CH322228A - Einrichtung zur Wärmebehandlung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  



  Einrichtung zur Wärmebehandlung von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Einriehtung zur Wärmebehandlung von   Flüssigkeiten-    insbesondere zum Entkeimen von flüssigen Nahrungsmitteln, Getränken und pharmazeutischen Produkten - mit einem von der Flüssigkeit durchströmten Kanal, dessen Wandung Öffnungen aufweist, durch welche ein   dampf-oder gasförmiger Wärmeträger    in die Flüssigkeit einführbar ist.



   Es ist bekannt, zum Beispiel Milch durch direktes Einführen von Wasserdampf einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Damit bezweekt man, in der Milch   befindliehe,    ihre Haltbarkeit oder ihre hygienisehe   Besehaffen-    heit   schädlich beeinflussende Mikroorganis-    men abzutöten. Eine bereits zu diesem   Zweek    verwendete   Eimaiehtung    besteht aus einem   Rohrstück,    welches von einem Dampfmantel umgeben ist und welehes in der Rohrwandung   Einführöffnungen für    den Wasserdampf aufweist.

   Die zu behandelnde Milch wird unter erhöhtem Druck durch das Innere des   Rohr-    stückes geleitet und durch den eindringenden und kondensierenden Wasserdampf kurzzeitig auf die zur   Verniehtung    der Mikroorganismen nötige Temperatur erhitzt. Zur Vermeidung sehädlieher Veränderungen der Milch bei den angewendeten Temperaturen wird die Milch unmittelbar anschlie¯end in einer   Entspan-      nungseinnehtung    unter   Drueksenkung    gekühlt.



   Der Betrieb einer   solehen      Einriehtung muss      mannigfaehen    Bedingungen genügen. Ganz besonders darf die Wärmebehandlung keinerlei schädliche Veränderungen der Milch verursachen. In dieser Hinsicht muss besonders verlangt werden, da der Geschmack der   Trisehen    Milch erhalten bleibt, das heisst, da¯ kein Kochgesehmack auftritt, verursacht durch Anbrennen einzelner   Milchteilchen    oder Veränderungen derselben.



   Wird Milch in erhitztem Zustand über Metallfläehen geleitet, deren von der Milch benetzte Oberfläche eine höhere Temperatur aufweist als die Milch selber, besteht die Gefahr, dass gewisse Milchbestandteile   ausge-      schieden    werden und sich auf der Metalloberfläche in Form eines dünnen Überzuges nie  derschlagen. Diese    Erscheinung kann selbst festgestellt werden, wenn die Milch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist. Insbesondere sind es   Eiweiss-und    Naturalstoffe, welche einen derartigen Überzug auf heissen   Metall-    flächen bilden können.



   Bei Einrichtungen der genannten Art wird die zu behandelnde Milch vorzugsweise in   vorgewärmtem Zustand,    zum Beispiel mit Temperaturen zwisehen 60 bis 80  C, in die Erhitzungseinrichtung geleitet. Hier bewirkt der durch die Öffnungen der Kanalwandung in die Milch eintretende Wasserdampf innert Sekundenbruchteilen eine Erhitzung auf die zur Entkeimung nötige Temperatur, welche in der Regel   mindestens 1@  C beträgt.    Ablagerungen können nun vornehmlich dann entstehen, wenn die Kanalwand überhitzte  Teile aufweist, deren Oberflächentemperatur über der ilchtemperatur an dieser Stelle liegt. Es hat sich gezeigt, dass schon kleinste Temperaturdifferenzen zwischen Milchteilehen und den von ihnen benetzten Teilen der    Kanalwa. ndung soleheAblagerungen entstehen    lassen.

   Letztere bleiben zumindest einige Zeit an der Kanalwand haften und werden so gegenüber, der   nur Sekundenbruchteile    dauernden Erhit. zung der durchströmenden Milchteilchen während längerer Zeit der   Wärme-    einwirkung ausgesetzt. Sie neigen deshalb zum Anbrennen und erzeugen den gefüreh  t-eten,    die Qualität der behandelten Milch in schädlicher Weise beeinflussenden Kochgeschmack.



   Vorliegende Erfindung ermöglicht die geschilderten Nachteile zu verhüten und ist gekennzeichnet durch   Mit. tel    zur Kühlung   wenig-    stens von in   Stromungsrichtung    der   Flüssig-    keit auf die   Wärmeträgereinführöffnungen    folgenden Teilen der Kanalwandung. Dadurch gelingt es, die Temperatur der von der   Flüs-    sigkeit benetzten Kanalwandung auf einem solchen Wert zu halten, dass das Entstehen von   Ablagerungenausgeschaltet    oder   zumin-    dest auf ein unschädliches Mass reduziert ist.



   Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen :
Fig.   1    einen   Längsschnitt durch eine Ein-    riehtung   na. eh    der Erfindung,
Fig. 2. einen Querschnitt nach der Linie I-1 durch einen Teil der in Fig.   1      gezeich-    neten Einrichtung,
Fig. 3 im Längsschnitt eine andere   Aus-      führungsform    einer Einrichtung nach der Erfindung und
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie II-II durch einen Teil der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung.



