DE19616459C1

DE19616459C1 - Milk heating device, which allows the temperature of milk to be raised to above 100 deg. C

Info

Publication number: DE19616459C1
Application number: DE1996116459
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scheele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2016-04-26

Abstract

An arrangement for heating milk above 100 deg C, comprises a heating stage (9) which brings the milk to its final temperature, at least two heat exchanger stages (2, 4, 7, 7') for pre-heating, and at least two subsequent stages (13, 14) for cooling the milk. A circulating unit (17) feeds an exchange medium in the opposite direction to the milk. The unit is divided into inner and outer circulating sections (41, 17). The inner section has at least one pre-heating stage. An additional heat exchanger (42) is located in the inner section.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des An spruches 1 genannten Art.The invention relates to a device in the preamble of Proverb 1 mentioned.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus
"Handbuch der Milch- und Molkereitechnik" Tetra Pak 2. überarbeitete Auflage Seite 163, Abb. 4A
bekannt.A generic device is out
"Manual of milk and dairy technology" Tetra Pak 2nd revised edition page 163, Fig. 4A
known.

Derartige Vorrichtungen dienen zur Herstellung längerfristig halt bar gemachter Milch, die beispielsweise unter der Bezeichnung "H-Milch" in den Handel gelangt. Wärme wird der Vorrichtung in der Heizstufe zugeführt, die beispielsweise als fremdbeheizter Wärme tauscher ausgebildet ist oder an der auch die Milch direkt mit Heiß dampf erwärmt werden kann mit unmittelbar anschließender Ent spannung. Vor und hinter der Heizstufe angeordnete Wärmeaustau scherstufen erwärmen die Milch stufenweise und kühlen sie wieder zurück. Durch Rückgewinnung mit einer Austauschkreislaufein richtung zwischen den der Heizstufe vor- und nachgeschalteten Stu fen kann der kostenintensive Energieverbrauch gering gehalten werden. Zwischen den Stufen sind Behandlungseinrichtungen vor gesehen, so z. B. eine Verweilstrecke nach der Heizstufe, um die Milch über den vorgeschriebenen Zeitraum auf Maximaltemperatur zu halten. Ferner lassen sich - zumeist unmittelbar vor der Heiz stufe - in einem Eiweißabscheider Eiweiße abscheiden. Als weitere Behandlungseinrichtung kann auf geeigneter Temperaturstufe eine Homogenisierungseinrichtung vorgesehen sein zur Vergleichmäßi gung der Partikelgrößen des Fettanteiles.Such devices are used to manufacture long-term hold milk made in cash, for example under the name "UHT milk" entered the market. Heat is in the device Heating level supplied, for example as externally heated heat is designed or where the milk is directly hot steam can be heated with subsequent ent tension. Heat build-up in front of and behind the heating level shear stages gradually heat the milk and cool it again back. By recovery with an exchange circuit direction between the upstream and downstream stages fen the expensive energy consumption can be kept low will. Treatment facilities are located between the levels seen so z. B. a dwell after the heating level to the Milk at maximum temperature for the prescribed period to keep. Furthermore - mostly immediately before the heating stage - separate proteins in a protein separator. As another Treatment facility can be at a suitable temperature level Homogenization device can be provided for homogeneity the particle sizes of the fat content.

Derartige Vorrichtungen weisen einen Druckbereich zwischen einer den Druck erhöhenden Pumpe und einer den Druck wieder reduzie renden Drossel auf, der wenigstens den heißesten Bereich der Vor richtung umfaßt. Die Druckerhöhung ist erforderlich, um das Sie den der Milch bei den zu erreichenden Temperaturen von über 100°C zu verhindern. Auch Wasser als Austauschmedium der Kreislaufeinrichtung muß zur Verhinderung von Dampfbildung un ter Druck gehalten werden.Such devices have a pressure range between one the pressure increasing pump and a reducing the pressure again throttle throttle, which is at least the hottest area of the front direction includes. The pressure increase is required to you that of the milk at the temperatures to be reached of over 100 ° C to prevent. Also water as an exchange medium Circulation device must un to prevent steam formation pressure can be maintained.

Sind die Wärmeaustauschstufen und ist die Kreislaufeinrichtung korrekt ausgelegt, so kann die bei der Heizstufe zugeführte Wärme weitgehend zum Vorwärmen rückgewonnen werden, so daß der äu ßerst kostenintensive Energieverbrauch solcher Vorrichtungen rela tiv gering gehalten werden kann. Das setzt allerdings ordnungsge mäße unveränderte Funktion der Wärmeaustauscherstufen voraus.Are the heat exchange stages and is the circulation device correctly designed, the heat supplied at the heating level can largely recovered for preheating, so that the external extremely expensive energy consumption of such devices rela tiv can be kept low. However, this sets order moderate unchanged function of the heat exchanger stages.

