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Vorrichtung an Pasteurisierapparaten Bei Wärmebehandlung von Milch
benutzt man jetzt die Phosphatasedestruktion als praktischen Maßstab für die Effektivität
der Pasteurisierung, besonders der Niederpasteurisierung von Konsummilch und Käsemilch.
Vorgenommene Untersuchungen haben gezeigt, daß die Vernichtung des Phosphataseenzyms
von Temperatur und Zeit in Cbereinstimmung mit dem Arrheniusschen Gesetz abhängt
und also eine recht einfache mathematische Formulierung erhalten kann. `'Fenn man
die Erhitzungs- und Abkühlungskurve eines Milchbehandlungsapparates, gezeichnet
auf Basis von Temperatur und Zeit, kennt, hat man daher auch die Möglichkeit, die
Phosphatasevernichtungskurve aufzuzeichnen, und durch Ausmessen des von dieser Kurve
umschlossenen Areals erhält man ein Maß für die während der Wärmebehandlung vernichtete
Menge Milchphosphatase. Die Geschwindigkeit, mit welcher die Milch den Apparat durchläuft,
ist bestimmend für die Minimaltemperatur, bei der eine meßbare Phosphatasevernichtung
konstatiert werden kann, und dies ist leicht rein graphisch festzustellen. Der Bereich,
den man den Pasteurisierungsbereich nennt, erstreckt sich dann von der Stelle des
Apparats, wo die Milch die erwähnte Minimaltemperatur hat, zu einer anderen Stelle
des Apparats, wo die Milch nach stattgefundener Erhitzung und Abkühlung die gleiche
Temperatur erreicht hat.
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Der Pasteurisierbereich ist materiell von die Milch einschließenden
Flächen begrenzt und hat also ein Volumen, das durch das Produkt der Leistungsfähigkeit
des Apparats pro Sekunde und der Zeit, die die Milch zum Durchlaufen des Pasteurisierungsbereichs
braucht, ausgedrückt wird. Wird das Leistungsvermögen
mit q und
die Zeit mit s bezeichnet, dann ist das Volumen v = q x s.
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Das Volumen v kann indessen auch in anderer Weise ausgedrückt werden,
und zwar durch das Produkt der Oberfläche des Pasteurisierbereichs und der Mittelschichtdicke
der behandelten Milch. Wenn die Gesamtabgrenzungsfläche mit F und die Mittelschichtdicke
mit d bezeichnet werden, erhält man das Volumen durch v = F x d ausgedrückt.
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Aus diesen beiden Formeln erhält man q x s = F x d. Zieht man
nun den recht logischen Schluß, daß q und F immer in fast dem gleichen Verhältnis
zueinander stehen müssen, was richtig sein muß, da z. B. doppelt so großes Leistungsvermögen
doppelt so große Heiß- und Kühlfläche fordert, muß die Mittelschichtdicke d auch
proportional zur Durchlaufzeit s sein.
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Infolge der gefundenen Gesetzmäßigkeit der Phosphatasevernichtung
nimmt die Zeit logarithmisch mit steigender Temperatur ab, und folglich muß die
Mittelschichtdicke auch logarithmisch mit steigender Temperatur abnehmen, was besagen
will, daß die Schichtdicke im Pasteurisierbereich eines Apparats, der mit einer
bestimmten Zeit und Temperatur arbeiten soll, mathematisch bestimmt ist. Eine Abweichung
hiervon kann nur durch eine Änderung des Verhältnisses q : F geschehen, was nur
möglich ist, wenn die Größe F noch nicht den Minimalwert, die die Wärmeaustauschtechnik
früher oder später dieser Größe geben muß, erreicht hat.
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Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, daß es bei
Niederpasteurisierung vorteilhaft ist, mit der höchstmöglichen Temperatur und der
kürzestmöglichen Zeit zu arbeiten, da man hierdurch das beste bakteriologische Resultat
erhält, so daß die Aufgabe also darin besteht, die in technischer Beziehung beste
Lösung zur Schaffung einer dünnen Milchschicht im Pasteurisierungsgebiet zu finden,
wobei es ferner von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß man die bestmögliche Gewähr
dafür hat, daß die dünne Milchschicht von gleichmäßiger oder praktisch gleichmäßiger
Dicke wird.
