DE371191C - Homogenisierverfahren - Google Patents

Homogenisierverfahren

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DE371191C
DE371191C DESCH62077D DESC062077D DE371191C DE 371191 C DE371191 C DE 371191C DE SCH62077 D DESCH62077 D DE SCH62077D DE SC062077 D DESC062077 D DE SC062077D DE 371191 C DE371191 C DE 371191C
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01JMANUFACTURE OF DAIRY PRODUCTS
    • A01J11/00Apparatus for treating milk
    • A01J11/16Homogenising milk
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/70Spray-mixers, e.g. for mixing intersecting sheets of material
    • B01F25/74Spray-mixers, e.g. for mixing intersecting sheets of material with rotating parts, e.g. discs

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)

Description

  • Homogenisierverfahren.
  • Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfiahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Emulsionen im allgemeinen, insbesondere aber zur Homogenisierung von Milch.
  • Bei den bisher bekannt gewordenen Einrichtungen zur Homogenisierung von Milch wird d die Zerkleinerung der Fetttröpfchen in der Regel durch die mahlende Wirkung dicht aufeinander geschliffener und rotierender Flächen erreicht, zwischen welchen die Milch unter hohem Druck hindurchgepreßt wird.
  • Derartige Maschinen benötigen viel Kraft, nutzen sich stark ab, sind empfindlich hinsichtlich der genauen Einstellung und erfordern Pumpen für hohen Druck, deren Instandhaltung Schwierigkeiten bereitet.
  • Es sind zwar auch Maschinen bekannt geworden, in denen z B. Magermilch und Rüssiges Fett in Gefäßen mit sehr hoher Rotaticnsgeschwindigkeit inmgst vermischt und so zu einer Emulsion verwandelt werden; -eine weitgehende Zerkleinerung der Fetteilchen, also gerade das, was der technische Sprachgebrauch unter Homogenisierung der - Milch versteht, wird dadurch a@er nicht erzielt.
  • Man darf nicht vergessen, daß die Homogenisierung immer auch eine Emulgierung in sich schließt, daß aber eine Emulsion noch lange keine Homogenisierung ersetzt, sonst wäre es ja nicht notwendig, gewöhnliche Vollmilch, die doch unter allen Umständen eine Emulsion darstellt, für bestimmte Zwecke noch zu homogenisieren.
  • Der Hauptgrund für das Versagen der bisher bekannt gewordenen und zuletzt erwähnten Maschinen mit Rücksicht auf wirkliche «Homogenisierung« - als intensive Mischmaschinen leisten sie ganz Zufredenstellendes - ist darin zu erblicken, daß die Ausflußgeschwindigkeiten viel zu kleine sind, und für die Anordnung richtig wirkender Prallflächen nicht gesorgt wurde. Diese sie schinen besitzen viel zu große Trommeln, und die dauernd mitgeschleuderte Milschmenge ist infolgedessen so groß, daß bei einem der notwendigen hohen Ausflußgeschwindigkeit entsprechend kleinen Gesamtquerschnitt der Ausflußöffnungen die in der Trommel mitrotierende Milch viel zu lange der Schleuderwirkung ausgesetzt bleibt und sich dadurch in einen äußeren Magermilchring und eine innere Fettzone schichtet, wodurch jede wirksame Homogenisierung vereitelt wird.
  • Bei dem vorliegenden neuen Verfahren, für dessen Ausführung beiliegende Zeichnung eine geeignete Apparateanordnung beispielsweise zeigt, sind deshalb die beiden Düsenrohre unter Fortfall der Trommel möglichst nahe an die Rotationsachse l'zw. an das zentrale Zuflußrohr der Flüssigkeit herangebracht, und ihr lichter Durchmesser ist so eng gehalten, als es mit Rücksicht auf den Reibungsverlust beim Durchströmen der Flüssigkeit durch dieselben nur mög-lich ist.
  • Dadurch wird das jeweils mitgeschleuderte Volumen der Flüssigkeit so klein und wird so rasch durch die Düsenöffnung entleert. daß jede Schichtenbildung unterbleint.
  • An dem hier beschriebenen Prinzip wird natürlich nichts geändert, wenn die Düsenrohre durch ebenso enge Bohrungen in einer rctierenden, massiven Scheibe ersetzt werden.
  • Bei dem neuen Verfahren wird die gewünschte Zerkleinerung der zu homogenisierenden Substanzen, z. B. der Fetttröpfchen in der Vollmilch, oder die mit Emulgierung verbundene Homogenisierung eines flüssigen Fettes in Magermilch durch die zertrümmernde Wirkung erreicht, welche diese Sulstanzen erleiden, wenn sie in Gestalt dünner Flüssigkeitsstrahlen beim Austritt aus miit hoher Tourenzahl rotierenden Düsen infolge der Schleuderkraft mit sehr hoher Geschwindigkeit gegen eine feste Prallwand von geeigneter Gestalt aufschlagen.
  • Bei der Ausführung dieses Verfahrens hat sich gezeigt, daß die im Homogenisiergefäß befindliche Luft zwar die -Emulgierung -unter gleichzeitiger Zerkleinerung, Homogenisierung, innerhalb gewisser Grenzen -nicht hindert, ja sogar teilweise unterstützt, daß sie al-er eine sehr weitgetriebene Zertrümmerung der Flüssigkeitsteilchen, d. h. eine vollkommene Homogenisierung, nicht zuläßt.
  • Nur ein möglichst unelastischer, harter Aufschlag bewirkt eine weitgehende Zertrümmerung der aufgeschleuderten Fetteilchen.
  • Durch die unvermeidliche Vermischung mit den zerstäubten Flüssigkeitsteilchen vermindert nämlich die mitgerissene Luft die Energie und Härte des Aufschlages, indem sie jedes Teilchen mit einem elastischen Luftpolster umgibt Dadurch entsteht eine schaumige Masse, die erst nach und nach bei ruhigem Stehen die Luftbläschen verliert und sich zu einer gut emulgierten, aber nur unvollkommen homogenisierten Flüssigkeit absetzt.