Mit gattungsgemäßen Vorrichtungen kann Milch, z. B. in Form von Konsummilch, oder auch ein Milchmischgetränk mit z. B. Frucht- oder Kakaozusätzen behandelt werden. Dabei besteht aber stets das Problem, daß bei Überschreiten einer Temperatur von etwa 90°C, also in den letzten Vorwärmstufen Milchinhaltsstoffe thermisch ausgefällt werden. Diese Milchinhaltsstoffe sind überwiegend die in der Milch enthaltenen Proteine, aber auch z. B. Milchsalze. With generic devices milk, z. B. in the form of Drinking milk, or a mixed milk drink with z. B. fruit or cocoa additives are treated. But there is always that Problem that when a temperature of about 90 ° C is exceeded, So in the last preheating stages milk ingredients are thermal be canceled. These milk ingredients are predominantly the in the milk contained proteins, but also e.g. B. Milk Salts.

Mit einem Eiweißabscheider, der auf entsprechendem Temperatur niveau zwischen Vorwärmstufen oder zwischen diesen und der Heizstufe angeordnet ist, kann der größte Teil der ausgefällten Milch inhaltsstoffe außerhalb der Wärmeaustauschstufen abgeschieden werden. Damit läßt sich aber nicht verhindern, daß die Milchin haltsstoffe auch in den Wärmeaustauscherstufen selbst ausfallen.With a protein separator that is at the appropriate temperature level between preheating stages or between these and the Heating level is arranged, most of the precipitated milk ingredients separated outside the heat exchange stages will. However, this cannot prevent the Milchin Substances also fail in the heat exchanger stages themselves.

Dies führt zu Wandbelägen in den milchführenden Leitungen der Wärmeaustauscher. Dadurch ändert sich die Strömungsgeschwin digkeit der Milch in den Wärmeaustauschern und somit deren Ver weilzeit. Ferner wirken die Beläge isolierend. Beides resultiert in einer Verschlechterung des Wärmeaustauschgrades des betroffenen Wärmeaustauschers.This leads to wall coverings in the milk-carrying pipes Heat exchanger. This changes the flow rate milk in the heat exchangers and thus their ver for a while. The coverings also have an insulating effect. Both result in a deterioration in the degree of heat exchange of the person concerned Heat exchanger.

Bei gattungsgemäßen Vorrichtungen ist die Kreislaufeinrichtung stets als ein einziger Kreislauf ausgebildet, in dem das Wärme tauschmedium, als welches üblicherweise Wasser verwendet wird, durch alle Rückkühlstufen und Vorwärmstufen strömt. Ändert sich durch die beschriebene Belagbildung in den der Heizstufe benach barten Vorwärmstufen der Wärmeaustauschgrad, so führt dies dazu, daß den vorgeschalteten Stufen zu warmes Wasser zum Aus tausch zugeführt wird. Die Milchtemperatur in zwischen den ersten Stufen angeordneten Behandlungseinrichtungen steigt also an, was unerwünscht ist, wenn dort eine konstante Temperatur erforderlich ist. Das Wasser gelangt dann auch mit zu hoher Temperatur von der ersten Vorwärmstufe zur letzten Rückkühlstufe, so daß an die ser die Milchausgangstemperatur ansteigt, was ebenfalls uner wünscht ist.In generic devices, the circuit device always designed as a single circuit in which the heat exchange medium, as is usually used as water, flows through all recooling stages and preheating stages. Changes by the described formation of deposits in the heating stage adjacent if preheating levels the degree of heat exchange, this leads cause the upstream stages to warm water to shut off exchange is supplied. The milk temperature in between the first Treatment facilities arranged in stages thus increase what is undesirable if a constant temperature is required there is. The water then gets too high from the first preheating stage to the last cooling stage, so that the The milk output temperature rises, which is also unacceptable wishes.

Auch die Milchtemperatur nach den nicht mehr ordnungsgemäß funktionierenden Vorwärmstufen stimmt nicht mehr. Sie liegt nun zu niedrig. Das wird aber in der Heizstufe wieder korrigiert, die stets auf konstante Endtemperatur regelt.Even the milk temperature after the no longer properly functioning preheating levels is no longer correct. It lies now too low. This is corrected again in the heating level, however always regulates to constant final temperature.

