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Pasteurisier- oder Sterilisierapparat mit Dampfeinspritzung Die Erfindung
bezieht sich auf Pasteurisier- und Sterilisierapparate, in welchen der Pasteurisier-oder
Sterilisiervorgang durch Dampfeinspritzung in den vorzugsweise fein verteilten Stoff
erfolgt.
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Die bekannten Apparate dieser Art weisen neben guten Eigenschaften
einige Nachteile auf. Ein erster Nachteil besteht in der Schwierigkeit, eine vollkommen
stabile Behandlungstemperatur zu erreichen. Ein anderer Nachteil besteht darin,
da8 ° der Gehalt an trockenem Stoff am Ausgang des Apparates kaum der gleiche sein
kann wie am Eingang; durch die Dampfeinspritzung findet nämlich eine gewisse Verdünnung
des Produktes statt, die bisher nicht genügend beseitigt werden konnte.
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Die Erfindung hat einen verbesserten Pasteurisier- oder Sterilisierapparat
der vorerwähnten Art zum Gegenstand, der die vorerwähnten Nachteile nicht besitzt.
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Eine erste Verbesserung besteht darin, daß der Sattdampfdruck innerhalb
des Pasteurisier- oder Sterilisierraumes praktisch konstant auf einem der gewünschten
Behandlungstemperatur entsprechenden Wert gehalten wird und zwar dadurch, daB die
Menge des in diesen Raum eingeführten entspannten
Dampfes in Abhängigkeit
von den Druckänderungen in diesem Raum durch Steuerung der Öffnung des Dampfeinlaßventils
geregelt wird.
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Diese Regelung kann in der Praxis dadurch erfolgen, daß die Öffnung
des den Dampf in den Pasteurisier- oder Sterilisierraum einlassenden .Dampfventils
mit Hilfe eines Relais, z. B. eines Membränrelais, eingestellt wird, das unter der
Wirkung des innerhalb des Raumes herrschenden Druckes steht.
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Eine andere Verbesserung nach der Erfindung, die zusammen mit der
ersten angewendet werden kann, besteht darin, daß dem Pasteurisier- oder Sterilisierapparat
ein Flächenvorwärmer zugeordnet wird, dem der aus dem Pasteurisier- oder Sterilisierraum
kommende Dampf zugeführt wird, der auf einem der Behandlungstemperatur entsprechen#
den Druck gehalten wird, wobei der zu behandelnde Stoff vor dessen Einspritzung
in den Raum durch den Vorwärmer geleitet wird.
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Durch diese Anordnung kann der Behandlungsvorgang in zwei Stufen erfolgen:
a) Vorwärmen der Flüssigkeit ohne Verdünnung in dem Flächenvorwärmer, b) anschließende
- Nachbehandlung durch den eingespritzten Dampf.
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Bei dieser letzten Behandlungsstufe bleiben alle bekannten Eigenschaften
der Dampfeinspritzapparate beibehalten.
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Falls der bestehende Apparat einen einzigen Behandlungsraum besitzt,
kann durch die erfindungsgemäße Einrichtung die Verdünnung des Produktes viel niedriger
gehalten und in bestimmten Grenzen unabhängig von der Anfangstemperatur sowie der
Behandlungstemperatur des Produktes gehalten werden.
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Bei Anwendung 'von anderen bekannten Apparaten kann sogar durch die
erfindungsgemäße Einrichtung die Verdünnung vollständig ausfallen. Dies trifft insbesondere
bei Apparaten mit zwei Kammern zu, wobei in der einen Kammer die Behandlung durch
Dampfeinspritzung stattfindet, während das behandelte Produkt in der anderen Kammer
einer Entspannung unterworfen wird, wobei der bei dieser Entspannung entstehende
Dampf zum Erwärmen des kalten- Produktes in einem Flächenaustauscher benutzt wird.