  • Die im Zerstäubungskessel befindliche und dorthin nachströmende Luft setzt ferner der Rotation der Düsenarme einen großen Beider stand entgegen. Diese wirken wie die Flügel eines Ventilators, saugen zentral Luft an und schleudern dieselbe an der Peripherie wieder al, wodurch auch bei geschlossenem Deckel eine unerwünschte, mit erheblichem Kraftverbrauch verbundene Luftzirkulation entsteht.
  • Alle diese Nachteile werden vermieden, wenn man die abgedichtete Zerstäubungskammer evakuiert und somit die Düsenarme im Vakuum rotieren läßt. die Höhe des Vakuums muß mit der Art und vor allem mit der zur eventuellen Flüssigerhaltung der zu homogenisierenden Substanzen notwendigen Temperatur in Einklang gebracht werden.
  • Das Verfahren kann sowohl für al)satzweisen wie für kontinuierlichen Betrieb eingerichtet werden, ohne oder mit Vakuum in der Zerstäuhungskammer. In letzterem Falle und l)ei kontinuierlichem BetrielJe muß sell) stverständlich auch die Ablaufleitung und das Sammelgefäß für die homogenisierte ÄB Ich unter dem bleichen Vakuum stehen.
  • Zur Veranschaulichung der Größe der Kraft, mit der die Flüssigkeitsteilchen gegen d1c Prellwand geschleudert und dort zertriimmert werden, sei hier nur erwähnt, daß z. B. bei einem Kreisdurchmesser von 145 mm, auf welchem die Düsenöffnungen rotieren und hei der leicht erzielbaren Tourenzahl von 12000 per Minute, die Geschwindigkeit der aufprallenden Teilchen 125 in/sek, beträgt, und zwar bei geraden Düsenarmen, während bei geeigneter Krümmung ihrer Enden und bei gleichbleibender Tourenzahl diese Geschwindigkeit auf 200 mlsek gesteigert werden kann. Die Abt. 1 und 2 zeigen beispielsweise eine Anordnung für absatzweisen Betrieb und ohne Evakuierung des Zerstäubungskessels, und zwar stellt Abb. 1 einen Querschnitt durch die Vertikalachse, Abb. 2 eine Draufsicht bei abgenommenem Deckel dar.
  • Durch das zentrale Innenrohr 2 des zylindrischen Blechgefäßles I geht frei eine Stahlwelle 3 hindurch, die mittels eines beliebigen Getriebes in sehr rasche Rotation versetzt werden kann. Auf das obere Ende dieser-Welle ist ein aus den beiden Teilen 4 und 5 bestehender Kopf aufgesetzt, der durch eine Mutter 6 fest mit der Welle verschraubt wird.
  • Auf der zylindrischen Außenfläche des inneren, auf einem Ansatz der Welle direkt aufsitzenden Teiles 4 ist ein Rohr g befesti, welches das Gefäßrohr 2 zentrisch umfaßt.
  • Der obere Teil von 4 ist schwach konisch und auf diesen wird der Teil 5 mit seinem Innenkonus fest aufgesetzt und durch die Mutter 6 gesichert. Auf der unteren, zylindrischen Innenfläche von 5 ist das Außenrohr 8 befestigt, so daß zwischen den Rohren 8 und 9 ein ringförmiger Raum entsteht. Man ersieht aus der Zeichnung, daß bei Drehung der Welle 3 der Kopf 4, 5 mit den beiden Rohren 8 und 9 ein gemeinschaftlich rotierendes Ganzes bildet.
  • Senkrecht zur Wellenachse sind auf demselben Durchmesser die beiden Rohrarme 7, 7 fest in den Kopfteil 5 eingeschraubt, drehen sich also mit diesem zusammen. Die beiden Rohre 7, 7 stehen, wie aus Abb. I ersichtlich ist, mit dem ringförmigen Raum zwischen 8 und 9 in direkter Verbindung, während ihre freien Enden düsenförmig ausgestaltet sind. Letzteren ganz nahe gegenüber befindet sich als Prellkörper eine ringförmig in sich geschlossene Drahtspirale 10, welche in eine um das Blechgefäß I herumlaufende, eckige Nut desselben, 1 1, eingesetzt ist und durch ihre eigene Federung an die Gefäßwand gepreßt wird. Das Gefäß I wird durch einen Deckel 12 geschlossen. Das Niveau der zu homogenisierenden Flüssigkeit im Gefäß I ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
  • Werden nun Welle 3 und mit ihr die Teile 4 und 5 mit den daran befestigten Rohren 8 und 9 und den Düsenrohren 7, 7 in Rotation versetzt, so wird bei steigender Tourenzahl die Depression der Luft in den Düsenrohren imtner größer, bis endlich die im Gefäß I bfefindliche Flüssigkeit hochgesaugt wird und durch den ringförmigen Raum zwischen 8 und g aufsteigend in die Rohre 7, 7 eintritt, von wo sie infolge der Zentrifugalkraft mit großer Geschwindigkeit aus den Düsenöffnungen gegen die Windungen der Drahtspirale 10 geschleudert und daran zertrümmert wird.
  • Bei steigender Tourenzahl der Welle macht sich aber eine Erscheinung bemerkbar, welche das Funktion, ieren der ganzen Anordnung vollkommen in Frage stellen würde und deshalb behoben werden muß. Es bildet sich nämlich rings um das schnell rotierende Außenrohr 8 ein Luftkegel, dessen nach abwirts gerichtete Spitze sich bei steigender Umdrehungsgeschwindigkeit immer mehr nach unten zieht, bis schließlich die Luft in den Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 8 und 9 eindringt und so das weitere Ansaugen der Flüssigkeit und damit den ganzen Betrieb unterbricht. Diese Bildung eines Luftkegels wird am besten verhindert durch Anordnung feststehender, radial gerichteter und nicht sehr breiter Rippen 13 der Abb. 2, die sich vom Boden des Gefäßes I bis zuin Flüssigkeitsspiegel erstrecken und ! möglichst nahe an das rotierende Rohr 8 herantreten.

