DE950609C - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Butter - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 11. OKTOBER 1956

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^J Es gibt verschiedene Arten von kontinuierlichen Verbutterungsmaschinen, die in zwei Gruppen unterteilt werden können. Die erste Gruppe befaßt sich mit Maschinen, welche nach dem Prinzip des beschleunigten Schiagens des Rahmens von etwa 45 bis 50 % Fettgehalt arbeiten. Der Rahm fließt in dünner Schicht über die Wände eines gekühlten Schlagzylinders und wird durch Schläge rasch umlaufender Leisten oder Schaufeln, deren Länge der des Schlagzylinders entspricht, verbuttert. Die zweite Gruppe betrifft Maschinen, in welchen der doppelt abgeschleuderte Rahm von einem Fettgehalt von etwa 81%. durch Änderung der Temperatur und Mischen seine Phase durch Inversion, d. h. ohne Schlagen ändert. Dadurch erhält man statt normaler Butter verfestigtes Milchfett.

Die Butter aus kontinuierlichen Buttermaschinen enthält 7% Luft, die aus Faßmaschinen nur 3%. Dies beweist, daß die Umdrehungen der·Schlagorgane und die Durchflußgeschwindigkeit durch ao den Schlagzylinder bei den bekannten kontinuierlichen Buttermaschinen zu hoch sind. Der Verbutterungsvorgang ist unvollständig, was durch einen größeren Fettgehalt der aus diesen Buttermaschinen erhaltenen Buttermilch bestätigt wird. Zur Vermeidung dieses Nachteiles gibt es konti-

■ nuierliche Buttermaschinen, in welchen zwei Schlagwalzen untereinander angeordnet sind, und auch solche, bei welchen die Umdrehungszahl der Schlagorgane von ursprünglich etwa 3000 auf etwa 1450 pro Minute verringert ist, um die Verbutterung zu verlängern und die Butterkonsistenz zu verbessern.

Bei einer weiteren bekannten kontinuierlichen Verbutterungsmaschine sind auf einer Welle ein System von umlaufenden Tellern zu einem Rotor und an der Innenseite des Arbeitszylinders ein System von feststehenden äußeren Ringen zu einem Stator zusammengefügt. Hier wird der Rahm in dünnen Schichten auf die beiden miteinander abwechselnden und eine gegenseitige relative Bewegung ausführenden Flächensystemen gleichmäßig verteilt. Er strömt über die Flächen des einen Systems auf die Flächen des anderen Systems teils durch Zentrifugalkraft, teils durch freien Fall. Die umlaufenden Teller, deren obere Flächen nach Art eines Reibeisens oder einer Feile gerauht sind, damit beim Durchfluß des Rahmens über sie eine große Reibung bewirkt wird, erwärmen im hohen Maße den Rahm. Die Butteras kerne sind bei dieser Verbutterungsmaschine noch größer. Ihre Neigung zum Zusammenballen ist noch intensiver als. bei anderen Maschinen, so daß sich die gerauhte Oberfläche der Teller rasch verklebt und in eine glatte Oberfläche umgewandelt wird, über welche der Rahm ohne jede Reibungswirkung von einem Teller auf den anderen gleitet.

Die Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannten kontinuierlichen Verbutterungsmaschinen, insbesondere die der zuletzt geschilderten. Sie bezieht sich sowohl auf ein Verfahren als auch auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Butter.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß der Rahm unter dauernden Schlagen von an glatten Flächen angeordneten Schlagelementen von den Flächen des einen Systems auf die Flächen des anderen Systems befördert, wobei gegebenenfalls die Durchflußgeschwindigkeit des Rahmens in den Zwischenräumen zwischen den Flächen geändert wird und dadurch verbuttert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht darin, daß die einander zugewendeten glatten Flächen der Teller und Ringe mit Schlagleisten oder einzeln stehenden Vorsprüngen versehen sind und der Abstand der zusammenarbeitenden Flächen der beiden Systeme veränderlich ist.

Erfindungsgemäß wird an den Flächen, wo der Rahm mit der Luft in Berührung kommt, eine große Anzahl von kleinen, im Rahmplasma zerstreuten Luftblasen gebildet. Auf ihnen sammeln sich intensiv Fettkugeln, die im weiteren Arbeitsprozeß in Fettaglomerationen vereint werden, aus welchen in den Endphasen des Verfahrens kleine Butterkerne entstehen.

