DE2807136C3 - Pasteurisier- und Kühlanlage zum Behandeln flüssiger Produkte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Nahrungsmittelindustrie und bezieht sich genauer auf eine Pasteurisier- und Kühlanlage zum Bearbeiten flüssiger Produkte, enthaltene! als hintereinander verbundene Feinheiten ein Sammelgefäß, eine Pasteurisier/eile mit parallel angeordneten Wärmeaustauschphittcn. die an ihren Enden durch Stangen verbunden sind, und welche Kanäle /um Durchgang des flüssigen Produkts bilden, ferner ein Mittel zum Erwärmen des flüssigen Produkts, eine Hinrichtung /um Halten des flüssigen Produkts auf einer vorgegebenen Temperatur und eine Rekuperationszelle, welche durch eine Kühlzelle mit dem Verbraucher verbunden ist.

Am zweckmäßigsten läßt sich die Erfindung zur Wärmebehandlung von Milch verwenden.
Die nach der Erfindung ausgeführte Pasteurisier- und Kühlanlage läßt sich erfolgreich in der Weinfabrikation und auf manchen anderen Gebieten der Nahrungsmittelindustrie zum Erwärmen und dem nachfolgenden Abkühlen flüssiger Produkte verwenden.

to Eine Pasteurisier- und Kühlanlage zur Wärmebehandlung eines flüssigen Produkts, und zwar von Milch, ist bekannt. Diese Anlage enthält hintereinander verbundene Einheiten, ein Sammelgefäß, eine Pumpe, einen Wärmeaustauscher und eine Einrichtuiig zum Halten des flüssigen Behandlungsprodukts auf einer vorgegebenen Temperatur.

Der Plattenwärmeaustauscher besteht aus einer Pasteurisierzelle, einer Rekuperationszelle und einer Kühlzelle. Jede Zelle ist aus parallel zueinander angeordneten Platten gebildet, die an ihren Enden durch Stangen verbunden sind. Zwischen den Platten sind an deren Umfang Dichtungen angeordnet, mit deren Hilfe zwischen diesen Platten hermetisch abgeschlossene Hohlräume gebildet werden.

Durch die einen Hohlräume zirkuliert die zu erwärmende Milch, während durch die anderen der Wärmeträger fließt, der durch die Platten seine Wärme an die zu bearbeitende Milch abgibt.

Die zum Zirkulieren der Milch bestimmten Hohlräume sind miteinander verbunden und bilden Kanäle, ebenso wie die Hohlräume, in weichen der Wärmeträger zirkuliert.

In der bekannten Anlage wird die Milch mit Hilfe einer Pumpe aus dem Sammelgefäß in die Rekupera-

tionszelle geführt, wo sie durch den Wärmeträger erwärmt wird, den der gegenläufige Milchstrom bildet. In der Anlage wirkt ein Mittel zum Erwärmen der Milch in der Pasteurisierzelle, das den Wärmeträger darstellt, wozu Wasser verwendet v'rd. Dieser Wärmcträger erwärmt die aus der Rekuperationszelle kommende Milch bis auf die Pasteunsiertemperatur, welche im wesentlichen 76° C beträgt.

Sodann gelangt die erwärmte Milch in eine Einrichtung, wo sie eine Zeitlang bei Pasteurisiertemperatur gehalten wird, weiche zum vollständigen Abtöten der krankheitserregenden Mikroben erforderlich ist, und welche für Milch von gesunden Tieren 20 Sekunden und von kranken Tieren 300 Sekunden beträgt.

Von der Einrichtung zum Halten der Milch bei der Pasteurisiertemperatur gelangt die Milch in die Rekuperationszelle, wo sie als Wärmeträger einen Teil ihrer Wärme an die Milch abgibt, die in dieser Zelle aus dem Sammelgefäß gelangt.

Aus der Rekuperationszelle gelangt die Milch in

die Kühlzelle des Wärmeaustauschers, wo sie durch einen beliebigen flüssigen Kälteträger abgekühlt wird, wonach die behandelte Milch aus der Anlage zum Verbraucher abgeleitet wird.

Kennzeichnend für diese Pasteurisier- und Kühlan-

fto lage ist die Verwendung von Wasser als Wärmeträger in der Pastetifisierzelle. Während des Pasteurisierprnzcsses der Milch zirkuliert das Wasser ununterbrochen in einem geschlossenen Hilfsstromkreis, der aus den hintereinander verbundenen Einheiten Pastcurisier-

■« /".Uc des Wärmeaustauschers. Injektor. Boiler und Pumpe besteht. Das heiße Wasser wird aus dem Boiler mit Hilfe der Pumpe in die Pasteurisierzelle gefördert, wo es seine Wärme an die zu erwärmende Milch abgibt

und dann in den Injektor gelangt, in welchem das Wasser Dampf in einer Menge eingeführt wird, die zum Erwärmen des Wassers auf die erforderliche Temperatur ausreicht. Das erwärmte Wasser wird zur wiederholten Verwertung in den Boiler geleitet.

Um das ausreichende Erwärmen des Wassers und folglich auch das Pasteurisieren der Milch sicherzustellen, erfordert die bekannte Pasteurisier- und Kühlanlage etwa 30 kg/h Dampf mit einem Druck von mindestens 0,5 bar, für dessen Erzeugung eine für die Montage und Bedienung komplizierte, teure Hilfsausrüstung, und zwar ein Dampfkessel mit einem automatischen Regelsystem, Pumpen, ein Speisesystem, eine Dampfregelungsapparatur und dergleichen erforderlich sind.

Ein wesentlicher Mangel der bekannten Pasteurisier- und Kühlanlage ist ihre komplizierte Konstruktion sowie die komplizierte und recht hohe Gestehungskosten aufweisende Hilfsausrüstung, was durch die Verwendung von Wasser als flüssiger Wärmeträger in dei· Pasteurisierzeile bedingt wird.

