CH278919A - Einrichtung zur Homogenisierung von Dispersionen, insbesondere Milch. - Google Patents

Description

  



  Einrichtung zur Homogenisierung von Dispersionen, insbesondere Milch.



     VIilch,    die zur menschlichen Ernährung bestimmt ist, wird auf   versehiedene    Weise behandelt, je nach dem gewünschten   Endpro-      dukt.    Das eine Mal wird sie nur einer Reinigung unterzogen, ein anderes Mal wird sie in Rahm und Magermilch getrennt. Diese Trennung wird bereits dureh einfaches Abstehenlassen, das heisst   Schwerkraftseparierung    erreicht. Um die Wirkung des Prozesses zu erhohen, werden im allgemeinen Separatoren verwendet, bei denen das wirkende Zentrifugalfeld um ein Vielfaches stärker ist als die Schwerkraft.

   Ferner ist es zuweilen erwünscht, die Zusammensetzung von Milch eines bestimmten Fettgehaltes konstant zu halten, so   dal3    sich die   Alilch    selbst bei längerem Stehenlassen nicht in ihre   versehiedenen      Komponen-    ten teilt. Dieses Ziel kann durch Homogenisierung, das heisst Feinverteilung des Fettes in der   Milchflüssigkeit    erreicht werden. Die genannten Forderungen können auch in bezug auf eine   ganze Reihe anderer Produkte aufge-    stellt werden, die im emulgierten Zustand vorkommen oder als Emulsion bearbeitet oder verbraucht werden. Den hierzu   gewöhnlieh    verwendeten   VIaschinen    ist gemeinsam, dass sie entweder für den einen oder für den andern Zweck konstruiert sind.

   Zum Beispiel werden in einem Separator zwei Flüssigkeiten, Fett und Wasser, voneinander geschieden ; in einer   Homogenisiermaschine    werden sie dagegen innig miteinander vermischt.



   Bei der erfindungsgemässen Einrichtung zur Homogenisierung von Dispersionen, insbesondere Milch, sind Mittel vorgesehen, welche bewirken, dass das in einem rotierenden Behälter eines Separators mit eingebauter   Eomogenisierungsvorriehtung    entstehende   Zentrifugalkraftfeld    sowohl zum Abscheiden einer Flüssigkeitskomponente als   ranch    zur Homogenisierung einer   Flüssigkeitskompo-    nente ausgenützt werden kann. Hierdurch wird nicht nur ein geringerer Materialaufwand als bei getrennter Ausführung der Apparate, sondern auch ein   betriebsökonomiseher    Vorteil erreicht. Wenn man z.

   B. homogenisierten Rahm herzustellen wünscht, so wird Vollmilch in den Separator und der aussepa  rierte    Rahm zur eingebauten :   Homogenisier-    vorrichtung geleitet, wodurch man das gewünschte Endprodukt durch eine einzige Ar   beitsoperation erhält. Wünscht man dagegen    homogenisierte Vollmilch herzustellen, so bra. ucht man nur den auf diese Weise homogenisierten Rahm wieder mit der Magermilch zu vermischen. Werden besonders hohe Ansprüche an die Stabilität des homogenisierten Produktes gestellt, so kann der homogenisierte Rahm der Vollmilch vor dem Separator wieder zugeleitet und mit der Milch gemischt werden.



  Die in der in den Separator eingeleiteten Mischung enthaltenen, eine bestimmte Grosse übersteigenden Fettkiigelchen, gleichgültig, ob sie von der noch nicht behandelten Vollmilch oder von dem noch nicht genügend homogeni  sierten    Rahm herrühren, werden aussepariert.



  Dies   ermöglieht    es, durch Regulierimg der Reinentrahmung des Separators auf einfache Art ein Endprodukt zu erhalten, das Quali  tätsansprüche    erfüllt, ohne dass man irgendwelche Änderungen an der   empfindlicheren    und viel schwerer einzustellenden Homogeni  siervon'ichtung vorzunehmen braucht.