Der Verbutterungsvorgang beim erfindungsgemäßen Verfahren ist wirtschaftlich. Die Butterkerne trennen sich von der Buttermilch auch dann, wenn sie sich in erhöhtem Maße mit der Luft binden. Da den meisten Eiweißbestandteilen des Rahms bei dem relativ langsamen Verbutterungsvorgang gemäß der Erfindung genügend Zeit zum Übergang in die Buttermilch zur Verfügung steht, wird die Menge von Nichtfettkomponenten in der Butter im Vergleich zu den bekannten Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Butter erheblich verringert. Durch den Erfindungsvorschlag wird die Bildung von Butterkernen beschleunigt. Man kann sowohl frischen, soeben pasteurisierten Rahm als auch physikalisch und biologisch ausgereiften Rahm höherer Viskosität verbuttern und erhält hieraus gute Butter.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. 80·

Fig. ι ist ein vertikaler Schnitt der ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Querschnitt durch die Arbeitszellen hierfür in größerem Maßstab,

Fig. 3 ein vertikaler Schnitt der zweiten Ausführungform,

Fig. 4 eine Draufsicht,

Fig. 5 ein Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 3·

Auf dem Maschinenrahmen 1 - ist gemäß Fig. 1 am Ständer 2 ein z. B. vertikaler, hohler Kreiszylinder 3 befestigt, der mit einem von einem Kühlmittel durchfllossenen Mantel 4 versehen ist. Das Kühlmittel wird von unten durch den Stutzen 5 zugeführt und am oberen Ende durch den Stutzen 6 abgeleitet.

An den Innenwänden des Zylinders 3 sind abnehmbare Kreisringe 7 zwischen Distanzstücken 8 oder durch nicht gezeichnete Schrauben befestigt. Die Anzahl der Ringe sowie ihre Entfernung von- 10a einander kann beliebig geändert werden.' In der Achse des Zylinders ist auf einer Welle 9 eine Hülse 10 angeordnet, die mit übereinander angeordneten Tellern 11 versehen ist. Die Entfernung der Teller 11 voneinander sowie ihre Anzahl sind durch die Distanzringe 12 oder nicht gezeichnete Schrauben beliebig einstellbar. Die Welle 9 mit den Tellern 11 bildet den Rotor der Vorrichtung und wird entweder durch eine Riemenscheibe 13 oder direkt von einem Motor oder über ein Getriebe zur 11a Änderung der Umlaufszahlen und eine Kupplung von ihm angetrieben.

Die Hülse 10 mit den Tellern 11 ist an einem Ansatz 14 in axialer Richtung verstellbar, wodurch der Abstand zwischen den Tellern 11 und den Ringen 7 je nach Bedarf eingestellt werden kann. Die axiale Verstellung des Rotors kann auch während des Laufes der Maschine vorgenommen werden.

Die feststehenden Ringe 7 sind an ihrer Unterseite mit Leisten oder Vorsprüngen 15, die umlaufenden Teller 11 an ihrer oberen Seite mit ältt> liehen Leisten oder Vorsprüngen 16 versehen. Die Leisten können jede beliebige Form, Ausmaße, Anzahl und Höhe aufweisen. Sie können entweder an den betreffenden Flächen befestigt oder in der Form von Rippen an den Flächen ausgebildet sein. Die

Leisten oder Vorsprünge können radial oder tangential oder schräg angebracht werden.

Die Zwischenräume zwischen den Arbeitszellen, d. h. Ringen 7 und Tellern ii_; weisen eine sich von oben nach unten vergrößernde lichte Weite und die Arbeitszellen gegebenenfalls auch ein steigende Anzahl von Schlagleisten oder Vorsprüngen auf.

Der untere Ring 17 bildet einen Sammelring für die zu verarbeitende Masse. Vom Boden des Zylinders 3 führt eine Leitung 18 zu Vorrichtungen zur Weiterbehandlung der Butter.

Der zu verarbeitende Rahm wird aus einem nicht gezeichneten Behälter durch die mit einem Steuerventil 19 versehene, in den Deckel 21 mündende Rohrleitung 20 in den oberen Teil des Zylinders 3 gebracht. Der Rotor ist oben mit einer konischen Kappe 22 versehen, gegen deren Spitze das Rohr 20 mündet.'

Der Behälter ist zweckmäßig mit einer Vorrichao tung zur Sicherung eines regelmäßigen Zuflusses des Rahms unter konstantem Druck, z. B. mit einem Schwimmerregler od. dgl. versehen.

Der Deckel 21 ist am Zylinder, z. B. mittels einer Schraubenhülse 23 oder eines Bajonettverschlusses od. dgl. befestigt.

