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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dosierung von wenigstens einer festkörperartigen Zerealie und/oder einer festkörperartigen, kleinstückigen Beimengung in eine Trägerflüssigkeit, mit dem ein Gemisch aus der Trägerflüssigkeit und der wenigstens einen Zerealie und/oder der wenigstens einen Beimengung hergestellt wird, bei dem im stationären Betrieb einem vorgelegten Volumen des Gemisches ein Volumenstrom Trägerflüssigkeit und die wenigstens eine Zerealie und/oder die wenigstens eine Beimengung jeweils zwangsweise zugeführt und alle Mischungsbestandteile miteinander vermischt werden, bei dem das Gemisch mit einem konstanten Volumenstrom Gemisch zwangsweise aus dem vorgelegten Volumen abgeführt wird, bei dem das vorgelegte Volumen, das ein freies Niveau aufweist, über dieses freie Niveau geregelt und damit konstant gehalten wird, bei dem der Volumenstrom Trägerflüssigkeit und wahlweise ein Volumenstrom Luft konstant gehalten und kontinuierlich und fortlaufend bereitgestellt werden und jeweils quantitativ voreinstellbar und in Grenzen veränderbar sind, bei dem der Volumenstrom Trägerflüssigkeit unterhalb des freien Niveaus derart in das Gemisch eingeleitet wird, dass in diesem dadurch strömungsmechanisch eine Rotationsströmung generiert wird, und bei dem die wenigstens eine Zerealie und/oder die wenigstens eine Beimengung jeweils quantitativ voreinstellbar und in Grenzen veränderbar sind/ist und mit dem Volumenstrom Luft zunächst zusammengeführt werden/wird und die jeweilige daraus resultierende Mischung dann erst über das freie Niveau in das vorgelegte Volumen eingebracht wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Das Gemisch wird am Ende seiner weiteren Behandlung in einer der Dosierung nachgeordneten Prozessanlage zu einer trinkfähige Mischung, vorzugsweise bestehend aus Trinkmilch als Trägerflüssigkeit und beispielsweise Reis oder/und Hafer als Zerealie/n, hergestellt durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Trinkfähige Mischung bedeutet im vorliegenden Falle, dass diese nicht in löffelfähiger Konsistenz verzehrt werden muss, sondern mit einem Stroh- oder Trinkhalm problemlos aufgenommen werden kann. Der Begriff Zerealie soll im Folgenden neben Reis und Hafer beispielsweise auch Weizenkörner, die vor der Dosierung nur mit kaltem Wasser gewässert werden, umfassen. Unter einer festkörperartigen, kleinstückigen Beimengung sind beispielsweise Früchte oder Nüsse zu verstehen.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der gattungsgemäßen Art ist aus der
DE 38 03 217 A1 bekannt. Sie offenbart eine Vorrichtung zum Mischen und Dosieren fester und flüssiger Dosiergüter, wie Pulver, Granulate oder dgl. in Wasser sowie flüssiger Dosiergüter, wie Dispersionen, Emulsionen, mit schwer mischbaren Eigenschaften mit Wasser. Die Vorrichtung weist eine Mischreaktorkammer auf, wobei die Dosiergüter mittels Luft in die geschlossene, unter Drucks stehende Mischreaktorkammer eingeführt werden und ein Distanzluftpolster zwischen dem Wasser und dem Dosiergut aufrechterhalten wird. Das zwangsweise Dosieren der Dosiergüter erfolgt über eine Dosiereinrichtung, in der eine angetriebene Kugel angeordnet ist, in welche drei Sacklöcher eingearbeitet sind, deren Positionen zu einem Feststoffeinlauf und einem Feststoffauslauf überschneidungsfrei angeordnet sind. Die Dosiereinrichtung besitzt einen Anschluss für eine Belüftungsleitung und die Mischreaktorkammer einen Anschluss für eine Versorgungsleitung, wobei über letztere die Luft zugeführt und damit die Feststoffdosierung in die Mischreaktorkammer gefördert wird. Es handelt sich um einen quasi portionsweisen Eintrag des Feststoffes in einen Raum in der Dosiereinrichtung, dem auch Luft zugeführt wird. In welcher Weise nach Eintrag des Feststoffes in die Dosiereinrichtung dieser mit der über die Belüftungsleitung zugeführten Luft gemischt und anschließend auf dem Weg zum Austritt aus der Dosiereinrichtung weiterbehandelt wird, ist nicht offenbart. Die portionsweise Abgrenzung beispielsweise feuchter Reiskörner in Sacklöchern und deren anschließende Entleerung allein mittels Schwerkraft scheint nicht geeignet, um ein diesbezügliches Dosiergut sicher und mit der notwendigen mengenproportionalen Genauigkeit in eine Trägerflüssigkeit zu dosieren.
