CH284061A - Verfahren zum Entkeimen von flüssigen Nahrungsmitteln und Getränken und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Entkeimen von flüssigen Nahrungsmitteln und Getränken  und     Vorriehtung    zur Ausführung des Verfahrens.    Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver  fahren zum Entkeimen von flüssigen Nah  rungsmitteln oder Getränken, bei dem die zu  behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich bei er  höhtem Druck durch einen Kanal einer Er  hitzungseinrichtung geleitet, mittels minde  stens eines in die Flüssigkeit eingeführten       gasförmigen    Wärmeträgers' kurzzeitig auf  über 100  C erhitzt und durch schnelle Druck  senkung in einer     Entspannungseinrichtung     entspannt wird.  



  Bisher bekannte Verfahren zur     Entkei-          mung    von flüssigen Nahrungsmitteln oder  Getränken - beispielsweise die     Pasteurisation     von Frischmilch oder Rahm - beruhen auf  einer     Wärmeeinwirkung    von kürzerer oder  längerer Dauer. So ist es bekannt,     Frisch-          mileh    durch Einführen von Dampf unter er  höhtem Druck zu erhitzen und     naeh    erfolgter  Wärmebehandlung die Temperatur durch Sen  kung des Druckes in einer Entspannungsein  richtung zu vermindern.

   Eine bekannte     Vor-          riehtung    dieser Art besitzt beispielsweise eine  rohrartige     Erhitzungseinricht.ung,    durch wel  che die zu behandelnde Milch kontinuierlich  unter erhöhtem Druck geleitet und mittels  Dampfes kurzzeitig erhitzt werden kann, wel  cher durch ein Einsatzrohr in den Strömungs  weg der Milch eingeführt wird. Eine andere  bekannte Vorrichtung besteht aus einem Be  hälter,     weleher    die zu behandelnde Flüssig  keit enthält. In die Flüssigkeit sind Düsen    eingetaucht, durch welche Wasserdampf wäh  rend der Erhitzung austritt.  



  Diese bekannten Vorrichtungen weisen  schwerwiegende Mängel auf. Insbesondere  kann nicht verhindert werden, dass bei     genii-          gend    hoch gewählter     Erhitzungstemperatur     die Flüssigkeit oder     einzelne    in ihr enthal  tene     Bestandteile    schädlichen Veränderungen  unterworfen sind. Insbesondere bei der Be  handlung von     Milch    besteht die Gefahr, dass  einzelne Teilchen unzulässig lange mit hoch  erhitzten Metallteilen in Berührung stehen  und anbrennen, was die Verwertung der Milch  als Konsummilch oder ihre weitere Verarbei  tung zu Milchprodukten nur unter Inkauf  nahme einer wesentlichen Qualitätseinbusse zu  lä.sst.

   So können sich bei der genannten     Ein-          riehtung    mit     Dampfeinführung    durch ein  von der Flüssigkeit umspültes Einsatzrohr am  freien Ende des letzteren tote Räume in der  Flüssigkeitsströmung bilden. In diesen sind  Geschwindigkeit und Turbulenz der Flüssig  keit derart vermindert, dass einzelne Flüssig  keitsteilchen während längerer Dauer mit vom  Wärmeträger hocherhitzten metallischen Tei  len des Rohres in Berührung kommen. In  noch verstärktem Masse neigen ruhende Flüs  sigkeitsteilchen zum Anbrennen bei Einfüh  rung des gasförmigen     Wärmeträgers    durch  in die Flüssigkeit eingetauchte Düsen.  



  Demgegenüber erlaubt das erfindungsge  mässe Verfahren eine einwandfreie     Entkei-          mung    unter grösstmöglicher Schonung der           wertvollen    Bestandteile der zu     behandelnden     Flüssigkeit.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist. da  durch gekennzeichnet, dass der gasförmige       \'4        ä.rmeträger    durch wenigstens eine in der  Kanalwandung angeordnete Öffnung in die  Flüssigkeit eingeführt wird.  