Einen weiteren Mangel dieser Anlage bildet das erheblich große Schwanken des Wärmegefälles, d. h. des Gefälles der Temperaturen zwischen dem flüssigen Wärmeträger und der zu behandelnden Milch auf der gesamten Länge der Wärmeaustauschstrecke der Pasteurisierzelle. Dieses schwankende Temperaturgefälle während der Milcherwärmung begünstigt in hohem Maße die Bildung einer während des Arbeitens der Anlage dauernd sich vergrößernden Anbrennungsschicht der Milch auf den Wärmeaustauschflächen der Platten der Pasteurisierzelle, welche die Intensität der Wärmeübertragung zwischen den Wärmeaustauschmedien stark verringert, die Produktionsleistung der Anlage herabsetzt und die Geschmackseigenschaften der Milch verschlechtert, wodurch sie zur Erzeugung mancher Arten von Milchprodukten unbrauchbar wird.

Darüber hinaus gilt als Mangel der bekannten Anlage die ungenügend hohe Wärmeübertragungszahl von Wärmeträger zur Milch in der Pasteurisierzelle, die sich im Laufe des Arbeitens der Anlage infolge des dauernden Anbrennensder Milch und des Ausfallens einer Ansatzschicht aus dem Wärmeträger auf die Wärmeaustauschflächen entsprechend verringert.

Ein bedeutender Mangel der bekannten Anlage ist auch deren überaus erschwerte Verwendung in Farmen mit geringem Melkertrag infolge der obenerwähnten komplizierten und sperrigen Konstruktion.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Mangel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Pasteurisier- und Kühlanlage der eingangs genannten Art zum Behandeln eines flüssigen Produkts zu schaffen, in welcher das Heizmittel so ausgeführt ist, daß es die Möglichkeit bietet, das flüssige Produkt mit Hilfe eines gleichmäßigeren und leicht steuerbaren Wärmestroms ohne Verwendung eines flüssigen Wärmeträgers zu erwärmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mittel zum Erwärmen des flüssigen Pro= dukts elektrische Heizelemente darstellt, die in den Platten der Pasteurisicrzelle und elektrisch isoliert von den Wärmcaustauschflächcn dieser Platten angeordnet sind, und daß die Stangen stromlcitend ausgeführt sind und mit den Heizelementen sowie mit der Stromquelle elektrisch verbunden und ebenfalls von den Wärmeaustauschflächciulcr Platten elektrisch isoliert sind.

Eine derartige konstruktive Lösung des Erwärmungsmittels bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion der Pasteurisier- und Kühlanlage, da hierbei die Notwendigkeit entfällt, die komplizierte und kostspielige technologische Ausrüstung zu verwenden, die zur Vorbereitung des Wärmeträgers und somit auch zur Steuerung der Pasteurisierprozesse des Produktes und zum Auswaschen der

ίο Anlage erforderlich ist.

Dabei verläuft der Pasteurisierprozeß des Produkts mit einer höheren Wärmeübertragungszahl bei einer merklichen Verringerung des Anbrennens der Milch, wodurch die ursprüngliche Geschmacksqualität und die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Milch erhalten bleiben.

Es ist zweckmäßig, daß die elektrische Verbindung der Stange mit den elektrischen Heizelementen der Platten mit Hilfe elektrischer Stromführungselemente verwirklicht wird, wovon jedes mit rJer Stange und dem entsprechenden elektrischen Heizelement in Kontakt steht.

Eine derartige konstruktive Lösung bietet die Möglichkeit, eine ziemlich einfache und durchaus zuverlässige Zuleitung der elektrischen Energie an die Heizelemente der Platten zu verwirklichen.

Zweckmäßig ist es auch, daß die elektrische Isolierung der Stange von den Wärmeaustauschflächen der Platten mit Hilfe die Stange umgebender Dichtringe erfolgt, wobei jeder Ring aus einem elastischen elektrisch isolierenden Material ausgeführt und zwischen den Platten angeordnet ist sowie mit seinen flachen Stirnseiten an den Wärmeaustauschflächen der Platten anliegt.

Diese Konstruktionsausführung gewährleistet eine zuverlässige elektrische Isolation der Stange von den stromführenden Wärmeaustauschflächen der Platten bei verschiedener Intensität der Zusammenpressung des Plattenpakets der Pasteurisierzelle des Wärmeaustauschers.

Dabei ist ausgeschlossen, daß das flüssige Produkt bei gestörter Abdichtung der Kanäle auf die stromführenden Elemente gelangt.

Zweckmäßigerweise sind die Stangen mit der Stromquelle über einen Spannungsregler verbunden, der die Höhe der Speisespannung der elektrischen Heizelemente je nach der Erwärmungstemperatur des flüssigen Produkts am Austritt aus der Pasteurisier' zelle ändert, wodurch die Erwärmungstemperatur im

so wesentlichen gleich der vorgebenen Pasteurisiertemperatur gehalten wird.

Bei einer solchen konstruktiven Lösung läßt sich während des Arbeitens der erfindungsgemäßen Pasteurisier- und Kühlanlage eine im wesentlichen konstante, von der Bearbeitungstechnologie des Produktes verlangte Höhe des Temperaturgefälles zwischen den Heizelementen der Platten und der zu bearbeitenden Milch auf der gesamten Länge der Wärmeaustauschstrecke der Pasteurisierzelle erhalten, wodurch auch eine im wesentlichen konstante Wärmeleistung der Pasteurisierzelle aufrechterhalten wird.

Die erfindungsgemäße Pasteurisier- und KüUanlage ist konstruktiv einfach ausgeführt und stellt eine zweckmäßige Wärmebehandlung der Milch bei Er-

f.5 haltung ihrer ursprünglichen Eigenschaften und der Geschmacksqualität sicher.