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Die
DE 602 18 450 T2 hat das Auflösen von Pulver in Wasser zum Gegenstand, wobei ein Wasserstrom in Verbindung mit einem Strahlapparat dazu benutzt wird, das Pulver anzusaugen und in einen Rührbehälter zu fördern. Letzterer ist durch mehrere quer zur Behälterlängsachse verlaufende Prallbleche in übereinander angeordnete Kammern unterteilt, die jeweils durch eine zentrale Öffnung miteinander verbunden sind. Durch die zentralen Öffnungen erstreckt sich eine Rührerwelle, die in jeder Kammer einen Rührflügel antreibt. Unter Pulver soll auch in Wasser quellfähiges teilchenförmiges Material verstanden werden.
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Die
DE 602 23 586 T2 betrifft ein aus Zerealien hergestelltes Produkt, wobei die Beschaffenheit einer Zerealie hinsichtlich Farbe, Form und äußere und innere Beschichtung angegeben wird.
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Es sind darüber hinaus Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die bei höherem Mengenanteil an Zerealien der Herstellung eines hochviskosen Endprodukts dienen, beispielsweise eines Reis- oder eines Reis/Hafer-Desserts, das nur löffelfähig verzehrt werden kann.
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Vorzugsweise in asiatischen Ländern sind trinkfähige Mischungen aus Trinkmilch als Trägerflüssigkeit und Reis und/oder Hafer als Zerealien) erwünscht. Es ist diesbezüglich weiterhin erwünscht, dass sich die der Trägerflüssigkeit beigemischten Zerealien, beispielsweise Reis und/oder Hafer, nicht vollständig auflösen, sondern dass ihre Stückigkeit, möglichst gleichverteilt und vereinzelt, beim Trinken noch spürbar bleibt. Diese Forderung betrifft auch andere festkörperartige, kleinstückige Beimengungen, die in der Trägerflüssigkeit Aufnahme finden können. Bei der Herstellung einer trinkfähigen Mischung, beispielsweise bestehend aus Trinkmilch und Hafer und/oder Reis, wird angestrebt, dass einerseits der Hafer in nativem Zustand, nämlich kalt und trocken, in die Trägerflüssigkeit Trinkmilch dosiert werden kann, und dass andererseits die Verwendung von sog. „Allerweltsreis” möglich ist, der lediglich vor seiner Dosierung eine spezielle, angepasste Vorgarung erfahren muss. Als Allerweltsreis wird im Kontext zur vorstehenden Problematik ein Reis bezeichnet, der unterschiedliches Gar- und Sterilisationsverhalten aufweist, je nach Sorte, Herkunft und natürlichen erntebedingten Schwankungen.
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Solche rohstoffbedingten Schwankungen haben üblicherweise Auswirkungen auf das Endprodukt; sie sollen beherrschbar und kompensierbar sein. Die derart vorbehandelten Reiskörner sind von klebriger Konsistenz und neigen zur Konglomeration mit anderen Reiskörnern. Dies macht ihre quantitativ gleichmäßige Dosierung in die Trägerflüssigkeit und ihre Gleichverteilung in dieser problematisch.
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Bekannte Verfahren und Vorrichtungen beschränken sich bislang darauf, eine löffelfähige, hochviskose Mischung aus einer niedrigviskosen Trinkmilch als Trägerflüssigkeit und Reis als Zerealie nur unter der Bedingung zu erzeugen, wenn der Reisanteil, bezogen auf den Trinkmilchanteil, deutlich über 6 Gewichts-Prozent liegt. Mit steigendem Anteil von Reis bildet sich eine höhere Viskosität der Mischung, die es gleichzeitig möglich macht, diese Mischung, letztlich das angestrebte Produkt, kontinuierlich durch die und aus der Prozessanlage zu fördern. Hierzu ist eine andere Technologie als die in der vorliegenden Erfindung beschriebene erforderlich.
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Wenn allerdings der Reisanteil unter 6% und ggf. weniger betragen soll, weil eine trinkfähige, relativ niedrigviskose diesbezügliche Mischung gewünscht ist, dann versagen die bisherigen Verfahren und Vorrichtungen zur Dosierung.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dosierung von wenigstens einer festkörperartigen Zerealie und/oder wenigstens einer festkörperartigen, kleinstückigen Beimengung in eine Trägerflüssigkeit zu schaffen, durch die der Mengenanteil der wenigstens einen Zerealie und/oder der wenigstens einen Beimengung in der Trägerflüssigkeit im Bedarfsfall über das im Stand der Technik bislang erreichte Maß hinaus gesteigert und gleichzeitig eine störungsfreie Zufuhr der wenigstens einen Zerealie und/oder der wenigstens einen Beimengung in die Trägerflüssigkeit und ihre dortige homogene Gleichverteilung sichergestellt werden kann. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Dosierung sollen ein Gemisch hergestellt werden, das im Endergebnis zu einer trinkfähigen Mischung aus Trinkmilch als Trägerflüssigkeit und einem relativ hohen Anteil beispielsweise an Reis oder/und Hafer und/oder Weizenkörner als Zerealie/n und/oder Beimengungen wie Früchte oder Nüsse führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Nebenanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der zugeordneten Unteransprüche. Weiterhin werden Gemische angegeben, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbar sind.