   Ausser    diesen betriebswirtschaftlichen Vorteilen, die selbst einer kleineren   Molkerei    mit geringer maschineller Ausrüstung die Herstellung von Endprodukten versehiedener Qualität ermöglichen, hat eine solche Kombination den Vorteil, dass keine besondere Druckquelle für die Homogenisierung   notig    ist.   Bekanntlieh    sind es gerade diese   Druekquellen    bei den Homogenisiervorrichtungen, die in der Praxis vor allem Schwierigkeiten bereiten. Bei hohen An  sprüchen    in bezug auf das homogenisierte Produkt sind auch bei den bestarbeitenden Homo  genisiervorrichtungen Drücke    in der   Grossen-    ordnung von 100 kg/cm2 notwendig.

   Solche   Drüeke    lassen sich eigentlich nur mit Kolbenpumpen erreichen, bei denen jedoeh die Einund Auslassventile verhältnismässig schwer reinzuhalten sind. Diese Pumpen haben ausserdem einen komplizierten Bau und sind teuer in der   Ansehaffung. Falls    man, um die Homo  genisiervorriehtung    zu vereinfachen, an Stelle der Kolbenpumpen Zentrifugal-, Zahnradoder Schraubenpumpen als Druckquelle zu   verwenden    wünscht, muss man den Nachteil eines tieferen, 10 bis 15   kg/em im allgemeinen    nicht   iibersteigenden    Druckes in Kauf nehmen. Ein solcher Druck genügt indessen nieht, um ein gut   homogenisiertes    Produkt   herzu-    stellen.

   Bei der Einrichtung gemäss der Erfindung kann der in der   Separatortrommel    auftretende Druek von ungefähr 40 bis 60   kgem gleichzeitig für die Homogenisie-      rung    nutzbar gemacht werden, so dass keine besondere Pumpe erforderlich ist. F r den   an lmd für sieh    selten vorkommenden Fall, dass ein Druek von etwa 50 kg nicht   aus-      reieht,    verfügt man noch über die   Möglich-    keit, den Separator zur   Ausseparierung    aller nicht genügend feinverteilten Partikel   zu ver-    wenden, die zum Homogenisierorgan geleitet werden. Auf diese Weise kann man ein   End-    produkt von praktisch jeder gewünschten Qualitäterhalten.



   Da, wie bekannt, homogenisierte Milch reichlich Sehlamm absetzt, ist der Tellersatz der Trommel zweckmässig in zwei Teile geteilt, von denen der am Flüssigkeitseinlauf liegende Teil mit einem sog. Konzentratortellersatz zur Entrahmung und der andere mit einem Klari  fikatortellersatz    zur Reinigung versehen ist.



  Die Abteilungen sind voneinander zweck  mässig dureh    eine Zwischenwand geschieden, die als Oberteller f r die Entrahmungsabteilung dient und so ausgeführt ist, dass sie den Rahm   zwingt,zuderHomogenisiervor-    richtung zu strömen. Auf der andern Seite dient die   Zwisehenwand    als Unterteller des   Klarifikatortellersatzes.    Die Magermilch kann an dieser Zwischenwand vorbeiströmen und von au¯en in den obern Tellersatz eintreten und schliesslich durch die normale Ablaufleitung den Separator verlassen. Der ausseparierte Schlamm setzt sieh aussen an der Trommelwand   ab.   



   Die   beigeheftete    Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausf hrungsform der Erfindung im   Axialsehnitt.    Die dargestellte Einrichtung besitzt eine Zentrifugentrommel mit einer darin eingebauten   Homogenisiervorrichtung.   



   Die Zulaufleitung 21 der Zentrifuge ist dicht an die hohle Trommelspindel 22 angeschlossen. Letztere lührt durch die Nabe 23 des Trommelbodens   29    in einen Einsatz 24 mit konischen Tellern. Die aus der Spindel 22   ausstromende Flüssigkeit    wird im Tellersatz 24 in eine schwerere und eine leichtere Komponente   aufgeteilt-.    Die leichtere Komponente str¯mt einwärts in einen Raum 25, der durch die KanÏle 26 und 27 mit einer aussen im Trommelboden   29    angeordneten Homogenisiervorrichtung   28    verbunden ist. Der Kanal   27    ist als Nute zwischen dem Boden 29 und einem Unterteller 30 ausgebildet.

