DE20221717U1

DE20221717U1 - Homogenisiergerät

Info

Publication number: DE20221717U1
Application number: DE20221717U
Authority: DE
Original assignee: Scanima AS
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2012-06-13

Abstract

Homogenisiergerät zum Verarbeiten von zu homogenisierenden Produkten, insbesondere Nahrungsmitteln, welche Milchprodukte enthalten, wobei das Homogenisiergerät, welches einer Mixerart ist, aus Folgendem besteht: einem geschlossenen Behälter (1) mit einem Boden (2) und einem feststehenden und vorzugsweise austauschbaren, kreisförmigen, perforierten Mixerring (3), welcher sich am Boden des Behälters befindet, wobei die Perforationen des Rings Durchlassöffnungen sind, welche als Öffnungen und/oder Schlitze (4) gebildet sind, die Wand desselben sich in einem Abstand von der Wand des Behälters (1) befindet und sich eine Drehwelle in den Behälter (1) erstreckt, die Drehwelle mit dem perforierten Mixerring (3) konzentrisch ist und ein Teil zum Befestigen eines Rotors mit einer Nabe (6) zum Tragen eines Vorlaufrads aufweist, welches mit Flügelschaufeln (7) versehen ist, und die Nabe (6) auch eine Abdeckplatte (8) mit einem etwas kleineren Durchmesser als dem Innendurchmesser des perforierten Mixerrings (3) tragen kann, damit sich die Kante der Abdeckplatte (8) innerhalb des perforierten Mixerrings...

Description

Die Erfindung betrifft ein Homogenisiergerät zum Verarbeiten von zu homogenisierenden Produkten, insbesondere Nahrungsmitteln, welche Milchprodukte beinhalten.
Genauer betrifft die Erfindung ein Homogenisiergerät der Mixerart, welches nachstehend Homogenisierungsmixer genannt wird und aus einem geschlossenen Behälter mit einem Boden und einem vorzugsweise austauschbaren, kreisförmigen, mit Öffnungen versehenen oder perforierten Mixerring, welcher sich am Boden des Behälters befindet, wobei die Perforierungen des Rings Durchflussöffnungen sind, welche als Löcher bzw. Öffnungen und/oder Schlitze gebildet sind, sich die Wand des Rings in einem Abstand von der Behälterwand befindet und sich eine Drehwelle in den Behälter erstreckt. Die Drehwelle ist mit dem perforierten Mixerring konzentrisch und weist ein Teil zum Befestigen einer Nabe auf, um eine Abdeckplatte mit einem etwas kleineren Durchmesser als dem Innendurchmesser des perforierten Mixerrings zu tragen, damit sich die Kante der Abdeckplatte radial innerhalb des perforierten Mixerrings befindet. Die Abdeckplatte weist peripher beabstandete Öffnungen und eine Anzahl von peripher beabstandeten und mittels der Welle radial nach außen gerichtete, drehbare Flügelschaufeln auf, welche an der Unterseite derselben befestigt sind, wobei die Flügelschaufeln mit einem Spiel zur Wand des perforierten Mixerrings und zum Behälterboden vorgesehen sind.
Zentrifugen sind bekannt, welche wie Homogenisierungsmixer ausgestattet sind, in welchen ein zu verarbeitendes Medium, nachstehend Verarbeitungsmedium genannt, in diesem Fall eine Flüssigkeit, in den Behälter der Zentrifuge hinein gegeben und aus dem sich drehenden Sieb der Zentrifuge mit einer hohen Drehzahl durch kleine Öffnungen oder schmale Schlitze im Sieb hinausgeworfen wird, wodurch beispielsweise Fettkügelchen in der Milch zu kleineren Fettkügelchen zerdrückt werden. Dann sollte die Flüssigkeit – bei einem Nahrungsmittel – normalerweise in einer anderen Vorrichtung weiterverarbeitet werden. Bei Milch sollte die Milch beispielsweise pasteurisiert werden, bevor sie in eine Verpackung gefüllt wird. Zu einer Zeit kann nur eine Funktion ausgeführt werden, und die Vorrichtung sollte geleert werden, um eine unterschiedliche Siebgröße anstelle des ersten, falsch ausgewählten Siebs anzuordnen.