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Verfahren
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Der erfinderische Grundgedanke besteht darin, und die erfinderische Lösung manifestiert sich am augenfälligsten an der schwierigsten Aufgabe, nämlich der Dosierung der vorgegarten Reiskörner in die Trägerflüssigkeit, ausgehend von einem Verfahren der gattungsgemäßen Art, dass die wenigstens eine Zerealie und/oder die wenigstens eine Beimengung jeweils in Form eines konstanten und kontinuierlichen und fortlaufend bereitgestellten Volumenstromes Zerealie und/oder Beimengung ausgeprägt sind/ist, und dass der Volumenstrom Luft, in Strömungsrichtung zum vorgelegten Volumengesehen, auf den Volumenstrom Zerealie und/oder Beimengung derart trifft, dass der Volumenstrom Luft als Träger- und Trocknungsmedium für die wenigstens eine Zerealie und/oder die wenigstens eine Beimengung dient.
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Dabei ist die durch den Volumenstrom Luft gegebene Luftgeschwindigkeit im Verhältnis zu einer Zufuhrgeschwindigkeit der Zerealie so bemessen, dass die Luft als Trägermedium für die jeweilige Zerealie fungiert. Wenn es sich bei der Zerealie um feuchten, vorgegarten Reis handelt, dann bewirkt die gegenüber dem Reis deutlich kältere Luft zusätzlich zu ihrer Trägerfunktion eine Trocknung der Reiskörner und wirkt somit einer Verklebung und Konglomeration der Reiskörner entgegen.
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Die vorstehend angegebenen Lösungsmerkmale im Zusammenhang mit der Zerealie Reis sind sinngemäß auch auf andere Zerealien oder festkörperartige, kleinstückige Beimengungen übertragbar, wenn hier vergleichbares Verhalten, wie Verklebung und Konglomeration, auftritt. Im Folgenden sollen zur Vereinfachung der Beschreibung unter dem Begriff Zerealie auch Beimengungen der vorbeschriebenen Art subsummiert werden.
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Zusätzlich zu diesem erfinderischen Schritt werden der Volumenstrom Trägerflüssigkeit und der Volumenstrom Luft in bekannter Weise konstant gehalten und kontinuierlich und fortlaufend bereitgestellt. Der Volumenstrom Gemisch wird dabei ebenfalls konstant gehalten und ist über gesamte Dauer der Produktionszeit des Gemischs und damit des Endergebnisses des Produktionsprozesses, einer abfüll- oder lagerfähigen trinkfähigen Mischung, kontinuierlich ausgeprägt und zwangsweise aus dem vorgelegten Volumen abgeführt. Weiterhin ist vorgesehen, dass das vorgelegte Volumen des Gemischs, das ein freies Niveau aufweist, über dieses Niveau geregelt und damit konstant gehalten wird. Über dieses freie Niveau gelangt die zu dosierende Zerealie bevorzugt in die Trägerflüssigkeit.
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Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Volumenstrom Trägerflüssigkeit, der Volumenstrom Zerealie und/oder der Volumenstrom Beimengung und der Volumenstrom Luft jeweils quantitativ voreinstellbar und in Grenzen veränderbar sind. Die Voreinstellbarkeit dieser Größen erlaubt es, den Mengenanteil der Zerealie auf einen gewünschten quantitativen Wert einzustellen. Die Veränderbarkeit ermöglicht es unter sich verändernden Betriebsbedingungen, z. B. bei Schwankungen der Volumenströme, die gewünschte und/oder notwendige Verweilzeit zu justieren.
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Sicherheit und Zuverlässigkeit des Dosierverfahrens werden verbessert, wenn die wenigstens eine Zerealie zwangsweise zugeführt wird.
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Eine störungsfreie Dosierung wird dadurch befördert, dass die wenigstens eine Zerealie jeweils von oberhalb des freien Niveaus des Gemischs in letzteres eingebracht wird.
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Um das Einmischen der wenigstens einen Zerealie in die und den Mischvorgang in der Trägerflüssigkeit zu intensivieren, wird die Trägerflüssigkeit derart in das Gemisch eingeleitet, dass in diesem dadurch strömungsmechanisch eine Rotationsströmung generiert wird. Durch die Rotationsströmung werden Fliehkräfte generiert, die zu Sekundärströmungen und damit zu zusätzlichen sekundären Rühr- und Mischbewegungen in dem vorgelegten Volumen des Gemischs führen.
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Eine weitere zusätzliche Verstärkung der Rühr- und Mischbewegung findet statt, wenn die Trägerflüssigkeit unterhalb des freien Niveaus des Gemischs in letzteres eingebracht wird.