   Der Ablauf   31    der   Homogenisiervorrichtung    liegt ausserhalb der Trommel und führt in einen Sammelraum 32 der Zentrifuge. Dieser Raum ist durch einen am Ende mit einer Drossel   34    versehenen Kanal 33 an die Zulaufleitung 21 angeschlossen. Infolge der erhöhten Geschivindigkeit an der Drossel ist der Flüssigkeitsdruck an dieser Stelle entsprechend niedriger, so dass die Flüssigkeit aus dem Raum 32 abgesaugt und der Druck im Raume 32 erniedrigt wird.



   Die im Tellersatz   24    abgeschiedene schwerere Komponente strömt in den   Schlammraum    36 aus und von diesem in einen Tellersatz 37 ein, der über dem Tellersatz 24 angeordnet und von diesem durch einen Konus 38 getrennt ist. Im Tellersatz 37 werden   übrigge-      bliebene    schwerere Verunreinigungen aussepariert. Die gereinigte Flüssigkeit strömt ein  wärts    nach einem Hohlraum 39 in der Trommelwelle und wird von da durch einen Ablauf 40 in der Trommelwelle und eine an diese dicht angeschlossene feste Ablaufleitung 41 abgeleitet. Die Welle der Zentrifugentrommel ist oben mittels einer Packung 35 abgedichtet, die die atmosphärische Luft am Zutritt zum Mantelraum der Zentrifuge und damit zum Raume 32 verhindert.



   Die beschriebene Anordnung funktioniert folgendermassen :
Es wird angenommen, dass die zu behandelnde Flüssigkeit Vollmilch ist. Diese wird durch die Einlaufleitung 21 und die Trommelspindel 22 in den untern Tellersatz   24    eingeleitet, wo Fettkügelchen von für Vollmilch normaler Grosse abgeschieden und von dort mit einem Teil der Milehflüssigkeit als Rahm nach dem innen angeordneten Raum 25 abgehen, um von hier zur   Homogenisier-    vorrichtung 28 zu fliessen, wo sie in   wesent-    lich kleinere   Kügelehen    zerteilt werden. Der im äussern Teil der Trommel während des Betriebes   herrsehende Oberdruek drüekt    die im Separierraum der Trommel abgeschiedene leichtere Komponente durch die   Homogenisier-    vorrichtung.

   Für diese ist der Ablauf ausserhalb der Trommel in einem Mantelraum der Zentrifuge angeordnet. Man erhält auf diese Weise homogenisierten Rahm, der in den Raum 32   hinausgeschleudert    wird. Dieser Rahm kann, wie er ist, aus dem Raum 32 durch einen in der Zeichnung nicht   darge-    stellten Ablauf abgeführt werden. Bei Herstellung   homogenisierter    Vollmilch wird er durch den Kanal 33 zur Leitung 21 zurüekgeleitet und dort dem   Milchstrom    beigemengt.



  Von der Vorrichtung 28 kommende, eine gewisse Grosse übersteigende   Fettpartikeln    werden aufs neue im Tellersatz aussepariert und zur Vorrichtung 28 zwecks weiterer Zerteilung zurückgeleitet.   Die) Fettpartikeln, die klein    genug sind, strömen mit der   Milchflüssigkeit    in den Raum 36 und weiter durch den Tellersatz 37 zur Ablaufleitung 41. Das Kraftfeld im Tellersatz 24 hindert alle   Fettpartikeln    über einer gewissen Grösse, dem Milehstrom durch den Raum 36 nach dem Ablauf 41 zu folgen. Dies garantiert ein   homogenisiertes    Produkt mit der gewünschten Feinheit der   Fettpartikeln.   



