DE627825C - Vorrichtung zum Pasteurisieren von Milch und anderen Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Milch, und andere organische Flüssigkeiten dadurch zu pasteurisieren oder zu sterilisieren, daß die Flüssigkeit auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird. Die Erwärmung der zu entkeimenden Flüssigkeit kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch Dampf oder durch Elektrizität. Soll bei der Erwärmung der Flüssigkeit mittels Elektrizität die Wärme auf dem Wege der Elektroinduktion erzeugt werden, beispielsweise in mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden metallischen Wandungen, so ist es nicht gleichgültig, welche Form diese metallischen Wandungen haben und in welcher Weise sie von der zu erhitzenden Flüssigkeit bestrichen werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine besondere Ausgestaltung einer solchen Vorrichtung. Gemäß der Erfindung! wird die zu erhitzende Milch zwischen in geringem Abstand voneinander angeordneten, auf induktivem Wege erhitzten Platten hindurchgeleitet. Die Platten werden um den Kern eines Transformators angeordnet, so daß sie als Kurzschlußring wirken und durch die in ihnen fließenden Kurzschlußströme erwärmt werden.

In der Zeichnung ist die Anordnung eines Milcherhitzers im Prinzip dargestellt. 1 bedeutet den Eisenkern eines Transformators, auf dessen einem Schenkel die Primärwicklung 2 angeordnet ist, während der andere Schenkel von Platten 3 umschlossen ist, zwischen denen die zu erhitzende Flüssigkeit hindurchgeleitet wird. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird zweckmäßig eine mehr oder weniger große Anzahl von Platten über- bzw. nebeneinanderliegend angeordnet.

Um für die zu erhitzende Milch eine zwangläufige Führung zu schaffen, wird der Zwischenraum zwischen den einzelnen Platten in Kanäle unterteilt, welche durch Zwischenstücke zwischen den einzelnen Platten gebildet sind, wozu zweckmäßig nichtmagnetisches Material, beispielsweise Gummi, verwendet wird. Die Platten können kreisförmig ausgebildet und die zwischen den Platten liegen- , den Milchkanäle in Spiralen angeordnet; wer- ; den. Die MiIcH wird dann zwischen zwei Platten z.B. von außen her zugeführt und fließt längs der Kanäle bis an den inneren Rand der beiden Platten. Von dort wird sie in die Kanäle der benachbarten Platten von dem Innenrand durch die spiralförmigen Kanäle wieder nach dem, Außenrand geführt. In dieser Weise können die Milchkanäle samtlicher Platten hintereinandergeschaltet werden. Es können aber auch einzelne Gruppen von Milchkanälen parallel geschaltet werden, um eine möglichst gleichmäßige Erhitzung zu erzielen. '

Wichtig ist beim Pasteurisieren der Flüssigkeit, daß diese an allen Stellen der Platten

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hans Diedierichs in Hamburg.

gleiche Erwärmung erfährt. Es ist daher bei ■ der Bemessung der Platten zunächst zu beachten, daß die elektrischen Strombahnen in den Platten in der Nähe des inneren Randes der Platten einen -wesentlich kürzeren Weg durchlaufen als in der Nähe des Außenrandes. Mithin ist bei gleicher Stärke und gleichem Material der Platten der den Strombahhen in der Nähe des inneren Randes entgegentretende ίο elektrische Widerstand wesentlich geringer als in der Nähe des Außenrandes, so daß am äußeren Rand der Platten ein geringerer Strom fließen wird als ani inneren Rand. Dadurch werden die innenliegenden Flächenteile der Platten stärker erhitzt als diie außenlie- '■ . genden. Dies kann zu örtlichen,· überhitzungen der zupasteurisierenden-Fliissigkeitfühien, Andererseits .aber -machen sich in -den den Transformator umgebenden Platten, insbesondere wenn diese großen Durchmesser haben, Stromverdrangungsei'sdaeiniingen bemerkbar, durch die der ,Strom nach dem.äußeren Platteirrand gedrängt wird. Auch Üierdurch wird also eine ungleichmäßige Verteilung der erzeugten Wärmemenge und somit eine ungleichmäßige Erhitzung der Flüssigkeit hervorgerufen.