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Um eine eindeutig definierte Abfuhr des Gemischs aus dem Volumen sicherzustellen und gleichzeitig auch eine näherungsweise konstante und kontinuierliche Strömung, in Strömungsrichtung gesehen, in den dem Volumen nachgeordneten Bereichen der Weiterbehandlung des Gemischs zu erreichen, die möglichst frei ist von stagnierenden und/oder unkontrolliert oszillierenden Strömungsbereichen, wird das Gemisch unmittelbar im Anschluss an das Volumen zwangsweise aus diesem abgeführt.
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Die vorstehenden verfahrenstechnischen Schritte stellen zum Einem sicher, dass die jeweils dosierte Zerealie eine eindeutig definierte mittlere Verweilzeit in dem vorgelegten Volumen verbleibt und dort entsprechend dieser mittleren Verweilzeit zusammen mit der zugeführten Trägerflüssigkeit und mit dem vorgelegten Volumen Gemisch vermischt und in diesem Gemisch gleichverteilt wird. Da die Verweilzeit als Quotient aus Volumen und dieses Volumen durchsetzendem Volumenstrom definiert ist und planmäßig das Volumen und die in das Volumen eintretenden Volumenströme konstant gehalten und kontinuierlich und fortlaufend bereitgestellt werden und weiterhin der aus dem Volumen austretende Volumenstrom Gemisch ebenfalls konstant gehalten wird und kontinuierlich ausgeprägt ist, ist im störungsfreien Dosierbetrieb die Verweilzeit eindeutig definiert und konstant. Die Dosierbedingungen sind daher eindeutig definiert, jederzeit reproduzierbar und im planmäßigen und störungsfreien Betrieb konstant.
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Darüber hinaus ist vorgesehen, dass das vorgelegte Volumen des Gemischs in Grenzen voreinstellbar ist.
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Ein wesentliches Lösungsmerkmal der Erfindung besteht darin, dass die zugeführte Luft als Träger- und ggf. zusätzlich als Trocknungsmedium für die zu dosierende und ggf. feuchte Zerealie dient. Der von oben nach unten eingetragene Luftstrom verhindert zusätzlich, dass aus der Trägerflüssigkeit aufsteigende Wrasen (warmer Dampf) bis zur Stelle der Zusammenführung des Volumenstroms Zerealie mit dem Volumenstrom Luft gelangt und dort die relativ trockene Zerealie verklebt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn im Bereich der Zusammenführung der Volumenströme Luft und Zerealie eine durch den Volumenstrom Luft gegebenen Luftgeschwindigkeit um Faktor 50 bis 100 größer ist als eine durch den Volumenstrom Zerealie gegebene Zufuhrgeschwindigkeit. In konkreten Zahlen bedeutet dies, dass beispielsweise die Luft mit einer Luftgeschwindigkeit von 5 bis 6 m/s und die Zerealie mit einer Zufuhrgeschwindigkeit von 0,05 bis 0,1 m/s zugeführt werden, sodass der vereinigte Volumenstrom Luft und Zerealie durch eine Eintragungsgeschwindigkeit geprägt ist, die annähernd der Luftgeschwindigkeit entspricht.
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Bei einer trockenen und nicht zum Verkleben neigenden Zerealie, wie beispielsweise kalter und trockener Hafer, kann ggf. auf die Zufuhr von Luft verzichtet werden. Diesbezüglich sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die Zerealie ohne Luftbeimischung in das vorgelegte Volumen eingebracht wird.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich die zu dosierende wenigstens eine Zerealie auf mehr als einen Volumenstrom aufteilt und jeweils getrennt voneinander in das vorgelegte Volumen eingebracht wird. Zum Einen kann dadurch eine gleichzeitige Dosierung von mehr als einer Zerealie in die Trägerflüssigkeit realisiert werden, zum Anderen erhöht diese Verfahrensvariante bei der Dosierung nur einer einzigen Zerealie die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Dosierverfahrens.
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Durch die bekannten strömungsmechanisch generierten Rühr- und Mischbewegungen werden mechanisch generierte diesbezügliche Bewegungen unterstützt bzw. verstärkt. Ein weiterer diesbezüglicher Verstärkungseffekt stellt sich ein, wenn die strömungsmechanisch generierte Rotationsströmung gegensinnig zu der mechanisch generierten umlaufenden Rühr- und Mischbewegung orientiert ist.
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Verwendung
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Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung eines Gemischs, das aus einer Trinkmilch als Trägerflüssigkeit und wenigstens aus der Zerealie Hafer oder Reis oder Weizenkörner besteht, hergestellt mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9. Die notwendigen Eigenschaften von Hafer und Reis wurden vorstehend bereits teilweise definiert, wobei es vorteilhaft ist, den Hafer als Kornware und nicht vorgegart zu verwenden und derart nativ, kalt und trocken zu dosieren. Der Reis wird vorgegart eingesetzt und warm bei 70°C und vorzugsweise unter laminarer Belüftung dosiert. Die Weizenkörner werden, lediglich vorbehandelt durch Wässerung im kalten Wasser, dosiert.