Im Innern des Ständers 2 kann eine Ölkammer zum Schmieren der Lager der Welle 9 angeordnet sein.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der durch das Rohr 20 zugeführte Rahm wird von der Kappe 22 in einer dünnen gleichmäßigen Schicht auf die obere Fläche des ersten feststehenden Ringes 7 ausgebreitet und fließt von ihm durch Freifall auf die obere Fläche des ersten umlaufenden TeI-lers 11. Dort wird er durch Schleuderkraft in das erste Arbeitselement (Ring-Teller) geschleudert. Dann gelangt er auf die obere Fläche des zweiten umlaufenden Ringes usw., so daß die Strömungsrichtung des Rahms sowie seine Durchflußgeschwindigkeit sich ständig (in genauen Zeitabständen) unter dauernden Schlagen der Schlagleisten oder Vorsprünge 15, 16 ändern. In den oberen Arbeitselementen wird die Sahrie zu Schaum geschlagen, in den mittleren entstehen Fettagglomerationen und in den unteren werden Butterkerne gebildet. Die von dem Sammelteller 17 herabfließende Buttermilch mit den Butterkernen gelangt auf den Boden des Zylinders 3 und durch den Stutzen 18 in eine Vorrichtung, in welcher die Buttermilch von den Butterkernen abgeschieden wird. Die Butterkerne werden dann in eine Waschmaschine befördert, wo sie zweimal gewaschen werden, und gelangen dann in eine Knetmaschine, aus welcher bereits ein ununterbrochener Strom von Butter zu der Form- und Verpackungsmaschine austritt. Die Vorrichtung zum Abscheiden der Butterkerne von der Buttermilch, die Wasch- und Knetvorrichtung sowie die erforderlichen Transportvorrichtungen sind bekannt. Sie können auf derselben Grundplatte oder Ständer 1 wie der Zylinder 3 der Vorrichtung oder getrennt angeordnet sein.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtungen hat es sich gezeigt, daß eine bestimmte Regelung der Temperaturen, mit welchen das Schlagen in verschiedenen Arbeitsphasen erfolgt, den Arbeitsvorgang wirtschaftlicher gestaltet und die Qualität der erhaltenen Butter erhöht. Diesem Zweck dient vorzugsweise die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform.

Auf dem Rahmen 31 der Maschine ist auf einer Grundplatte 32 ein aus rillenförmigen Ringen 33 zusammengestellter Arbeitszylinder gelagert. An die offene Seite jeder Rille ist eine ringförmige Fläche oder ein Ring 34 von V-förmigem Querschnitt angeschlossen, so daß die Rille 33 mit dem Ring 34 eine Baueinheit, d. h. eine Zelle des Zylinders oder des Stators bildet.

In der Zylinderachse ist eine Welle 35 einerseits in einem am Rahmen 31 der Maschine befestigten Lager 36, andererseits in einem Lager 37 im Deckel 38 des Zylinders gelagert. An der Welle 35 ist ein Rotor 39 angeordnet, der ein System vonTellern 40 trägt, die gleichfalls einen V-förmigen Querschnitt aufweisen und in bestimmten Abständen durch Distanzhülsen 41 gehalten werden. Die Teller 40 ragen in die Zwischenräume zwischen den Ringen 34. Die zusammenwirkenden Flächen sind mit Schlagleisten oder Vorsprüngen 42, 43 versehen. Die Leisten ,sind entweder mit Schrauben, Nieten oder durch Schweißung befestigt oder unmittelbar an den Flächen der Teller und Ringe gebildet.

Der Rotor 39 hat an seinem unteren Ende eine Wulst 44, der auf Ringen 45 abgestützt ist. Sie sind in einem Fußlager 46 befestigt, welches mittels eines Gewindes in einer an dem Maschinenrahmen 31 befestigten Schraubenmutter 47 verschiebbar ist. Durch Drehung des Fußlagers 46, z. B. mit einem in eine Aussparung 48 eingelegten Werkzeuges wird der Rotor mit den Tellern 40 gegenüber den Ringen 34 des Stators gehoben oder gesenkt, wodurch die Entfernung der Arbeitsflächen voneinander geändert werden kann. In der eingestellten Lage wird der Rotor durch eine Sicherungsmutter 49 gesichert. Diese Einstellung kann auch während des Laufes der Maschine durchgeführt werden. Man kann eine beliebige, an sich bekannte, von außen zugängliche Vorrichtung zur Drehung des Lagers, z. B. einen Hebel mit einer auf ein Sperrad einwirkenden Klinke, Zahnräder od. dgl., verwenden.

Die Welle 35 wird entweder unmittelbar durch den Motor oder über eine Kupplung und Übersetzungsgetriebe zwecks Änderung der Umlaufzahlen angetrieben.

