DE2335899C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von frisch ermolkener Milch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von frisch ermolkener Milch in zwei Stufen auf Lagertemperatur.

Zur Herstellung hochwertiger Milchprodukte ist die Qualität der zu verarbeitenden Milch von ausschlaggebender Bedeutung, d. h., die Milch sollte auf dem Weg vom Euter zur Molkerei ihre Eigenschaften durch den Einfluß biologischer oder physikalischer Prozesse möglichst nicht verändert haben. Der Idealfall wäre daher, die aus dem Euter austretende Milch unmittelbar in die Verarbeitungsanlagen einer Molkerei einzuspeisen. Dies ist jedoch aus wirtschaftlichen Gründen unmöglich. Die bei den jeweiligen Erzeugern anfallende Milch wird daher gesammelt und im Durchschnitt einmal tag lieh »nit Hilfe von Tankwagen bei der Molkerei angeliefert.

Dabei ergibt sich zur Erhaltung der Frischqualität der Milch beim Erzeuger, in der Sammelstelle und auf dem Transport als einzige wirtschaftlich vertretbare Lösung die Abkühlung der Milch auf etwa 4°C und dfcj ren lagerung bei dieser Temperatur. ■"

Dieses Ergebnis kann z. B. gemäß der DL-PS 74 145 mit einem zweistufigen Kühlverfahren erreicht werden, bei dem die warme, aus z. B. einer Melkanlage austretende Milch in einem Gegenstromwärmeaustauscher mit Wasser vorgekühlt und anschließend einem weiteren an sich bekannten Kühlverfahren zur Abkühlung auf Lagertemperatur zugeführt wird. Die während der Vorkühlung zu verwendende Kühlwassermenge wird dabei weder von der zu kühlenden Milchmenge noch von der Temperatur beeinflußt. Die zur Kühlung zur Verfügung stehende Wassermenge ist der Wasserverbrauch auf dem Bauernhof im Melkhaus und im Sozialgebäude. Ein derartiger Wasserverbrauch ist über den Tagesablauf gesehen großen Schwankungen unterworfen, so daß auch die vorgekühlte Milch mit entsprechend sich ändernder Temperatur aus dem Gegenstromwärmeaustauscher austreten wird. Das nachgeschaltete Kühlaggregat muß daher so ausgelegt sein, daß es auch relativ warme Milch im Durchlaufverfahren auf Lagertemperatur herunterkühlt. Es sind hierbei somit Investitionen für Kühlleistungen erforderlich, die nur in den seltensten Fällen voll ausgenutzt werden.

Eine andere Möglichkeit der Abkühlung der Milch auf Lagertemperatur ist die sogenannte aus der GB-PS 3 69 465, die sich im wesentlichen mit der Steuerung eines Kälteträgers befaßt, der einem als Durchlauf-Wärmeaustauscher ausgebildeten Milchkühler zugeführt wird, bekannte Instant-Kühlung. Das ist ein Kühlverfahren, bei dem die frisch ermolkene Milch im Milchkühler in einem Durchgang auf etwa 4°C abgekühlt und dann einem isolierten Lagerbehälter zugeführt wird. Die zur Durchführung dieses Verfahrens benötigten Anlagen sind jedoch sehr aufwendig, da die installierte Kühlleistung nur zweimal täglich während der Melkzeiten benötigt wird und im übrigen die Anlage stillsteht. Weiter muß der Lagerbehälter gut wärmeisoliert sein. Diese Isolierung kann besonders in heißen Klimazonen unter wirtschaftlich vertretbaren Gesichtspunkten nicht so dimensioniert werden, daß die Milch während der gesamten Lagerzeit auf dem gefor-

denen Temperaturniveau gehalten wird. Um dies zu gewährleisten, ist man daher dazu übergegangen, entweder in der Wandung oder im Inneren des Lagerbe-Mlters zusätzliche Kühleinrichtungen anzuordnen.