Das dänische Patent Nr. 128, 597 offenbart einen Homogenisierungsmixer der bekannten Technik, bei welchem ein drehbares Teil, welches die Flügelschaufeln trägt, relativ zu einem feststehenden Teil axial verstellbar ist, welches den Mixerring trägt. Ein Nachteil durch diese Vorrichtung ist die eher hohe Drehzahl, welche notwendig ist, 1570-2100 Radiant pro Sekunde, welche durch das Verwenden einer Zentrifugalpumpenanordnung und einem weiteren Mixerring im Rotorteil in der Nähe des perforierten Rings im Statorteil auf vielleicht 280 Radiant pro Sekunde verringert werden kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass jedes Mal, wenn die Perforationsgröße im Mixerring vergrößert werden müsste, die Vorrichtung angehalten und geleert, der Mixerring ausgetauscht, die Vorrichtung gereinigt, erneut aufgefüllt und wieder gestartet werden sollte.
Es ist der Zweck der Erfindung ein Homogenisiergerät zu liefern, welches einfacher als die bekannte Vorrichtung zu verwenden ist und welches mehreren Funktionen in der Verarbeitung von Nahrungsmittel als die bekannte Vorrichtung zum Homogenisieren von Nahrungsmitteln dienen kann, z.B., so dass die Nahrungsmittelprodukte abgesehen von einer separaten oder kombinierten Homogenisierung nach Bedarf in ein und demselben Behälter vermischt, pasteurisiert, emulgiert, dispergiert, desodoriert, belüftet, etc., werden können, und in Ausführungsformen für den Homogenisierungsmixer ohne jegliche Notwendigkeit das Nahrungsmittelprodukt zu einem anderen Behälter während der Umstellung des Homogenisierungsmixers in die nächste Funktion desselben zu transferieren. Das Schalten von der einen Funktion des Homogenisierungsmixers zur nächsten Funktion desselben oder die Einstellung einer der Funktionen kann zudem oft stattfinden, ohne die Drehung des Rotors des Homogenisierungsmixers zu unterbrechen.
Dies wird durch einen Homogenisierungsmixer der oben erwähnten Art erzielt, welcher nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass der perforierte Mixerring auch während der Drehung der Flügelschaufeln zur Verstellung aus einer Stellung, in welcher ein ersten Mixerringabschnitt mit einem ersten Satz von Durchfluss- oder Sieböffnungen den Flügelschaufeln radial gegenüber liegt, in mindestens eine anderen Stellung axial verstellbar angeordnet ist, in welcher ein anderer Mixerringabschnitt mit einem anderen Satz von Durchflussöffnungen, welche als Öffnungen und/oder Schlitze geformt sind, oder höchstens ein Teil eines Mixerringabschnitts den Flügelschaufeln radial gegenüber liegt.
Folglich wird erzielt, dass 1) der Satz an Durchflussöffnungen im Mixerring, welcher derzeit den Flügelschaufeln gegenüber positioniert ist, z.B. wenn die Öffnungen zu klein sind und eine Homogenisierung zu aufwendig liefern, durch einen anderen Satz und größere Öffnungen oder durch überhaupt kein Hindernis gegen die Abgabe von den Flügelschaufeln ausgetauscht werden könnte, ohne dass der Mixer geleert werden muss, 2) die Flügelschaufeln ein Nahrungsmittel, beispielsweise in Form einer Flüssigkeit/einer Flüssigkeit oder Pulvers/einer Flüssigkeit mit möglichen anderen Zusätzen und welches homogenisiert werden soll, in der durch den Mixerring umgebenen Kammer in Drehung setzen und 3) die Zentrifugalkraft, welche folglich erhalten wird, das Produkt durch die Kammer wirft und durch die Öffnungen des Mixerrings hinauswirft und dennoch das Produkt durch die Öffnungen der Abdeckplatte zurückführt. Folglich wird ein Nahrungsmittelprodukt, auch Gemische mit einem eher hohen Anteil an trockenen Feststoffen und in kleinen und großen Füllmengen, in wenigen Minuten vermischt und effizient verarbeitet. Wie zuvor erwähnt wurde, kann ein Nahrungsmittelprodukt einen der folgenden Funktionszustände aufweisen, in welchen das Produkt nach Bedarf entweder separat oder in Kombination im gleichen Behälter vermischt, pasteurisiert, homogenisiert, dispergiert, emulgiert, desodoriert wird.
