-
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Milchpulver aus frischer
Milch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von getrocknetem Milchpulver aus frischer Milch durch Zerstäubungstrocknung in einer
Wasserstoffatmosphäre. Insbesondere soll durch das Verfahren die frische Milch bei
niedriger Temperatur durch Verdampfung des Hauptteiles des darin enthaltenen Wassers
bei einem Druck konzentriert werden, der wesentlich niedriger als der Atmosphärendruck
ist. Das hierbei. benutzte Vakuum soll durch eine Vakuumpumpe erzeugt werden, die
beliebig ausgebildet sein kann. und durch eine direkfe Leitung mit dem Dampfraum
des Verdampfers verbunden ist.
-
Es sind bereits verschiedene derartige Verfahren bekanntgeworden.
Es ist auch bereits versucht worden, Wasserstoff als Trockenmittel bei der Zerstäubungstrocknung
von Milch anzuwenden. Man hätte aber die Verwendung von Wasserstoff als ungeeignet
abgelehnt, weil das Produkt auf diese Weise ranzig wurde.
-
Der Erfinder hat nun dieses Vorurteil überwunden und erkannt, daß
man Wasserstoff zum Trocknen vortrefflich verwenden kann, wenn .man dabei von einer
an sich bekannten Maßnahme Gebrauch macht und bei der Trocknung die Körpertemperatur
der Kühe nicht überschreitet, ferner eine wesentliche Vakuumvortrocknung anwendet.
-
Der Erfinder hat weiterhin erkannt, daß die Verwendung von Wasserstoff
den besonderen Vorteil hat, daß es stark bakterizid wirkt. Denn dadurch, daß Wasserstoff
von den Partikeln des trocknen Milchpulvers adsorbiert wird, werden alle etwa vorhandenen
Bakterien getötet.
-
Die Verwendung von Wasserstoff hat den weiteren Vorteil, daß die Anlage
zur Durchführung des Verfahrens einfach und billig wird. Man kann nämlich gemäß
der weiteren Erfindung diesen Wasserstoff in an sich bekannter Weise aus dem Gas
erzeugen, welches den Betriebsstoff für die Gesamtanlage bildet. Für diesen Zweck
wird ein-"nach dem Diffusionsprinzip arbeitender Wasserstoffabscheideapparat verwendet,
der dem Triebgas für den Betrieb der Gesamtanlage Wasserstoff entzieht und der mit
der Anlage für die Erzeugung des Triebgases und mit der Heizungsanlage derart verbunden
ist, daß, abgesehen von den notwendigen Verlusten, immer die gleichen Dampf- und
Wasserstoffmengen in der Anlage arbeiten.
-
Schließlich hat das Verfahren auch den Vorteil, daß lediglich ganz
bekannte Apparate zur Durchführung des Verfahrens benutzt
«-erden
können. Auf diese Weise ist es möglich, industriell trocknes Milchpulver von besonders
guter Qualität wirtschaftliclf. zu erzeugen und unvermindert die wesent= lichsten
Eigenschaften von frischer Milch bei= zubelialten, insbesondere die Nährstoffe,
die Verdauungseigenschaften und den Vitamingehalt.
-
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ist auf der Zeichnung ein
Ausführungsbeispiel einer Anlage nach der Erfindung dargestellt. und zv: ar zeigt
Abb. i eine schematische Darstellung der gesamten Einrichtung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung zur wirtschaftlichen Herstellung eines getrockneten Milchpulvers aus
frischer Milch, und zwar zum Teil in Ansieht und zum Teil im Schnitt, Abb. 2 eine
Aufsicht auf den Vorverdarnpfer und auf ein paar -Milchbehälter, welche hiermit
verbunden sind und einen Teil der Gesamtanlage nach Abb. i bilden.
