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Verfahren und Vorrichtung zum Pasteurisieren von Milch Bei den bekannten,
heute üblichen Pasteurisieranlagen für Milch sind zwei Arbeitsstellungen erforderlich;
in der einen, der eigentlichen Betriebsstellung, wird die Milch pasteurisiert, in
der anderen, der sogenannten Umlaufstellung, wird die Milch im Kreislauf geführt.
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In der Betriebsstellung der Anlage saugt eine Pumpe die in den Milchannahmebehälter
der Meierei gegebene Milch an und drückt sie über einen ersten Wärmeaustauscher
zur Zentrifuge. Diese drückt die zentrifugierte Milch durch das weitere Anlagesystem,
z. B. einen zweiten Wärmeaustauscher, einen Milcherhitzer, in welchem die Milch
pasteurisiert wird, einen Heißhalter und zurück über den zweiten und ersten Wärmeaustauscher
zum Milchkühler. Die Umlaufstellung ist erforderlich, wenn die Pasteurisiertemperatur
noch nicht erreicht ist; dies ist beim Anfahren des Milcherhitzers der Fall oder
wenn sie während des Pasteurisierens absinkt. In der Umlaufstellung führt man die
Milch so lange im System im Kreise um, bis sie die nötige Pasteurisiertemperatur,
z. B. 7a°, hat. Hierzu wird der Lauf der Milch durch das System so gesteuert, daß
sie nicht über die Wärmeaustauscher zurückläuft und zum Kühler fließt, sondern vom
Erhitzer oder vom hintergeschalteten Heißhalter wieder zur Milchpumpe fließt. Das
Steuerorgan ist ein in das Leitungssystem gelegter Dreiwegeumschalter.
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Dabei hat man aber bei den bisher üblichen Umlaufverfahren die Milch
grundsätzlich zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt, entweder unmittelbar
oder
über das StandTahr einer Mengenregwliervorrichtung. In denAnnahmebehälter darf dabei
die Milch nicht zurückgeführt werden, denn sie würde die im Annahmebehälter befindliche
Milch unerwünscht erwärmen und sich dabei abkühlen. Man hat deshalb ein Vorlaufgefäß
in die Saugleitung der Pumpe eingebaut. Hierdurch entstehen aber erhebliche betriebliche
Schwierigkeiten, weil bei niedrigem Milchspiegel im Annahmebehälter schon durch
das Vorlaufgefäß Luft in die Pumpe eingesaugt wird. Nachteilig ist ferner, daß sich
dabei heiße und kalte Milch im Anschlußstutzen des Annahmebehälters mischen. Außerdem
muß auch noch eine Leitung vom Milcherhitzer zurück zur Pumpe geführt werden. Wird
die Milch über das Standrohr einer Mengenreguliervorrichtung zurückgeführt, so treten
weitere Schwierigkeiten auf, denn das Standrohr wird während des Umlaufens der Milch
mit der vollen Stundenleistung beschickt, wodurch sich der Milchdurchlauf durch
die Blende erheblich vergrößert. Vor allen Dingen aber kann man auf die bisher bekannte
Weise nicht die richtige Milchmenge während des Anfahrens des Milcherhitzers einstellen;
dies ist ein schwerwiegender Nachteil.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das vorher beschriebene
Umlaufverfahren beim Pasteurisieren von Milch, bei welchem die zu pasteurisierende
Milch beim Unterschreiten ihrer Pasteurisiertemperatur im Kreislauf durch den Milchseparator,
durch ein System von Wärmeaustauschern und Erhitzern und zurück zur Pumpe geleitet
wird..
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Die Erfindung bezweckt, die beschriebenen Mängel der bekannten Umlaufverfahren
zu beseitigen und ein Pasteurisierverfahren mit Umlaufverfahren zu schaffen, durch
welches die bis zum Erreichen der richtigen Pasteurisiertemperatur in Umlauf zu
versetzende Milchmenge erheblich kleiner ist und schonungsvoller behandelt wird
als bei den bisher bekannten Umlaufverfahren. Sie bezweckt ferner, die Pasteurisieranlage
zu vereinfachen und an Wärme und Betriebsstrom zu sparen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Pasteurisier- und Umlaufverfahren
für Milch vorgeschlagen, bei welchem die zu pasteurisierende Milch beim Unterschreiten
der Pasteurisiertemperatur im Kreislauf durch die eine Förderpumpe und einen selbstfördernden
Separator umfassende Pasteurisieranlage geleitet wird, welche sich der Erfindung
gemäß dadurch kennzeichnet, daß beim Einstellen der Pasteurisieranlage auf Kreisumlauf
der Milch der Milchseparator allein den Umlauf bewirkt, wobei der Förderdruck des
Separators eine zu- und abschaltbare Drossel in der Druckleitung der Pumpe wirksam
werden läßt.