Die vorliegende Pasteurisier- und Kühlanlage kann unabhängig von den Ausgangseigenschaftcn des Pro-

dukts, wie ζ. B. des Fett- und Säuregehalts, einen optimalen Wert des Temperaturgefälles vom Erwärmungsmittel zum Bearbeitungsprodukt aufrechterhalten.

Die nach der vorliegenden Erfindung ausgeführte Anlage läßt sich leicht montieren, sie ist einfach im Betrieb und nimmt einen geringen Platz ein.

Darüber hinaus kann man die Anlage je nach den Abmessungen der benutzten Wärmeaustauschplatten und der installierten elektrischen Leistung ihrer Heizelemente mit verschiedener Produktivität bzw. Leistung ausführen, nämlich von einigen Tonnen bis einigen hunderten Kilogramm pro Stunde unter Erhaltung der hohen Effektivität der Milchbearbeitung bei geringem Arbeitsaufwand.

Die Konstruktion der Pastcurisierzelle mit elektrischen Heizelementen gemeinsam mit der Rekuperationszelle des Wärmeaustauschers ermöglicht einen

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Pasteurisier- und Kühlanlage zum Behandeln eines flüssigen Produkts,

Fig. 2 ein axonometrischcs Schema des Wärmeaustauschers, vergrößert; das Gehäuse ist nicht gezeigt; schematisch sind zwei Dichteinlagen dargestellt,

Fig. 3 eine erfindungsgemäßc Pasteurisierzelle des Wärmeaustauschers im Längsschnitt, vergrößert; das Gehäuse des Wärmeaustauschers ist weggelassen,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Wärmeaustauschplatte der Pasteurisicrzelle,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4. in vergrößertem Maßstab,

Fig. ft die Stelle A in Fig. 3, vergrößert,

Fig. 7 ein elastisches Stromführungselement der Pasteurisierzelle des Wärmeaustauschers, im Längsschnitt, vergrößert,

Fig. 8 die Abwicklung des elastischen Stromführungselementes, verkleinert,

Fig. 9, 10, 11 schematische Darstellungen der gegenseitigen Lage des elastischen bieKtrokomakieiemcnts und der Stange zu Beginn, in der Mitte und zum Schluß der Montage der Pasteurisierzelle, verkleinert.

Die vorliegende Pasteurisier- und Kühlanlage zur Wärmebehandlung von Milch enthält nach Fig. 1 hintereinander verbundene Einheiten, nämlich ein Sammclgefäß 1, eine Pumpe 2, einen Plattenwärmeaustauscher 3. ein elektrohydraulisches Ventil 4 und eine Einrichtung 5 zum Halten des Bearbeitungsprodukts auf Pasteurisiertemperatur. Für die Steuerung der Anlage im Betrieb ist der Steuerblock 6 vorgesehen.

Der Wärmeaustauscher 3 besteht aus einer Pasteurisierzelle 7, einer Rekuperationszelle 8 und einer Kühlzelle 9.

Die hydraulischen Verbindungen der Pasteurisier- und Kühlanlage werden durch Rohrleitungen verwirklicht, die entsprechend der Durchflußfolge der Milch mit den Bezugszeichen 10 bis 18 bezeichnet sind.

Die Rohrleitung 10 verbindet die nicht dargestellte Milchquelle mit dem Sammelgefäß 1. Die Rohrleitung

II verbindet das Sammelgefäß 1 mit der Pumpe 2. Die Rohrleitung 12 verbindet die Pumpe 2 mit dem Einlaß 8a für die Ausgangsmilch der Rekuperationszelle 8. Die Rohrleitung 13 verbindet den Auslaß Ta der Pasteurisierzelle 7 mit dem elektrohydraulischen Ventil 4. Die Rohrleitung 14 verbindet das elektrohydraulische Ventil 4 mit der Einrichtung 5 r.um Halten der Milch auf Pasteurisiertemperatur. Die Rohrlcitung 15 verbindet die Einrichtung 5 mit dem Einlaß 8b für die pasteurisierte Milch in die Rekuperationszelle 8. Die Rohrleitung 16 verbindet den Auslaß 9« für die behandelte Milch aus der Kühlzelle 9 mit dem Verbraucher. Die Rohrleitung 17 verbindet das elek-

Ki trohydraulische Ventil 4 mit dem Sammelgefäß l.Das Bezugszeichen 18 bezeichnet die Rohrleitung für den Durchfluß des Kälteträgers durch die Kühlzelle 9, dei in seinem geschlossenen Kreislauf (nicht dargestellt) zirkuliert.

Zur Temperaturkontrolle der Pasteurisierprozesse der zu bearbeitenden Milch und zum Auswaschen der Pasteurisier- und Kühlanlage ist in der Rohrleitung 13einTemperaturgeber 19 angeordnet, der durch den elektrischen Stromkreis 20 ·τ·Ι' r'cm Stpnorhlnck fi

:n verbunden ist.

Nach einem Signal vom Temperaturgeber 19 steuert dieser Block 6 die Arbeitsweise eines Spannungsreglers 21, der mit einer Stromquelle 22 durch die Stromleiter 23 sowie mit Klemmen 24 von Stangen 25 der Pasteurisierzelle 7 des Wärmeaustauschers 3 der Anlage verbunden ist.

Das Sammelgcfäß 1 bildet einen Behälter bekannter Konstruktion, ausgerüstet mit einem nicht dargestellten Schwimmerregler, um ein stabiles Niveau der

w Milch im Gefäß 1 zu sichern.