Es ist bei gattungsgemäßen Vorrichtungen bekannt, in dem Kreis lauf des Austauschmediums einen Zusatzwärmetauscher vorzuse hen, der z. B. mit Frischwasser gekühlt wird. Damit kann bei sich änderndem Temperaturgleichgewicht und ansteigender Temperatur des Austauschmediums korrigierend eingegriffen werden, um das Austauschmedium wieder auf die gewünschte Temperatur zu brin gen.It is known in generic devices, in the circle an additional heat exchanger in advance of the exchange medium hen the z. B. is cooled with fresh water. With it can with itself changing temperature equilibrium and increasing temperature of the exchange medium can be corrected to ensure that Bring the exchange medium back to the desired temperature gene.

Bei der bekannten Konstruktion sitzt der Zusatzwärmetauscher im Austauschkreislauf zwischen Vorstufen. Er kann auch in der Rück leitung des Kreislaufes angeordnet sein. Wird eine temperaturge steuerte Regelung vorgesehen, so kann die Prozeßtemperatur unab hängig von den beschriebenen Änderungen des Wärmeaustausch grades konstant gehalten werden.In the known construction, the additional heat exchanger sits in the Exchange circuit between preliminary stages. He can also in the back line of the circuit can be arranged. If a temperature Controlled regulation provided, so the process temperature depending on the changes in heat exchange described degrees are kept constant.

Allerdings gelingt dies immer nur an einer bestimmten Stelle des Kreislaufes, also entweder an einer der vorderen Stufen oder an der letzten Rückkühlstufe, die die Ausgangstemperatur der Milch be stimmt. Hält man beispielsweise die Temperatur an der letzten Rückkühlstufe oder in einer der Vorstufen konstant ein, so kann sich an anderen Stellen des Kreislaufes die Temperatur ändern. Bei spielsweise ändert sich die Temperatur der ersten Rückkühlstufe unmittelbar nach der Heizstufe, so daß das schnelle Rückkühlen der Milch auf unter 100°C nicht mehr gewährleistet sein kann, was zu Geschmacksänderungen führt. Ändert sich die Temperatur in den Vorstufen, so können dort angeordnete Milchbehandlungseinrich tungen, wie beispielsweise Entrahmungseinrichtungen, nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten, was ebenfalls zu Qualitätsmängeln führt.However, this is only ever possible at a certain point in the Circuit, either at one of the front steps or at the last cooling stage, which is the initial temperature of the milk Right. For example, if you keep the temperature at the last one Recooling level or in one of the preliminary stages is constant the temperature changes at other points in the circuit. At for example, the temperature of the first cooling stage changes immediately after the heating stage, so that the rapid recooling of the Milk below 100 ° C can no longer be guaranteed, which leads to Changes in taste. The temperature changes in the Preliminary stages, so milk treatment facilities arranged there Treatments, such as skimming devices, no longer work properly, which also leads to quality defects.

Da die Milch der Vorrichtung üblicherweise mit 5°C zugeführt wird, liegt die Temperatur, mit der das Wasser im Kreislauf von der ersten Vorwärmstufe zur letzten Rückkühlstufe strömt, nur im Bereich von etwa 15°C. Diese Temperatur liegt nur wenig über der Temperatur des aus der Wasserleitung bezogenen Frischwas sers, das im Zusatzwärmeaustauscher zur Zusatzkühlung verwendet wird. Auch wenn, wie bei der eingangs genannten bekannten Kon struktion der Zusatzwärmetauscher in den Vorwärmstufen angeord net wird, liegt die dortige Temperatur des Austauschmediums noch relativ niedrig. Angesichts der niedrigen Temperaturdifferenz sind große Frischwassermengen erforderlich. Sie ergeben nach Durch strömen des Zusatzwärmetauschers Abwasser auf einem niedrigen Temperaturniveau, das zur Wärmerückgewinnung nicht nutzbar ist. Es ergeben sich also erhebliche Wasser- und Energieverluste.Since the milk is usually fed to the device at 5 ° C the temperature at which the water circulates in flows from the first preheating stage to the last recooling stage, only in the Range of about 15 ° C. This temperature is only slightly above the temperature of the fresh water drawn from the water pipe sers used in the additional heat exchanger for additional cooling becomes. Even if, as in the known Kon structure of the additional heat exchanger arranged in the preheating stages net, the temperature of the exchange medium is still there relatively low. Given the low temperature difference large amounts of fresh water required. They result after through flow of the additional heat exchanger waste water at a low Temperature level that cannot be used for heat recovery. So there is considerable water and energy loss.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei Vor richtungen der gattungsgemäßen Art bei besserer Qualität die Be triebskosten zu senken.The object of the present invention is in front directions of the generic type with better quality the Be reduce driving costs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of Identification part of claim 1 solved.