  Ferner betrifft die     Erfindung    eine Vor  richtung zur Ausführung des     Verfahrens,     welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie  eine     Erhitzungseinriehtung    mit mindestens  einem Kanal für die     Durchleitung    der Flüs  sigkeit. besitzt, und dass die Wandung des  Kanals     mindestens    eine     Einführöffnung    für  den gasförmigen     Wärmeträger    aufweist, wel  che durch einen     Zufuhrkanal    mit einer  Wärmeträger - Speisevorrichtung verbunden  ist.  



  Bei der Behandlung von Milch kann diese  kontinuierlich in einem     Wärmeaustauscher     vorgewärmt, in einer Zentrifuge gereinigt, in  einem weiteren     Wärmeaustauscher    bis auf  den Siedepunkt erwärmt, dann durch in der  genannten Weise erfolgendes Einführen von  Wasserdampf kurzzeitig über den Siedepunkt  erhitzt, hierauf in eine     Entspannungsein-          riehtung    und aus derselben im Gegenstrom  zur vorzuwärmenden Milch durch den Wärme  austauscher und anschliessend durch wenig  stens eine weitere Kühleinrichtung geleitet.  werden.  



  Die     Erhitzungseinriehtung    weist zweck  mässig einen schraubenförmigen Kanal auf,  dessen Querschnitt in der Strömungsrichtung  abnimmt, wobei die     Zufuhrmittel    für die Flüs  sigkeit und den gasförmigen     Wärmeträger          tangential    in den Kanal einmünden.

   Die     Er-          hitzungseinriehtung    kann auch einen     koniseli     sieh verjüngenden Kanal aufweisen, in wel  chen ein mit     Ausnehmungen        versehener    Ver  drängungskörper eingesetzt ist, wobei     zweek-          mässig    mehrere Zuleitungen für die Flüssig  keit und den Wärmeträger vorgesehen sind,  welche radial in die durch die     Ausnehmun-          gen    gebildeten Kanäle einmünden, wobei die  Zuleitungen für die Flüssigkeit in der     Strö-          mungsricht.ung    vor denen für den Wärmeträ  ger angeordnet sind.

      Vorteilhaft. können die     Zufuhrkanäle    und  die     Einführöffnungen    für den gasföhnigen       Wärineträg-er    derart gerichtet sein, dass der  in den Strömungsweg der Flüssigkeit einge  führte Wärmeträger eine in die     Strömungsrieh-          tun-    der Flüssigkeit fallende     St.röniungskom-          ponente    besitzt.  



  Der     Erhitzungseinrichtung    kann vorteil  haft ein Flüssigkeitsbehälter     vorgeschaltet     sein, welcher über eine     Reinigun        -szent.rifuge,     über einen     Wärmeaustauseher    zur     Vorwär-          mung,    ferner über eine     Pumpe    und.

   einen wei  teren     Wärmeaustauscher    zur Erhitzung der zu  entkeimenden Flüssigkeit auf den Siedepunkt  mit der     Erhitzungseinriehtung    verbunden ist,  wobei durch eine     Abführleitung    Flüssigkeit  aus der     Entspannungseinrichtung    nach dem       genannten        Wärmeaustauscher    zur     Vorwär-          inung        und    von da durch wenigstens eine wei  tere Kühleinrichtung geführt werden kann.

    Dabei kann die Verbindungsleitung zwischen       Erhit.zungsvorriclitung    und     Entspannungsvor-          richtung    bei der Einmündung in diese durch  eine federbelastete Platte     abgeschlossen    sein,  welche als Prellplatte     wirkt.    Schliesslich kann  in der     Einmündung,    der von der     Erhitzungs-          einrichtung    herführenden     Verbindun-sleitimg     in die     Entspannungseini-ielitung    eine in ihrem  Abstand vom Leitungsende einstellbare Platte  vorgesehen sein,

   welche ebenfalls     als        Prell-          platte    wirkt.  



  In der Zeichnung sind einige Ausfüh  rungsformen der erfindungsgemässen V     orrich-          tung    veranschaulicht.  



       Fig.1    bis 6 zeigen drei     Ausführungsfor-          men    der     Erhitzungseinriehtung;          Fig.    7 zeigt das Schema einer Anlage zur  Behandlung von     ;

  1Iilch,    welche mit der     Er-          liitzungseinrichtung        versehen    ist, und       Fig.8    bis 10 zeigen im     -#xialselinitt    ver  schiedene     Möglichkeiten        zur    Steigerung des       Homogenisationseffektes    bei der auf die     Er-          hitzungen    folgenden Expansion.  