In der Stirnplatte 32 ist ein Zuführungsstutzen 50 für die Zufuhr von Rahm in den Arbeitszylinder angeordnet. In dem Stutzen 50 ist ein Injektor 51 eingeschaltet, in welchem der Rahm mit Kohlendioxyd gemischt wird. Der Rahm wird entweder aus einem mit einem Schwimmer oder einer anderen Regelvorrichtung versehenen Behälter durch eine Pumpe oder in einer anderen Weise zugeführt.

In dem gegenüberliegenden Deckel 38 ist eine Abführleitung 52 angeordnet, die an bekannte Vorrichtungen zum Abscheiden von Buttermilch, Waschen von Butterkernen und Kneten der Butter angeschlossen ist. Sie können auf dem Ständer der

Maschine gelagert sein und werden entweder durch einen eigenen Motor oder vom Hauptmotor angetrieben.

Jede Zelle des Arbeitszylinders (Stators) besteht aus einem rillenförmigen Ring 33, an den ein Ring ,.34 von V-förmigem Querschnitt angeschlossen ist. Der Ring ist hohl. Innen ist eine Querwand 53 (Fig. S) angebracht. An ihrer einen Seite sind in einer Wand der Zelle eine Eintrittsöffnung 54 für den Eintritt des Kühlmittels und an ihrer anderen Seite in der anderen Wand eine Öffnung 55 für seinen Austritt vorgesehen. Das durch die Öffnung 54 eintretende Kühlmittel muß durch die ganze Zelle hindurchlaufen, bevor es durch die Austrittsöffnung 55 sie verlassen kann. Die gesamte Fläche der Zelle wird wirksam gekühlt. Die Austrittsöffnung der einen Zelle ist mit der Eintrittsöffnung der weiteren Zelle verbunden. Der ganze Stator ist z. B. mittels durchlaufender Schrauben 56 (von denen lediglich die Achse dargestellt ist) fest zusammengefügt.

Das Kühlmittel tritt in die äußere Zelle durch

das Rohr 57 ein und gelangt nach Durchgang durch sie in die nächstliegende Zelle usw. Das Kühlmittel strömt zur Rahmbewegung in entgegengesetzter Richtung. Es kühlt im Gegenstrom.

Manchmal müssen die Temperaturen in den einzelnen Verbutterungszonen den gegebenen technologischen Forderungen angepaßt werden.

Hierfür ist an einer bestimmten Zelle, z. B. der vierten von oben gemäß Fig. 3, ein Umlaufrohr 58 abgezweigt, welches in eine andere Zelle, z. B. in die letzte Zelle des Stators, mündet. Aus der fünften Zelle von oben führt ein Rohr 59 für den Abfluß des Kältemittels. Es wird also das Kältemittel in den ersten vier Zellen im Gegenstrom zu der Bewegungsrichtung des Rahms und in dem übrigen Teil der Zellen im Parallelstrom damit fließen, so daß sich die kälteste Zone in der Nähe des Austrittes der Butterkerne und Buttermilch (oben) und die wärmste Zone etwa in der Mitte des Zylinders befinden, während in der Nähe des Eintrittes des Rahms etwa eine mittlere Temperatur herrschen wird.

Der Stator kann in mehrere Abschnitte unterteilt werden. In manchen Abschnitten fließt das Kühlmittel im Gegenstrom und in manchen im Parallelstrom. Die Anfangs- und die Endteile der Abschnitte sind durch Umlaufrohre verbunden. Dies wäre gemäß Fig. 3 der Fall, wenn das Umlaufrohr 58 das Kühlmittel zu einer zwischenliegenden Zelle und das Abflußrohr 59 es zu einer weiteren Zelle des Stators entweder im Parallel- oder im Gegenstrom führen würden.

Der Stator ist von einem Isoliermantel 60 umgeben und kann entweder senkrecht, wie in der Zeichnung dargestellt, oder horizontal oder auch schräg gestellt werden. Der Eintritt des Rahms kann entweder von unten oder von oben, z. B. durch Freifall erfolgen. Der Eintritt des Kühlmittels kann an der einen oder anderen Seite des Zylinders angeordnet sein.

Die einfachste Konstruktion der Maschine ist die, wenn die gekühlten Zellen des Stators feststehend angeordnet sind. Für bestimmte Zwecke können auch die inneren Teller 40 des Rotors durch Einführen des Kältemittels gekühlt werden, indem die Hohlräume der Teller mit dem Innern des Rotors, gegebenenfalls unter Verwendung von Querwänden, verbunden werden.