   Die Homogenisiervorrichtung 28 kann entweder von der   Hochdrucks,-Homogenisierma-    sehine her bekannte Teller von Konusform, eventuell mit Absätzen, haben, oder sie kann vorteilhaft eine Düse besitzen, in welcher der Flüssigkeit eine hohe Geschwindigkeit erteilt wird. In einem anschliessenden   Wirbelraum    soll diese Geschwindigkeit so vollständig wie möglich in Wirbel umgewandelt werden. Um die Wirkung der Vorrichtung, das ist die Homogenisierung mit höehstmöglieher Turbulenz unter Vermeidung von Reibung an den die Flüssigkeit umgebenden Wänden, noch weiter zu steigern, kann die Flüssigkeit in einem vor der Düse liegenden Zyklon in Rotation versetzt werden.

   Hierbei ist zur   Vermei-    dung einer ¯nderung der Rotationsrichtung die Rotationsachse des erzeugten   Flüssigkeits-    wirbels vorteilhaft parallel zur Rotationsachse des Separators. Um die Wirkung noch weiter zu erhöhen, kann der   Wirbelraum    mit besonderen Einsätzen versehen sein, die stromtech  nisch    besonders ungünstig geformt und z. B. mit scharfen Spitzen und Kanten versehen sind. Dadurch,   dans sic    eine grosse Anzahl neuer Wirbel bildet, wird die Turbulenz er  höht.   



   Die zu homogenisierende Flüssigkeit kann dabei entweder einer einzigen oder mehreren    parallel arbeitenden Homogenisiervorriehtun-    gen zugeleitet werden. Letzteres ermöglicht, die Trommel des Separators besser auszu  balancieren      und    die Beanspruchungen des Antriebsmeehanismus zu verringern.   Beim Aus-    strömen der Flüssigkeit aus der   Homogenisier-    vorrichtung in den Aufnahmeraum und in die Zulaufleitung hat sie eine Ausstromge  schwindigkeit,    die abhängig ist von ihrem radialen Abstand von der Rotationsachse und der Gesehwindigkeit der Trommel.



   Je nachdem, ob man lediglich den Kraftverbrauch des Separators niedrig halten oder aber eine mehr oder   weniger starke Naehhomo-      genisierung erreiehen    will, wird der   Flüssig-      keitsstrom    von der   Homogenisiervorrichtung,    in der Rotationsrichtung gesehen, entweder schräg r ckwÏrts oder gegen die WÏnde bzw. den Boden des Sammelraumes gerichtet   zwecksUmsetzungderGeschwindigkeit    in Turbulenz, oder es werden in diesem Sammelraum besondere Stossbleche angeordnet, gegen die die Flüssigkeit prallt und welche den Sammelraum in kleine WirbelrÏume unterteilen. Sehaumbildung ist im allgemeinen der Haltbarkeit der fertigen Emulsion abträglieh.



  Sie kann durch entsprechende Massnahmen gemindert bzw. ganz verhindert werden. Bei Flüssigkeiten, die die Eigenschaft besitzen, Luft zu losen, genügt es schon, wenn der   Separatormantelraum    gänzlich geschlossen ist, so dass während des Betriebes keine neue Luft eindringen kann. Man erhält dann nach anfÏnglicher kurzdauernder Schaumbildung bald   ganz schaumfreie Flüssigkeit.    Gibt die Fl ssigkeit selber Luft ab, so kann der Separatormantelraum unter   Unterdruek gesetzt    werden.



  Die Einrichtung kann auch zur Behandlung anderer Dispersionen verwendet werden. Zum Beispiel lässt sie sieh bei der   Raffinierung    von Pflanzenölen mittels alkalischer Lösungen und von   Mineralprodukten    mit Schwefelsäure oder andern unorganischen Reaktionsmitteln   verwenden.    Letztere müssen zwecks schneller und vollständiger Reaktion sowie eines Mini  malverbrauehes    von   Reaktionsmitteln    äusserst fein eingemischt werden und die   Ausseparie-    rung muss schon nach wenigen Sekunden erfolgen, wenn die Mischung intensiv genug gewesen ist.