  Die in den     Fig.    1 und ? dargestellte An  ordnung besitzt ein mit. einer konischen Boh  rung     versehenes        Gehäuse        '?l..    In die Bohrung  ist ein     konischer    Körper     \??    eingesetzt, der an  seinem Umfang mindestens eine schrauben-           förmige    Nut 23 aufweist, deren Querschnitt  sich     gegen    das dünnere Ende des Körpers 22  verjüngt, so dass die     Durcht.rittsgeschwindig-          keit    der Flüssigkeit durch die von den Nuten  gebildeten Kanäle sieh steigert.

   Die Flüssig  keit und der     dampfförmige    Wärmeträger wer  den durch     Zufuhrstutzen    24 bzw. 25 in die  Nuten geleitet. Die Stutzen stehen     tangential     zur Bohrung des Körpers 22, so dass der Strö  mung eine rasche Rotation erteilt wird. Durch  den Eintritt des Wärmeträgers in den Flüs  sigkeitsstrom entsteht eine starke Turbulenz  und eine innige Vermischung, die zur Kon  densation des     dampfförmigen        Wärmeträgers     in der Flüssigkeit über ein kurzes Stück des  Strömungsweges führt.

      Die in den     Fig.3    und 4 gezeigte     Erhit-          zungseinrichtung    weist ein Gehäuse 26 mit  konischer Bohrung auf, in welche ein Ver  drängungskörper 27 eingesetzt. ist, der mit.  axialen     Ausnehmungen    28 versehen     ist..    Flüs  sigkeit und Wärmeträger werden durch radial  zur Bohrung gerichtete Stutzen 29 bzw. 30  in die     Ausnehmungen    geleitet, und zwar sind  die Flüssigkeitsstutzen in Strömungsrichtung  der Flüssigkeit vor den     Wärmeträgerstutzen     angeordnet. Die Einführung des Wärmeträ  gers in die Flüssigkeitsströmung erfolgt. durch  die<B> </B>     andung    der durch die Nuten 28 gebil  deten Kanäle.

    



  Bei der     Erhitzungsvorriehtung    nach den       Fig.    5 und 6 zeigt. das     0ehäuse    31 einen lang  gezogenen herzförmigen Kanal 32. Die zu be  handelnde Flüssigkeit wird axial durch eine  Bohrung 33 in den Kanal geführt. An der  Innenfläche des Kanals 32 ist eine     Einführ-          öffnung    34 für den Wärmeträger vorgesehen,  welcher aus dem Stutzen 35 zugeführt wird.  



       Fig.    7 zeigt das Schema einer Anlage zur  Behandlung von Milch, welche mit der erfin  dungsgemässen Vorrichtung versehen ist. Aus  dem     Frischmilchbehälter    41 wird Milch in  eine Reinigungszentrifuge 42 und anschlie  ssend zwecks     Vorwärmung    durch einen     Wärme-          austauscher    43 in einen Ausgleichsbehälter 44  geleitet.

   Zum Schutz der leicht     oxydierbaren     Vitamine kann der Ausgleichsbehälter mit         einer        Entlüftung        kombiniert,        sein.        Die     45 (für Drücke von 20  bis 40     kg/cmz)    fördert Milch aus dem Be  hälter 44 durch einen weiteren Wärmeaus  ta.uscher 46 nach der     Erhitzungseinrichtung     47. Letzterer wird     Wasserdampf    aus einer  Leitung 48 über einen Dampfreiniger 49 zu  geführt.

   An die     Erhitzungsv        orrichtung    47 ist  eine     Entspannungseinriehtung    50 angeschlos  sen, in welcher das     Milch-Dampf-Gemisch    ex  pandiert wird und Wasser in Dampfform ent  weicht. Dieser Dampf gelangt in einen     Trop-          fenabscheider    51, aus welchem er durch einen  mit Frischdampf betriebenen     Dampfstrahlver-          dichter    52 als Reizmedium nach dem Wärme  austauseher 46 gefördert wird.