Als Pumpe 2 kann man eine Pumpe beliebiger bekannter Konstruktion verwenden, die die erforderliche Leistung des Wärmeaustauschers 3 sicherstellt und keine Änderung der physikalisch-chemischen Ei-

.« genschaften der zu behandelnden Milch hervorruft. Die Einrichtung 5 zum Halten des Produkts auf Temperatur kann von beliebiger bekannter Bauart und als Behälter, Sammelrohr und dergleichen gestaltet sein, welche geeignet ist, die bis auf die Pasteurisiertemperatur erwärmte Milch im Lauf der vorgegebenen Zeitdauer auf dieser Temperatur zu halten. Die Rekuperationszelle 8 und die Kühlzelle 9 sind

aus paiaiici ctllgcvnuin.it 11 WainiCäusiäuSCnpiättcri 26 (Fig. 2) gebildet, die mit ihren Enden auf die Stangen 27 aufgesetzt sind, welche auf einer Stütze 28 befestigt sind.

Die Rekuperationszelle 8 ist von einer Seite durch die Stütze 28 und von der anderen Seite durch eine Zwischenplatte 29 begrenzt. Die Kühlzelle 9 ist ihrerseits durch die gleiche Zwischenplatte 29 und eine Druckplatte 30 begrenzt, welche einen Teil einer Spannvorrichtung 31 darstellt. Diese Spannvorrichtung 31 dient zum Zusammenpressen der Pakete der Wärmeaustauschplatten 26 der Rekuperationszelle 8 und der Kühlzelle 9 bei deren Montage, um diese Platten in vorgegebenen Abstand zueinander einzustellen. Das Zusammenpressen dieser Pakete erfolgt durch fortschreitende Verstellung der Druckplatte 30 längs der Stangen 27 unter der Druckkraft von Spann-

λο muttern 32, die auf Gewindeenden 33 der Stangen 27 aufgeschraubt sind. Am Umfang einer Wärmeaustauschfläche jeder Platte 26 ist eine ringförmige Dichteinlage 34 befestigt, die aus einem elastischen Material ist. In Fig. 2 ist schematisch eine Dichteinlage 34 für die Rekuperationszelle und die Kühlzelle sowie eine Dichteinlage 34 in der Pasteurisierzelle dargestellt. In den Platten 26 sind Durchgangsöffnungen 35 für den Durchfluß des flüssigen Mediums aus-

geführt, welche durch di'j Dichtcinlage 34 umfaßt werden, die so gestaltet ist. daß sie eine Öffnung 35 von der benachbarten öffnung 35 an jedem Ende der Platte 26 trennt. Durch die Einlagen 34 und die Platten 26 werden in den zusammengebauten Plattenpaketen der Rekuperationszelle 8 und der Kühlzelle 9 hermetische Hohlräume gebildet, die durch die Offnungtr. 35 miteinander verbunden werden, so daß zwei Systeme 36 und 37 hermetisch abgeschlossener Kanäle entstehen. An jedem Ende der Platte 26 sind zwei öffnungen 35. je eine für jedes der Kanalsysteme

36 und 37. ausgeführt An einem Ende der Platte 26. die benachbart zur /.wischenplatte 29 steht, ist nur eine öffnung 35 ausgeführt, da das Kanalsystem 36 durch diese Platte 26 abgeschlossen wird.

Das Kanalsystem 36 ist für das heiße Medium bestimmt, welches in der Rekuperationszelle 8 und der Kühlzelle 9die pasteurisierte Milch darstellt, während il2^c. K«!iii!s*'5ts!Ti 37 für d«s käite MwdiüiTi !"?£?! im ϊτϊϊ ist. welches in der Rekuperationszelle 8 die Ausgangsmilch und in der Kühlzelle 9 den flüssigen Kälteträger darstellt. Die Kanäle beider Systeme 36 und

37 wechseln einander ab.

Die Pasteurisierzellc 7 des Plattenwärmetauscher* 3 ist aus parallel angeordneten Wärineaustauschplatten 38 (Fig. 2) gebildet, in welchen elektrische Heizelemente 39 (Fig. 3) untergebracht sind und welche mit ihren Enden auf die aus einem stromlcitcnden Material hergestellten Horizontalstangen 25 (Fig. 2) aufgesetzt sind.

Di elektrischen Heizelemente 39 bilden das Mittel zur Erwärmung des flüssigen Produkts.

Erfindungsgemäß sind die einen Enden 40 der Stangen 25 in der unbeweglichen Stütze 28 mit Hilfe von Elektroisolationshülsen 41 (Fig. 3) befestigt, während auf die anderen Enden 40a eine Druckplatte 42 aufgesetzt ist. die durch Ringe 43 von den Stangen 25 elektrisch isoliert ist. Mit Hilfe der Druckplatte 42 und von stromlcitenden Spannmuttern 44 sind die Platten 38 mit den zwischen ihnen angeordneten Dichteinlagen 34 im zusammengebauten Zustand in ein Paket zusammengepreßt. Die Platten 38 haben

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Stangen 25, der mit Hilfe von elastischen stromleitenden Elementen 45. weiterhin Elektrokontakte genannt, erreicht wird.

Der Elektrokontakt 45 enthält einen Dichtring 46. der die elektrische Verbindung gegen die Einwirkung des Außenmediums schützt.

Die elektrische Energie wird durch die Stromleiter 23 an die Klemmen 24 zugeführt, die einen sicheren elektrischen Kontakt mit den stromführenden Stangen 25 haben.

Eine derartige konstruktive Ausführung der Pasteurisierzelle ermöglicht eine kompakte Bauart, einen geringen Verbrauch von Stoffen, die bei der Herstellung des Wärmeaustauschers pro Einheit seiner Wärmeleistungerforderlich sind, sowie eine Betriebssicherheit, eine leichte Demontage und Herstellungsgerechtheit.

Wenn eine entsprechende Leistungsänderung der Anlage erforderlich ist. ermöglicht die erfindungsgemäße Stromzuführung darüber hinaus durch die Stangen 25 eine leichte Umgestaltung der Pasteurisierzelle 7, indem die benutzten Wärmeaustauschplatten durch Platten von größerer bzw. kleinerer installierter Leistung der elektrischen Heizelemente ersetzt werden.