Da der Einfluß der Stromverdrängung dem Einfluß der ungleichen Verteilung des Ohmsehen Widerstandes entgegenwirkt,- so ist es an sich "mqglich, daß sich die beiden Wirkungen aufheben. Es würde in diesem. Falle also trotz, der beiden-Einflüsse an jeder Stelle der Fiatteil".die. je Plächeneirrhert. erzeugbare _t Wärmemenge gleich oder annähernd 'gleich grctß sein. Jn den meisten Fällen wird ^:jedoch einer der beiden Einflüsse -überwiegen und eine ungleiche. Verteilung der Stromstärke liervorrufenr -

Die Unterschiede der Plattenströme in verschiedenem Abstand von dem Transformatorkern 'lassen sich jedoch dadurdh beseitigen, daß die .!Platten -in -verschiedener Entfernung voni Transformatorkerü mit -unterschiedlicher ⁴^ Stärke ausgeführt werden. Auch kann zum Aufbau der. Platten in: verschiedener Ent'fer-• nung vom'Transformatorkern Material verschiedenen elektrischen "Widerstandes Trerwendet.werden, Ob die Plattenstärke -und ob 'der elektrische Widerstand arn äußeren Rand größer' oder 'kleiner zu "wählen ist. als am inneren Rand, hängt davon ab, welcher der beiden auszugleichenden Einflüsse überwiegt. Unter Umständen können 'auch %eide Mittel gleichzeitig im richtigen Verhältnis -angewendet: werden. . .

Der Einfluß des ungleichen Ghmschen Widerstandes. läßt sich- beispielsweise dadurch beheben, daß die Platten im Radialschnitt eine ■ Trapezförm erhalten, bei der sich die Plattenstärke vom Außen- zum 'Innenrand gleich- - mäßig verkleinert. Vorteilhaft ist auch die Unterteilung der Platten in einzelne konzentrische, voneinander elektrisch isolierte Ringe, wobei die Stärke der Ringe vom Außen- zum Innenrand der Platte stufenweise verringert wird. Ferner können in die einzelnen Ringe je nach ihrem Abstand vom Transformatorkern verschieden große, zusätzliche Widerstände eingeschaltet werden, beispielsweise derart, daß ein Stück des Ringes aus Material mit großem elektrischem Widerstand, im übrigen aber gleichem Querschnitt hergestellt wird. Auch können die innenliegenedn Ringe der !Plätten ganz aus einem Material herge- -stellt werden, das einen großen elektrischen Widerstand besitzt.

Das Mittel, die Platten in einzelne konzentrische und voneinander elektrisch isolierte Ringe zu unterteilen, gestattet andererseits aber auch eine Schwächung des Einflusses der Stromverdrängung, wobei lediglich zu beachten is.t, daß durch entsprechende Wahl der Plattenstär'ke sowie des Plattenmaterials die Ringe großen .Widerstandes am Außenrand liegen und die Ringe geringen Widerstandes am Innenrand.

In gleicher Weise, wie eine. Verringerung des Einflusses der Widerstandsunterschiede sowie der Stromverdfängung !erzielt werden kann, ist gegebenenfalls durch umgekehrte , Anordnung der Stärke- -und. Materiälverhältnisse auch eine Verstärkung des einen oder anderen Einflusses möglich.

Eine Erhöhung .des Einflusses der Strom-Verdrängung ist ferner -noch in der Weise möglich, daß die Stromverdrängung selbst durch Verstärkung der Streufelder künstlich vergrößert wird. Die Verstärkung-der Streufelder kann dadurch erzielt werden, daß die Größe der induktion an verschiedenen 'Stellen des Plattenquer-schnittes willkürlich abgestuft waid. !Beispielsweise können die Platten in der bereits erwähnten Weise aus Jkonzentrischen Ringen.aufge"baut werden, wobei alle oder auch nur einzelne-dieser Ringe aus ferrömagnetischem Material hergestellt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß an den Platten oder Ringen Teile ans iferrq-■magnetischem Material angebracht werden, tio Diese ferromagnetisehen Teile können beispielsweise im Innern der aus Gummi o. dgl. -bestehenden, zwischen den Erhitzer-platten angeordnetenAbstands- und 'Dichtungsstücke als ringförmiges oder aucTi-anders gestaltetes "5 Traggerüst 'ausjgdbildet werden. Auch -können die auf 'den Erhitzer-platten aufliegenden Druckplatten, 'die zum Zusammenpressen des 'gesamten Plattenstapels dienen, aus Eisen hergestellt werden. Sowohl dutch die Unterteilung der Erhitzerplatten in ferromagnetische Ringe als-auch lediglich durch das Vor-

327325

handensein der ferromagnetischen Zwischenlagen oder Druckplatten -wird lecreicht, daß der Streukraf tlmienfiuß, -der sich ursprünglich' eng _an den Txansfarmatarkern anschmiegte, nunmehr von diesem abgelenkt, wesentlich verstärkt txnd mehr .zum Rand der Blatten hingelenkt wird. Hierdurdh wird aber die scheinbare Verminderung des Widerstandes der Platten an dem äußeren Rande, welche