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Vorrichtung
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als eine Dosiervorrichtung ausgebildet und setzt die verfahrenstechnischen Lösungsmerkmale konsequent in gegenständliche Merkmale um. Die Dosiervorrichtung ist in der Regel in einer UHT-Anlage (UHT: Ultra-Hoch-Temperatur) angeordnet und befindet sich in der Regel zwischen einer Vorwärmzone und einer Vorerhitzerzone mit einer nachfolgenden Hocherhitzerzone, einer Heißhalterzone und einer Kühlzone, wobei in letzterer das Endprodukt, eine trinkfähige Mischung, die aus dem Gemisch durch eine UHT-Behandlung hergestellt wird, auf Abfüll- oder Lagerungstemperatur abgekühlt wird.
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Neben den gattungsbildenden Merkmalen besitzt die Dosiervorrichtung erfindungsgemäß wenigstens eine Vorkammer. Der an der wenigstens einen Vorkammer vorgesehene Anschluss zur Zufuhr der wenigstens einen Zerealie und/oder der wenigstens einen Beimengung ist, bezogen auf den Strömungsweg der Luft, zwischen dem Anschluss für Luft und der Eintritts-Öffnung der Vorkammer zum Kopfraum des Behälters angeordnet. Weiterhin ist die im Behälter angeordnete Mischeinrichtung als eine mechanische Rühreinrichtung ausgebildet.
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Es ist eine Niveau-Regeleinrichtung vorgesehen, die über einen zweiten Anschluss am Behälter in das freie Niveau des im Volumen des Behälters vorgelegten Gemischs eingreift und damit das Niveau regelt und konstant hält.
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Um zu verhindern, dass der Behälter einerseits überfüllt und andererseits zu weit entleert wird, sodass zum Einen die die notwendige Verweilzeit zu lang oder zu kurz ist und zum Anderen der Behälter entweder überläuft oder leerfällt, weist er einen dritten Anschluss für eine obere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung und einen vierten Anschluss für eine untere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung auf.
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Zur Erhöhung der Sicherheit und der Zuverlässigkeit des Dosiervorganges ist es zweckdienlich, wenn der Behälter mehr als eine Vorkammer, bevorzugt vier in seinen Kopfraum über jeweils eine zugeordnete Eintritts-Öffnung ausmündende Vorkammern aufweist. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, wenn die wenigstens eine Eintritts-Öffnung oder ggf. mehr als eine dieser Eintritts-Öffnungen in einem den Kopfraum des Behälters begrenzenden Behälterdeckel angeordnet ist bzw. sind. Dadurch kann die über die Luftströmung in den Kopfraum beförderte jeweilige Zerealie bzw. Beimengung über das freie Niveau des Gemischs über eine möglichst große Oberfläche in letzteres eingetragen werden.
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Eine Schaumbildung beim Zuführen der Trägerflüssigkeit in das Gemisch wird vermieden und die Rühr- und Mischbewegung im Gemisch wird zusätzlich verstärkt, wenn, wie dies ein weiterer Vorschlag vorsieht, der Eintritts-Anschluss für die Zufuhr der Trägerflüssigkeit am Umfang und in tangentialer Richtung zum Umfang des Behälters angeordnet ist.
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Eine störungs- und verstopfungsfreie Abfuhr des Gemischs aus dem Behälter wird durch eine Ausführungsform begünstigt, bei der der Behälter in seinem Fußbereich von einem kegelförmigen Boden mit einem ersten Kegelwinkel und einem sich anschließend zu dem Austritts-Anschluss für die Abfuhr des Gemischs hin fortsetzenden kegelförmigen Verjüngungsstutzen mit einem zweiten Kegelwinkel begrenzt wird, wobei der erste Kegelwinkel deutlich größer als der zweite Kegelwinkel ausgeführt ist.
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Um eine eindeutig definierte Abfuhr des Gemischs aus dem Behälter sicherzustellen und gleichzeitig auch eine näherungsweise konstante und kontinuierliche Strömung, in Strömungsrichtung gesehen, in den dem Behälter nachgeordneten Bereichen der UHT-Anlage zu erreichen, die möglichst frei ist von stagnierenden und/oder unkontrolliert oszillierenden Strömungsbereichen, sieht ein anderer Vorschlag vor, dass unmittelbar am Austritts-Anschluss des Behälters eine Verdrängerpumpe, vorzugsweise eine rotierende Verdrängerpumpe in Gestalt einer Schrauben-Spindelpumpe, angeordnet ist.
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Damit die zugeführte Trägerluft und ggf. andere aus der wenigstens einen Zerealie bzw. der wenigstens einen Beimengung oder dem erwärmten Gemisch entbindende Gase und Dämpfe aus dem Kopfraum des Behälters entweichen oder letzterer bei sinkendem Niveau, z. B. bei der Entleerung oder bei Niveauschwankungen, belüftet werden kann, ist an den Kopfraum des Behälters eine Be- und Entlüftungseinrichtung angeschlossen.