Ein Homogenisiergerät, genauer ein Homogenisierungsmixer nach der Erfindung, wird nachstehend in Bezug auf die Zeichnungen weiter erläutert werden, in welchen:
1 einen Axialschnitt im unteren Teil des Homogenisierungsmixers und einem perforierten Mixerring mit nur einem perforierten Mixerringabschnitt zeigt, welcher von der Seite gezeigt wird,
2 ein Detail im Axialschnitt durch den Behälterboden und den Rotor des Mixers zeigt, dessen Auslass des Flügelschaufelrads in eine Zwischenstellung eines axial verstellbaren, perforierten Mixerrings mit mehreren, hier drei, Mixerringabschnitten abgeben kann,
3 die Elemente der 2 in einer unteren Stellung zeigt, und
4 die Elemente der 2 in einer oberen Stellung zeigt.
1 zeigt die unterschiedlichen Elemente des Homogenisierungsmixers sowie deren Funktion.
Es ist offensichtlich, dass das Teil des Bodens 2 des Behälters 1, welches den Mixerring 3 trägt, einen einschweißbaren Bodenflansch für den Behälter 1 aufweisen kann.
Der Behälter 1 kann an einer Zuführleitung 15 mit einem Schieber 16 und einem Zuführtrichter 14 für Trockenmasse, z.B. Milchpulver, welches dem Behälter 1 zugeführt werden kann, wenn er entleert ist, und einer Zuführleitung 17 mit einem federbelasteten Rückschlagventil 18 zur Dampfzuführung und einer Zuführleitung 12 für entweder ein Kühlmittel oder ein Wärmemittel angeschlossen sein, welche in einen Raum 13 zwischen dem den Behälter 1 umgebenden Isolationsmantel 11 und der Außenwand des Behälters vorgesehen ist.
Der Mixerring 3 ist hier wie ein Sieb mit länglichen oder kreisförmigen Öffnungen 4 mit einer Breite bzw. einem Durchmesser, welche/welcher sich nicht 3 mm erstreckt.
Die Drehwelle 5 erstreckt sich durch den Boden 2 des Behälters 1 und nach oben über die obere Kante des Mixerrings 3, an welcher der Rotor über die Nabe 6 desselben an der Welle befestigt ist, wobei die Nabe ein Vorlaufrad trägt, welches hier als Turborad mit Turboschaufeln 7 bezeichnet wird, und eine Abdeckplatte 8 an den unteren Kanten der Schaufeln befestigt ist und Öffnungen 9 aufweist, welche unter den Turboschaufeln 7 nach unten in den Raum innerhalb des Mixerrings 3 angeordnet sind.
Eine Anzahl von Schaufeln 10, welche in Rotationsrichtung gleichmäßig beabstandet sind und sich radial erstrecken, ist an der Unterseite der Abdeckplatte 8 befestigt. Die Schaufeln 10 drehen die Medien in der Kammer des Mixerrings und erzeugen dadurch eine starke Zentrifugalkraft, welche das Medium drängt durch die Öffnungen 4 des Mixerrings 3 zu fließen.
Die gezeigten Pfeile veranschaulichen die Flüsse bzw. Bewegungen des Verarbeitungsmediums, welche während der Homnogenisierungs- und Mischoperation stattfinden. Flüssigkeit und mögliche Zusätze im Behälter werden durch die Turboschaufeln 7 von oben nach unten, durch die Öffnungen 9 in der Abdeckplatte 8 und in die Kammer innerhalb des Mixerrings 3 und weiter zwischen die Schaufeln 10 und nach außen durch die Öffnungen 4 der Mixerplatte und nach oben in den Tank 1 zur Rückführung gesaugt.