   Die Milch ge  langt durch einen Filter 53 in eine Nieder  druckpumpe 54, welche die Milch durch den       Wärmeaustauscher    43 im Gegenstrom zur aus  der Reinigungszentrifuge kommenden Frisch  milch fördert, und von dort durch einen mit  Quellwasser betriebenen Plattenkühler 55 und  einen mit Sole betriebenen Plattenkühler 56  nach einer Abfüllstelle 57.

   Die Erhitzung der       zwangläufig    geführten Milch erfolgt in konti  nuierlichen     Durchflussverfahren,    und zwar im       Wärmeaustauscher    43 und im     Wärmeaustau-          seher    46 bis annähernd an den Siedepunkt und  dann in der     Erhitzungseinrichtung    durch di  rekte Einwirkung von Dampf auf eine Tem  peratur über der Siedetemperatur, aber unter  halb 220  C. Um ein Anbrennen bei diesen  hohen Temperaturen zu verhindern, darf der       Wärmeeinfluss    in der     Erhitzungseinrichtung     bei der maximalen Temperatur von 220  C  nur kurze Zeit andauern.

   Um eine kurze Be  handlungszeit zu gewährleisten, wird die Er  hitzungseinrichtung zweckmässig so gebaut,  dass die Milch mit grosser Geschwindigkeit  und Turbulenz durch die Einrichtung strömt.  



  Der Erfolg der geschilderten Behandlung  zur     Entkeimung    von Flüssigkeiten, insbeson  dere von     Milch    und milchhaltigen Flüssigkei  ten, kann noch dadurch gesteigert werden,  dass die Haltbarkeit der Milch im Hinblick  auf die Gefahr von     Sedimentbildungen    vergrö  ssert wird. Dies geschieht zweckmässig in einem  unmittelbar der Entspannungseinrichtung      vorgeschalteten     Prellsystem.        Fig.8    zeigt ein  als     Druekentlastungsvorrichtung    ausgebildetes       Prellsystem.    Die erhitzte Milch wird durch die  Leitung 61 aus der     Erhitzungseinriehtung     zugeführt.

   Die Leitung 61 wird durch eine  Platte 62 abgeschlossen, welche durch eine  Feder 63 belastet ist, deren Spannung durch  die Schraube 64 einstellbar ist. Die Platte 62  wirkt für den austretenden     Milchstrahl    als  Prellplatte und bewirkt eine Homogenisie  rung.  



  Die Ausführung nach     Fig.    9 unterscheidet  sieh von der beschriebenen Einrichtung nur  dadurch, dass die Prellplatte 65 und das Ende  des Rohres 61 mit Rillen 66 versehen sind.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    10 ist eine  gegenüber dem Rohr 25 fest angeordnete     Prell-          platte    67 vorgesehen. Die Prellplatte kann  auch verstellbar angeordnet sein.  



  Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin  dung erlaubt, flüssige Nahrungsmittel     und     Getränke, insbesondere Milch und     milchhal-          tige    Flüssigkeiten, zwecks     Haltbarmachung     ohne nachteilige Veränderungen im Ge  schmack und in der Zusammensetzung so zu  behandeln, dass sie mindestens acht. Tage kon  sumfähig bleiben, vorausgesetzt, dass sie     Iuft-          und        allenfalls    lichtgeschützt so gelagert wer  den, dass keine Nachinfektion stattfinden  kann.

   Gezuckerte Kondensmilch, die nach dem  erfindungsgemässen Verfahren auf Tempera  turen über 200  C erhitzt wurde, erweist sich  auch bei Wahl von Kompositionen von hohem  Gehalt an fettfreier Trockensubstanz während  der Dauer der ganzen     Laktationsperiode    sta  bil, was ein schädliches Nachdicken weitge  hend vermindert. Nach dem 'erfindungsge  mässen Verfahren gelingt es, Fruchtsäfte so  zu entkeimen, dass die in ihnen enthaltenen  wertvollen Vitamine und ihr natürliches  Aroma weitgehend erhalten bleiben. Es emp  fiehlt sieh, für die Behandlung von Frucht  säften als Wärmeträger     Kohlensäure    oder       Stickstoff    zu verwenden.