Rahm wird in den Injektor 51 geleitet, wo er mit CO₂ gemischt wird. Hierauf gelangt er auf den Ring 34, fließt über ihn unter Druck (oder im entgegengesetzten Fall durch Freifall) auf den inneren Teller 40, von welchem er durch Schleuderkraft auf den weiteren Ring 34 geschleudert wird, usw. Dabei wird der Rahm durch die Leisten oder Vorsprünge 32, 33 geschlagen, bis "am anderen Ende des Zylinders Buttermilch mit Butterkugeln austritt und durch die Rohrleitung 52 zur weiteren Verarbeitung abgeleitet wird. Der in Verarbeitung befindliche Rahm wird während seiner Wanderung auf der technologisch richtigen Temperatur in den einzelnen Verbutterungszonen durch die Kühlvorrichtung gehalten.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Butter, bei welchem der Rahm in dünnen Schichten auf zwei miteinander abwechselnde und eine gegenseitige Relativbewegung ausführende Flächensysteme gleichmäßig verteilt wird und über die Flächen des einen Systems auf die Flächen des anderen Systems teils durch Zentrifugalkraft, teils durch freien Fall strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahm unter dauernden Schlägen von an glatten Flächen angeordneten Schlagelementen von den Flächen des einen Systems auf die Flächen des anderen Systems befördert, wobei gegebenenfalls die Durchflußgeschwindigkeit des Rahms in· den Zwischenräumen zwischen den Flächen geändert wird und dadurch verbuttert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Berührungsfläche des Rahms mit der Luft durch die Anzahl der Arbeitsflächen in den beiden miteinander wirkenden Systemen verändert wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Flächenabschnitte je nach den technologischen Bedingungen des Verbutterungsvorganges auf verschiedene Temperaturen gekühlt werden.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Ver-' fahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, in welcher auf einer Welle ein System von umlaufenden Tellern zu einem Rotor und an der Innenseite des Arbeitszylinders ein System von feststehenden äußeren Ringen zu einem Stator zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewendeten glatten Flächen der Teller (11/40) und Ringe (7, 34) mit Schlagleisten oder einzeln stehenden Vorsprüngen (15, 16, 42, 43.) versehen sind, und d^r Abstand der zu-

   sammenarbeitenden Flächen der beiden Systeme veränderlich ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ringe und inneren Teller gleichzeitig herausnehmbar sind.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die inneren Teller (11, 40) tragende Rotor auch, während des Laufes der Maschine in axialer Richtung verschiebbar und in der gewünschten Lage feststellbar ist.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufzahl des Rotors regelbar ist.
8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zellensystem durch ein Kühlmittel gekühlt wird:, welches aus einer Zelle in die andere entweder im Gegenstrom zur Strömungsrichtung des Rahms oder in einer Anzahl von Zellen im Gegenstrom und in den anderen im Parallelstrom mit dem Rahm hindurchtritt.
9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum der Zelle durch eine Querwand (53) unterteilt ist, an der einen Seite der Querwand (53) in der einen Zellenwand eine Eintrittsöffnung (54) für das Kühlmittel und an der anderen Seite der Querwand in der anderen Zellenwand eine Aus-

   flußöffnung (55) hierfür angeordnet sind, und die Ausflußöffnung der einen Zelle mit der Ein- trittsoffnung der nächstfolgenden Zelle und alle Zellen miteinander dicht verbunden sind.
10. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle, hinter welcher die Änderung der Gegenstromführung des Kühlmittels in Parallelstromführung erfolgen soll, durch ein Umlaufrohr (58) mit der Zelle verbunden ist, mit welcher seine Parallelstromführung beginnen soll.
11. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis

    10, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Zellen in "£iner Anzahl von Abschnitten im Gegenstrom und in anderen Abschnitten im Parallelstrom gekühlt werden, und die Anfangs- und Endzellen dieser Abschnitte durch Umlaufrohre miteinander verbunden sind.
12. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis

    11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator mit einem Isoliermantel (60) umgeben ist, in die eine Stirnwand des Stators die Zuführungsleitung (50) für den Rahm mündet, in welcher ein Mischinjektor (51) für CO₂ eingeschaltet ist, und die andere Seite des Stators mit einer Abflußleitung (52) zur Abführung der Buttermilch mit Butterkernen versehen ist, die in eine Vorrichtung zum Abscheiden der Buttermilch, zum Waschen der Butterkerne und zum. Kneten und Mischen der Butter mündet.

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    österreichische Patentschrift Nr. 39 379.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 509 704/36 4.56 (609 644 10.56)