Das in 2 gezeigte Detail veranschaulicht am Doppelpfeil, wie eine axiale Verstellung eines Satzes an parallelen Hubstäben 19, welche den perforierten Mixerring 3 tragen, jeden erwünschten Mixerringabschnitt 3.1, 3.2 oder 3.3 dem Abgabeniveau des Flügelschaufelrads des durch die Nabe 6 getragenen Rotors radial gegenüber positionieren können, um eine vollständig oder teilweise unversperrte oder freie Abgabe aus demselben zu erhalten. Folglich wird erzielt, dass die Funktion des Homogenisierungsmixers auf beispielsweise eine volle Mischkapazität geschaltet werden kann, was durch eine axiale Verstellung des Mixerrings 3 stattfinden kann, ohne dass der Homogenisierungsmixer die Rotation der Flügelschaufel desselben anhalten muss. Wenn der gezeigte Abschnitt 3.3 in eine nicht gezeigte Stellung über dem Abgabeniveau der Flügelschaufeln verstellt wird, wird es ganz oder teilweise möglich sein das Verarbeitungsmedium, welches sich an der Zuführseite des Flügelrads befindet, ganz oder teilweise um das Rad herum zum Auslass desselben zu führen, z.B. zur Zwischenreduktion der Homogenisierung oder zum Erhitzen des Verarbeitungsmediums.
Die Tatsache, dass der perforierte Mixerring 3 in seiner zweiten Stellung in den 2 und 3 einen anderen Abschnitt 3.2 oder 3.1 mit einem anderen Satz an Durchflussöffnungen 4 gegenüber den Flügelschaufeln 10 aufweist und in einer dritten Stellung in 4 einen dritten Abschnitt 3.3 zum vollständigen oder teilweise Freilegen der Abgabe gegenüber den Flügelschaufeln 10 zur total oder teilweise freien Abgabe aus denselben aufweist, verursacht die Möglichkeit – durch eine axiale Verstellung des Mixerrings 3 mit seinen drei Abschnitten – einer optionalen Funktionsänderung zu entweder einer stärkeren Homogenisierung, einer schwächeren Homogenisierung oder zu einer vollständigen oder teilweise vollständigen Mischfunktion.
Die Vorrichtung muss während der Verarbeitung nicht geleert oder angehalten werden. Wenn der dritte Abschnitt 3.3 zu einer Stellung, nicht gezeigt, über dem Niveau der Flügelschaufeln 10 verstellt wird, wird es ganz oder teilweise möglich sein, wie oben erwähnt wurde, das Verarbeitungsmedium, welches sich auf der Zuführseite des Rads der Flügelschaufel befindet, ganz oder teilweise durch die Flügelschaufeln 10 des Flügelschaufelrads passieren zu lassen.
Wenn der perforierte Mixerring 3 in Umgangsrichtung desselben relativ zu einem nicht gezeigten anderen Mixerring mit einem kleinen radialen Spiel verstellbar angeordnet ist und hiermit stationär und koaxial angeordnet ist, wird es möglich sein, das Spiel der Durchflussöffnungen 4 auf einfache Weise zu verändern, z.B. von einem kleineren Wert, welcher null sein kann, und zu einem Höchstwert, welcher die größte Öffnungsgröße oder Siebgröße der Mixerringabschnitte sein kann.
Wenn der Mixerring 3 einen Durchmesser von mindestens 20 cm, vorzugsweise 25 cm aufweist und sich vorzugsweise im Bereich von 20–60cm befindet, wird erzielt, dass die Homogenisierung durch moderate Drehzahlen stattfinden könnte, z.B. durch 2500 U/Min.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Drehzahl des Rotors oder des Flügelschaufelrads höchstens 2578 U/Min und eine Optimierung ist möglich, welche von der Homogenisierung ohne eine übermäßige Wärmeentwicklung durch das Adaptieren des Durchmessers des Mixerrings 3 auf die niedrigste erwünschte Drehzahl erhalten werden kann.