Bei dieser Konstruktion wird das den Wärmeaustausch besorgende Wasser im inneren Kreislauf von dem Zusatzwärmeaustauscher im Austausch mit Frischwasser zusätzlich abgekühlt, um die in den vom inneren Kreislauf erfaßten Vorwärmstufen bei Änderung des Wärmetauschgrades infolge des Ausfällens von Milchinhaltsstoffen anfallende zu hohe Wassertemperatur wieder auf die gewünschte Höhe zu bringen. Dadurch erreicht die Milch in der letzten vom in neren Kreislauf umfaßten Rückkühlstufe die gewünschte Tempera tur. Das Rückkühlen der Milch auf unter 100° C erfolgt also mit größerer Sieherheit. Der äußere Kreislauf bleibt in seinen Tempe raturen völlig unbeeinflußt. Die von diesem besorgte letzte Rück kühlung der Milch auf die Ausgabetemperatur bleibt konstant auf dem gewünschten Wert. Auch die im äußeren Kreislauf liegenden ersten Vorwärmstufen behalten ihre Solltemperatur, so daß dort angeordnete Behandlungseinrichtungen ihre gewünschte konstante Temperatur behalten. Auf diese Weise wird die Qualität der Milch behandlung erhöht und konstant gehalten.With this construction, the heat exchange is concerned Water in the inner circuit from the additional heat exchanger in the Exchange with fresh water additionally cooled to the in the preheating levels detected by the inner circuit when the Degree of heat exchange due to the precipitation of milk constituents accruing too high water temperature back to the desired one Bring height. As a result, the milk reaches in the last of the cooling circuit included the desired temperature door. The milk is cooled to below 100 ° C with greater safety. The outer cycle remains in its tempe fittings completely unaffected. The last return that he got cooling of the milk to the serving temperature remains constant the desired value. Even those in the outer circulation first preheat levels keep their target temperature so that there arranged treatment facilities their desired constant Keep temperature. This way the quality of the milk treatment increased and kept constant.

Da das Wasser im inneren Kreislauf auf höherer Temperatur liegt als im äußeren Kreislauf, erfolgt der Wärmeaustausch mit dem Frischwasser mit einer wesentlich höheren Temperaturdifferenz, die über 80°C liegen kann. Das den Zusatzwärmeaustauscher verlassende Abwasser kann Temperaturen bis 80°C erreichen und zur Wärmerückgewinnung verwendet werden, beispielsweise zur Gebäudebeheizung oder zur Gewinnung von Prozeßwärme bei anderen Maschinen. Da die Temperaturdifferenz im Zusatzwärme austauscher sehr hoch ist, wird auch gegenüber dem Stand der Technik wesentlich weniger Frischwasser benötigt.Because the water in the inner circuit is at a higher temperature than in the external circuit, the heat exchange takes place with the Fresh water with a much higher temperature difference, which can be over 80 ° C. That is the additional heat exchanger leaving wastewater can reach temperatures up to 80 ° C and be used for heat recovery, for example Building heating or to gain process heat other machines. Because the temperature difference in the additional heat is very high, is also compared to the state of the Technology requires significantly less fresh water.

Insgesamt ergibt sich also ein verringerter Frischwasserbedarf und eine wesentlich verbesserte Nutzbarkeit der abgeführten Wärme, woraus wesentliche Kosteneinsparungen resultieren.Overall, there is a reduced need for fresh water and a significantly improved usability of the heat dissipated, which results in significant cost savings.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Mit einer solchen Regelung kann der äußere Kreislauf in seinen Tempe raturen völlig konstant gehalten werden.The features of claim 2 are advantageously provided. With Such a regulation can tempt the external cycle temperatures are kept completely constant.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.In the drawing, the invention is exemplary and schematic shown.

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von H-Milch, die aber beispielsweise auch zur Herstellung von Kakao oder sonstigen, steril abzufüllenden Milchmischgetränken verwen det werden kann.The only figure shows a device for producing UHT milk, but also for example for the production of cocoa or other mixed milk drinks to be filled sterile can be detected.