-
Der schräg liegende, ' bei niedriger Temperatur arbeitende \'orverdampfer
3 besitzt eine Kondensatleitung 3" und eine Luftleitung a. die bestimmt sind, das
Kondensat und die nicht kondensierbaren Gase einer in der Zeichnung nicht dargestellten
V akuumptimpe zuzuführen, welche in dem Vorverdampfer ein bestimmtes Vakuum aufrechterhalten
soll. Dieser Vorverdampfer 3 besitzt in seinem Inneren eine Reihe von geraden Verdampfer-.
rohren 5 und darüber eine Verdainpfungskaminer (i.
-
Das untere Ende d. des Vorverdampfers steht über einem Ventil ; und
entsprechende Leitungen in direkter Verbindung je nach der Stellung des Ventils;
finit dein einen oder dein anderen der beiden Milchbehälter 8 und 9, welche die
Form eines nach unten abgestumpften Kegels besitzen und im wesentlichen gleichartig
ausgebildet und in gleicher Weise angeordnet sind. Aus diesen Milchbehältern gelangt
die Milch in die Verdampferröhren 5.
-
Das obere Ende 3 des Verdampfers ist über einem Ventil io und L'berlaufrohre
ii je nach der Stellung des Ventils io mit dein einen oder dein anderen der beiden
Milchbehälter verbunden, so daß diese die aus den Verdampferröhren 5 etwa überlaufende
Milch aufnehmen können.
-
Das obere Ende der beiden Alilchbehälter liegt ungefähr auf der mittleren
Höhe des Vorverdampfers i, gegebenenfalls auch ein wenig höher. Durch geeignete
Einstellmittel, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und die auch nicht näher
beschrieben zu werden brauchen, kann man die Höhe der Milchbehälter in der erforderlichen
Weise einstellen. Die Form der Milchbehälter und ihre Lage zu dem Vorverdampfer
ist so zu wählen, daß einmal ein verhältnismäßig beträchtliches abgemessenes Volumen
der Verdampfung und Konzentrierung unterworfen werden kann Lind daß zweitens in
den Verdampferröhren zu allen Zeiten während des Verfahrens ein verhältnismäßig
niedriger Flüssigkeitsstand aufrechterhalten wird, der auf die Natur und die bekannten
Eigenschaften der Milch, insbesondere ihre Ausdehnung bei der Wärmezufuhr, Rücksicht
nimmt und welche sicherstellt, daß bei zunehmender Verdampfung tmd Konzentrierung
der Milchflüssigkeit und bei der dabei entstehenden Vergrößerung der Viscosität
der Flüssigkeitsspiegel nicht zu hoch wird.
-
Wenn einer der beiden iMilchbehä lter mit dem Vorverdampfer in Verbindung
steht, ist der andere vom Vorverdampfer abgeschaltet, und infolgedessen kann man
die darin enthaltene konzentrierte Milch abfüllen, und man kann dann den Behälter
erneut mit einem genau abgemessenen Quantum frischer Milch füllen, das dann zur
Verarbeitung bereitsteht und dem Verfahren in dein Vorverdatnpfer unterworfen werden
kann, sobald die Milch in dem benachbarten Milchbehälter den gewünschten Grad von
Konzentration angetioininen hat. Dies erkennt matt in einfacher Weise durch an sich
bekannte Prüfmethoden oder durch Beobachtung des Volumens. Eine derartige Anordnung
verbindet die Vorteile der größeren Leistungsfähigkeit eines kontinuierlichen Verfahrens
mit den Vorteilen, die das satzweise Beschicken des Vorverdampfers hinsichtlich
der besseren Kontrolle der schließlichen Konzentration @ermöglicht.t Selbstverständlich
hängt die Dauer des Verdampfungsprozesses und der Grad der Konzentration der :Milchflüssigkeit
von der Natur und der Qualität der frischen Milch ab, die dem erfindungsgemäßen
Verfahren unterworfen wird, insbesondere von dem Gehalt an Fett und anderen festen
Stoffen.
-
Die Milchbehälter können unabhängig voneinander, wenn der Flüssigkeitsinhalt
entleert worden ist, durch Leitungen 12 und 12b Mittels eines Dampf- und Heißwasserstrahles
gereinigt werden.