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In dieser Verbindung kann im übrigen auf eine Abhandlung von Ingenieur
H. Faxhol m verwiesen wer-
den, die in "Die Milchwissenschaft", Jahrg. 4,
Heft 6, S. i6i bis 166 (r949), veröffentlicht wurde und die die Bakterienvernichtung
im Verhältnis zur Milchphosphatasevernichtung behandelt.
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Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß es kaum möglich ist, auf geringere
Schichtdicken als etwa o,5 mm hinunterzukommen, wobei die Vernichtungstemperatur
auf etwa 8o° C zu liegen kommt, während die effektive Pasteurisierzeit etwa o,5
Sek, wird.
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Wenn die Milch den Apparat in einer so kurzen Zeit durchlaufen soll,
wird es notwendig, dem Apparat eine solche technische Ausführung zu geben, daß die
festgesetzte Zeit für alle Milchpartikeln eingehalten wird. Die Konstruktion muß
daher derart sein, daß sie bei Prüfung des Apparats Möglichkeit für schnelle und
leichte Änderung der Strömungsgeschwindigkeit in den verschiedenen Strömungsquerschnitten
gibt, ohne daß die Herstellung des Apparats durch diese Vornahmen wesentlich verteuert
wird. Man hat bereits dünne Milchschichten in der Erhitzungsabteilung selbst erzeugt,
z. B. durch konzentrische Anbringung zweier Rohre, das eine im andern, oder durch
Aufpressen der einen von zwei einander gegenüberstehenden Platten, so daß zwischen
den Platten eine dünne Schicht entstand. Bei der bisherigen üblichen Anwendung gefräster
Platten hat man ferner Ausfräsungen von verschiedener Tiefe an den beiden Seiten
einer Platte vorgenommen und dadurch eine dünne Schicht an der Milchseite erzielt.
Für alle bekannten Ausführungen gilt jedoch, claß sie recht kostspielig sind, und
daß die entstandene Schichtdicke nicht ohne ziemlich große Schwierigkeiten und damit
verbundene Kosten geändert werden kann, so daß also eine befriedigende Lösung bisher
nicht erzielt wurde. Bei Verwendung zweier konzentrisch angebrachter Rohre tritt
außerdem der Llbelstand auf, daß das innere Rohr einen großen Teil des Raumes im
Apparat in Anspruch nimmt, und zwar entsprechend dem ganzen Volumen des Rohrs, welches
Volumen also, ohne ausgenutzt werden zu können, verlorengeht. Im übrigen ist es
bei Anwendung solcher konzentrischen Rohre praktisch unmöglich, eine gleichmäßige
Strömung über den ganzen Querschnitt der Flüssigkeit zu erhalten, da diese normal
an der einen Seite des rohrförmigen Querschnitts zugeführt werden und wieder seitwärts
von demselben entweichen muß.
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Nach der Erfindung wird die angestrebte Schaffung einer gleichmäßigen
oder praktisch gleichmäßigen, dünnen Flüssigkeitsschicht in der einfachen Weise
ermöglicht, daß zwischen zwei einander gegenüberstehenden, ebenen oder im wesentlichen
ebenen Platten eine ebenfalls ebene oder im wesentlichen ebene Verdrängerplatte
angeordnet wird, so daß eine oder zwei in gleicher Richtung gehende dünne Strömungsschichten
der in Behandlung befindlichen Flüssigkeit gebildet werden. Die Verdrängerplatte
kann hierbei einfach lose im Zwischenraum zwischen zwei einander gegenüberstehenden
Platten aufgehängt sein, so daß eine Strömungsschicht an jeder Seite der Verdrängerplatte
gebildet wird, oder diese kann seitlich an der einen der beiden einander gegenüberstehenden
Platten z. B. durch Rollschweißung befestigt sein, wodurch eine einzelne Strömungsschicht
erhalten wird, und zwar zwischen der Verdrängerplatte und der zweiten der beiden
einander gegenüberstehenden Platten.