Das System der Dichteinlagen 34 der Wärmeaustauschplatten 38 der Pasteurisierzelle ist so ausgeführt, daß nach der Montage und dem Zusammenpressen des Pakets die Platten 38 gemeinsam mit den

* Dichteinlagen 34 geschlossene Hohlräume bilden, die durch die öffnungen 35 miteinander verbunden werden, so daß sie nur ein System 47 hermetischer Kanäle bilden. Die Offnungen 35 sind je eine an jedem Finde der Platten 38 ausgeführt. Das System 47 dient dein

in Durchfluß der zu erwärmenden Milch und ist mit dem Kanalsysteni 37 der Rekuperationszelle 8 mit Hilfe eines Durchgangskanals 49 verbunden, der in der Stütze 28 zum Eintritt der Milch ausgebildet ist; außerdem ist es durch die Rohrleitung 13 wie in Fig. I

i< gezeigt mit dem elcktrohydraulischen Ventil 4 über einen Durchgangskanal 50 in der Druckplatte 42 verbunden, der für den Austritt der erwärmten Milch aus der Pasteurisierzelle 7 bestimmt ist.

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nälcn 48 für die Milch ermöglicht eine Anordnung der Platten 38 in der Pasteurisierzelle 7 mit beliebigen erforderlichen Querschnitten der Kanäle 48 und folglich mit optimalen Strömungsgeschwindigkeiten der behandelten Milch bei vorgegebenen Verbrauchswerten.

Die Wärmeaustauschplatte 38 (Fig. 3.4. 5) der Pasteurisierzelle 7 hat ein aus elektrisch isolierendem Material ausgebildetes Gehäuse 51. an dessen beiden Seiten Metallauflagen 52 befestigt sind,die nach Form und Abmessungen der Wärmeaustauschfläche entsprechen. Die Auflagen 52 stellen Metallplatten dar. die an beiden Seitenflächen der Platte 38 befestigt sind. Diese konstruktive Lösung der Platte 38 entspricht den Forderungen der elektrischen Sicherheit, wobei die Gegenwart der Auflagen 52 die Verwendung des Gehäuses 51 aus elektrisch isolierendem Material sogar für das Behandlungsprodukt toxischer Stoffe zuläßt.

im mittleren Teil des Querschnitts der Platte 38 ist ein elektrisches Heizelement 39 angeordnet, an welches die elektrische Energie von Elektrokontaktringen 53. die im oberen und unteren Teil des elekil IM-Il IMMICI ICII

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Hilfe von Schienen 54 zugeführt wird.

Inder beschriebenen Ausführungsvariante der Erfindung ist das elektrische Heizelement 39 auf der Basis eines stromlcitenden Glasgewebes ausgeführt, dessen Oberfläche einen veränderlichen elektrischen Widerstand aufweist, der durch die jeweils an die Wärmeverteilung auf der Oberfläche der Platten 38 gestellten Anforderungen bedingt ist.

Am Umfang einer der Metallauflagen 52 ist eine ringförmige Dichteinlage 34 befestigt, die eine Zone der Wärmeaustauschfläche begrenzt, welche während des Arbeitens der Anlage mit der zu erwärmenden Milch in Kontakt steht. Im oberen und unteren Teil der genannten Zone der Wärmeaustausehfiäche sind Durchgangsöffnungeii 55 zum Übertritt der Milch während der Bearbeitung ausgebildet, wobei diese Öffnungen durch Isolierhülsen 56 gebildet sind.

Von den Stangen 25 fFig. 6) der Pasteurisierzelle 7 wird die elektrische Energie an die Elektrokontaktringe 53der Wärmeaustauschplatten 38 mittels elastischer Elektrokontakte 45 zugeführt, wovon jeder Ring 53 einen Dichtring 46 und ein Metallelement 57 hat. auf welchem dieser Ring 46 starr befestigt ist.

Von den Enden des zylindrischen Teils 58 verlaufen die Schlitze 59 (Fig. 7). die an einer Seite Kontakt-

■streifen 60 bilden, welche einen M<:h ' Längsachse verjüngenden Kegelleil 61 iinil an tlci meieren Seile Kontaktstreifen 62 darstellen, welche einen Manschten bilden, der mit dem gleichen Hc/ugs/cichen 62 hezeichnet ist.

Die Kontaktstreifen 62 haben im Querschnitt die Form einer Sinuslinic einer vollen Welle 63, wobei ein Scheitelpu; kt 64 deren Haibwelle die Oberfläche des Elektrokoiitaktringes 53 der Wärmcaustausehfläche B der Platte 38 berührt, wie dies aus Hg. (Ί zu ersehen ist. während der Scheitelpunkt 65 der /weiten Haibwelle den Elcktrokontaktring 53 der Wärnieaustauschfläche C der Nachbarplatte 38 berührt.

Die Hnden 66 der Kontaktstreifen 62 sind mit dem Dichtring 46 starr verbunden, der mit seinen flachen Stirnseiten 67 (Fig. (S) in den Oberflächen H und ( der benachbarten Wärmeaustauschplatten 38 dicht anliegt.

Die Kontaktstreifen 60 jedes Ί oils 61 haben gebogene Enden 68. die mit den Stangen 25 der Pasteurisier/eile 7 elektrisch verbunden sind

Die Abwicklung des Elektroknntakts 45 (Fig. Si wird bei dessen Herstellung au·- einem elastischen Metallhlatt ausgeschnitten und enthält Schlit/e 59. die die rechteckigen Kontaktstreifen 62 für ilen Flanschteil 62 und die trapezförmigen Kontaktstreifen 60 für den Kegelteil 61 bilden.

Während der Montage der PastcurisierzcUe 7 des Wärmeaustauschers 3 wird der elastische Elektrokontakt 45 (Fig. ¹J) mit seinem Kegelteil 61 zuerst in den entsprechenden Hlektrokontaktring 53 bis zum Anschlag an die Oberfläche Ii der Platte 38 eingesetzt. Dann wird der Elektrokontakt 45 mit seinem Flanschten 62 auf die Stange 25 aufgesetzt.