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Eine einwandfreie und automatisch ablaufende CIP-Reinigung der Dosiervorrichtung (CIP: cleaning in place) wird möglich, wenn der Behälter eine in seinen Kopfraum eingreifende Behälter-Reinigungseinrichtung aufweist. Um auch die Vorkammer intensiv und sicher einer automatischen CIP-Reinigung unterziehen zu können, sieht ein weiterer Vorschlag vor, dass die Vorkammer eine in diese eingreifende Kammer-Reinigungseinrichtung aufweist.
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Verwendung
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Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich besonders für die Herstellung eines Gemischs aus Trinkmilch als Trägerflüssigkeit und Reis oder/und Hafer oder Weizenkörner als Zerealie/n und/oder wenigstens einer festkörperartigen, kleinstückigen Beimengung wie Nüsse oder Früchte, hergestellt mittels der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine eingehendere Darstellung der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Während die Erfindung in den verschiedensten Ausführungsformen realisiert ist, wird in der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, dargestellt und nachfolgend nach Aufbau und Funktion beschrieben. Es zeigen
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1 in perspektivischer Darstellung eine Außenansicht der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung mit vier am Behälterdeckel angeordneten Vorkammern und
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2 in schematischer, vereinfachter Darstellung einen Meridianschnitt durch die Dosiervorrichtung gemäß 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Vorrichtung
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Eine Dosiervorrichtung 100 (1 und 2) ist beispielsweise, in Strömungsrichtung einer Trägerflüssigkeit TF gesehen, hinter dem letzten Wärmeaustauscher einer Vorwärmzone einer UHT-Anlage angeordnet. Die Trägerflüssigkeit TF mündet mit einem Volumenstrom Trägerflüssigkeit QTF mit einer Einlaufgeschwindigkeit cTF über einen Eintritts-Anschluss 16 in einen Behälter 2 der Dosiervorrichtung 100 ein, wobei der Eintritts-Anschluss 16 bevorzugt am Umfang und in tangentialer Richtung zum Umfang des Behälters 2 und unterhalb eines durch ein freies Niveau N gekennzeichneten Flüssigkeitsspiegels eines im Behälter 2 bevorrateten Gemischs G, bestehend aus der Trägerflüssigkeit TF und beispielsweise wenigstens einer Zerealie Z, angeordnet ist. Anstelle der wenigstens einen Zerealie Z kann es sich auch um wenigstens eine festkörperartige, kleinstückige Beimengung B handeln (nicht in den Figuren der Zeichnung angegeben). Der Behälter 2 bildet einen Innenraum zur Aufnahme des Gemischs G aus, wobei ein vorgelegtes Volumen V des Gemischs D durch das freie Niveau N gegenüber einem Kopfraum 5 des Behälters 2 begrenzt ist. Der Behälter 2 wird oberhalb seines Kopfraums 5 durch einen Behälterdeckel 4 und in seinem Fußbereich von einem kegelförmigen Boden 6 mit einem ersten Kegelwinkel W1 und einem sich anschließenden kegelförmigen Verjüngungsstutzen 8 mit einem zweiten Kegelwinkel W2 begrenzt. Der erste Kegelwinkel W1 ist größer als der zweite Kegelwinkel W2 ausgeführt, wobei es vorteilhaft ist, wenn der Kegelwinkel W1 etwas weniger als dreimal so groß wie der Kegelwinkel W2 ist. Der Verjüngungsstutzen 8 mündet in einen Austritts-Anschluss 18 für das Gemisch G aus, an den unmittelbar eine Verdrängerpumpe 48, vorzugsweise in Gestalt einer Schrauben-Spindel-Pumpe, angeordnet ist. Das Gemisch G wird mit einem Volumenstrom Gemisch QG und einer Ablaufgeschwindigkeit cG aus dem Behälter 2 abgeführt. Der Behälter 2 weist weiterhin wenigstens eine Eintritts-Öffnung 34 für die wenigstens eine Zerealie Z und/oder die wenigstens eine Beimengung B (nicht bezeichnet) auf, wobei die Eintritts-Öffnung 34 bevorzugt in dem Behälterdeckel 4 angeordnet ist.
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Am Behälter 2 ist wenigstens eine Vorkammer 50 vorgesehen ist, die über die wenigstens eine Eintritts-Öffnung 34 in den oberhalb des freien Niveaus N befindlichen Kopfraum 5 ausmündet. Die Vorkammer 50 besitzt einen Anschluss 54 zur Zufuhr eines Volumenstroms Zerealie QZ und/oder eines Volumenstroms Beimengung QB (nicht bezeichnet) und einen Anschluss für Luft 56 zur Zufuhr eines Volumenstroms Luft QL, über die die Vorkammer 50 beaufschlagt werden kann. Der Anschluss für Luft 56 ist so angeordnet ist, dass der Volumenstrom Luft QL auf dem Weg zur Eintritts-Öffnung 34 auf den Volumenstrom Zerealie QZ oder den Volumenstrom Beimengung QB trifft. Aus dem Volumenstrom Luft QL resultiert mit einem Durchtrittsquerschnitt der Vorkammer 50 dort für eine vorzugsweise trockene, relativ kalte Luft L eine Luftgeschwindigkeit cL, und die Zerealie Z bzw. Beimengung B wird unter den gegebenen Querschnittsverhältnissen mit einer Zufuhrgeschwindigkeit cZ bzw. cB zugeführt.
