DE1161116B

DE1161116B - Verfahren zur Herstellung von Trockenmilch aus Milch

Info

Publication number: DE1161116B
Application number: DEB48958A
Authority: DE
Inventors: Martin E Barzelay
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-12-10
Filing date: 1958-05-19
Publication date: 1964-01-09
Also published as: FR1206841A; GB861233A; US2835597A

Description

Verfahren zur Herstellung von Trockenmilch aus Milch Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Trockenmilch aus Milch.
Es ist bereits ein Zerstäubungstrockner für Lebensmittel bekannt, der aus konzentrischen Rohren besteht, denen die Trockenluft in tangentialer Richtung mit verschiedenen Temperaturen zugeführt wird, so daß in den konzentrischen Rohren in entgegengesetzter Richtung umlaufende Wirbelströmungen erzeugt werden, wobei die innen liegende Wirbelströmungen erzeugt werden, wobei die innen liegende Wirbelströmung heißer ist als die weiter außen liegende. Das zu trocknende Lebensmittel, z. B. Milch, wird in der Mitte des inneren Rohres zugeführt und gelangt daher erst nach Passieren der inneren Wirbelströmung in die in entgegengesetzter Richtung umlaufende äußere Wirbelströmung. Damit die in der Milch enthaltenen festen Stoffe nicht durch überhitzung verkohlt, versengt oder auf andere Weise beschädigt werden, werden keine hohen Temperaturen verwendet. Die in die innere Wirbelströmung gesprühte Milch wird daher nicht vollständig getrocknet und gelangt in noch teilweise feuchtem Zustand in die äußere Wirbelströmung, so daß der größere Teil mit den Wänden der Trockenkammer in Berührung kommt und an denselben anhaftet.
Es wurde nun gefunden, daß die Verwendung hoher Temperaturen unter bestimmten Bedingungen keine Beschädigung der in der Milch zu trocknenden festen Stoffe mit sich bringt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem zunächst eine Konzentrierung der Milch vorgenommen, alsdann die konzentrierte Milch in einer Trockenkammer als rotationssymmetrischer Sprühkegel der Einwirkung von erhitzter Luft ausgesetzt und schließlich das getrocknete Pulver gesammelt und abgeführt wird.
Das Kennzeichen dieses Verfahrens besteht darin, daß man zur Heranführung der erhitzten Luft zur Milchzuführungsdüse konzentrische Ringdüsen benutzt, wobei die Temperatur der durch die Ringdüsen zugeführten Trockenluft von der innersten Düse zur äußersten Düse von etwa 220 auf 120° C sinkt.
Gemäß einem weiteren Merkmal des Verfahrens wird die konzentrierte Milch bei einer Temperatur von 54 bis 76° C in die Trockenkammer gesprüht.
Die durch die Milchzuführungsdüse in die Trockenkammer gesprühte Milch kommt daher mit der durch die innerste Ringdüse zugeführten heißesten Trockenluft in Berührung, so daß der größte Teil der Flüssigkeit verdampft wird. Die durch die mittlere und äußere Ringdüse zugeführte Trockenluft von niedrigerer Temperatur trifft dann auf die in der teilweise verdampften Flüssigkeit enthaltenen festen Stoffe, die somit beim Verlassen des Sprühkegels vollständig getrocknet sind und in der Trockenkammer zu Boden fallen, ohne mit den Wänden derselben in Berührung zu kommen. Im Bereich der Ringdüsen wird jede Wirbelbildung vermieden, so daß keine Ablagerung von Trockenmilch auf der Düse erfolgen kann. Durch die verhältnismäßig rasche Trocknung wird die Trockenmilch in Form eines groben Pulvers erhalten, das verbesserte Qualität und andere wünschenswerte Eigenschaften aufweist, wie leichtere Löslichkeit, Benetzungsfähigkeit, besseren Geschmack und Freiheit von Verfärbung.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Trockenvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
F i g. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung, F i g. 2 einen Schnitt durch eine Düse, F i g. 3 einen Schnitt durch die Düse nach der Linie 3-3 der F i g. 2, F i g. 4 eine vergrößerte teilweise Schnittansicht eines Teiles der Düse am Austrittsende derselben. Gemäß F i g. 1 besteht die Vorrichtung aus einer Trockenkammer 10, die an einem Ende mehrere Düsen 12 aufweist. Jede Düse ist mit einer konzentrischen Zuführungsleitung 14 versehen, die in eine Milchzuführungsdüse 16 mündet, welche innerhalb der Wand 18 der Kammer 10 angeordnet ist. Die Leitungen 14 sind mit einer Hochdruckpumpe 20 verbunden, um den Düsen 16 die Milch zuzuführen, die unter einem Druck von etwa 280 kg/cm2 steht. Der hohe Zuführungsdruck erhöht insbesondere im Falle von Vollmilch die Viskosität. Die Viskosität der durch die Leitungen 14 zugeführten Milch wird vorzugsweise durch vorherige Entziehung von genügend Wasser erhöht, so daß der Gehalt an Trockensubstanz ungefähr 4011/o beträgt. Die konzentrierte Milch wird bei einer Temperatur von 54 bis 76= C in die Trockenkammer gesprüht, wobei die niedrigere Temperatur vorzuziehen ist. weil die Teilchengröße durch die größere Oberflächenspannung und Viskosität der Flüssigkeit erhöht wird. Zu diesem Zweck ist ein Wärmeaustauscher 22 vorgesehen. Die Düsen 16 erzeugen einen rotationssymmetrischen Sprühkegel 24.
