DE4228752C2 - Vorrichtung zum Kühlen von Milch und Verfahren zum Betrieb einer Milchlagervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Milch, bestehend aus einem Vorkühler, in welchem die Temperatur der Milch schnell auf eine Temperatur her­ abgekühlt wird, die der Lagertemperatur möglichst nahe kommt, und einem Lagertank, in oder an welchem ein wei­ terer Kühler angeordnet ist, der die Milch weiter auf die gewünschte Lagertemperatur abkühlt und auf dieser Temperatur hält, bei der beide Kühler direkt von einer Verdampferflüssigkeit gekühlt sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer Milchlagervorrichtung mit den Merkmalen des Gattungsteils des Patentanspruches 10 bzw. ein derartiges Verfahren.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der WO 82/00 748 A1 bekannt geworden. Sowohl für den Vorkühler als auch für den Lagertank ist hier je eine gesonderte Kühlvorrich­ tung mit je einer Kältemaschine vorgesehen, damit dem Lagertank nur bereits gekühlte Milch zugeführt wird und nicht sich durch die Zuführung ungekühlter Milch Keime in der bereits gekühlten Milch durch die Zuführung der Frischmilch direkt in den Lagertank und eine damit ver­ bundene kurzzeitige Temperaturerhöhung ausbreiten kön­ nen. Die beiden Kältemaschinen machen die Anlage auf­ wendig und teuer. Dabei wird die eine Kältemaschine immer nur kurzzeitig eingesetzt, nämlich dann, wenn Frischmilch dem Lagertank zugeführt werden soll.

Aus der DE 40 10 304 C1 ist ein mit zwei Fächern unter­ schiedlicher Temperatur ausgestattetes Kühlgerät be­ kannt geworden, welches eine Kältemaschine aufweist, an die zwei Verdampfer angeschlossen sind, von denen der eine dem Normalkühlfach, der andere dem Tiefkühlfach zugeordnet ist, wobei jedoch der dem Tiefkühlfach zuge­ ordnete Verdampfer mit einem Nachverdampfer versehen ist, welcher dem Normalkühlfach zugeordnet ist. Dadurch werden beide Kühlfächer gleichzeitig gekühlt, wenn auch das Tiefkühlfach mit Vorrang. In der zu den Verdampfern führenden Kühlmittelleitung ist eine Verzweigung vorge­ sehen, um das Kühlmittel in die beiden Kühlfächer zu leiten. In dem einen zum Normalkühlfach führenden Zweig ist ein Ventil angeordnet, das von einem Regelorgan be­ einflußt wird, so daß bei erhöhtem Kältebedarf im Nor­ malkühlfach durch den zweiten Zweig zusätzliche Kälte diesem Fach zugeführt wird. Diese für ein Zweitempera­ turen-Kühlgerät vorgesehene Anordnung vermag den ma­ schinellen Aufwand eines Kühlgerätes mit Vorkühler und Lagertankkühler nicht zu mindern. Denn mit dieser Vor­ richtung ist es nicht möglich, Milch im Vorkühler, be­ vor sie in den Lagertank kommt, bereits so weit vorzu­ kühlen, daß eine Temperaturerhöhung der bereits im La­ gertank lagernden Milch nicht eintritt oder nur so ge­ ring ist, daß hierdurch die Keimbildung im Lagertank nicht oder nur unwesentlich erhöht wird.

Durch die DE 34 30 946 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Steuern von Kühlkreisläufen für zumindest zwei Kühlbereiche bekannt geworden, die bei Getränkeautoma­ ten Einsatz findet. In dieser Schaltungsanordnung ist eine logische Verknüpfungsschaltung vorhanden, die die Kältemittelerzeugung einer einzigen Kältemaschine zwei Vorratsräumen für Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Vorrangigkeit zuführt. In einem Getränkeautomaten, in welchem ein zu kühlender Vorrat an Getränkekonzentrat und ein zu kühlender Vorrat von karbonisiertem Wasser vorhanden ist, wird bei einer erhöhten Ausgabe von kar­ bonisiertem Wasser, welches durch wärmeres Frischwasser ersetzt wird, dieser zusätzliche Kühlbedarf gegenüber der Kühlung des Getränkekonzentrats-Vorratsraumes nach­ rangig behandelt. Eine derartige Schaltungsanordnung würde für die Lagerung von Milch nicht sinnvoll ein­ setzbar sein.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zu schaffen, die bzw. das mit einer einzigen kleinen Kältemaschine sowohl die Vorkühlung als auch die Kühlung des Lagertanks durchführt.

Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung besteht die Erfindung darin, daß Vorkühler und Kühler an ein und dieselbe Kältemaschine angeschlossen sind, daß in, an und/oder hinter dem Vorkühler mindestens ein Temperaturgeber angeordnet ist, und daß ein Regler vor­ gesehen ist, an den eine Mehrwegeventilanordnung oder ein Steuerschieber angeschlossen ist, die den Strom der Verdampferflüssigkeit in einen in den Verdampfer des Vorkühlers und einen in den Verdampfer des Kühlers fließenden Teil aufteilt und der in Abhängigkeit von mindestens einem der Temperaturgeber den Strom der Ver­ dampferflüssigkeit durch den Vorkühler derart einstellt oder der das Expansionsventil derart verstellt, daß die Kühlleistung für den Lagertank in demjenigen Augenblick gemindert wird, in welchem neu in den Lagertank einzu­ bringende Milch vorgekühlt wird.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren besteht das Erfinderische in den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 10.

Der Grundgedanke der Erfindung ist es dabei, daß man den aus der Kältemaschine kommenden Kühlmittelfluß zum Lagertank mindert, wenn Milch eingefüllt wird, und zum Vorkühler verstärkt.

Hierdurch ist erreicht, daß sowohl der Vorkühler als auch der Kühler des Lagertanks mit ein- und derselben Kältemaschine betrieben werden können. Dabei besteht nicht die Gefahr, daß Milch im Vorkühler auf Tempera­ turgrade heruntergekühlt wird, die der Milch unzuträg­ lich sind oder die zu einem Einfrieren der Milch füh­ ren könnten. Durch diese Vorrichtung wird die Kühllei­ stung für den Lagertank in demjenigen Augenblick gemin­ dert in welchem neu in den Lagertank einzubringende Milch vorgekühlt wird. Der Milch im Lagertank ist das nicht schädlich, sie kann für diesen kurzen Zeitraum auf Kühlung verzichten. Erreicht wird jedoch, daß mit einer einzigen kleinen Kältemaschine die gesamte Küh­ lung vorgenommen werden kann. Hierzu dient die an den Regler angeschlossene Mehrwegeventilanordnung, die den Strom der Verdampferflüssigkeit entweder in den Ver­ dampfer des Vorkühlers oder in den Verdampfer des La­ gertanks lenkt bzw. einen größeren Teil der Verdampfer­ flüssigkeit in den Verdampfer des Vorkühlers und nach Beendigung der Vorkühlung die Verdampferflüssigkeit in den Verdampfer des Lagertanks lenkt.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Mehrwegeventilanord­ nung durch zwei Ventile, eines in der Leitung der Ver­ dampferflüssigkeit zu dem Vorkühler, das andere in der Leitung der Verdampferflüssigkeit zu dem Kühler in der Verzweigung der Leitung der Verdampferflüssigkeit zu dem Vorkühler und zum Kühler des Lagertanks realisiert ist. Hierdurch wird in baulich einfacher Weise die Mög­ lichkeit eröffnet, die Kühlung des Lagertanks in demje­ nigen Augenblick, in welchem neu in den Lagertank ein­ zubringende Milch vorzukühlen ist, zu unterbrechen und die gesamte Kühlleistung auf den Vorkühler umzuschal­ ten. Der Milch im Lagertank ist das nicht schädlich, sie kann für diesen kurzen Zeitraum auf Kühlung ver­ zichten. Erreicht wird jedoch, daß mit einer einzigen kleinen Kältemaschine die gesamte Kühlung vorgenommen werden kann.

Durch die Verwendung eines Steuerschiebers in der Ver­ zweigung der Leitung der Verdampferflüssigkeit zu dem Vorkühler und zum Kühler des Lagertanks wird in baulich einfacher Weise die Möglichkeit eröffnet, die Kühllei­ stung für den Lagertank in demjenigen Augenblick ledig­ lich zu mindern, in welchem neu in den Lagertank einzu­ bringende Milch vorgekühlt wird, und trotzdem eine aus­ reichende Vorkühlung zu erreichen.