Der Abschnitt 3.3 des Mixerrings 3 – welcher die Abgabe aus den Mixerflügelschaufeln 10 ganz oder teilweise freilegen kann – ist vorzugsweise geformt, die Abgabeöffnung zu umgeben, nicht gezeigt, und weist eine gezackte oder sinusförmige Kante auf, deren Amplitude vorzugsweise der Breite eines umgebenden Gürtels an Durchflussöffnungen 4 in einem der anderen Abschnitte des Mixerrings 3 entspricht. Dadurch wird erzielt – wenn sich die Kante höher als das Flügelschaufelrad im Mixer befindet – dass es auf kontrollierte Weise während der Homogenisier- und/oder Mischoperation ganz oder teilweise möglich ist das Verarbeitungsmedium auf der Zuführseite des Flügelschaufelrads ganz oder teilweise durch das Flügelschaufelrad oder Turborad der Nabe 6 passieren zu lassen, wie oben erwähnt wurde.
Die Nabe 6 mit dem Rotor trägt vorzugsweise ein Vorlaufrad, welches sich über der Abdeckplatte 8 befindet, wobei das Vorlaufrad, welches als Propeller und/oder Turboeinrichtung geformt ist, derart angeordnet ist, dass es während der Drehung die Flüssigkeit durch die Öffnungen 9 der Abdeckplatte 8 und weiter in die Kammer, welche durch den Mixerring 3 umgeben ist, und durch die Öffnungen 4 des Mixerringabschnitts 3.1, 3.2, 3.3 nach außen drückt, welcher den Flügelschaufeln 10 radial gegenüber liegt. Dadurch ist es durch einen unveränderten Homogenisierungsgrad möglich die Drehzahl für die Mixerflügelschaufeln 10 weiter zu verringern.
Die Abdeckplatte 8 ist vorzugsweise als Vorlaufrad in Form eines Turborads mit Turboschaufeln 7 gebildet, dessen Kanten, welche zum Boden 2 des Behälters 1 weisen, an der Oberseite der Abdeckplatte 8 und entlang den Kanten in den Öffnungen derselben befestigt sind. Dadurch wird eine insbesondere einfache Ausführungsform eines Vorlaufrads erzielt.
Der Mixer kann Milchprodukte verarbeiten, wie beispielsweise Käsemasse, Joghurt, Eincrememischung, Softeis, aber Nahrungsmittelprodukte, wie beispielsweise Säuglingsnahrung kann auch verarbeitet werden. Zudem kann er Desserts, Marmelade, Mayonnaise, Senf, alkoholfreie Getränke, etc., Cremes und Salben für das Gebiet der Kosmetik sowie chemische und pharmazeutische Produkte verarbeiten.
Das Homogenisiergerät kann folglich viele Funktionen separat oder in Kombination ausführen, üblicherweise sogar ohne jegliches Anhalten der Operation, und besteht trotzdem aus einer einfachen Konstruktion.

Claims

Homogenisiergerät zum Verarbeiten von zu homogenisierenden Produkten, insbesondere Nahrungsmitteln, welche Milchprodukte enthalten, wobei das Homogenisiergerät, welches einer Mixerart ist, aus Folgendem besteht: einem geschlossenen Behälter (1) mit einem Boden (2) und einem feststehenden und vorzugsweise austauschbaren, kreisförmigen, perforierten Mixerring (3), welcher sich am Boden des Behälters befindet, wobei die Perforationen des Rings Durchlassöffnungen sind, welche als Öffnungen und/oder Schlitze (4) gebildet sind, die Wand desselben sich in einem Abstand von der Wand des Behälters (1) befindet und sich eine Drehwelle in den Behälter (1) erstreckt, die Drehwelle mit dem perforierten Mixerring (3) konzentrisch ist und ein Teil zum Befestigen eines Rotors mit einer Nabe (6) zum Tragen eines Vorlaufrads aufweist, welches mit Flügelschaufeln (7) versehen ist, und die Nabe (6) auch eine Abdeckplatte (8) mit einem etwas kleineren Durchmesser als dem Innendurchmesser des perforierten Mixerrings (3) tragen kann, damit sich die Kante der Abdeckplatte (8) innerhalb des perforierten Mixerrings (3) befindet, die Abdeckplatte peripher beabstandete Öffnungen (9) und eine Anzahl von peripher beabstandeten und durch die Welle (5) radial nach außen gerichtete, drehbare