Unter der Wirkung des l^;igcngewichis der Platte 38 wird die Längsachse des Elektrokontaki·» 45 dank der Elastizität der Konlaktstrcilcn 6(1 neuen die Achse der Stange 25 im den Wert /·' !.Fig. ¹M verstellt

Während der Montane kann sich die Platte 38 gegen die Achse der Stange 25 etwas \erteilen, u.is durch die Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Stange 25 und dem Innendurchmesser des zylindii-

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wodurch die Montage der Pasteurisierzelle 7 wesentlich erleichtert wird.

Heim Heranführender aufzusetzenden Platte 38 an das Paket der zuvor aufgesetzten Platten 38 wird dei Flanschteil 62 des entsprechenden Llektrokontakts45 nach dem Kegelteil 61 des Elektrokontakts 45 der voi igen Platte 38 zentriert und nimmt die vorgegebene optimale I.agc zur Stange 25 ein. Daliei stehen die Stirnflächen der Dichtringe 46 \on den Oberflächen Ii und ( der Platten 38 um ilen Wert (ι (Fig. Kl) ab.

Beim Zusammenpressen des Pakets der Wärmeaustauschplatten 38 wird der Absland zwischen den Warmeaustauschflächen Ii und ( der Nachbarplatten 38 bis auf den Wert /) (Fie. 11) verrineert. der von der Dicke der Dichteinlagen 34 abhängt.

Dabei verformen sich die Dichteinlagen 34 und dichten die Wärmeaustauschflachen Ii und C der Platten 38 an den Auflagen 52 ab und schließen somit den Kanal 48 für die zu erwärmende Milch hermetisch ab. Hierbei erfolgt eine elastische Verformung der Kontaktstreifen 60. wodurch sich der Kontaktdruck der Enden 68 dieser Streifen 60 auf die Stange 25 bedeutend vergrößert. In Fig Il sind die I agc und Form iles F.Iektrokontakts 45 punktiert eczeiet. die der vorherigen Montagestufe, dargestellt in Fig. Kl. entsprechen. Mk rillen linien ist in Fig. 1 I die endgültige I.age und Form des Elektrokontakts 45 angegeben.

Die Kontaktstreifen 60 des Flanschteils 62. die in Form einer Sinuslinie ausgebogen sind, deren Amplitude den Abstand /) übersteigt, versuchen sich senkrecht zur Stange 25 geradezurichten. Dies verhindert jedoch der Dichtring 46. und darum verformen sich die in einer Sinuslinie gebogenen Kontakistreifen 60 in einem geschlossenen Raum, gebildet durch den zylindrischen I eil 58. einen Abschnitt des Kegelteils 61. die Flächen /{ und (der Platten 38 und den Dichtring 46. wie das aus Fig. I 1 zu ersehen ist. Dank dieser Verformung wird der Kontaktdruck der Scheitelnunkte 64 und 65 der Halbwellen der sinuslinienföfm ig gebogenen Kontaktstreifen 60 auf die Flächen Ii und ( der Nachharplatten 38 wesentlich erhöht.

Infolgedessen dichtet der Dichtring 46 die F.lektrokontakteinheit der Pasteurisierzelle 7 sicher ab. indem er an die Flächen Ii und ( der elektrisch isolierten Gehäuse 51 der Platten 38 hermetisch abschließend anliegt.

Das Arbeiten der nach der vorliegenden Erfindung ausgeführten Pasteurisier- und Kühlanlage geht folgenderweise vor sich.

Von der Melkeinrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) wird die Milch durch die Rohrleitung 10 nach einem Kommando des Operators dem Samnicluefaß 1 zugeführt, aus dem sie durch die Rohrleitungen 11 und 12 mit Hilfe der Pumpe 2 in das Kunalsvstem 47 für die ruhe Milch der Rekuperationszelle 8 geleitet wird, nach deren Passieren sie in die Kanäle 4Kder Pasteurisierzelle 7 durch den Durchgangskanal 49 der Stutze 28 des Wärmeaustauschers 3 gelangt

Nach einem Signal vom Steuerblock 6 bewirkt der Spannungsregler 21 die Speisung der Heizelemente 39 der Warmeauslauschplatten 38 der Pasteurisierzelle 7.

Nach dem Passieren des Systems 47 der hermetischen Kanäle 48 wird die Milch bis auf die Pasteurisieitemperatur erwärmt und fließt dann !urch den

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steiirisierzelle 7 heraus. Durch die Rohrleitung 13 erreicht die a nt die Pasteurisiertemperatur erwärmte Milch ilas elektrohydrauhsche Ventil 4. welches sie durch die Rohrleitung 14 in die Einrichtung 5 zum Halten der Milch auf Temperatur befördert. Je nach dem sanitären Zustand der Ausgangsmilch wird die von gesunden Kühen erhaltene Milch 20 Sekunden und von kranken Kühen 300 Sekunden in dieser Einrichtung 5 gehalten.

Nach dem Verlassen der Einrichtung 5 kehrt die pasteurisierte Milch durch die Rohrleitung 15 in die Rekuperationszelle 8 zurück. Hier strömt sie durch das Kanalsystem 36. wo sie einen Teil ihrer Wärme durch die Platten 26 an die kalte rohe Milch abgibt, die aus dem Sammelgefäß 1 zur Wärmebehandlung in den Wärmeaustauscher 3 gelangt.

Nach dem Passieren des Kanalsystems 36 der Rekuperationszelle 8 gelangt die teilweise abgekühlte pasteurisierte Milch durch den Kanal der Zwischenplatte 29 des Wärmeaustauschers 3 in das Kanalsystem 36 der Kühlzelle 9. Hier wird die Milch durch einen flüssigen Kälteträger abgekühlt, der in '-ineni ;ieenen geschlossenen Kreis (nicht dargestellt) zirkuliert, dessen Teil das Kanalsystem 37 bildet. Die pasteurisierte kalte Milch wird nun durch die Rohrlei-

lung 1<» an den Verbraucher zum Abfüllen bzw. Fiinlagcrn zugeführt.