Um zu vermeiden, daß bei Beginn der Lagerung der La­ gertank zu stark heruntergekühlt wird, ist es vorteil­ haft, wenn ein Meßgeber für den Lagertankinhalt vorge­ sehen ist, mit dem ein Ventil in der Zuleitung der Ver­ dampferflüssigkeit in den dem Lagertank zugeordneten Kühler geschaltet wird.

Recht einfach läßt sich der Vorkühler in der Weise auf­ bauen, daß der Vorkühler aus einem Verdampfergefäß be­ steht, durch das ein von der zu kühlenden Milch durch­ flossener Hohlraum, vorzugsweise ein Kühlrohr oder eine Plattenanordnung, geführt ist.

Damit vor einem Außerbetriebsetzen der Anlage die Ver­ dampferflüssigkeit aus dem dem Vorkühler zugeordneten Verdampfer abgezogen werden kann, ist es zweckmäßig, wenn vor dem Vorkühler in der zu diesem führenden Lei­ tung mit Verdampferflüssigkeit ein Ventil angeordnet ist, das durch den Regler und/oder eine Abschaltvor­ richtung betätigt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur bei großen Lagertanks einsetzbar, sondern auch bei so klei­ nen Lagertanks, wie sie kleinbäuerliche Betriebe haben, die durch einen in den Lagertank einzuhängenden Tauch­ kühler die Milch kühlen. In diesem Falle ist es zweck­ mäßig, wenn der Vorkühler mit einen in den Lagertank einzuhängenden Tauchkühler kombiniert ist, indem der Tauchkühler mit einem Trichter und einem Rohr für die zulaufende zu kühlende Milch versehen ist, das von einem Vorkühler umgeben ist.

Aber nicht nur bei diesen sehr kleinen Lagertanks ist die Erfindung anwendbar, sie ist es auch dort, wo aus anderen Gründen Tauchkühler eingesetzt werden.

Um die durch den Vorkühler laufende Milch genügend tief abzukühlen, aber auch um eine zu tiefe Kühlung der durch den Vorkühler laufenden Milch zu vermeiden, ist es zweckmäßig, wenn als Einstellvorrichtung für die Durchflußmenge eine Milchpumpe dem Vorkühler vorge­ schaltet ist.

Die Regelung läßt sich besonders wirkungsvoll und be­ sonders einfach dadurch ausführen, daß der Regler durch einen Prozessor gebildet ist, an dessen Eingänge

• - die Temperaturgeber für Vorkühler und Kühler und/oder
• - ein Durchflußmengengeber und/oder
• - ein Flüssigkeitsstandgeber und an dessen Ausgänge
• - ein die Milchpumpe betätigender Schalter und/oder
• - eine die Drehzahl der Milchpumpe einstellende Schaltung und/oder
• - das oder die in der Mehrwegeventilanordnung an­ geordneten Ventile und/oder
• - die Betätigungsvorrichtung(en) für das oder die in den Leitungen für Verdampferflüssigkeit ange­ ordneten Ventile
• - ein Schalter oder eine Schaltung für den Antrieb und den Betrieb der Kältemaschine und/oder
• - der Motor für eine Verstellung des Expansionsventi­ les

angeschlossen sind.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kühlanlage für Milch mit vor dem Lagertank angeordnetem Vorkühler,

Fig. 2 einen Lagertank mit eingehängtem Tauchkühler.