-
Die Milchbehälier stehen ferner mit einer Hochdruckmilchpumpe 1d.
in Verbindung, welche das Milchkonzentrat, sobald der erforderliche Konzentrationsgrad
erreicht ist, durch eine Sprühdüse 1.5 in eine Milchtrocknungskammer 16 hineinspritzt.
Durch die Leitung 17 und durch Öffnungen 18, die konzentrisch rings um die Sprühdüse
15 angeordnet sind, strömt durch Einrichtungen, welche weiter unten noch
näher beschrieben werden
sollen, ein kontinuierlicher Strom oder
Strahl von verhältnismäßig warmem, trockenem Wasserstoff in die Trocknungskammeri6
ein. Dieser Wasserstoff besitzt die notwendige Temperatur und -denjenigen Grad von
Trockenheit, der notwendig ist, um durch Feuchtigkeitsverdampfung der konzentrierten
Milch das darin noch enthaltene Wasser zu entziehen. Das trockene Milchpulver fällt
dann durch einen Fülltrichter z9, der in bekannter Weise automatisch wirkt, in eine
Verpackungsschachtel 2o. Da das in abgemessenen Quantitäten abgefüllte Milchpulver
noch in Verbindung mit der Wasserstoffatmosphäre steht, so wird dies Pulver durch
Absorption ordentlich mit dem Wasserstoff durchdrungen, bevor es automatisch von
einer Schutzhülle aus chemisch den Inhalt nicht angreifendem Papier umgeben wird
und dann, falls erforderlich, in einer verschlossenen, vorzugsweise durchsichtigen
und gasdichten Verpackung oder Karton eingeschlossen wird. Erst dann wird es endgültig
in die gewöhnliche Sauerstoffatmosphäre gebracht.
-
An Stelle von Packpapier oder Karton können natürlich auch Schachteln
aus Metall oder irgendeinem anderen geeigneten Material Verwendung finden.
-
Der Vorverdampfer steht mittels seiner Leitung mit der Niederdruckdampfkammer
21 in Verbindung. Von dort aus führt die Saugleitung z2 zu dem mechanisch angetriebenen
Kompressor 23, welcher die Wasserdämpfe aus der Dampfkammer 2z ansaugt, komprimiert
und dann die komprimierten Dämpfe in die Druckleitung 24 und von dort aus in den
Dampfraum des Vorverdampfers 3, in welchem sie die Verdampferröhreri 5 umgeben,
hineindrückt. Durch die Kompression werden die Wasserdämpfe .außerordentlich heiß,
und es ist erforderlich, diese Temperatur ohne Wärmeverlust herabzusetzen, bevor
die Dämpfe in den Dampfraum des Vorverdampfers Leinströmen; denn die Wände der von
diesem Dampf umgebenen Verdampferröhren sollen, wie oben bereits ausgeführt ist,
nicht wärmer als 40° C werden. Um die Temperatur herabzusetzen, wird direkt in die
komprimierten Wasserdämpfe, nachdem diese den Kompressor verlassen haben, ein Wasserstrahl
durch die Wasserdüse 25. hineingespritzt. Die Menge dieses Wassers ist regulierbar.
Wie bereits oben erwähnt, mischt sich dieses Wasser mit den aus dem Kompressor austretenden
Wasserdämpfen und wird durch die höhere Temperatt;r dieser Dämpfe verdampft. Auf
diese Weise entsteht gesättigter Wasserdampf von der gewünschten Temperatur.
-
Bei Beginn des Verfahrens wird der Vorverdampfer und die Verdampferröhre
durch einen Wasser- oder Dampfstrahl angeheizt, der aus dem Kessel 26 durch nicht
gezeichnete Verbindungsröhren und Steuerventile in den Vorverdampfer hineingeleitet
wird. Nachdem der Vorverdampfer auf die erforderliche Temperatur gebracht ist, kann
dieser Wasser- oder Dampfstrahl 6 abgeschaltet Nverden, und die weitere Erhitzung
der Verdampferröhren erfolgt durch die im Kompressor 23 verdichteten und erwärmten
Dämpfe.