Zum Überwachen der Milchtemperatur wahrend leren Pastcurisicrung ist ein in die Rohrleitung 13 eingebauter Temperaturgeber 19 vorgesehen, i'jcr durch den Stcuerblock 6 die Höhe der Speisespannung der Heizelemente 39 der Platten 38 der Pasteurisierzelle entsprechend ändert, um damit die vorgegebene Pasteurisiertemperatur konstant zu erhalten.

In der Anfangsperiode der Arbeit des Wärmeaustauschers 3, wenn die Pasteurisierzellc 7 noch ungenügend erwärmt ist, ist ein Austritt der Milch mit einer Temperatur unter dem Pasleurisierniveau möglich. In diesem Fall sendet der Temperaturgeber 19 ein Signal an den Steucrblock 6. der das elektrohydraulische Ventil 4 auf die Rückkehr der ungenügend erwärmten Milchdurchdic Rohrleitung 17 in das Sammelgefäß 1 zum abermaligen Erwärmen umschaltet.

Beim Pasteurisieren der "viiicii von gesunden Tieicii wird die Temperatur gleich 76 t ±0.1 während 20 Sekunden aufrechterhalten.

Hei der Behandlung von Milch auf lärmen, wo es hinsichtlich der Infektionskrankheiten der Rinder (Brucellosc, Tuberkulose und dergleichen) ungünstig bestellt ist, wird die Pasteurisiertemperatur gleich 94° C ± 1 während 300 Sekunden aufrechterhalten.

Die Sicherstellung einer entsprechenden Temperaturführung des Pasteurisiervorgangs erfolgt durch Komplettierung der Pasteurisier'eile 7 mit der erforderlichen Anzahl von Platten 38 der entsprechenden installierten elektrischen Leitungen, die die vorgegebene Erwärmung der Milch bei nominaler Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschers 3 sicherstellt

Durch zweckmäßige Änderung des Pegels dei Speisespannung der elektrischen Heizelemente 39 der Platten 38 der Pasteurisierzelle 7 und konstruktive Verteilung des Gesamtwerts des elektrischen Widerstands und folglich auch der Leistung einer Platte 38 nach ihrer Wärmeaustauschfläche umgekehrt proportional dem Verteilungshild der Geschwindigkeiten des Milchstroms, der diese Wärmeaustauschflächen umspült, wird die Aufrechterhaltune eines konstanten Temperaturgefälles von den elektrischen Heizelementen 39 zur Behandlungsmilch erreicht. Der vorgegebene und dauernd aufrechterhaltene Wert des Temperaturgefälles ermöglicht eine wesentliche Herabsetzung des Anbrennens der Milch und eine Erhaltung der ursprünglichen Geschmackseigenschaften des Produktes.

Nach Beendigungdes Pasteurisierzyklus der Milchbearbeitung wird die Speisung der elektrischen Heizelemente 39 der Platten 38 der Pasteurisierzelle 7 abgeschaltet, und die Anlage wird auf den Auswachszyklus umgestellt.

Für diesen Zweck wird durch die Rohrleitung 10 dem Sammelgefäß 1 kaltes Wasser zugeführt, welches hintereinanderfolgende Abschnitte passiert. Die Pumpe 2, das danalsystem 37 der Rekupeeationszelle 8, die Pasteurisierzelle 7, das elektrohydraulische Ventil 4, die Milchhalteeinrichtung 5. das Kanalsystem 36 der Rekuperationszelle 8 und der Kühlzelle 9. Das Wasser wird schließlich durch die Rohrleitung 16 in die Drainage abgelassen, wobei die technologische Ausrüstung ausgespült wird.

Weiterhin richtet das elektrohydraulische Ventil 4 nach einem Signal der Progiammciurichluiig (nicht ilareestcllt) das Wasser aiii tier Pasteurisierzelle 7 durch die Rohrleitung 17 in das Sammclgefäß 1 zurück. Gleichzeitig gelangt durch die Rohrleitung 10 eine Portion einer flüssigen konzentrierten Waschmittellösung von einem Zuteiler (nicht dargestellt) in das Gefäß, die sich mit dem im Sammelgefäß t befindlichen Wasser vermischt.

Nach einem Signal vom Struerblock 6 wird der Spannungsregler 21 eingeschaltet, der den Heizelementen 39 der Platten 38 der Pasteurisierzelle 7 Speisespannung zuführt.

Nun beginnt die Erwärmung der Waschmittellösung, die in einem Strömungskreis zirkuliert, der die hintereinander verbundenen Baueinheiten Sammelgefäß 1, Pumpe 2, Kanalsystem 37 der Rekupcratic.nszelle 8. Pasteurisierzelle 7, elektrohydraulisches Ventil 4 enthält und der durch dit· Rücklaufrohrleitung 17 abgeschlossen wird.

Infolge dieser Zirkulation werden sämtliche verschmutzten Elemente der Anlage intensiv ausgewa-MjIlCiI.

Die Schicht der angebrannten Milch, welche sich auf den Mctailauflagcn 49 der Wärmeaustauschnlatten 38 der Pasteurisierzelle 7 abgesetzt hatte, wird von Hand entfernt, falls sie nach der Kontrollabstellung der Pasteurisier- und Kühlanlage und der Demontage der Pas'icurisierzclle 7 noch festgestellt worden ist

Die Pasteurisierzelle 7 wird nun zusammenebaut. und die Anlage wird von neuem zum Auswasche!; eingeschaltet.