Der Lagertank 1 für Milch ist durch einen unter ihm an­ geordneten Kühler 2 mit Verdampfergefäß gekühlt. Von der Kältemaschine 3 wird diesem Kühler 2 die Verdamp­ ferflüssigkeit über die Leitung 4 zugeführt. Die in den Lagertank 1 einzubringende Milch wird in einen Trichter 5 geschüttet und mittels der Milchpumpe 6 in den Vor­ kühler 8 gedrückt, welcher aus einem von der Milch durchflossenen Kühlrohr 7 und einem Verdampfer besteht. Die aus der Kältemaschine 3 kommende Verdampferflüssig­ keit wird dem Vorkühler 8 durch die Leitung 9 zuge­ führt. Zur Überwachung der Temperatur der Milch im Vor­ kühler 8 sind vor, im und/oder hinter dem Vorkühler 8 Temperaturgeber 10 angeordnet. Mindestens ein weiterer Temperaturgeber 11 ist im Lagertank angeordnet. Im La­ gertank 1 ist weiter ein Meßgeber 12 für die Messung der Niveauhöhe der eingelagerten Milch angeordnet. In den Leitungen 4, 9 für Verdampferflüssigkeit sind Venti­ le 13, 14 angeordnet. Diese Ventile 13, 14 werden über ihre Steuerleitungen 15, 16 über einen Regler 17 betä­ tigt, der durch den Mikroprozessor realisiert sein kann. An die Eingänge dieses Reglers 17 sind die Tempe­ raturgeber 10, 11 sowie der Geber 12 der Niveauhöhe der eingelagerten Milch angeschlossen, während an die Aus­ gänge des Reglers 17 die Steuerleitungen 15, 16 für die Ventile und eine Steuerleitung 18 für die Milchpumpe angeschlossen sind.

Die Ventile 13, 14 werden wechselseitig geöffnet. Ist die Milchpumpe 6 in Tätigkeit, dann ist das in der Lei­ tung 9 liegende Ventil 14 geöffnet, während das in der Leitung 4 liegende Ventil 13 geschlossen ist. Während der Tätigkeit der Milchpumpe 6 wird somit nur im Vor­ kühler 8 gekühlt, nicht im Lagertank 1. Das ist auch nicht notwendig, da bereits kalte Milch aus dem Vorküh­ ler 8 in den Lagertank 1 einfließt und dieser Vorgang des Einfließens nur kurzzeitig gegenüber der Lagerdauer ist. Zeigt der im Trichter 5 angeordnete Niveaugeber 19, der ebenfalls an den Eingang des Reglers 17 ange­ schlossen ist, an, daß keine Milch mehr im Trichter 5 ist, schaltet der Regler 17 die Milchpumpe 6 ab, schließt das Ventil 14 in der Leitung 9 und öffnet das Ventil 13 in der Leitung 4.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Vorkühler mit einem in den Lagertank einzuhängenden Tauchkühler 20 kombiniert. Der ringförmige Kühler 21, welcher der Küh­ lung des Inhaltes des Lagertanks 1 dient, ist von einem weiteren Kühler, dem Vorkühler 22 durchsetzt. Durch diesen Vorkühler 22 führt ein Rohr 23, welches am obe­ ren Ende mit einem Trichter 24 versehen ist. In diesem ist ein Niveaugeber 19 angeordnet, welcher an den Reg­ ler 17 eingangsseitig angeschlossen ist. Im Rohr 24 be­ findet sich eine Engstelle 25, die gewährleistet, daß niemals mehr Milch durchfließen kann als durch den Vor­ kühler 22 auf die gewünschte Temperatur abgekühlt wer­ den kann. In der Leitung 26 für Verdampferflüssigkeit, die von der Kältemaschine 3 kommt, ist ein Steuerschie­ ber 27 angeordnet, der den Fluß der Verdampferflüssig­ keit auf die zum Kühler 21 und zum Vorkühler 22 führen­ den Leitungen 28, 29 aufteilt. Dieser Steuerschieber 27 ist von dem Regler 17 gesteuert, und zwar in Abhängig­ keit von den Temperaturangaben, die der Regler 17 aus den Temperaturgebern 10 und 11 erhält.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Kühlen von Milch, bestehend aus einem Vorkühler, in welchem die Tem­ peratur der Milch schnell auf eine Temperatur her­ abgekühlt wird, die der Lagertemperatur möglichst nahe kommt, und einem Lagertank, in oder an wel­ chem ein weiterer Kühler angeordnet ist, der die Milch weiter auf die gewünschte Lagertemperatur abkühlt und auf dieser Temperatur hält, bei der beide Kühler direkt von einer Verdampfer­ flüssigkeit gekühlt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß Vorkühler (8) und Kühler (2) an ein und die­ selbe Kältemaschine (3) angeschlossen sind daß in, an und oder hinter dem Vorkühler (8) min­ destens ein Temperaturgeber (10) angeordnet ist, und daß ein Regler (17) vorgesehen ist, an den eine Mehrwegeventilanordnung (30) oder ein Steuer­ schieber (27) angeschlossen ist, die den Strom der Verdampferflüssigkeit in einen in den Verdampfer des Vorkühlers (8) und einen in den Verdampfer des Kühlers (2) fließenden Teil aufteilt und der in Abhängigkeit von mindestens einem der Tempera­ turgeber (10) den Strom der Verdampferflüssigkeit durch den Vorkühler (8) derart einstellt oder der das Expansionsventil derart verstellt, daß die Kühlleistung für den Lagertank in demjenigen Augenblick gemindert wird, in welchem neu in den Lagertank (1) einzubringende Milch vorgekühlt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrwegeventilanordnung

• - durch zwei Ventile (13, 14), eines (14) in der Leitung (9) der Verdampferflüssigkeit zu dem Vor­ kühler (8), das andere (13) in der Leitung (4) der Verdampferflüssigkeit zu dem Kühler (2) oder
• - durch einen Steuerschieber (27) in der Verzwei­ gung der Leitung (26) der Verdampferflüssigkeit zu dem Vorkühler (22) und zum Kühler (21) des Lagertanks (1) realisiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß an den Regler (17) eine Mehrwegeventilanord­ nung (30) angeschlossen ist, die den Strom der Verdampferflüssigkeit entweder in den Vorkühler (8) oder in den Kühler (2) des Lagertanks (1) lenkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßgeber (12) für den Lagertankinhalt vor­ gesehen ist, mit dem ein Ventil (13) in der Lei­ tung (4) der Verdampferflüssigkeit in den dem La­ gertank (1) zugeordneten Kühler (2) geschaltet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkühler (8) aus einem Verdampfergefäß besteht, durch das ein von der zu kühlenden Milch durchflossener Hohlraum, vorzugsweise ein Kühlrohr (7) oder eine Plattenanordnung, geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vorkühler (8) in der zu diesem füh­ renden Leitung (9) mit Verdampferflüssigkeit ein Ventil (14) angeordnet ist, das durch den Regler (17) und/oder eine Abschaltvorrichtung betätigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkühler (22) mit einem in den Lagertank (1) einzuhängenden Tauchkühler (20) kombiniert ist, indem der Tauchkühler (20) mit einem Trichter (24) und einem Rohr (23) für die zulaufende zu kühlende Milch versehen ist, das von einem Vorküh­ ler (22) umgeben ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellvorrichtung für die Durchflußmenge eine Milchpumpe (6) dem Vorkühler (8) vorgeschal­ tet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (17) durch einen Prozessor gebildet ist, an dessen Eingänge

• - die Temperaturgeber (10, 11) für Vorkühler (8) und Kühler (2) und/oder
• - ein Durchflußmengengeber und/oder
• - ein Flüssigkeitsstandgeber (12, 19) und an dessen Ausgänge
• - ein die Milchpumpe (6) betätigender Schalter und/oder
• - eine die Drehzahl der Milchpumpe (6) einstellen­ de Schaltung und/oder
• - das oder die in der Mehrwegeventilanordnung (30) angeordneten Ventil(e) (13, 14) oder Steuerschie­ ber (27) und/oder
• - die Betätigungsvorrichtung(en) für das oder die in den Leitungen für Verdampferflüssigkeit ange­ ordneten Ventile (13, 14)
• - ein Schalter oder eine Schaltung für den Antrieb und den Betrieb der Kältemaschine (3) und/oder
• - der Motor für eine Verstellung des Expansions­ ventiles

angeschlossen sind.

10. Verfahren zum Betrieb einer Milchlagervorrichtung mit Kälteerzeugung
mit Vorkühler für in dem Lagertank einzufüllende Milch und Kühler für die im Lagertank lagernde Milch, dadurch gekennzeichnet,
daß man den aus der Kältemaschine kommenden Kühl­ mittelfluß zum Lagertank mindert, wenn Milch ein­ gefüllt wird, und zum Vorkühler verstärkt.