   Die in Fig.   1    dargestellte Einrichtung eignet sieh besonders für die Entkeimung von Milch und   milchhaltigen    Flüssigkeiten, obschon auch andere Flüssigkeiten, wie Fruchtsäfte, pharmazeutische Produkte, oder Hilfsstoffe, wie   Nährflüssigkeiten,    mit ihrer Hilfe behandelt werden können. Die Einrichtung besitzt einen von der Flüssigkeit durehströmten Kanal 1, weleher innerhalb des Teilstüekes   i-1    eine düsenförmige Verengung aufweist. An der Eintrittsöffnung 2 und an der Austritts¯ffnung 3 des Kanals 1 sind nicht gezeichnete   Anschlussledtungen      befestigt.

   Zur Aufrechterhaltung    einer kon   tinuierlichen, zwangläufig geführten Strö-      mung    im Kanal 1 ist im Strömungsweg der Flüssigkeit vor der gezeichneten Einrichtung ein nieht dargestelltes Förderorgan angeordnet. Der Kanal 1 ist über das Teilst ck A-A von zwei Wandteilen 4 und 5 gebildet, welche im Querschnitt den Kanal je zur   Hälfte um-    schliessen und in der durch die Symmetrieachse führenden Trennebene aufeinander aufliegen.   Beide'Wandteile4und    5 sind an ihren Enden mit dem Ansehlussstüek 6 bzw. 7   versehra. ubt.

   Um    die Wandteile 4 und 5 ist ein Mantelrohr 8 angeordnet, welches über die Wandteile 4 und 5 an die An  schlussstücke    6 und 7 geschoben und mit Hilfe der Überwurfmuttern 10 und 11 an den Anschlussstücken befestigt ist. Die Wandteile 4 und 5 besitzen einen Bund   12 bzw.   



  13, welche über den Dichtungsring   14    auf der Schulter 15 des Mantelrohres 8 dichtend aufliegen. Das Mantelrohr 8 schliesst mit den Aussenfläehen der Wandteile 4 und   5    zwei Hohlräume 9 und   16    ein ; an den Stellen 17 und 18   sind'Stopfbüchsen angeordnet,    welche die Hohlräume 9 und 16 nach aussen   dielitend    absehliessen.



   Am Mantelrohr 8 ist ein Stutzen 19 angeschweisst, durch welchen Wasserdampf unter erhöhtem Druck in den einen Dampf  ma. ntel bildenden Hohlraum    9 geleitet werden kann.



   Innerhalb des Teilst ckes A-A des Kanals 1 bilden die Wandteile   4 und    5 eine   düsen-    förmige Verengung. Aus dem Dampfmantel 9   wird der@ WasserdÏmpf durch    im   Bereieh    der höchsten Strömungsgesehwindigkeit, das heisst im Bereich des engsten Quersehnittes, angeordnete Öffnungen 20'in die Flüssigkeit eingeführt ; die Öffnungen 20 stehen über Kanäle 21 mit dem   Da. mpfraum    9 in Verbindung. 



   Fig. 2 zeigt in gr¯¯erem Massstab einen Schnitt naeh der Linie I-I in Fig. 1. Der annähernd rechteckige Durehflussquersehnitt im Kanal 1 wird durch einander   gegenüber-    liegende Wände gebildet, von denen die    Wände 22 und 23 die Öffnungen 20 a. ufwei-    sen, welche über die Kanäle   21    mit dem Dampfraum 9 in Verbindung stehen Die Wandteile 4 und 5 sind durch Schraubenbolzen zusammengehalten.



   Der Hohlraum 16 dient zur Aufnahme eines K hlmittels, zum Beispiel Kühlwasser oder   Kühlöl,    welches durch die an das Mantelrohr   angesehweissten    Stutzen   24      bzw. 25    eingeführt bzw. abgef hrt werden kann. Im Bereieh dieses Kühlmantels besitzen   die Wand-    teile 4 und 5 derart geformte   Ausnehmun-    gen 26 bzw. 27, dass die Stärke der Kanalwandung an dieser Stelle verhÏltnismϯig klein ist.

   Das in den K hlmantel 16 eingeführte Kühlmittel umströmt die Aussenwan  dung der Wandteile 4    und   5    und bewirkt eine Kühlung des auf die   Wärmeträgereinführ-      özÍmmgen    20 folgenden   Teilstüekes    des Kanals 1, welches von der bereits auf Höchsttemperatur erhitzten Flüssigkeit durehströmt wird. Durch entspreehende Bemessung der pro Zeiteinheit in den Kühlmantel eingeführten und aus ihm abströmenden Kühlmittelmenge und der Tempera. tur des Kühlmittels lässt sich die Temperatur an   der Innenwan-    dung des Kanals so klein halten, dass auch bei   hitzeempfindlichsten    Flüssigkeiten keine Gefahr des Anbrennens besteht.