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Die Erfindung -betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des
vorher beschriebenen Verfahrens, welche sich kennzeichnet durch ein mit Rohranschlußgewinde
versehenes, vorzugsweise genormtes T-Stück, einen im zur Rücklaufleitung gehörigen
Teil des T-Stückes fest angeordneten, als Scheibe mit einem mittleren Durchgangsloch
ausgebildeten Hubbegrenzungskörper für einen gegen Verdrehen gesicherten, im T-Stück
auf und ab gleitbar angeordneten kolbenartigen Drosselkörper mit einem einstellbaren
Durchgangsquerschnitt für die Milch.
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Die Erfindung kennzeichnet sich ferner durch einen mit einer mittleren
Bohrung versehenen Kolben als Drosselkörper, dessen Mantel eine über einen Winkel
von etwa i2o° gehende Aussparung hat, ein mit einem drehbar in die Kolbenbohrung
passenden Zapfen versehenes, im Durchgangsloch des Hubbegrenzungskörpers auf und
ab bewegbar angeordnetes, gegen Verdrehen gesichertes Rohr mit seitlichen Bohrungen
und eine drehbar auf den Rohrzapfen passende Scheibe mit gleichem Querschnitt wie
der Drosselkörperkolben, auf welcher der Kolben ruht und gegenüber welcher er einstellbar
und durch eine achsenmittige Schraube des Rohrzapfens feststellbar ist.
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In der Zeichnung ist das vorgeschlagene Verfahren nach einem Schema
der Fig. z erläutert. Fig. 2 und 3 zeigen im Schnitt als Einzelheiten und in zwei
Betriebsstellungen eine Ausführungsform der Drossel der Vorrichtung für die Durchführung
des vorgeschlagenen Verfahrens; Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der
Fig. 2; Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Drosselkörper der Vorrichtung nach Fig.
2 bis 4.
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Beschreibung des Schemas nach Fig. i : Es bezeichnet i den Annahmebehälter
in einer Meierei, in den die angelieferte Milch gegeben wird, 2 eine Kreiselpumpe,
3 ihre an den Annahmebehälter i angeschlossene Saugleitung und 4 ihre Druckleitung.
An diese ist eine bei 5 schematisch dargestellte, gemäß der Erfindung durchgebildete
Drossel angeschlossen. Von der Drossel 5 führt eine Vorlaufleitung 6 zu einem ersten
Wärmeaustauscher 7, von dort über eine Leitung 8 zum Einlaufgefäß 9 einer Zentrifuge
io üblicher Bauart. Diese drückt die zentrifugierte Milch über eine Leitung i i
durch das weitere System, nämlich einen zweiten Wärmeaustauscher 12, einen durch
eine bei 13 schematisch gezeichnete Vorrichtung 13 fremdbeheizten Erhitzer
14 bekannter Art, einen Heißhalter 15, über eine Leitung 16 und einen Dreiwegeumschalter
17, eine Leitung 18 und über die schon erwähnten Austauscher 12 und 7 zu einem Kühler
i9, ebenfalls bekannter Bauart..
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Vom Dreiwegehahn 17 führt eine Rücklaufleitung 2o zur Drossel 5. In
der Leitung 16 liegt eine Temperaturmeßvorrichtung 21, und an die Leitung 8 zum
Einlaufgefäß 9 des Milchseparators ist eine schematisch angedeutete bekannte Vorrichtung
22 zur Begrenzung der Nennstundenleistung des Milcherhitzers 14 geschaltet. Diese
führt die aus dem Standrohr 23 überlaufende Milch aus dem Überlaufgefäß über eine
Leitung 24 in den Annahmebehälter i zurück.