-
In der Abbildung sind weitere Teile gezeichnet, welche zur Erzeugung
des Triebgases und Abspaltung des Wasserstoffes aus diesem Betriebsgas dienen.
-
27 ist ein nach dem Sauggasprinzip arbeitender Gaserzeuger, 28 ein
Staubabscheider. Beide sind von allgemein bekannter Bauart. Das Gas strömt dann
durch die gebogene Gasleitung 29 und durch einen Staubabscheider 30 von bekannter
Form zu einer Pumpe oder einem Gebläse 31, welche das Gas durch den unteren
Teil 32 der Kammer 33 des Diffusionswasserstoffabscheiders drückt. Von dort gelangt
es durch das Röhr 34 zu einer nicht gezeichneten Gasmaschine, welche die notwendige
Betriebskraft für die mechanischen Teile der Gesamtanlage liefert.
-
Gleichzeitig fließt aus dem Kessel 26 durch die in der Abb. z dargestellten
Leitungen Dampf durch die Überhitzerröhren 35 und von dort, wie in der Zeichnung
durch Pfeile angegeben, durch den oberen Teil- der Kammer 33 des Wasserstoffabscheiders,
die mit einer hohen Lage 36 von Eisen- oder Stahlspänen o.dgl. angefüllt ist, die
auf einer mit Löchern versehenen Platte 37 liegen.
-
Zwischen den Leitungen 38 und 39 befindet sich eine Vorrichtung 40
zur Messung des Gasdruckes mit Hilfe von Wässer, der zweckmäßig in beiden Röhren
38 und 39 gleich sein soll, denn dann geht die Wasserstoffabscheidung unter den
günstigsten Bedingungen vor sich.
-
Der überhitzte Dampf durchdringt vollständig die Lage 36 der Stahlspäne
o. dgl. Die Höhe dieser Lage muß dabei so gewählt werden, daß sich dieser Dampf
nicht ohne weiteres mit dem Gasstrom mischen kann, der unterhalb der Platte 37 hindurchströmt,
trotzdem - aber soll der hindurchtretende Dampfstrom durch Diffusion einen Teil
des Wasserstoffgases, der in dem Triebgas enthalten ist, aus dem unterhalb der Platte
37 fließenden Betriebsgasstrom herausziehen. Der jetzt mit Wasserstoff beladene
Dampf fließt durch das Rohr 39 in einen wassergekühlten Kondensator 41, der den
Dampf und die darin enthaltene Feuchtigkeit, kondensiert, so daß verhältnismäßig
trockenes Wasserstoffgas in die Gebläsesaugleitung 42 und von
dort
durch das zweckmäßig umlaufende Gasgebläse 43 in den Gasometer 4.4 eintritt. Dieser
Gasometer liefert die notwendige Wärme und trockene Wasserstoffatmosphäre für die
obenerivähnte Milchtrocknungskammer 16 in einer Weise, die jetzt kurz beschrieben
werden soll.
-
. DieWasserstoffleitungen können gegebenenfalls so angeordnet werden,
daß verhältnismäßig kaltes Wasserstoffgas auf dem Wege vom Gasometer 4.4. zu der
Milchtrocknungskammer 16 als Kühlmedium - für dasjenige Wasserstoffgas benutzt wird,
das von dem Gebläse 43 in den Gasometer44 hineinströmt. Auf diese Weise wird das
vom Gasometer 44 abströmende Gas bis auf eine gewünschte Temperatur erwärmt, bevor
es in die Milchtrocknungskammer 16 eintritt, so daß erhebliche Wärmemengen erhalten
bleiben.
-
Das Gebläse43 erzeugt in bekannter Weise den Druck, der notwendig
ist, um das Wasserstoffgas in den Behälter 44 hineinzudrücken.