Milch gelangt über eine Leitung 1 in die Vorrichtung und wird in einer ersten Wärmeaustauscherstufe 2 von der üblichen Lagertem peratur von 5°C auf 55°C erwärmt. Die Milch läuft sodann durch eine Behandlungseinrichtung 40 die beispielsweise einen Separator zur Fettabscheidung und eine Standardisierungseinrichtung zur standardisierten Zugabe des Fettes zur Einstellung des üblichen Standardfettgehaltes von 3,5% aufweist. Für derartige Behand lungseinrichtungen ist eine konstante Temperatur von 55°C ideal. Abweichungen sollten vermieden werden.Milk reaches the device via a line 1 and is heated in a first heat exchanger stage 2 from the usual storage temperature from 5 ° C. to 55 ° C. The milk then passes through a treatment device 40 which has, for example, a separator for fat separation and a standardization device for standardized addition of the fat to set the usual standard fat content of 3.5%. For such treatment facilities, a constant temperature of 55 ° C is ideal. Deviations should be avoided.

An dieser Stelle nach der Rahmabscheidung kann auch eine Beimi schung von Geschmacksstoffen erfolgen, z. B. von Kakao zur Her stellung eines Kakaogetränkes. In der Ausgangsleitung der Be handlungseinrichtung 40 kann ein Pufferbehälter zwischengeschaltet sein, in dem solche Mischvorgänge durchführbar sind. Der Puffer behälter kann auch zur Milchentgasung dienen, was eine separate Entgasungseinrichtung entbehrlich macht. Die Entgasung kann in einem offenen Behälter erfolgen oder unter Vakuumbeaufschla gung. Ein solcher Pufferbehälter bietet auch Vorteile hinsichtlich der Entlastung der nachfolgenden Stufen von Druckschwankungen in der Behandlungseinrichtung 40, die beispielsweise beim Schlammabscheiden aus einem Separator auftreten.At this point, after the cream separation, an admixture of flavors can also take place, e.g. B. of cocoa for the manufacture of a cocoa beverage. A buffer container can be interposed in the output line of the treatment device 40 , in which such mixing processes can be carried out. The buffer container can also be used for milk degassing, which makes a separate degassing device unnecessary. The degassing can take place in an open container or under vacuum. Such a buffer container also offers advantages with regard to relieving the subsequent stages of pressure fluctuations in the treatment device 40 , which occur, for example, when separating sludge from a separator.

Von der Behandlungseinrichtung 40 gelangt die Milch durch eine zweite Wärmeaustauscherstufe 4, in der sie auf 70°C gebracht wird, zu einer Druckerhöhungspumpe 5, von der die Milch durch eine Homogenisierungseinrichtung 6 gebracht wird. Bei der Druc kerhöhung erhöht sich die Temperatur der Milch leicht auf 74°C, mit der sie in eine dritte Wärmetauscherstufe 7 eintritt, um diese mit 90°C zu verlassen.From the treatment device 40 , the milk passes through a second heat exchanger stage 4 , in which it is brought to 70 ° C., to a pressure booster pump 5 , from which the milk is brought through a homogenization device 6 . When the pressure is increased, the temperature of the milk increases slightly to 74 ° C, with which it enters a third heat exchanger stage 7 in order to leave it at 90 ° C.

Bei dieser Temperatur fallen aus der Milch Milchinhaltsstoffe, ins besondere Protein, aus. Ein Proteinabscheider 8 nimmt die wesent lichen Mengen der ausgefällten Milchinhaltsstoffe auf. Die Milch gelangt mit 90°C zu einer Wärmeaustauschstufe 7′, um diese mit 124°C zu verlassen.At this temperature, milk constituents, especially protein, precipitate out of the milk. A protein separator 8 takes up the essential amounts of the precipitated milk ingredients. The milk arrives at 90 ° C at a heat exchange stage 7 'to leave it at 124 ° C.

Mit dieser Temperatur gelangt die Milch in eine Heizstufe 9, die über einen Kreislauf 10 von einer Heizung 11 beheizt wird und die Milch auf 140°C, also die Endtemperatur der Behandlung gebracht wird.At this temperature, the milk enters a heating stage 9 , which is heated by a heater 11 via a circuit 10 and the milk is brought to 140 ° C., that is to say the end temperature of the treatment.

In einer Temperaturhaltestrecke 12 wird die Milch über die ge wünschte Zeit auf dieser Temperatur gehalten. Sie gelangt dann mit immer noch 140°C zu einer weiteren Wärmetauscherstufe 13 und von dort mit 90°C zu einer Wärmetauscherstufe 14, wo sie auf 20°C heruntergekühlt wird.In a temperature maintenance section 12 , the milk is kept at this temperature for the desired time. It then arrives at a further heat exchanger stage 13 at still 140 ° C and from there at 90 ° C to a heat exchanger stage 14 , where it is cooled down to 20 ° C.