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Durch ein erfindungsgemäß gewähltes Verhältnis zwischen Volumenstrom Luft QL und Volumenstrom Zerealie QZ oder Beimengung QB bzw. zwischen Luftgeschwindigkeit cL und Zufuhrgeschwindigkeit cZ oder cB, das bevorzugt bei 50 bis 100 (cL/cZ = cL/cB = 50–100) liegt, fungiert die Luft L als Trägermedium für die Zerealie Z bzw. Beimengung B, sodass ein Gemenge aus Zerealie und Luft Z + L oder Beimengung und Luft B + L mit einem Volumenstrom Zerealie und Luft QZ+L bzw. Volumenstrom Beimengung und Luft QB+L und einer Eintragungsgeschwindigkeit cZ+L bzw. cB+L aus der Vorkammer 50 über die Eintritts-Öffnung 34 in den Kopfraum 5 eintritt.
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Im Behälter 2 ist eine Niveau-Regeleinrichtung 38 vorgesehen, die über einen vorzugsweise im Behälterdeckel 4 angeordneten zweiten Anschluss 26 in das freie Niveau N eingreift und zu dessen Regelung dient. Ferner greifen in den Behälter 2 ein, vorzugsweise jeweils wieder über den Behälterdeckel 4, über einen ersten Anschluss 24 eine Rühreinrichtung 36, über einen dritten Anschluss 28 eine obere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung 40 und über einen fünften Anschluss 32 eine Behälter-Reinigungseinrichtung 44, wobei die Rühreinrichtung 36 bis weit in das vorgelegte Volumen V hinabreicht. Vorzugsweise ebenfalls am Behälterdeckel 4 befindet sich eine Be- und Entlüftungseinrichtung 20, über die eine in der Regel warme, feuchte erste Luft L* und ggf. noch andere Gas- oder Dampfbestandteile abgeführt werden. Ein Kondensat k, welches sich aus der ersten Luft L* ggf. abscheidet, wird über ein an die Be- und Entlüftungseinrichtung 20 angeschlossenes Überlaufrohr 22 in die Umgebung des Behälters 2 ebenso abgeführt, wie eine dann entsprechend entfeuchtete zweite Luft L**. Im Boden 6 greift über einen vierten Anschluss 30 eine untere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung 42 in den Fußbereich des Behälters 2 ein.
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Mit der Behälter-Reinigungseinrichtung 44 wird in einem Reinigungsschritt eine erste Reinigungsflüssigkeit C1 in den gesamten Innenraum des Behälters 2 ausgebracht, wenn dieser vollständig vom Gemisch G entleert ist. Eine sichere und gezielte Reinigung der Vorkammer 50 ist durch eine Kammer-Reinigungseinrichtung 46 sichergestellt, die über einen Anschluss für Kammerreinigung 58 an einem Kammerdeckel 52 der Vorkammer 50 in letztere eingeführt ist, und über die in dem Reinigungsschritt eine zweite Reinigungsflüssigkeit C2 ausgebracht wird.
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Der Behälter 2 ruht bevorzugt auf einem Traggestell 14, das sich bevorzugt über drei Beine auf einem Untergrund abstützt, er besitzt ein Mannloch 10 für Inspektions- und Wartungsarbeiten in seinem Innenraum, und er ist mit mehreren, vorzugsweise drei, Schaugläsern 12 ausgestattet, die vorzugsweise in vertikaler Anordnung über eine Mantelfläche des Behälters 2 verteilt sind. Der Behälter 2 weist im Ausführungsbeispiel vier in seinen Kopfraum 5 über jeweils eine zugeordnete Eintritts-Öffnung 34 ausmündende Vorkammern 50 auf. Über diese Vorkammern 50 können entweder jeweils unterschiedliche Zerealien Z und/oder Beimengungen B gleichzeitig in das vorgelegte Volumen V oder Teilströme gleicher oder unterschiedlicher Zerealien Z und/oder Beimengungen B ebenfalls jeweils gleichzeitig eingetragen werden.
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Bei der Zerealie Z kann es sich vorzugsweise um Reis R und hier vorzugsweise um einen „Allerweltsreis” oder um Hafer H oder um Weizenkörner W (nicht bezeichnet) handeln. Reis R und Hafer H werden der Trägerflüssigkeit TF, vorzugsweise einer Trinkmilch M, jeweils ausschließlich (G = TF + R; G = TF + H) oder, jeweils getrennt voneinander, aber im Endergebnis in Summe (G = TF + H + R) im gewünschten Mengenverhältnis zudosiert. Der Hafer H wird vorzugsweise als Kornware, nicht vorgegart und nativ, kalt und trocken dosiert, während der Reis R vorgegart und warm bei 70°C und unter der erfindungsgemäßen Belüftung dosiert wird. Die Weizenkörner W werden, lediglich vorbehandelt durch Wässerung im kalten Wasser, dosiert. Es wird in dem Gemisch G und damit am Ende einer Wärmebehandlung ein trinkfähiges Produkt mit einem Mengenanteil Zerealie(n) Z, bezogen auf die Trägerflüssigkeit TF, von 4% und mehr erreicht.