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Beim Anfahren des Erhitzers 14 und wenn die Pasteurisiertemperatur
unterschritten ist, wird die Anlage auf Umlaufbetrieb geschaltet. Hierzu wird
der
Dreiwegeumschalter 17 so gelegt, daß die Leitung i8 abgesperrt und die Rücklaufleitung
ho geöffnet ist. Der Milchseparator drückt dann die zentrifugierte Milch über den
Dreiwegeumschalter 17 und die Rücklaufleitung 20 zur Drossel 5. Diese wird durch
den Druck der Milchzentrifuge io betätigt.
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Wie dies im besonderen geschieht, wird nach der in den Fig. 2 bis
5 gezeigten Drosselvorrichtung erläutert.
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Mit 30 ist ein T-Stück bezeichnet, das an seinen drei Mündungen
31, 32, 33 mit Gewinde 34 versehen ist. An die Mündung 31 wird die nicht weiter
dargestellte Druckleitung 4 der Milchpumpe :2 angeschlossen, an die Mündung 32 die
nicht weiter dargestellte, zum ersten Wärmeaustauscher 7 führende Vorlaufleitung
6 und an die Mündung 33 die Rücklaufleitung 20.
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35 ist ein zylindrisches Rohrstück mit einem Anschlagflansch 36, von
dessen Innerm 37 zwei einander gegenüberliegende Bohrungen 38 nach außen führen.
Der Mantel des Rohres hat einen bis zum Flansch 36 reichenden länglichen Schlitz
39. Das Rohrstück 35 setzt sich nach oben in einen Zapfen 4o fort, der ein achsenmittiges
Gewindeloch 4,1 zum Einschrauben einer Kopfschraube 42 hat. Auf den Zapfen 4o sind
eine zylindrische Scheibe 43 und ein zylindrischer Kolben 44 geschoben, die hierzu
eine mittlere Bohrung 45 haben. Der Kolben 44 ruht frei drehbar auf der Scheibe,
die ebenfalls um den Zapfen 40 frei drehbar ist. Der Mantel des Kolbens 4.4 hat
eine etwa über einen Winkel von 12o° gehende Aussparung 47; eine gleiche Aussparung
hat die Scheibe, so daß sie und der Kolben 44 den gleichen, aus Fig. 5 ersichtlichen
Querschnitt haben.
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.@ 48 ist ein in die Mündung 33 des Rohrstückes 30 eingesetzter Hubbegrenzungskörper.
Er ist im wesentlichen als Scheibe ausgebildet und im Mündungsteil 33 durch einen
in eine entsprechende Aussparung 5o des Mündungsteiles 33 des Rohrstückes eingreifenden
Ansatz 49 gegen Verdrehen gesichert. Der Hubbegrenzungskörper 48 hat eine mittlere
Bohrung 51, durch welche das Rohrstück 35 mit Spiel ragt. Die Rücklaufleitung 2o
wird mit ihrem Verbindungskonus 52 durch eine Überwurfmutter 53 fest gegen das Rohrstück
3o gezogen und ist durch Verdichtungsringe 54 und 55 oben und unten abgedichtet.
Ein in den Hubbegrenzungskörper 48 eingesetzter Stift 56 ragt in den Schlitz 39
des Rohrstückes 35, das somit gegen Verdrehen gesichert ist. Das Rohrstück 35, die
auf seinen Zapfen 4o aufgesetzte Scheibe 43, der Kolben 44 und die Kopfschraube
42 bilden den Drosselkörper der Vorrichtung und können sich als einheitlicher Bauteil
relativ zum festen Hubbegrenzungskörper auf und ab bewegen, wobei der Teil 44 wie
ein Kolben in einem Zylinder auf und ab gleitet.
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Des weiteren läßt sich der Kolben 44 mit seiner Aussparung 47 gegenüber
der Scheibe 43 und ihrer Aussparung um den Zapfen 4o verdrehen, so daß sich ein
Durchflußquerschnitt für die durch die Rücklaufleitung 2o in das Rohrstück 35 eintretende
und durch die Löcher 38 austretende Milch von i2o bis o° des Aussparungsbogens 47
einstellen und durch die Kopfschraube 42 festlegen läßt. In Fig: 4 ist der zwischen
der Scheibe 43 und dem Kolben 44 beispielsweise ein- und festgestellte Durchflußquerschnitt
bei 57 gezeigt. Die beiden Teile 43 und 44 lassen sich, solange sie noch nicht durch
die Kopfschraube 42 fest miteinander verbunden sind, zusammen frei um den Zapfen
40 des Rohrstückes 35 drehen, so daß man also auch die Lage des Durchflußquerschnitts
57 innerhalb des T-Stückes 30 und gegenüber dem Eintrittsquerschnitt der
T-Stückmündung 32 der Vorlaufleitung 6 einstellen kann.