Ein weiteres Verfahren zur Abkühlung frisch ermol- s kener Milch auf etwa 4°C Lagertemperatur, das von dem Postulat ausgeht, daß die Qualität der Frischmilch während der Lagerung und Kühlung durch Umrühren u. dgl. nachteilig beeinflußt wird, ist in der DT-OS 20 23 754 beschrieben. Bei diesem Verfahren rieselt die 'zu kühlende Milch entlang einer als Kühlfläche ausgebildeten Wandung eines Behälters in dessen Unterteil, in dem sie eine gewisse Zeit verweilt und aus dem sie über ein U-förmiges Überlaufrohr in einen Lagertank abgeleitet wird. Das Überlaufrohr ist flexibel ausgebildet. wonach die Höhe des Flüssigkeitsstandes im Behälter und damit die Größe der von der Behälterwand bestimmten, im wesentlichen der Verkühlung dienenden Kühlfläche verändert werden kann. Nachteilig bei dieser Kühlweise ist es. daß in dem unteren Teil des Behälters die Milch nahezu ruht und somit die in diesem Behälterbereich erzielte Abkühlung wegen des schlechten Wärmeübergangs gering ist. Außerdem wird die Milch in dem Behälter nicht gelagert, bis sie zur Molkerei abtransportiert wird. Dazu ist ein Tank erforderlich, in den das Überlaufrohr mündet. Dieser Tank muß aber wiederum mit einer Kühlvorrichtung und einer Isolierung versehen sein, damit die Milch darin gegebenenfalls über einen Zeitraum von mehreren Tagen frisch gehalten werden kann.

Der Transport der Milch von den Sammelstellen zur Molkerei ist außerdem relativ teuer, so daß man bestrebt ist, die bisher allgemein übliche tägliche Abholung der Milch an den Sammelstellen auf Intervalle von etwa 3 bis 4 Tagen ⁷U erstrecken. Dies ist nur möglich, wenn die Milch während dieser gesamten Lagerzeit auf einer Lagertemperatur von etwa 4°C gehalten wird. Diese Forderung kann mit den bekannten Kühlverfahren und Vorrichtungen nur eingehalten werden, wenn der isolierte Lagerbehälter zusätzlich mit Kühlvorrichtungen versehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung frisch ermolkener Milch zu schaffen, womit in einfacher Weise unter optimaler Ausnutzung der installierten Kühlleistung die Frischqualität der Milch über einen Zeitraum von mehreren Tagen aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung, ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung, dadurch gelöst, daß die während eines Melk-Vorgangs anfallende Milch in der ersten Kuhlstufe auf etwa 15°C abgekühlt und gesammelt wird und die gesammelte und vorgekühlte Milch nach Beenden des Melkvorgangs im Rezirkulationsverfahren der zweiten Kühlstufe zur Abkühlung auf die Lagertemperatur von etwa 4°C zugeführt wird.

Mit der erfindungsgemäßen zweistufigen Abkühlung der Milch ist es möglich, im Vergleich zur lnstant-Kühlung die zu installierende Kühlleistung wesentlich zu verringern, da die frisch ermolkene Milch augenblicklieh (instant) nur auf etwa 15°C anstatt auf etwa 4"C abgekühlt wird, bei welcher Temperatur sie ohne Qualitätsveränderung über einen gewissen Zeitraum lagerbar ist. Der nach Beenden, d. h. bei jeder Unterbrechung der Frischmilchzufuhr einsetzende zweite Kühl- *>5 Vorgang, mit dem das Lagergut auf etwa 4° C abgekühlt wird, kann sich daher über mehrere Stunden erstrekken. was sich besonders vorteilhaft auswirkt, wenn die Milch aus mehreren Gemelken in einem Lagerbehälter gesammelt wird. Außerdem ist es bei dem Verfahren nach der Erfindung bedeutungslos, wie der Lagerbehälter ausgebildet ist, d.h., ob er isoliert ist, aus Metall oder Kunststoff besteht oder mit einer Kühleinrichtung versehen ist, denn mit dem zweiten Kühlvorgang, der zweckmäßigerweise thermostatisch in Abhängigkeit von der Milchtemperatbr im Lagerbehälter gesteuert wird, ist jederzeit die Gewähr gegeben, daß die Lagertemperatur von etwa 4° C erreicht und auch über einen Zeitraum von mehreren Tagen eingehalten wird. Weiter sinken während der erfindungsgemäßen Behandlung der Milch die Werte der freien Fettsäure ab, was sich positiv auf die Milchqualität auswirkt und gegenüber den Erfahrungen bei den bekannten Kühlverfahren eine Überraschung darstellt.