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Nach der Erfindung ist es möglich, die Verdrängerplatte so zu formen,
daß sie der oder den beiden dünnen Flüssigkeitsschichten praktisch die gleiche Geschwindigkeit
über die ganze Platte gibt. Zu diesem Zweck kann die Verdrängerplatte nach der Erfindung
an den Enden geschärft sein und eine passende Winkelabschneidung haben, so daß die
Flüssigkeit in die dünne Schicht oder Schichten derart hineingeleitet werden kann,
daß sie in Berücksichtigung des variierenden Einlaufwiderstandes sich gleichmäßig
über den ganzen Strömungsquerschnitt verteilt.
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Die Verwendung einer Verdrängerplatte nach der Erfindung ermöglicht
praktisch die Lösung des Problems der Schaffung einer dünnen Strömungsschicht gleichmäßiger
Dicke, da man durch Vornahme einiger Durchströmungsversuche und Herausnahme und
Wiedereinsetzung der Verdrängerplatte nach vorgenommener
Bearbeitung
derselben ihr schnell die richtige Form geben kann, ein Verfahren, das bei der üblichen
Verwendung fester Platten allzu kostspielig und daher in Praxis undurchführbar sein
würde. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist also nicht nur einfach, sondern auch
billig zur Ausführung zu bringen, so daß sie eine sehr vorteilhafte Lösung des der
Erfindung zugrundeliegenden Problems darstellt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Fig. i zeigt eine
Platte in einem Plattenpasteurisierungsapparat mit dazugehörender Verdrängerplatte
nach einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Teil des Pasteurisierungsapparats
im Längsschnitt nach der Linie II-11 in Fig. i, Fig. 3 einen Teil des in Fig. i
Gezeigten in größerem Maßstab, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig.
3. In Fig. 2 bezeichnen 11, 1, 2 und 12 vier aufeinanderfolgende ebene Platten im
Pasteurisierapparat. Zwischen den Platten i und 2 soll die wärmebehandelte Flüssigkeit
(Milch) fließen, @N,ährend an den Außenseiten der Platten entlang, d. h. in den
Zwischenräumen zwischen den Platten i und ii bzw. den Platten 2 und 12, ein Erhitzungsmittel
fließen soll. 3 in Fig. i bezeichnet eine an der Platte i angeordnete Dichtung,
die deutlicher in Fig. 3 und 4 zii erkennen ist, während 4 und 5 Zu- und Abgangsöffnungen
für die Milch sind. 8, 9 und io sind Löcl-er für das Erhitzungsmittel bzw. das Kühlmittel.
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Nach der gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den
beiden Platten i und 2 eine Verdrängerplatte 6 angeordnet, wodurch der Zwischenraum
zwischen den Platten i und 2 in zwei sehr schmale Zwischenräume geteilt wird. Bei
der gezeigten Ausführungsform ist die Platte 6 mit einigen wenigen Knasten oder
Beulen 7 versehen, die Gewähr dafür geben, daß die Schichtdicke an beiden Seiten
der Verdrängerplatte die gleiche wird. Die Enden der Platte 6 sind schräg abgeschnitten,
wie durch die Kante 611 gezeigt, deren Winkel zur Querrichtung des Apparats eine
den Verhältnissen angepaßte Größe in Hinsicht auf die bestmögliche Verteilung der
zulaufenden Milch über die ganze Breite der Verdrängerplatte erhalten kann. Die
durch das Loch 4 einfließende Milch verteilt sich also über die Verdrängerplatte
an beiden Seiten derselben und fließt somit in zwei sehr dünnen Schichten, bis sie
sich wieder sammelt und durch die Abgangsöffnung 5 entweicht.
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Wie aus dem Angeführten hervorgeht, bez@c2ckt die Erfindung besonders
Pasteurisierung von Milch, sie kann jedoch auch bei Pasteurisierung oder Wärmebehandlung
anderer Flüssigkeiten ausgenutzt werden.