Die Düsen 12 sind über eine Rohrleitung 26 von beträchtlichem Querschnitt mit einem Lufterhitzer 28 und einem Zentrifugalgebläse 30 verbunden. Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist die Düse 12 mit konzentrischen Hülsen 32 und 34 versehen, welche den Düsenkanal in drei konzentrische Ringdüsen 42, 44 und 46 unterteilen. Die Hülsen sind in radialer Richtung zwischen der Hülse 36, durch welche die Zuführungsleitung 14 hindurchgeht, und der äußeren konischen Wand 38 der Düse gleichmäßig verteilt. Die Hülsen 32, 34 und 36 werden von der Wand 38 mittels leichter Stege 40 getragen, die einen stromlinienförmigen Umriß aufweisen, um der axialen Strömung durch die Ringdüsen 42, 44 und 46 einen möglichst geringen Widerstand entgegenzusetzen.
Um die Temperatur der durch die Ringdüse 46 hindurchgehenden Luft zu erhöhen, ist die Hülse 34 hohl ausgebildet und mit einem elektrischen Heizwiderstand 48 versehen, welcher die inneren und äußeren Flächen 50 und 52 der Hülse erhitzt. so daß die durch die Ringdüsen 46 und 44 hindurchgehende Luft auf eine Temperatur erhitzt wird, welche wesentlich über jener der aus der Rohrleitung 26 in die Düse eintretenden Luft liegt. Auch die Hülse 32 ist mit einem elektrischen Heizwiderstand 54 versehen, um die innere Fläche 56 der Hülse 32 zu erhitzen. Die äußere Fläche 58 wird gegen eine Erhitzung durch eine Wärmeisolierschicht 60, z. B. aus Asbest od. dgl., geschützt, weil eine Erhöhung der Temperatur der Luft in der Ringdüse 42 aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht erwünscht ist.
Auch die Hülse 34 kann mit einer Wärmeisolierschicht 62 versehen werden, die zwischen dem Heizwiderstand und der Fläche 52 liegt, um die Heizwirkung der Hülse 34 auf die innere Ringdüse 46 zu erhöhen, weil die durch diese Ringdüse hindurchgehende Luft auf die maximale zu verwendende Grenztemperatur zu erhitzen ist. Der Querschnitt der Ringdüse 46 ist wesentlich geringer als jener der Ringdüse 44, wenn die Hülsen gleichen radialen Abstand aufweisen, so daß die zu erhitzende Luftmenge bedeutend geringer ist, während die Größe der inneren und äußeren Heizflächen 50 und 52 der Hülse 34 im wesentlichen gleich ist. In der Praxis kann es wünschenswert sein, den Heizwiderstand 54 in der Hülse 32 und die Wärmeisolierschicht 62 in der Hülse 34 nicht anzuordnen, weil die sich ergebende Wirkung darin besteht, ungefähr die gleiche Wärmemenge auf die kleinere Luftmenge zur Wirkung zu bringen, die durch die Ringdüse 46 hindurchgeht, wie auf die durch die Ringdüse 44 hindurchgehende größere Luftmenge, so daß die Luft in der Ringdüse 46 ungefähr doppelt so hoch erhitzt wird wie die Luft in der Ringdüse 44.
Wenn angenommen wird, daß die Luft durch den Erhitzer 28 auf l50= C erhitzt wird und in alle Ringdüsen mit dieser Temperatur eintritt, wird die aus den Ringdüsen austretende Luft in radialer Richtung temperaturmäßig geschichtet, wobei die aus der Ringdüse 46 austretende Luft die höchste Temperatur aufweist, während die aus der mittleren Ringdüse 44 austretende Luft auf eine Temperatur erhitzt wird, die zwischen jener der aus den Rin-düsen 46 und 42 austretenden Luft liegt. In der Praxh wird die aus der Ringdüse 46 austretende Luft eine Temperatur von 220= C oder mehr aufweisen und beim Austritt aus der Düse auf den Sprühkegei im Bereich 66 auftreffen in welchem der Nebel am dichtesten und der Feuchtigkeitsgehalt am höchsten ist. Die die höchste Temperatur aufweisende Luft hat auf den Schleier insofern eine maximale Wirkung, als in diesem Bereich besonders große Teilchen erzeugt werden. Die Teilchen werden durch die große Geschwindigkeit des Wärmeaustauschs im Bereich 66 fast augenblicklich teilweise getrocknet. Sie gelangen dann in den Bereich 68 und aus diesem in den äußeren Bereich 70, wo sie auf fortschreitend niedrigere Temperaturen der Luft treffen. Da im Bereich 66 eine teilweise Trocknung erfolgt ist, wären die in den Teilchen enthaltenen festen Stoffe beim Durchgang durch die Bereiche 68 und 70 einem Versengen oder einer Koagulation des Albumins ausgesetzt, wenn in diesen Bereichen zusätzlich zu der üblichen Kühlwirkung der Verdampfung nicht die durch die Ringdüsen 44 und 42 hindurchgehenden Luftströme rnit verringerter Temperatur auf dieselben auftreffen würden. Beim Trocknen von Milch ist es erwiinscht, da ß das Albumin während des Verfahrens unverändert bleibt und dieses Ergebnis wird durch die niedrigere Temperatur der Milch vor dem Zerstäuben und durch die rasche Trocknung in der Kammer gefördert.