Von der letzten Wärmetauscherstufe 14 gelangt die Milch durch eine Drossel 15 in die Abgabeleitung 16, mit der sie einem Tank oder direkt einer Abpackmaschine zugeführt wird. From the last heat exchanger stage 14 , the milk passes through a throttle 15 into the discharge line 16 , with which it is fed to a tank or directly to a packaging machine.

Die Milch wird also in der Heizstufe 9 beheizt und transportiert von dort Wärme zu den Stufen 13 und 14. Diese dienen als Rückkühl stufen, während die Stufen 2, 4, 7 und 7′ als Vorwärmstufen die Milch vorwärmen.The milk is therefore heated in heating level 9 and transports heat from there to levels 13 and 14 . These serve as recooling stages, while stages 2 , 4 , 7 and 7 'preheat the milk as preheating stages.

Die in den Rückkühlstufen 13 und 14 anfallende Wärme wird über eine Kreislaufeinrichtung den Vorwärmstufen zugeführt.The heat generated in the recooling stages 13 and 14 is fed to the preheating stages via a circuit device.

Ein äußerer Kreislauf 17 mit dem üblichen Wasser als Wärme tauschmedium verläuft durch die letzte Rückkühlstufe 14 und die ersten Stufen 2 und 4. Die erforderliche Umwälzpumpe ist zur zeichnerischen Vereinfachung nicht dargestellt. Die Strömungs richtung des Wassers ist mit Pfeilen angedeutet.An outer circuit 17 with the usual water as a heat exchange medium runs through the last cooling stage 14 and the first stages 2 and 4 . The required circulation pump is not shown to simplify the drawing. The direction of flow of the water is indicated by arrows.

Ein innerer Kreislauf 41 transportiert Wasser in Pfeilrichtung durch die erste Rückkühlstufe 13 und die letzten beiden Vorwärmstufen 7′ und 7.An inner circuit 41 transports water in the direction of the arrow through the first cooling stage 13 and the last two preheating stages 7 'and 7 .

Wie der Zeichnung entnehmbar, sind die Wärmetauscherstufen sämtlich so ausgebildet, daß sich an den jeweiligen Ein- und Aus gängen immer Temperaturdifferenzen zwischen Wasser und Milch von etwa 8°C ergeben. Betrachtet man beispielsweise die erste Rückkühlstufe 13, so gelangt Milch in diese mit 140°C und wird auf 90°C heruntergekühlt. Wasser tritt in umgekehrter Richtung mit 82°C ein und verläßt diese Stufe mit 132°C. An beiden Enden der Stufe ergibt sich also zwischen Milch und Wasser eine Tempe raturdifferenz von 8°C. Dies trifft im wesentlichen auch auf die übrigen Stufen zu. Die Temperaturen sind jeweils neben die Lei tungen geschrieben.As can be seen in the drawing, the heat exchanger stages are all designed so that there are always temperature differences between water and milk of about 8 ° C at the respective inputs and outputs. If you consider, for example, the first recooling stage 13 , milk gets into it at 140 ° C and is cooled down to 90 ° C. Water enters in the opposite direction at 82 ° C and leaves this stage at 132 ° C. At both ends of the stage there is a temperature difference of 8 ° C between milk and water. This essentially also applies to the other levels. The temperatures are written next to the lines.

In dem dargestellten Temperaturgleichgewicht arbeitet die Vor richtung nur, wenn sämtliche Wärmetauscherstufen vollständig ord nungsgemäß arbeiten und somit ihren vollen Wärmetauschgrad aufweisen. Beim Betrieb der Vorrichtung ändert sich dies.The pre works in the temperature equilibrium shown Direction only if all heat exchanger stages are completely in order work according to their full degree of heat exchange exhibit. This changes when the device is operated.