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Wirkungsweise des Umlaufverfahrens gemäß der Erfindung und der vorher
beschriebenen Vorrichtung: Damit das Betriebsverfahren und das Umlaufverfahren gemäß
der Erfindung durchgeführt werden können, muß vorher die nach den Fig. 2 bis 5 beschriebene
Drosselvorrichtung so eingestellt werden, daß sowohl beim Betriebsverfahren als
auch beim Umlaufverfahren im jeweiligen Anlagensystem die gleichen Druck- und Widerstandsverhältnisse
herrschen.
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Man ermittelt zunächst durch ein in die Leitung 16 (s. Fig. i) vor
dem Dreiwegeumschalter 17 eingebautes, nicht weiter dargestelltes Manometer bekannter
Art den Druck vor dem Dreiwegehahn 17 bei der Betriebsstellung. In dieser Stellung
befindet sich der Druckkörper 44 in der in. Fig. 2 gezeigten Grundstellung, d. h.
die Milchpumpe 2, eine Kreiselpumpe, fördert die Milch über die Druckleitung 4,
den Anschlußstutzen 31 des T-Stückes in die offene Vorlaufleitung 6. Wird der Dreiwegeumschalter
17 in die Umlaufstellung gelegt, wobei die Leitung i8 abgesperrt und die Rücklaufleitung
2o geöffnet wird, geht der Druckkörper 44 aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in
die in Fig. 3 gezeigte. Das in der Leitung 16 befindliche Manometer zeigt in der
Umlaufstellung einen geringeren Wert an, weil die Widerstände des Betriebsweges
ausgeschaltet sind. Nunmehr wird der Widerstand der Rücklaufleitung 2o auf den gleichen
Widerstand des Betriebsweges einreguliert. Dies geschieht, indem der Drosselkörper
44 gegenüber der Scheibe 43 verdreht und somit der richtige Drosselquerschnitt 57
ermittelt und festgelegt wird. Nachdem dies geschehen ist, muß auch noch dieser
Drosselquerschnitt 57 in eine bestimmte Lage zum Eintrittsquerschnitt der T-Stückmündung
32 der Vorlaufleitung gebracht werden, damit die Zunahme des Druckes der Pumpe :2
für die Vorlaufleitung 6 unwirksam gemacht wird. Der Druck der Pumpe 2 nimmt deshalb
zu, weil in der Umlaufstellung die volle Stundenleistung der Anlage von der Rücklaufleitung
2o in das T-Stück 30 eingeführt wird. Hierdurch wird die Förderung der Pumpe
:2 unterbunden. Dadurch erhöht sich der Leistungsdruck bis auf den Nullförderdruck
der Pumpe gemäß ihrer Kennlinie. Dieses Ansteigen des Druckes muß in der Vorlaufleitung
6 unwirksam gemacht werden, weil sonst die durchlaufende Milchmenge entsprechend
größer würde.
Ist der Drosselquerschnitt 57 des Drosselkörpers in
die vorher schon erläuterte bestimmte Lage zum Eintrittsquerschnitt der T-Stückmündung
32 der Vorlaufleitung 6 gebracht, dann ist die in Fig. i dargestellte Anlage richtig
eingestellt, und es sind das Betriebs- und Umlaufverfahren gemäß der Erfindung ordnungsgemäß
durchführbar.
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Durch das gemäß der Erfindung mögliche Pasteurisier- und Umlaufverfahren
und eine gemäß der Erfindung durchgebildete Vorrichtung zur Durchführung dieser
Verfahren wird eine Pasteurisieranlage geschaffen, in welcher die in Umlauf zu setzende
Milchmenge erheblich kleiner ist und schonungsvoller behandelt wird als bei den
bisher bekannten Pasteurisieranlagen. Die Anlage vereinfacht sich auch beträchtlich,
indem im Umlaufverfahren nicht mehr wie bisher die Milch zur Saugseite der Milchpumpe
oder zu einer Mengenreguliervorrichtung zurückgeführt wird. Durch diese Vereinfachung
der Pasteurisieranlage durch das vorgeschlagene Verfahren und die erfindungsgemäß
durchgebildete Drosselvorrichtung wird auch erheblich an Wärme und Betriebsstrom
gespart.