Bei der Erfindung hat es sich weiter bewährt, daß die aus jeder Kühlstufe kommende Milch der gesammelten Milch unter deren Oberfläche so zugeführt wird, daß die letztere in eine zirkulierende Mischbewegung versetzt wird. Durch das Einspeisen unterhalb der Milchoberfläche des Lagergutes wird das Vermischen der Milch mit Luft, d. h. Sauerstoff, weitestgehend ausgeschaltet, was sich günstig auf die Qualitätserhaltung der Milcn auswirkt. Außerdem wird durch diese Maßnahme eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Lagergut ohne zusätzliche mechanische Hilfsmittel erreicht.

Zweckmäßigerweise wird die zweite Kühlstufe von Zeit zu Zeit unabhängig von der Temperatur des Lagergutes in Betrieb genommen, um zur Vermeidung von Sedimentationen wie Rahmbildung dasselbe umzuwälzen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht aus einem Lagerbehälter, in den die Milchauslaßleitung eines Wärmeaustauschers zur Durchlaufkühlung frisch ermolkener Milch mündet, und ist dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Lagerbehälters die Saugleitung einer Pumpe angeschlossen ist, deren Druckleitung mit dem Milcheinlaß des Wärmeaustauschers in Verbindung steht.

Diese neue Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen zweistufigen Kühlverfahrens mit nur einem Wärmeaustauscher, was sich auf die Fertigungskosten der Vorrichtung vorteilhaft auswirkt. Weiter kann diese Anlage ohne Mühen gereinigt werden, was zur Aufrechterhaltung der Frischqualit^t der zu lagernden und zu kühlenden Milch beiträgt. Zur Reinigung der Vorrichtung ist es nur erforderlich, in den Lagerbehälter eine Waschflüssigkeit einzufüllen und dieselbe mit der Pumpe über den Wärmeaustauscher umzuwälzen. Dabei hat es sich bewährt, am oberen Rand des Lagerbehälters eine Sprüheinrichtung zu befestigen, die an die Milchauslaßleitung des Wärmeaustauschers anschließbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die aus dem Wärmeaustauscher austretende Milch in den Lagerbehälter über ein nahe des Bodens des Lagerbehälters endendes Tauchrohr eingespeist. Um die Strömungsenergie der aus dem Tauchrohr austretenden Milch zur Zirkulation des Lagergutes gut auszunutzen, kann dabei das Auslaufende des Tauchrohres mit einer Treibdüse versehen sein oder dessen Auslaßöffnung verschlossen sein sowie dessen Wandung im Bereich der Auslaßöffnung Bohrungen aufweisen.

Ferner hat es sich bewährt, in der Milchauslaßleitung des Wärmeaustauschers und der Saugleitung der Pumpe je eine leicht lösbare Schlauch- oder Rohrkupplung

anzuordnen. Dadurch ist es ohne Schwierigkeiten möglich, den Lagerbehälter aus der Vorrichtung zu entnehmen und ihn zu einer Entleerungsstation, z. B. einem Tankwagen, zu transportieren.

Zweckmäßigerweise wird der Antrieb der Pumpe und damit die zweite Kühlstufe über einen Zeitschalter und/oder einen am Lagerbehälter angeordneten Thermostaten gesteuert. Durch diese Maßnahme wird nicht nur die Lagertemperatur der Milch in engen Grenzen gehalten. Es wird gleichzeitig einer Sedimentation des Lagergutes entgegengewirkt und die Temperatur der Milch im zugehörigen Leitungssystem wieder abgesenkt.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird noch an Hand der Zeichnung, in der es schematisch dargestellt ist, beschrieben.

Frisch ermolkene Milch wird über eine Milcheinlaßleitung 1, in der ein Rückschlagventil 2 angeordnet ist, einem Wärmeaustauscher 3 zur Kühlung zugeführt und verläßt diesen mit einer Temperatur von etwa 15° C über eine Milchauslaßleitung 4, die an ein Tauchrohr 5 eines Lagerbehälters 6 angeschlossen ist. Zum Anschluß des Tauchrohrs 5 an die Milchauslaßleitung 4 dient eine leicht lösbare Kupplung 7. Das Tauchrohr 5 ist bis nahe an den Boden des Lagerbehälters 6 geführt und am Auslaßende mit einer Treibdüse 8 versehen. An einen am Boden des Lagerbehälters befestigten Stutzen 9 mit Absperrorgan 10 ist über eine leicht lösbare Kupplung 11 die Saugleitung 12 einer Pumpe 13 angeschlossen, deren Druckleitung 14, in die ein Rückschlagventil 15 eingebaut ist, in die Milcheinlaßleitung 1 zwischen Rückschlagventil 2 und Wärmeaustauscher 3 mündet. Der Wärmeaustauscher 3 steht über Anschlüsse 16 und 17 mit einem Kälteträgerkreislauf in Verbindung.