Milchinhaltsstoffe, also hauptsächlich Protein, beginnen bei Tempe raturen von etwa 90°C auszufallen. Diese Temperatur wird inner halb des Wärmeaustauschers der Stufe 7 erreicht, so daß bereits in diesem durch Fällung Oberflächenbeläge entstehen. Im wesentli chen sollen die Milchinhaltsstoffe in dem Proteinabscheider 8 aus fallen. Ein geringer Anteil fällt aber auch noch in dem Wärmetau scher 7′ aus. Die beiden Wärmetauscher 7 und 7′ wachsen daher innen allmählich mit Belägen von ausgefallenen Milchinhaltsstof fen, insbesondere Protein und auch Milchsalzen, zu. Dadurch ändert sich ihr Durchströmungsquerschnitt für Milch. Dies führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und somit zu einer Verringerung der Verweilzeit der Milch in diesen Wärmetauschern. Außerdem ändert sich durch die Beläge der Wärmedurchgangswi derstand zum Wasser hin. Der Wärmetauschgrad dieser Wärmetau scher sinkt also.Milk ingredients, mainly protein, begin to fail at temperatures of around 90 ° C. This temperature is reached within half of the heat exchanger of stage 7 , so that surface coverings are already formed in this by precipitation. In essence, the milk ingredients in the protein separator 8 should fall out. A small proportion also falls in the Wärmetau shear 7 '. The two heat exchangers 7 and 7 'therefore grow gradually inside with deposits of failed milk constituents, especially protein and milk salts. This changes their flow cross-section for milk. This leads to an increase in the flow rate and thus to a reduction in the dwell time of the milk in these heat exchangers. In addition, the coverings change the thermal resistance to the water. The degree of heat exchange of this heat exchanger thus drops.

Dies hat zur Folge, daß die Temperatur des Wassers im inneren Kreislauf 41 nach der Stufe 7 nicht bei 82°C bleibt, sondern all mählich zu höheren Temperaturen hin ansteigt. Das im inneren Kreislauf 41 in die erste Rückkühlstufe 13 eintretende Wasser würde dann zu heiß werden mit der Folge, daß die Milch, die bei 13 austritt, höhere Temperaturen als 90°C erreicht.The result of this is that the temperature of the water in the inner circuit 41 does not remain at 82 ° C. after stage 7 , but rather gradually increases to higher temperatures. The water entering the first recooling stage 13 in the inner circuit 41 would then become too hot, with the result that the milk which escapes at 13 reaches temperatures higher than 90.degree.

Durch die Verringerung des Wärmetauschgrades in den Stufen 7 und 7′ wird auch die Milch beim Erreichen der Heizstufe 9 kühler, was aber durch die Regelung der Heizung 11 auf konstante Milchaustrittstemperatur von 140°C ausgeglichen werden kann.By reducing the degree of heat exchange in stages 7 and 7 ', the milk is cooler when reaching heating level 9 , but this can be compensated for by regulating the heater 11 to a constant milk outlet temperature of 140 ° C.

Um die aus der ersten Rückkühlstufe 13 mit 90°C austretende Milch bei konstanter Temperatur zu halten, ist in dem inneren Kreislauf 41 ein Zusatzwärmetauscher 42 vorgesehen, der im Ge genstrom von Frischwasser durchströmt wird, das auf der Leitung 43 ankommt und den Zusatzwärmetauscher 42 auf der Leitung 44 als erwärmtes Abwasser verläßt.In order to keep the milk emerging from the first recooling stage 13 at 90 ° C. at a constant temperature, an additional heat exchanger 42 is provided in the inner circuit 41 , through which fresh water flows through the countercurrent that arrives on line 43 and the additional heat exchanger 42 the line 44 leaves as heated waste water.

Mit diesem zusätzlichen Wärmetauscher 42 kann die Temperatur des Wassers im inneren Kreislauf 41 wieder auf die gewünschten 82°C gebracht werden, so daß die die erste Rückkühlstufe 13 ver lassende Milch bei 90°C gehalten wird. With this additional heat exchanger 42 , the temperature of the water in the inner circuit 41 can be brought back to the desired 82 ° C., so that the milk leaving the first cooling stage 13 is kept at 90 ° C.

Um eine genaue Temperaturregelung der Milch an dieser Stelle zu erreichen, ist in der Milchleitung zwischen den Stufen 13 und 14 ein Temperaturfühler 45 angeordnet, der über eine Leitung 46 einen Durchflußregler 47 in der Frischwasserleitung 43 steuert. Es kann aber auch eine Handregelung oder eine Standardvorein stellung, die für übliche Fälle ausreicht, vorgesehen sein.In order to achieve precise temperature control of the milk at this point, a temperature sensor 45 is arranged in the milk line between stages 13 and 14 , which controls a flow controller 47 in the fresh water line 43 via a line 46 . But it can also be provided a manual control or a default setting that is sufficient for common cases.