Flügelschaufeln (10) aufweist, welche an der Unterseite derselben befestigt sind, die Flügelschaufeln (10) mit einem Spiel zur Wand (3) des perforierten Mixerrings und Boden (2) des Behälters (1) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Mixerring (3) – welcher relativ zum Rotor mit der Nabe (6) stationär ist – auch während der Drehung der Flügelschaufeln (10) zur Verstellung aus einer ersten Stellung (2), in welcher ein erster Mixerringabschnitt (3.2) mit einem ersten Satz an Durchflussöffnungen (4) den Flügelschaufeln (10) der Nabe (6) radial gegenüber liegt, in mindestens eine andere Stellung axial verstellbar angeordnet ist, in welcher ein anderer Mixerringabschnitt (3.1 oder 3.3) mit einem anderen Satz an Durchflussöffnungen (3, 4), welche als Öffnungen und/oder Schlitze geformt sind, oder höchstens ein Teil eines Mixerringabschnitts den Flügelschaufeln (10) des Rotors radial gegenüber liegt.
Homogenisiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mixerring (3) mit einem anderen Abschnitt (3.3) in seiner anderen Stellung (4) die Abgabeöffnungen aus den Flügelschaufeln (10) für einen ganz oder teilweise freien Auslass aus denselben ganz oder teilweise freilegt.
Homogenisiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mixerring (3) in seiner zweiten Stellung (3) einen anderen Abschnitt (3.1) mit einem zweiten Satz an Durchflussöffnungen (4) gegenüber den Flügelschaufeln (10) aufweist, und in einer dritten Stellung (4) einen dritten Abschnitt (3.3) aufweist, um die Abgabeöffnungen, welche den Flügelschaufeln (10) radial gegenüber liegen, für einen ganz oder teilweise freien Auslass aus denselben ganz oder teilweise freizulegen.
Homogenisiergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mixerring (3) in Umfangsrichtung desselben relativ zu einem anderen stationären Mixer und koaxial angeordneten Ring verstellbar angeordnet ist, wobei es dort ein kleines radiales Spiel zwischen den zwei Mixerringen gibt.
Homogenisiergerät nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mixerring (3) einen Durchmesser von mindestens 20 cm, vorzugsweise 25 cm und vorzugsweise innerhalb eines Durchmesserbereiches von 20–60 cm aufweist.
Homogenisiergerät nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors höchstens 2578 U/Min beträgt.
Homogenisiergerät nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (3.3, 4) des Mixerrings (4), welcher die Abgabeöffnungen aus den Mixerflügelschaufeln (10) ganz oder teilweise freilegen kann, mit einer gezackten oder sinusförmigen Umfangskante versehen ist, deren Amplitude vorzugsweise der Breite eines Umfangsgürtels der Durchflussöffnungen (4) in einem der anderen Abschnitte (3.1 und/oder 3.2) des Mixerrings (3) entspricht.
Homogenisiergerät nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor auf der Nabe (6) ein Vorlaufrad trägt, welches über der Abdeckplatte (8) angeordnet ist, wobei das Vorlaufrad, welches als Propeller und/oder Turboeinrichtung geformt ist, mit Turboschaufeln (7) versehen und derart angeordnet ist, dass es während der Drehung das Verarbeitungsmedium durch die Öffnungen (9) der Abdeckplatte (8) und weiter in die durch den Mixerring (3) umgebende Kammer und durch die Öffnungen (4) der Mixerringabschnitte (3.1, 3.2, 3.3) nach außen drückt, welche den Flügelschaufeln (10) radial gegenüber liegen.
Homogenisiergerät nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (8) als Vorlaufrad in Form eines Turborads mit Turboschaufeln (7) geformt ist, deren Kanten, welche zum Boden (2) des Behälters (1) weisen, an der Oberseite der Abdeckplatte (8) und entlang den Kanten in den Öffnungen (9) derselben befestigt sind.