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Im letztgenannten Fall wird durch die erfindungsgemäße Anordnung eines
zweiten Austauschers, der durch den aus der Behandlungskammer unter einem der gewünschten
Behandlungstemperatur entsprechenden Druck gehaltenen Dampf gespeist wird, die Möglichkeit
geschaffen, bei. Anordnung eines Ventils in der Verbindungsleitung zwischen diesem
Austauscher und der Behandlungskammer den Wassergehalt des behandelten Produktes
zu. ändern, und zwar im positiven oder negativen Sinne gegenüber dem Anfangsgehalt,
beiderseits eines Nullwertes.
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Die Zeichnung veranschaulicht Ausführungsbeispiele der Erfindung,
und zwar ist Fig. i eine schematische Darstellung eines Sterilisiere oder Pasteurisierapparates
mit Dampfeinspritzung mit einer einzigen Behandlungskammer unter Anwendung der beiden
vorerwähnten erfindungsgemäßen Verbesserungen, Fig. 2 eine schematische Darstellung
eines Apparates mit einer Behandlungskammer und einer Entspannungskammer unter Anwendung
der ersten erfindungsgemäßen Verbesserung, Fig. 3 eine schematische Ansicht eines
ähnlichen Apparates wie in Fig. 2 unter Anwendung der zweiten erfindungsgemäßen
Verbesserung.
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In der Ausführungsform nach. Fig. i besteht der Apparat aus einem
Pasteurisier- oder Sterilisierraum i, in welchen das in 2 zuströmende Produkt durch
eine Düse 3 eingespritzt und wobei in 6 der Dampf eingeführt wird, der durch eine
mit einem Ventil 5 versehene Leitung q. zugeleitet wird.
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Der Öffnungsquerschnitt des Dampfeinlaßventils 5 wird erfindungsgemäß
durch ein Relais 7 automatisch eingestellt, das mit dem.Raum i durch eine Leitung
8 derart verbunden ist, daß der innerhalb des Raumes i herrschende Sattdampfdruck
auf einem konstanten Wert gehalten wird, der der gewünschten Behandlungstemperatur
entspricht. Das Relais 7 kann dabei ein Membranrelais üblicher Art sein, das auf
ebenfalls .übliche Weise mit dem Ventils verbunden wird.
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Der zweiten erfindungsgemäßen Verbesserung entsprechend wird das in
2 eintretende kalte Produkt vor dessen Einspritzung in den Raum r durch einen Flächenaustauscher
9 geleitet, zu welchem ein Teil des Dampfes durch eine Leitung io aus dem Raum i
geleitet wird, wobei der Druck dieses Dampfes, wie bereits erwähnt,. bei einem der
Behandlungstemperatur entsprechenden Wert gehalten wird. Das Produkt wird somit
auf eine Temperatur erwärmt, die zwischen der Anfangstemperatur und der Behandlungstemperatur
liegt, wodurch die durch die Einspritzung von Dampf in den Raum i verursachte Verdünnung
erheblich herabgesetzt wird.
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Falls der Apparat unter einem Druck arbeitet, der niedriger als der
Atmosphärendruck ist, so werden die nicht kondensierbaren Produkte aus dem Vorwärmer
9 durch eine Leitung i i abgeleitet, die mit einer Vakuumanlage verbunden ist.
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Der Pasteurisier- oder Sterilisierapparat nach Fig. 2 weist eine Behandlungskammer
i auf, in welche das zu behandelnde Produkt in 3 eingeleitet und der Dampf in 6
eingespritzt wird, und eine Entspannungskammer 12, in welche das am unteren Ende
der Kammer i gesammelte Produkt in 13 eingespritzt wird. Die Entspannungskammer
12 ist durch eine Leitung 14 mit einem Flächenaustauscher 15 verbunden, in welchem
das in 2 eintretende Produkt durch den in der Entspannungskammer erzeugten Dampf
vorgewärmt wird. Das in der Entspannungskammer 12 unten sich ansammelnde Produkt
wird durch eine Pumpe 16 herausbefördert.