Das Ventil 4 wird wieder umgeschaltet und richtet dabei die Waschmittellösung in die Rohrleitung 14. dann in die Einrichtung 5, die Rohrleitung 15 und dann indie Kanalsysteme 36der Rekuperationszelle 8 und die Kühlzelle 9. welche zuvor keinem Zirkulationsauswaschcn mit der Waschmittellösung unterzogen wurden.

\uf diese Weise wird die gesamte Anlage auscewa-M.lieii. wobei die verschmutzte WaschmitteMösung durch die Rohrleitung 16 durch das kalte Wasser, das mit zunehmendem Verbrauch der Waschmittellösung in das Sammclgefäß 1 gelangt, verdrängt und dann in die Drainage abgelassen wird. Sodann wird das kalte Wasser in der Pasteurisierzelle 7 erwärmt und spült die gesamte Anlage aus.

Nach beendeter Ausspülung der Anlage mi'i Aarmem Wasser wird die elektrische Speisung der Heizelemente 39 der Platten 38 der Pasteurisierzelle 7 mit Hilfe des Stcuerblocks 6 und des Spannungsreglers 21 abgeschaltet.

ι Dann wird die gesamte Anlage mit kaltem Wasser ausgespült und abgeschaltet.

Die hergestellten Versuchsmuster der erfindungsgemäßen Pasteurisier- und Kühlanlage haben in den Prüfungen erfolgreich gearbeitet und wiesen eine hohe Effektivität und Betriebszuverlässigkeit, eine einfache Bedienung und eine leichte Montage der Ausrüstung der Anlage auf.

Zur Umstellung der Pasteurisierzelle auf elektrische Heizung haben sich Anlagen von folgender Leii stung am zweckmäßigsten erwiesen: 250. 50(1. 1000. 3000. 5000 und lOOOO kgh. Für diese Anlagen beträgt die Leistung der Pasteurisierzelle des Wärmeaustauschers bei Einsatz einer Rekuperationszelle mit einer Rekuperationszahl O.S5-O.9 etwa 3.5: 7.0: 14.0: 42,0; 70,0'bzw. 140.0 kW.

Die angeführten Leistungswerte der erfindungsgeniüßeii Pasteurisier- und Kühlanlagen genügen den Forderuneen sowohl kleiner Farmen als auch aroßer

Industriekomplexe ohne wesentliche Anderangen der elektrischen Unterstationsnetzwerke.

Die Gestehungskosten von mit elektrischen Heizelementen ausgerüsteten Pasteurisier- und Kühlanlagen sind um etwa 30% geringer als die Kosten von Anlagen, in welchen ein flüssiger Wärmeträger verwendet wird, da hierbei die Notwendigkeit entfällt, einen Dampferzeuger sowie Steuer- und Zufuhrausrüstungen des flüssigen Wärmeträgers zu verwenden. Außerdem kann das Bedienungspersonal der vorliegenden Anlage entsprechend verringert werden.

Die Verwendung von Platten in der Pasteurisierzelle des Wärmeaustauschers, die mit elektrischen Heizelementen ausgerüstet sind, ermöglicht:

- den Wärmeaustausch in der Pasteurisierzelle wesentlich zu erhöhen;

- das Anbrennen der Milch in der Pasteurisierzelle bedeutend zu verringern, wobei die ursprünglichen Geschmackseigenschaften der zu behandelnden Milch erhalten bleiben;

- die Dauer der ununterbrochenen Arbeit der Pasteurisier- und Kühlanlage ohne Demontage zu verlängern;

- heißes Wasser für verschiedene Zwecke im Anschluß an die Behandlung der vorhandenen Milchmenge ohne Verwendung zusätzlicher Vorrichtungen zu erhalten.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pasteurisier-und Kühlanlage zum Behandeln flüssiger Produkte, enthaltend als hintereinander verbundene Einheiten ein Sammelgefäß, eine Pasteurisierzelle mit parallel angeordneten Wärmeaustauschplatten, die an ihren Enden durch Stangen verbunden sind, und welche Kanäle zum Durchgang des flüssigen Produkts bilden, ferner ein Mittel zum Erwärmen des flüssigen Produkts, eine Einrichtung zum Halten des flüssigen Produkts auf einer vorgegebenen Temperatur und eine Rekuperationszelle, welche durch eine Kühlzelle mit dem Verbraucher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet daß das Mittel zum Erwärmen des flüssigen Produkts elektrische Heizelemente (39) darstellt, die in den Platten (38) der Pasteurisierzelle (7) und elektrisch isoliert von den Wärmeaustaiischflächen (A und S) dieser Platten (38) angeordnet sind, und daß die Stangen (25) stromleitend ausgeführt sind und mit den Heizelementen (39) sowie mit der Stromquelle (22) elektrisch verbunden und ebenfalls von den Wärmeaustauschflächen (ß, C) der Platten (38) elektrisch isoliert sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung der Stange (25) mit den Heizelementen (39) der Platten (38) durch elastische stromleitende Elemente (45) verwirklicht islgavovon jedes mit der Stange (25) und den jeweiligen Heizelementen (39) in Kontakt stellt.

3. Anlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isoixrung der Stange (25) von den Wärmeaustauschfiächen (B, C) der Platter (38) durch die Stange (25) umfassende Dichtringe (46) erfolgt, wobei jeder Ring aus einem elastischen elektrisch isolierenden Material ausgeführt und zwischen zwei Nachbarplatten (38) angeordnet ist sowie mit seinen flachen Stirnseiten (67) an den Wärmeaustauschflächen (B, C) der Platten (38) anliegt.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (25) mit der Stromquelle (22) über einen Spannungsregeier (21) verbunden sind, der die Speisespannung der elektrischen Heizelemente (39) je nach der Erwärmungstemperatur des flüssigen Produkts am Austritt aus der Pasteurisierzelle (7) ändert, wodurch die Erwärmungstemperatur im wesentlichen gleich der vorgegebenen Pasteurisiertemperatuf gehalten wird.