   Ferner kann die Vorrichtung mit Vorteil bei allen   Homogenisierungen    verwendet werden, bei denen an die Haltbarkeit des    Endproduktes ausserordentliche Ansprüche    gestellt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Einniehtung zur Homogenisierung von Dispersionen, insbesondere Milch, gekennzeichnet durch Mittel, welche bewirken, dass das in einem rotierenden Behälter eines Separators mit eingebauter Homogenisiervorrichtung entstehende Zentrifugalkraftfeld sowohl zum Abseheiden einer Flüssigkeitskomponente als aueh zur Homogenisierung einer Flüssigkeitskomponente ausgenützt werden kann.

   UNTERANSPRÜCHE : 1. Einrichtung gemϯ Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Zentrifugalseparator, der so angeordnet ist, dass ein Flüssig keitsgemiseh, das im Zentrum der rotierenden Separatortrommel eingeleitet wird, in mindestens zwei Strume von Flüssigkeiten verschiedener Anreicherung aufgeteilt wird und dal3 ein Teilstrom naeli einer mit der Trommel rotierenden Homogenisiervorrichtung geleitet wird, die eine Zone hohen Druckes mit einem ausserhalb der Trommel befindlichen Raum verbindet.

   2. Einrichtung gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der homogenisierte Teilstrom als Endprodukt abgeleitet oder mit der in den Separator einströmenden Flüssigkeit gemischt werden kann.

   3. Einrichtung gemäss Unteranspruch 1, dadureh gekennzeichnet, da¯ die Homogeni siervorrichtung durch gesehlossene KanÏle mit dem Raum in der Separatortrommel in Verbindung steht, in dem sich die zu homoge nisierende Flüssigkeit befindet.

   4. Einrichtung gemäss Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die KanÏle durch Nuten in jeweils einem von zwei an einanderliegenden Teilen gebildet werden.

   5. Einrichtung gemäss Unteranspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierung dureh Turbulenz in einem Wirbel raum erfolgt, in den die Flüssigkeit durch eine D se einstr¯mt.

   6. Einrichtung gemäss Unteransprueh 5, gekennzeichnet durch einen Zyklon, der im Betrieb einen Flüssigkeitswirbel erzeugt, dessen Rotationsachse parallel zur Rotationsachse der Trommel ist.

   7. Einrichtung gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom, der einer Homogenisierung unterworfen werden soll, auf mehrere in die Trommel eingebaute parallel arbeitende Homogenisiervor- richtungen verteilt wird.

   8. Einriehtung gemäss Unteransprueh 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwin- digkeit, mit der die Flüssigkeit infolge der Rotation der Trommel aus der Homogenisier vorriehtung abströmt, für eine Nachhomoge- nisierung im Separatorstativ ausgenutzt wird.

   9. Einrichtung gemäss Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Sammelraum des Separatorstativs besondere Vorrichtungen zur Nachhomogenisierung vorhanden sind.

   10. Einrichtung gemäss Unteransprueh 9, dadurch gekennzeichnet, dass Bleche vorgesehen sind, die den Raum in kleinere WirbelrÏume aufteilen und gegen die die Flüssigkeit prallt.

   11. Einrichtung gemäss Unteranspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelraum von der äussern Atmosphäre abgesperrt ist.

   12. Einrichtung gemäss Unteransprueh 11, dadurch gekennzeichnet, dass der von der äussern Atmosphäre abgesperrte Sammelraum unter Unterdruek steht.

   13. Einrichtung gemäss Unteranspruch 2, dadureh gekennzeichnet, dass ein Unterdruek durch eine D se hergestellt wird, welche die homogenisierte Flüssigkeit in den Separatoreinlauf zur ckf hrt.

   14. Einrichtung gemäss Unteransprueh 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tellersatz vorgesehen ist, der in zwei übereinanderliegende Abteilungen eingeteilt ist, von denen die eine zum Abscheiden einer Flüssigkeitskomponente und die andere zur Reinigung der abgehenden Fliissigkeit angeordnet ist.