-
Es mag noch betont werden, daß zweckmäßigerweise mechanische Mittel
vorgesehen werden können, um die Menge des Wasserstoffgases automatisch regulieren
zu können. Derartige Einrichtungen sind vielfach bekannt und brauchen deshalb nicht
im einzelnen beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt zu werden. Derartige
Einrichtungen bestehen beispielsweise in einem Einlaßventil, durch welches der überhitzte
Dampf in die Wasserstoffabscheidungskammer 33 eintritt und bei welchem der Durchfluß
automatisch eingestellt, gegebenenfalls auch vollständig abgesperrt wird. Für diese
Zwecke können geeignete Steuerstangen und Hebel verwendet werden, die auf das automatisch
regelbare Dampfeinlaßventil und die Glocke des Gasometers 44 einwirken.
-
Das Wasserstoffgas fließt von dem Gasometer 44 durch die Leitung 45
zu einem Wasserstofferhitzer 46, der durch niedriggespannte Dämpfe aus dem Kessel
26 beheizt wird. Dadurch wird das Wasserstoffgas bis zu der erforderlichen Trocknungstemperatur
erhitjt, bevor es in regelbaren Mengen durch ein geeignet gebautes und zweckmäßig
angeordnetes, aber nicht in den Zeichnungen dargestelltes Steuerventil in regelbaren
Mengen durch die Zuleitung 47 in die Milchtrocknungskammer 16 hineinfließt.
-
Selbstverständlich bildet der Dampf, der in dem Kessel 26 in
üblicher Weise für die Gaserzeugung, gegebenenfalls auch zur Anfangsbeh:eizung des
Vorverdampfers 3 dient und der dann in die Wasserstoffabscheidungskammer 33 und
den Wasserstofferhitzer 46 hineinströmt, lediglich einen Teil der erheblich größeren
Dampfmengen, die für allgemeine Erhitzungs- und Reinigungszwecke in Verbindung mit
dem Gesamtverfahren nach der Erfindung erforderlich sind und die auf diese Weise
wirtschaftlich erzeugt werden können. -Das mit Feuchtigkeit beladene Wasserstoffgas,
welches zurTrocknung desMilehkonzentrates gedient hat, fließt, nachderp es die Trocknungskammer
16 verlassen hat, durch einen zweckmäßig gebauten Staubabscheider, der geeignet
ist, etwaiges Milchpulver, welches aus der Trocknungskammer mitgerissen ist, zu
sammeln und wieder zurückfallen zu lassen. Ein derartiger Staubabscheider, der mit
48 bezeichnet ist, kann entweder als Zentrifugalabscheider oder als sogenannte Wirbeltype
oder nach dem elektrostatischen Verfahren arbeiten.
-
Das feuchtigkeitsbeladene Wasserstoffgas wird so von dem etwa darin
enthaltenen Milchpulver befreit und -fließt nunmehr durch einen Wasserstoffkühler
und Kondensator 49, welcher durch Kondensation den Feuchtigkeitsgehalt oder zumindest
den größeren Teil dieses Feuchtigkeitsgehaltes entfernt, bevor das Gas durch die
Saugleitung 5o in das Gasgebläse 43 eintritt und sich hier mit dem frisch abgeschiedenen
Wasserstoffgas mischt und dann in der bereits oben beschriebenen Weise in den Gasometer
44 einströmt.
-
Durch die vorstehend beschriebenen Einrichtungen läßt sich der Zweck
der Erfindung in vorzüglicher Weise erreichen, und die industrielle Erzeugung des
getrockneten Milchpulvers ist nicht nur außerordentlich wirtschaftlich, sondern
hat auch noch den Vorteil, daß die wesentlichsten Eigenschaften der Milch erhalten
bleiben, nämlich die vollständige Löslichkeit und Mischbarkeit im Wasser, die Nährstoffe,
die Verdauungseigenschaften und der Vitamingehalt, und daß auch das Verhältnis der
darin enthaltenen Mengen von Protein, Laktose, Kasein usw. erhalten bleibt.