Der Luftstrom trägt die festen Stoffe in den mittleren Teil der Kammer, wo die Geschwindigkeit des Luftstromes geringer ist. Dabei wird das Trocknen beendet und die getrockneten Teilchen können auf die Förderschnecke 72 am Boden der Kammer 10 fallen, welche sie nach der Auslaßöffnung 74 fördert. Die leichteren Teilchen, die nicht auf den Boden der Kammer fallen. weil sie vom Luftstrom mitgenommen werden, gelangen über die Auslaßöffnung 76 der Kammer in den Zyklonabscheider 78, in welchem die Luft durch ein Gebläse 80 abgesaugt wird. Die von der Luftströmung im Abscheider 78 getrennten Teilehen werden durch die Leitung 82 abgeführt.
Obwohl die konzentrischen Ringdüsen so dargestellt sind, daß sie von einer einzigen Druckquelle gespeist werden, kann den Ringdüsen auch Luft von verschiedenem Druck zugeführt werden. Durch entsprechende Leitungen und Verwendung eines getrennten Gebläses können beispielsweise alle Ringdüsen 46 einem höheren Druck unterworfen werden, und der austretende Luftstrom weist daher eine höhere Geschwindigkeit auf. Im Hinblick auf diese höhere Geschwindigkeit kann der Querschnitt der Ringdüse 46 verringert werden. Ebenso können alle Ringdüsen 42 mit einem höheren Druck gespeist werden als die anderen Ringdüsen, und dementsprechend kann der Querschnitt verändert werden. Solche Veränderungen können nützlich sein, um eine wünschenswerte Änderung der Form des Sprühkegels und eine Verringerung der Wirbelbildung zu bewirken, so daß die getrockneten Teilchen nicht unnütz länger als die für die Trocknung erforderliche Zeit in der Kammer verbleiben. Die Größe oder der Durchmesser der Teilchen ist proportional zur Oberflächenspannung und verkehrt proportional zur Gasdichte und zur Geschwindigkeit des Teilchens relativ zur Geschwindigkeit des Gases. Die Oberflächenspannung von Milch nimmt bei niedrigerer Temperatur zu, während die Gasdichte bei zunehmender Temperatur abnimmt. Wenn dies in Betracht gezogen wird, ergibt sich, daß das Verfahren ermöglicht, die Faktoren auszunutzen, welche der Erzeugung von Teilchen maximaler Größe förderlich sind, so daß ein hoher Prozentsatz des oben erwähnten gewünschten, verhältnismäßig groben Pulvers erhalten wird. Im Hinblick auf die höhere Temperatur und die geringere Dichte der Luft, welche in die Mitte der zerstäubten Flüssigkeit gelenkt wird, kann die zugeführte Milch auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden, wodurch sich eine Erhöhung der Oberflächenspannung und der Viskosität ergibt. Beide durch die Temperatur beeinflußten Faktoren sind für die Steigerung der Teilchengröße von besonderer Wichtigkeit. Wenn die Geschwindigkeit der zerstäubten Flüssigkeit relativ zur Geschwindigkeit der durch die Ringdüsen eintretenden Luft so eingestellt wird, daß sich eine minimale relative Geschwindigkeit ergibt, welche mit einer für den Wärmeaustausch hinreichenden Berührung zwischen der Luftströmung und der zerstäubten Flüssigkeit innerhalb einer Kammer von entsprechender Größe vereinbar ist, wird ein Verfahren von optimaler Wirtschaftlichkeit zur Herstellung vorwiegend groben Pulvers erhalten. Im Falle von Vollmilch unterstützt das grobe Pulver die Verringerung des Sauerstoffgehalts, so daß ein stabileres Produkt erhalten wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Trockenmilch aus Milch, bei dem zunächst eine Konzentrierung der Milch vorgenommen, alsdann die konzentrierte Milch in einer Trockenkammer als rotationssymmetrischer Sprühkegel der Einwirkung von erhitzter Luft ausgesetzt und schließlich das getrocknete Pulver gesammelt und abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Heranführung der erhitzten Luft zur Milchzuführungsdüse (16) konzentrische Ringdüsen (46, 44, 42) benutzt, wobei die Temperatur der durch die Ringdüsen zugeführten Trockenluft von der innersten Düse (46) zur äußersten Düse (42) von etwa 220 auf 120° C sinkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Milch bei einer Temperatur von 54 bis 76° C in die Trokkenkammer gesprüht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1183 098, 1830 174, 2815071.