ίο durch die Stromverdrängung, auftritt, erheblich gefördert. Eine 'besondere Abstufung der ferromagnetischen Zwischenlagen oder der Druckplattenstärke in verschiedenem Abstand vom Trattsformatorkem ist aiicht unbedingt erforderlich; doch können hierdurch das Maß und die Form der Kraftlinienverlagerung und somit des gewünschten Einflusses der Stromverdrängung noch weiter beeinflußt werden. Eine Abstufung der Zwischenlagen -kann beispielsweise so vorgenommen werden, daß nur die Abdichtungsstücke, die in der Nähe des Plattenrandes liegen, mit Zwischenlagen versehen werden.

Sollen die vorstehenden Mittel, die auf ver-

25. schiedene Querschnittsbeanessung ©der -die auf verschiedene Materialien für die einzelnen Plattenringe gerichtet sind, vermieden werden, so· können auch noch andere Mittel angewendet werden, um an allen Stellen der Platten stets gleiche Flüssigkeitstemperatur zu erzielen. Die Temperatur der Platten hängt nicht nur von dem in ihnen fließenden elektrischen Strom ab, sondern auch von der Wärmemenge, welche den Platten durch die zu erhitzende Flüssigkeit je Flächeneinheit entzogen wird. Wird daher die an den einzelnen Stellen der Platten vorhandene Milchgeschwindigkeit derart geändert, daß an den Stellen, an denen die größte Wärmemenge erzeugt wird, die Milchgeschwindigkeit am größten ist, so ist auch dies ein Mittel zur

. Erzielung gleichmäßiger Temperaturen der Plattenoberfläche. Eine ähnliche Wirkung wird erreicht, wenn an den Stellen, anl denen die größte Wärmemenge erzeugt wird, die kalte Frischmilch zugeleitet wird, so daß den Platten eine große Wärmemenge entzogen wird. Die Milchgeschwindigkeit wird zweckmäßig durch Wahl der Querschnitte der einzelnen Milchkanäle in der gewünschten Weise abgestuft.

Bei der Milcherhitzung muß bekanntlich die zu pasteurisierende Milch auf etwa 80 ° erhitzt und darauf wieder auf die Gebrauchstemperatur zurückgekühlt werden. Nach einem bekannten Vorschlage kann die in der erhitzten Milch aufgespeicherte Wärme zum Teil an die zu erhitzende Frischmilch abgegeben werden. Der diesem Zweck dienende Rückkühlapparat, welcher beispielsweise auch aus übereinandergeschichtetenPlattenbestehen kann," wiüd zwedkmäßig in unmittelbarer Nähe des Heiztransformators angeordnet. Er kann-auch mit ihm zn einem einzigen Apparat zusammengebaut "sein. Die !einzelnen. Milchkanäle werden in diesem Teil des Apparates derart angeordnet, daß jeweils zwischen zwei Platten Frischmilch fließt, während zwischen den benachbarten Platten die erhitzte Milch, welche ihre Wärme an :.die Emsohmilch abgeben soll," Mndurchgeleitet wird. ■

. Da es bei Milcherhitzern wichtig ist, daß auf !keinen Fall die Milchtemperatur einen bestimmten normalen Wert ^überschreitet, werden zweckmäißjg Regeleinrichtungen an dem Induktionserhiifczer voigesehen, die selbsttätig ■die'erfördeiliche Milchtemperatur ;regeln. Zur Steuerung dieser Regeleinrichtungen können beispielsweise Temperaturmeßeinrichtungen vorgesehen werden, welche die Plattentemperatur an den iBerührungssiellen mit der Milch messen, und in Abhängigkeit von dieser -in an sich bekannter Weise die Regeleinrichtungen beeinflussen. Beispielsweise ikönnen in dem Primärkreis des Tiransfocmatous Regeleinrichtungen angeordnet werden, durch welche die Piimärspannung und somit auch die in den Platten fließenden sekundären Kurzschlußströme betriebsmäßig auf einen bestimmten Wert eingestellt werden oder in Abhängigkeit von -der Milchtemperatur geändert werden können. Ein anderes Mittel zur Regelung besieht darin,· daß mit dem Transformatorkern eine Tertiärwicklung verkettet ist, in deren Stromkreis ein regelbarer Widerstand liegt. Es kann -auch noch ein anderer Weg zur Regelungcgewählt werden: In den Platten werden an-einzelnen Stellen Hohlräume angeordnet, die je nach der ^gewünschten Plattenstromstäcke ganz oder mir bis zu einem gewissen Grade mit einer leitenden Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, gefüllt werden. Die einzelnen Hohlräume stehen in Verbindung mit außerhalb des Apparates angeordneten Flüssigkeitsgefäßen, deren Höhenlage zur. 105^ Regelung -des FüEungszustandes der Hohlräume verschieden eingestellt wird.