   Die Erfindung ist nicht auf das in Fig.   1    und   2 gezeichnete Ausführungsbeispiel    besehränkt. Vielmehr kann der Kanal 1 auch eine andere Form aufweisen. Fig. 3 zeigt in diesem Zusammenhang eine Einrichtung nach der Erfindung, bei welcher der Kanal 1 durch ein gerades Rohrstüek 31 mit gleiehbleibendem. kreisf¯rmigem   Durchflussquer-    sehnitt gebildet ist. In der Wandung des Rohrstüekes sind Öffnungen   32    angeordnet, welche über Kanäle 33 mit   dem Dampf-    mantel   34    in Verbindung stehen. Der untere, nicht gezeichnete Teil der Einrichtung entspricht im wesentlichen der Anordnung naeh Fig. 1.

   Das Mantelrohr 35 schliesst mit dem Rohrstück 31 ebenfalls einen Kühlmantel 36 ein ; in letzteren kann durch den Stutzen 37 ein Kühlmittel, zum Beispiel Kühlwasser, eingeführt werden. Das Kühlmittel kann in Ausnehmungen 38 gelangen, welche in   Achsrich-    tung in der Wandung des Rohrstückes 31 angebracht sind. Die Ausnehmungen 38 sind nach aussen durch mit dem Rohrstück 31 verschweisste Deckel 39 abgeschlossen.



   Fig. 4 zeigt die Anordnung der Ausnehmungen   38.    Diese sind derart über den Rohr  quersehnitt    verteilt, dass sie an keiner Stelle die Kanäle 33 durchstossen. Nach Durchströmen der Ausnehmungen 38 kann das Kühlmittel im untern, nicht gezeichneten Teil der Einrichtung a. uf entsprechende Weise abgeführt werden. Auf der Aussenfläche des Rohrstüekes 31 ist eine Schicht 40 aus wärmeisolierendem Material angeordnet. Diese soll wenn nötig ein Kondensieren des Dampfes auf den vom Dampf angeströmten Flächen des gekühlten Rohrstückes 31 verhindern. Zu demselben Zweck sind die Kanäle 33 durch Einsatzstücke aus wärmeisolierendem Material gebildet, zum Beispiel aus einem   kera-    mischen Material.

   Auch hier verhindert die Kühlung der auf die WÏrmetrÏgereinf hroffnungen folgenden Teile der Kanalwandung eine schÏdliche ¯berhitzung der mit der Flüss, igkeit in Berührung kommenden Innenwand des Kanals 31. Damit kann   das Ent-    stehen eines Belages mindestens weitgehend und dessen schädliche Folgen mit Sicherheit ausgeschaltet werden.



   Die Erfindung ist nicht auf eine zur   Wä. rmebehandlung    von Milch bestimmte Einrichtung beschränkt. Mit Hilfe der geschilderten Einrichtung lassen sich vorteilhaft auch andere Flüssigkeiten beha. ndeln, zum Beispiel Fruchtsäfte, pharmazeutische Produkte usw. Hier kann die Kühlung der auf die Wärmeträger-Einführoffnungen folgenden Teile der Kanalwandung zum Beispiel eine unerwünsehte Trübung der behandelten Flüssigkeit verhindern, verursacht durch einen bei unzulässig hohen   Wandtemperaturen    sich bildenden unlöslichen Satz.

   Ferner können schädliche Veränderungen wichtiger biologischer Eigenschaften sowie eine Förderung gewisser chemischer Reaktionen ausgeschaltet werden, welche nur bei übermässig hohen   'Wandtemperaturen    ein   namhaftes und stö-    rendes Ausmass annehmen.



     Betriebsteehniseh    ergibt die Verhütung eines raseh   sieh    vergrössernden Belages folgende Vorteile : die Betriebszeit zwischen aufeinanderfolgenden Reinigungen kann erheblich verlängert werden, ein sieh bei einer    niedrigeren Wandtemperatur bildender Belag    lässt sich im Gegensatz zu den Verhältnissen   bei ungekühlter Kanalwandung    viel leichter entfernen.



   Als Kühlmittel kann eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser oder   Öl,    verwendet werden.



  In gewissen Fällen können sich aber auch    dampf-oder gasformige Kühlmittel eignen.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Wärmebehandlung von Flüssigkeiten-insbesondere zum Entkeimen von flüssigen Nahrungsmitteln, Geträn- ken umd pharmazeutischen Produkten-mit einem von der Flüssigkeit durehströmten Kanal, dessen Wandmg Öffnungen aufweist, durch welche ein dampf-oder gasförmiger Wärmeträger in die Flüssigkeit einführbar ist, gekennzeichnet durch VIittel zur Kühlung wenigstens von in Str¯mung@srichtung der Flüssigkeit auf die Wärmeträger-Einführ- öffnungen folgenden Teilen der Kanalwan dung.

   UNTER@ANSPR¯CHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kanalwan- dung Str¯mungswege für ein Kühlmittel angeordnet sind.

   2. Einrichtung nach Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläehe der Kanalwandung durch ein Kühlmittel angeströmt wird.

   3. Einrichtung nach Patentansprueh, gekennzeichnet durch zwisehen ein Kühlmittel führende Kanäle und den Wärmeträger füh- rende Kanäle angeordnetes, wärmeisolieren- des Materia1.