Claims (4)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE: 1. Homogenisierverfahren, hauptsächlich für Milch, dadurch gekennzeichnet, daß die zu homogenisierende Flüssigkeit in Gestalt dünner Strahlen aus mit großer Geschwindigkeit um eine gemeinsame Achse rotierenden Düsenrohren gesch1eudert und gegen eine feste Prellwand geworfen wird.
  2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenarme in einem evakuierten Raum rotieren, in welchem die Flüssigkeitsstrahlen ausgeschleudert und an der Prellwand zertrümmert werden.
  3. 3. Ein Prellkörper, bestehend aus einer ringförmig geschlossenen Drahtspirale.
  4. 4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I und 2 für absatzweisen Betrieb, gekennzeichnet durch zwei gemeinsam rotierende Rohre (8 und 9), welche zwischen sich einen ringförmigen, mit den Düsenrohren (7, 7) in Verbindung stehenden Saugraum bilden, wobei mehrere radial stehende Rippen (I3) so nahe an das rotierende Außenrohr (8) herantreten, daß die Entstehung eines Lufttrichters verhindert wird.
DESCH62077D 1921-06-19 1921-06-19 Homogenisierverfahren Expired DE371191C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1192601B (de) * 1963-05-11 1965-05-13 Beteiligungs & Patentverw Gmbh Verfahren zum Betrieb von Flotationsanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1192601B (de) * 1963-05-11 1965-05-13 Beteiligungs & Patentverw Gmbh Verfahren zum Betrieb von Flotationsanlagen

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