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Die trockene und in der Regel in Bezug zur Zerealie Z relativ kalte Luft L fungiert einerseits als Trägermedium für die Zerealie Z und andererseits bewirkt sie, insbesondere bei warmem, feuchtem vorgegartem Reis R, eine Trocknung, die ein Verkleben und Konglomerieren von Reiskörner verhindert.
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Mit dem Luftstrom werden die Zerealien Z auf das freie Niveau N geblasen, dringen über die gesamte Oberfläche des freien Niveaus N in das Volumen V des Gemischs G ein und werden dort unter fortlaufender Zufuhr eines zugeordneten Volumenstroms Trägerflüssigkeit QTF gleichverteilt. Das Gemisch G, bestehend aus Trägerflüssigkeit TF und darin gleichverteilter Zerealie Z (G = TF + Z), verbleibt im stationären Betrieb der Dosiervorrichtung 100 mit einer eindeutig definierten mittleren Verweilzeit t in dem vorgelegten Volumen V, wobei sich die mittlere Verweilzeit t aus der Größe des vorgelegten Volumens V und dem vorzugsweise zwangsweise abgeführten Volumenstrom Gemisch QG mit t = V/QG ergibt.
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Verwendung
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Die vorgeschlagene Dosiervorrichtung 100 eignet sich besonders für die Herstellung eines Gemischs G aus Trinkmilch M als Trägerflüssigkeit TF und Reis R oder/und Hafer H als Zerealie/n Z, hergestellt mittels der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Dosiervorrichtung
- 2
- Behälter
- 4
- Behälterdeckel
- 5
- Kopfraum
- 6
- Boden (kegelförmig)
- 8
- Verjüngungsstutzen
- 10
- Mannloch
- 12
- Schauglas
- 14
- Traggestell
- 16
- Eintritts-Anschluss
- 18
- Austritts-Anschluss
- 20
- Be- und Entlüftungseinrichtung
- 22
- Überlaufrohr
- 24
- erster Anschluss (für Rühreinrichtung)
- 26
- zweiter Anschluss (für Niveau-Regeleinrichtung)
- 28
- dritter Anschluss (für obere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung)
- 30
- vierter Anschluss (für untere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung)
- 32
- fünfter Anschluss (für Behälter-Reinigungseinrichtung)
- 34
- Eintritts-Öffnung (für Zerealie(n) und/oder Beimengung(en))
- 36
- Rühreinrichtung
- 38
- Niveau-Regeleinrichtung
- 40
- obere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung
- 42
- untere Niveau-Grenzwerterfassungseinrichtung
- 44
- Behälter-Reinigungseinrichtung
- 46
- Kammer-Reinigungseinrichtung
- 48
- Verdrängerpumpe (z. B. rotierend; Schrauben-Spindel-Pumpe)
- 50
- Vorkammer
- 52
- Kammerdeckel
- 54
- Anschluss (für Zerealie(n) und/oder Beimengung(en))
- 56
- Anschluss für Luft
- 58
- Anschluss für Kammerreinigung
- B
- Beimengung(en)
- C1
- erste Reinigungsflüssigkeit
- C2
- zweite Reinigungsflüssigkeit
- G
- Gemisch (Trägerflüssigkeit TF + Zerealie(n) Z)
- H
- Hafer
- L
- Luft
- L*
- erste Luft
- L**
- zweite Luft
- M
- Trinkmilch
- N
- Niveau
- QB
- Volumenstrom Beimengung
- QG
- Volumenstrom Gemisch
- QL
- Volumenstrom Luft
- QTF
- Volumenstrom Trägerflüssigkeit
- QZ
- Volumenstrom Zerealie
- QB+L
- Volumenstrom Beimengung und Luft
- QZ+L
- Volumenstrom Zerealie und Luft
- R
- Reis
- TF
- Trägerflüssigkeit
- V
- vorgelegtes Volumen (des Gemischs G)
- W
- Weizenkörner
- W1
- erster Kegelwinkel
- W2
- zweiter Kegelwinkel
- Z
- Zerealie(n)
- cB
- Zufuhrgeschwindigkeit Beimengung
- CB+L
- Eintragungsgeschwindigkeit Beimengung
- cG
- Ablaufgeschwindigkeit
- cL
- Luftgeschwindigkeit
- CTF
- Einlaufgeschwindigkeit
- cZ
- Zufuhrgeschwindigkeit Zerealie
- cZ+L
- Eintragungsgeschwindigkeit Zerealie
- k
- Kondensat
- t
- Verweilzeit