicht weiterhin die Abtrennung in körniger, d. i. leicht aufsaugender Struktur, womit die Nachteile der staub- feinen Mehlform beseitigt sind.
) 5. Der biegsame, bewegliche, rasiermesserscharfe Schaber reinigt die Trommel schon bei der allerersten Umdrehung und macht sie durch die restlose Entfernung der völlig ausgetrockneten Rück- stünde blank wie zuvor.
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6. Der hauchdünne Niederschlag auf der Trommel dunstet in wenigen Sekunden zu vollkommener Trockenheit ab und gestattet rasche Umdrehung und sofortige Wiederverwendung der Heizfläche zum Aufsprühen neuer Flüssigkeit.
7. Das Trockengut wird nicht wie bei dem bisher gebräuchlichen Walzenverfahren noch in halbfeuchtem Zustande oder in aufgerollten Streifen, Strängen, Bändern, Stücken oder Blättern gewonnen, sondern in völlig trockenen körnigen Krumen, sofort verpackungsbereit. Es braucht also nicht nachgetrocknet oder nachgemahlen zu werden und kann beliebig lange aufbewahrt werden, wenn es dem Einfluss der Luft und vor allem ihrer Feuchtigkeit entzogen bleibt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer rasch löslichen Trockenmilch, dadurch gekennzeichnet, dass die vollständige Entwässerung der Milch in kleinen Einzelmengen erfolgt, welche in einzelnen, unmittelbar aneinander sich anschliessenden, höchstens halbstündigen Arbeitsvorgängen in einem Vakuumkondensator auf ein Viertel ihres Ausgangsvolumens eingedickt, hierauf ohne Unterbrechung des Vakuums im Kondensator in einen evakuierten Zwischenbehälter abgelassen und von da innerhalb der nächsten Arbeitsperiode des Kondensators auf eine Troekentrommel aufgesprüht, zur Trocknung eingeengt und von der Trommel abgestreift werden.