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Der Apparat ist hierbei mit der ersten erfindungsgemäßen Verbesserung
versehen, indem das Dampfeinlaßventil 5 durch ein . Relais 7 gesteuert wird, das
durch eine- Leitung B. mit der Behandlungskammer derart verbunden ist, daß" der
Dampf in
dieser Kammer unter einem konstanten Druck gehalten wird,
der der gewünschten Behandlungstemperatur entspricht. Der Apparat weist dagegen
die zweite erfindungsgemäße Verbesserung (Erwärmung des Produktes in einem durch
den Dampf aus der Kammer -i gespeisten Flächenaustauscher) nicht auf. Dabei wird
festgestellt, daß trotz der Erwärmung des Produktes im Austauscher 15 die Verdünnung
zwar herabgesetzt wird, aber noch bedeutend bleibt.
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Wird mit ti die Temperatur des Produktes am Ausgang des Austauschers
15, mit t2 die Temperatur des Dampfes in der Entspannungskammer i2, mit t3 die Temperatur
des Produktes am Austritt dieser letzten Kammer und mit T die Temperatur des Produktes
am Austritt der Behandlungskammer i bezeichnet, so kann angenommen werden, daß die
Temperaturen t3 und t2 im wesentlichen gleich sind; die Temperatur t1 bleibt aber
zwangläufig niedriger als t2. Infolgedessen ist: T- t1>T-t2.
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Die Menge des in der Entspannungskammer 12, erzeugten Dampfes ist
niedriger als die zum Erwärmen des Produktes von t1 auf T erforderlichen Menge.
Dies bedeutet, daß eine Verdünnung stattfindet.
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Die Apparatur nach Fig.3 ist derjenigen nach Fig. 2 ähnlich, mit dem
Unterschied, daß das Produkt, nachdem es den Vorwärmer durchlaufen hat und bevor
es in die Behandlungskammer i eingespritzt wird, durch einen Flächenvorwärmer 9
geleitet wird, dem durch eine Leitung io Dampf aus der Behandlungskammer i zugeführt
wird, und zwar bei einem Druck, der der gewünschten Behandlungstemperatur entspricht.
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Für die gleichen Werte der Anfangstemperatur O des in 2 eintretenden
Produktes und der Temperatur T in der Behandlungskammer i sind die Temperaturen
t1, t2 und t3 die gleichen wie im vorerwähnten Fall. Am Austritt des Vorwärmers
9, der den Dampf bei der Behändlungstemperatur T erhält, ist das Produkt auf eine
Temperatur ti gebracht worden, die höher ist als t1. Die Verdünnung ist somit zwangläufig
niedriger als in den vorhergehenden Beispielen.
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Der Apparat kann so bemessen werden, daß die Verdünnung gleich Null
ist d. h.: T-t1'=T-t2 oder daß die Menge des während der Entspannung in der Kammer
12 entstehenden Dampfes gleich derjenigen Menge ist, die für die Erwärmung von ti
auf T erforderlich ist. In der die Behandlungskammer i mit dem Vorwärmer 9 verbindenden
Leitung io kann gegebenenfalls. ein Ventil 17 eingebaut werden, mit dessen
Hilfe bei richtiger Bemessung des Vorwärmers 9, der Wassergehalt des behandelten
Produktes um eine gewisse Menge geändert werden kann, oberhalb oder unterhalb des
Anfangsgehaltes des in 2 eintretenden Produktes. Diese Regelung kann mit Hilfe eines
durch den Temperaturunterschied zwischen ti und t2 beeinflußten thermoetatischen
Relais selbsttätig erfolgen. Der Wassergehalt des behandelten .Produktes kann also
durch einfache Betätigung eines Einstellknopfes geändert werden, und zwar im positiven
oder negativen Sinn beiderseits eines Nullwertes.