Da die der letzten Rückkühlstufe 14, die als einzige im äußeren Kreislauf 17 sitzt, zugeführte Milch konstant bei 90°C gehalten wird und da dies die einzige Stelle ist, bei der der innere Kreislauf 41 den äußeren Kreislauf 17 thermisch beeinflußt, bleiben die Tem peraturen im äußeren Kreislauf 17 vollständig konstant. Die Milch ausgangstemperatur bleibt also bei 20°C und auch die für die Be handlungsstufe 40 vorteilhaften 55°C bleiben konstant.Since the last recooling stage 14 , which is the only one in the outer circuit 17 , milk supplied is kept constant at 90 ° C and since this is the only point at which the inner circuit 41 thermally influences the outer circuit 17 , the temperatures remain completely constant in the outer circuit 17 . The milk starting temperature thus remains at 20 ° C and the 55 ° C advantageous for treatment level 40 also remains constant.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird die Milch in dem Bereich, in dem sie über 100°C gebracht wird, zwischen der Druckerhö hungspumpe 5 und der Drossel 15 auf Überdruck gehalten, um Sie den zu vermeiden. Auch der innere Kreislauf 41, dessen erforderli che Umwälzpumpe nicht dargestellt ist, wird auf Druck gehalten, um bei den erreichten Temperaturen von über 100°C Sieden zu vermeiden.As can be seen from the drawing, the milk in the area in which it is brought above 100 ° C between the booster pump 5 and the throttle 15 is kept at positive pressure to avoid the. The inner circuit 41 , the requisite circulation pump is not shown, is kept under pressure in order to avoid boiling at the temperatures of over 100 ° C.

Dem Zusatzwärmetauscher 42 wird Frischwasser auf der Leitung 43 mit einer Temperatur von ca. 10°C zugeführt, wie sie übli cherweise aus dem Wasserleitungsnetz anfällt. Die Temperaturdif ferenz zur Temperatur des Wassers im inneren Kreislauf 41 von mindestens 82°C ist also sehr hoch. Das Abwasser auf der Leitung 44 hat somit Temperaturen von bis über 80°C, die sehr gut nutzbar sind. Die Leitung 44 kann also in nicht dargestellter Weise zu Wärmetauscheinrichtungen geführt werden. Der Verbrauch an Frischwasser ist infolge der hohen Temperaturdifferenz niedrig.The additional heat exchanger 42 fresh water is supplied on line 43 at a temperature of about 10 ° C, as is usually obtained from the water supply network. The Temperaturdif ferenz to the temperature of the water in the inner circuit 41 of at least 82 ° C is very high. The waste water on line 44 thus has temperatures of up to over 80 ° C, which are very usable. The line 44 can thus be led to heat exchange devices in a manner not shown. The consumption of fresh water is low due to the high temperature difference.

Claims

1. Device for heating milk to over 100 ° C, with an externally heated heating stage ( 9 ), which brings the milk to the final temperature, with at least two of these upstream heat exchange stages ( 2 , 4 , 7 , 7 ') for preheating and at least two of these downstream stages ( 13 , 14 ) for recooling the milk, with a circuit ( 17 , 41 ) for guiding an exchange medium in counterflow to the milk through the recooling stages ( 13 , 14 ) and the preheating stages ( 2 , 4 , 7 , 7 '), with an additional heat exchanger ( 42 ) for additional cooling of the exchange medium ( 41 ) in exchange with fresh water ( 43 ) and with devices ( 40 ,) arranged between the stages ( 2 , 4 , 7 , 7 ', 9 , 13, ) 5 , 6 , 8 , 12 ) for the treatment of milk, characterized in that the circuit device is separated into an inner circuit ( 41 ) and an outer circuit ( 17 ), the inner circuit ( 41 ) in each case at least one of the heating stage ( 9 ) adjacent preheating stage ( 7 , 7 ') and re-cooling stage ( 13 ) and the outer circuit ( 17 ) each little least one of the heating stage ( 9 ) distant preheating stage ( 2 , 4 ) and re-cooling stage ( 14 ), the inner circuit ( 41 ) comprises at least the preheating stages ( 7 , 7 '), in which there is a risk of temperature precipitation of milk constituents, and wherein the additional heat exchanger ( 42 ) is arranged in the inner circuit ( 41 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the flow of fresh water ( 43 ) of the additional heat exchanger ( 42 ) depending on the temperature of the milk between the last cooling stage ( 13 ) of the inner circuit ( 41 ) and the first cooling stage ( 14 ) of the outer circuit ( 17 ) is regulated.