Im folgenden wird noch kurz die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung beschrieben:

Die in die Milcheinlaßleitung 1 eingespeiste und im Wärmeaustauscher 3 auf etwa 15°C abgekühlte frisch ermolkene Milch wird im Lagerbehälter 6 gesammelt. Dabei trägt das Rückschlagventil 15 dafür Sorge, daß

ίο sämtliche frisch in die Vorrichtung eingespeiste Milch unmittelbar dem Wärmeaustauscher 3 zugeführt wird. Wird die Frischmilchzufuhr in der Milcheinlaßleitung 1 unterbrochen, sei es, daß der Melkvorgang beendet ist oder daß eine Unterbrechung in dessen Ablauf stattfindet, wird über eine nicht dargestellte Steuerung die Pumpe 13 in Betrieb gesetzt und dadurch die Milch aus dem Lagerbehälter 6 so lange im Kreislauf durch den Wärmeaustauscher 3 gefördert, bis deren Temperatur im Lagerbehälter auf etwa 4°C abgesenkt worden ist.

Dabei wird durch das Rückschlagventil 2 verhindert, daß Milch aus dem Kreislauf austreten kann.

Zur Entleerung des Lagerbehälters 6 kann dieser nach Schließen des Absperrorgans 10 und Lösen der Kupplungen 7 und 11 aus der Vorrichtung entfernt und zu einer Entleerungsstelle transportiert werden.

Die Vorrichtung ist noch mit einer nicht dargestellten thermostatisch und zeitlich gesteuerten Regelung ausgestattet, mit der der Antrieb der Pumpe 13 betätigt wird, um die vorgegebene Lagertemperatur von etwa 4°C im Lagerbehälter 6 und den zugehörigen Leitungen 1,4,5.12,13 und Armaturen 7,10,11,15 sowie der Pumpe 13 aufrechtzuerhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen frisch ermolkener Milch

in zwei Stufen auf Lagertemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die während eines Melkvorgangs anfallende Milch in der ersten Kühlstufe auf etwa 15°C abgekühlt und gesammelt wird und

b) die gesammelte und vorgekühlte Milch nach Beenden des Melkvorgängs im Rezirkulationsvertahren, der zweiten Kühlstufe zur Abkühlung auf die Lagertemperatur von etwa 4°C zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus jede·· Kühlstufe tiommende Milch der gesammelten Milch unter deren Oberfläche so zugeführt wird, daß die letztere in eine zirkulierende Mischbewegung versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühlstufe auch nach dem Abkühlen der Milch auf Lagertemperatur in vorbestimmten Zeitabschnitten kurzzeitig in Betrieb genommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüehe. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühlstufe in Abhängigkeit von der Temperatur im Lagerbehälter (6) gesteuert wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Lagerbehälter, in den die Milchauslaßleitung eines Wärmeaustauschers mündet, in dem die frisch ermolkene Milch im Durchlaufverfahren gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Lagerbehälters (6) die Saugleitung (12) einer Pumpe (13) angeschlossen ist. deren Druckleitung (14) mit dem Milcheinlaß des Wänr.eaustauschrs (3) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Milch in den Lagerbehälter (6) über ein nahe des Bodens des Lagerbehälters (6) endendes Tauchrohr (5) eingespeist wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaufende des Tauchrohrs (5) mit einer Treibdüse (8) versehen ist.

8. Vorricntung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung des Tauchrohrs (5) verschlossen ist und die Wandung des Tauchrohrs (5) im Bereich der Auslaßöffnung Bohrungen aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Milchauslaßleitung (4) des Wärmeaustauschers (3) und die Saugleitung (12) der Purrpe (13) je eine leicht lösbare Schlauch- oder Rohrkupplung (7,11) haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Pumpe (13) über einen Zeitschalter und/oder am Lagerbehälter (6) angeordneten Thermostaten steuerbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Rand des Lagerbehälters (6) eine Sprüheinrichtung befestigt oder einsetzbar ist, die an die Milchauslaßleitung (4) des Wärmeaustauschers (3) anschließbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (3) in mehrere Zonen unterteilt ist, die von unterschiedlichen Kälteträgern durchströmt werden.