   Unter Umständen  empfiehlt es sich, verschiedene Wärmeträger  zu verwenden, die an zwei verschiedenen Stel  len der     Kanalaussenfläche    in die Flüssigkeit  geleitet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Entkeimen von flüssigen Nahrungsmitteln oder (Teti@änlien, bei dem die zu behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich bei erhöhtem Druck durch einen Kanal einer Er hitzungseinrichtung geleitet, mittels minde- stens eines in die Flüssigkeit eingeführten gasförmigen Wärnieti-ä.ers kurzzeitig auf über 100 C erhitzt und durch schnelle DruA- senkung in einer Entspannungseinrichtung entspannt wird, dadurch gekennzeichnet-,

   daI> der gasförmige Wärnieträger durch wenig stens eine in der Kanalwandun- an@-eordnete öffnun- in die Flüssigkeit eingeührt wird. Il.

   Vorrichtung zur Ausführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, dadurch ge= kennzeichnet, da.ss sie eine Erhitzun;-seinrieh- tung mit mindestens einem Kanal für die Durch leitung der Flüssigkeit besitzt, und dass die Wandung des Kanals mindestens eine Ein führöffnung für den -asförniigen -V ärnieträ- ger aufweist, welche durch einen Zufuhr kanal mit einer Wärmeträger-Speisevorrich- tung verbunden ist.

   .1. Verfahren UNTERANSPRÜCHE: nach Patentansprueli I zur Behandlung von Milch, dadurch gekennzeich net, dass die Milch kontinuierlich in einem Wärmeaustauseher vorgewärmt, in einer Zen trifuge gereinigt, in einem weiteren Wärme- a.ustauseher bis auf deii Siedepunkt erwärmt,

   dann durch Einführen von Wasserdampf in der Erhitzungseinriebtuno- kurzzeitig über den Siedepunkt erhitzt, hierauf in eine Entspan- nungseinrichtung und aus derselben im Gegen strom zur vorzuwärmenden llileli durch den erstgenannten Wärmeaustauseher und an schliessend durch weni#,,stens eine weitere Kühleinrichtung geleitet wird. 2.

   Vorrichtung nach Patentansprueli <B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungs- einriehtung einen schraubenförmigen Kanal aufweist, dessen Querschnitt in der Strö mungsrichtung abnimmt, wobei die Zufuhr mittel für die Flüssigkeit und den Wärme träger tangential in den Kanal einmünden. 3.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet., dass die Erhitzungs- einrichtung einen konisch sich verjüngenden Hohlraum aufweist, in welehen ein mit Aus- nehmungen versehener Verdrängungskörper eingesetzt ist., und dass mehrere Zuleitungen für die Flüssigkeit und den Wärmeträger vorgesehen sind, welche radial in die dureh die Ausnehmungen gebildeten Kanäle einmün den, wobei die Zuleitungen für die Flüssig keit in der Strömungsrichtung vor denen für den Wärmeträger angeordnet sind. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr kanäle für den Wärmeträger derart gerichtet sind, dass der in den Strömungsweg der Flüs sigkeit eingeführte Wärmeträger eine in die Strömungsrichtung der Flüssigkeit fallende Strömungskomponente besitzt. 5.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen der Erhitzungsein- riehtung vorgeschalteten Flüssigkeitsbehälter, welcher über eine Reinigungszentrifuge, über einen Wärmeaustauscher zur Vorwärmung, über eine Pumpe und einen weiteren Wärmeaustauscher zur Erhitzung auf den Siedepunkt der Flüssigkeit mit der Er hitzungseinriehtung verbunden ist, ferner durch eine Abführleitung,

   durch welche die Flüssigkeit aus der Entspannungseinrichtung nach dem erstgenannten Wärmeaustauscher zur Vorwärmung und von da durch wenig stens eine weitere Kühleinrichtung geführt wird. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass die Verbindungs leitung zwischen Erhitzungseinrichtung und Entspannungseinrichtung bei der Einmün dung in die Entspannungseinrichtung durch eine federbelastete Platte abgeschlossen ist, welche als Prellplatte wirkt.

   7. Einrichtung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass in der Einmün dung der von der Eritzungseinrichtung her führenden Verbindungsleitung in die Ent spannungseinrichtung eine in ihrem Abstand vom Leitungsende einstellbare Platte vorge sehen ist, welche als Prellplatte wirkt.