Obwohl sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders gut für die Erhitzung von Milch und anderen organischen Flüssigkeiten eignet, kann sie auch zur Erhitzung anderer flüssiger Stoffe verwendet werden.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Pasteurisieren von Milch und anderen Flüssigkeiten, bei dem die auf dem Wege der Elektroinduktion in den von der Flüssigkeit berührten metallischen Wandungen erzeugte Wärme verwendet wird, gekennzeichnet durch in geringem Abstand voneinander angeordnete, auf induktivem Wege erhitzte Plat-

   ten, zwischen denen die Flüssigkeit hindurchgeleitet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten als Kurzschlußringe _:um den Kern eines Transformators angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .die Platten durch unterschiedliche Stärkenbemessung und bzw. oder durch verschiedenartiges >, Plättenmaterial derart ausgebildet sind, daß einerseits trotz des verschiedenen Ohmschen Widerstandes der Strombahnen in verschiedenen Abständen von dem

   15. : Transformatorkern und andererseits trotz des Einflusses der Stromverdrängung die an jeder Stelle der Platten¹ je Elachenein-

   ·- heit erzeugbare Wärmemenge wenigstens annähernd gleich groß ist.

   ■'-...
4. 4. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus einzelnen konzentrischen, elektrisch voneinander isolierten Ringen bestehen, die ' nach dem Außenrande zu bei zu geringem Einfluß der Stromverdrängung mit zu-. nehmender Stärke oder bzw. und mit;abnehmendem Ohmschem. Widerstand, bei zu großem Einfluß der Stromverdrängung. ■ dagegen umgekehrt ausgeführt sind.

   :
5. 5. Vorrichtung nach - Anspruch 3, da-

   . durch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Mittel, beispielsweise Zwischen- : lagen oder Druckplatten aus magnetisch > . leitendem-Material, vorgesehen sind, um ·-."■' die Stromverdrängung in den Plätten auf , ein solches Maß · zu bringen, daß die Stromverdrängung den Einfluß des bei verschiedenem Plattendurchmesser ver-. schiedeneiL Ohmschen Widerstandes auf- ■ . hebt. ...·..- ■ .
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Zwischenraum zwischen zwei Platten in Kanäle unterteilt ist, welche nacheinander von der zu erhitzenden : ' Flüssigkeit durchflossen werden, und bei^: der an verschiedenen Stellen der Plätten verschieden "große Wärmemengen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Flüssigkeitskanäle an den Stellen größerer erzeugbarer Wärmemengen um so viel kleiner bemessen ist als an den Stellen kleinerer Wärmemengen, daß durch die hierdurch sich ergebende größere Flüssigkeitsgeschwindigkeit sowie den größeren Wärmeaustausch zwischen Platte und Flüssigkeit die Platten an allen > Stellen etwa gleiche Flächentemperatur haben.
7. 7. Vorrichtung nächAnspruch 1, bei der die Temperatur der Flüssigkeit bzw. die entwickelte Wärmemenge durch selbsttätige Regelorgane,.beispielsweise Temperaturmeßeinrichtungen, geregelt wird, dadurchgekennzeichnet, - daß diese Regelorgane in an sich bekannter Weise eine mit dem Magnetkreis des Transformators verkettete Tertiärwicklung beeinflussen oder den magnetischen Widerstand des Transformatorkerns verändern und somit auf das Magnetfeld des Transformators regelnd einwirken. '
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,- daß zur Regelung der in den stromdurchfiossenen Platten zu erzeugenden Strom- bzw. Wärmemenge in den Platten Hohlräume angeordnet sind, die je nach der gewünschten Wärmemenge ganz oder teilweise mit einer leitenden Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, gefüllt und zweckmäßig derart mit besonderen - Flüssigkeitsgefäßen kommunizierend in Verbindung stehen, daß durch Heben oder Senken der Flüssigkeitsgefäße der Füllungszustand der Hohlräume einstellbar ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durchvon der zu erhitzenden Flüssigkeit abhängige Schalteinrichtun- · gen, durch die beim Ausbleiben der Flüssigkeit oder bei starkem Nachlassen der Flüssigkeitsmenge selbsttätig der Erhitzer abschaltbär ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen