DK169248B1 - Anlæg til kontinuerlig sterilisering af væsker, såsom mælk - Google Patents

Description

i DK 169248 B1

Opfindelsen angår et anlæg til kontinuerlig sterilisering af væsker, såsom mælk, hvor usteriliseret mælk, fortrinsvis efter forvarmning, udsprøjtes i en steriliseringsbeholder, hvortil der via dampindsprøjtningsåbninger, som er jævnt fordelt i 5 toppen af beholderen, ledes vanddamp, som sammen med mælken ledes til en holder, hvori den af vanddampen opvarmede mælk holdes i en forudbestemt tid.

Der kendes anlæg til sterilisering af mælk. Sådanne anlæg går undertiden under betegnelsen UHT-anlæg (Ultra High Temperature 10 Plant) . I disse anlæg sprøjtes der damp ind i den til steriliseringsbeholderen tilførte mælk, således at mælken bibringes en temperatur på ca. 140-148°C, og derefter ledes mælken videre til en såkaldt holder, der er en beholder, hvori mælken opretholdes et bestemt tidsrum (ca. 2-5 sekunder) i den opvar-15 mede tilstand. Derefter ledes mælken via et overløb til et vakuumkammer, hvori det fra vanddampen hidrørende vand fjernes igen, således at mælken efter vakuumkammeret har samme tørstofindhold som før damptilførslen. Efter behandlingen i vakuumkammeret ledes mælken normalt til en homogenisator og 20 derefter til afkøling og emballering. Den herved fremstillede mælk har en holdbarhed af størrelsesordenen 2-3 måneder eller mere. Den lider imidlertid ofte af den ulempe, at den ikke har samme smagsmæssige kvaliteter som pasteuriseret mælk. Mælken har nærmest smag af at have været kogt. Dette skyldes blandt 25 andet, at mælken i steriliseringsbeholderen har tendens til at brænde sig fast på indersiden af beholderens væg og derved opholder de pågældende mælkepartikler sig for længe i steriliseringsbeholderen og derved afgives den kogte smag til den øvrige del af mælken. Ulempen med hensyn til fremkomsten af 30 mælk med en smag af at være kogt, skyldes antagelig også, at der ved steriliseringsbeholderens udløb i bunden forekommer skumdannelse i den opvarmede mælk på grund af luftarter, der er indeholdt i mælken. Herved vil mælkens opholdstid i steriliseringsbeholderen for en del af mælken blive forhalet.

35 Denne ulempe er ifølge svensk fremlæggelsesskrift nr. 427005 DK 169248 B1 2 blevet forsøgt afhjulpet ved, at både en nederste del af steriliseringsbeholderens væg og i det mindste en del af holderens væg er blevet tilknyttet en kølekappe, som er indrettet til at udsætte de pågældende vægdele for en sådan temperatur, 5 at væggenes temperatur på indersiden er lidt under vandets kogepunkt ved det pågældende damptryk.

Fra US-patent nr. 4.375.185 kendes et anlæg med en steriliseringsbeholder, hvori mælken bredes ud i en film via en ringformet spalte i toppen. Omkring denne spalte findes der jævnt 10 fordelte darapudstrømningsåbninger.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et anlæg, som er i stand til at fremstille et produkt med samme smagsmæssige kvaliteter som pasteuriseret mælk og nærmere bestemt et anlæg, som undgår, at enkelte mælkepartikler forbliver for længe i 15 steriliseringskammeret og eventuelt også i holderen.

Dette opnås ved, at anlægget ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at der foroven i steriliseringsbeholderen findes i det mindste én langs en cirkel omkring beholdermidten anbragt række af nedadrettede udstrømningsåbninger for mælken, via 20 hvilke mælken strømmer ud i beholderen i separate stråler, og dampindstrømningsåbningerne findes i en separat klokkeformet indretning, som er fastgjort indvendigt i beholderen, og som sammen med beholderen afgrænser et rundtgående dampfordelings-kammer, hvori den tilførte damp kan fordele sig før udstrøm-25 ningen igennem dampindstrømningsåbningerne.

Herved har det vist sig, at i modsætning til i de kendte anlæg, hvor mælken bredes ud i en film, som undervejs møder den tilførte vanddamp, dannes der her stråler eller tove af mælk, som går over i dråber, og som straks allerede kort efter ud-30 strømningen fra udstrømningsåbningerne møder den tilførte vanddamp og derved hurtigt bibringes den forhøjede temperatur. Herved opnås yderligere sikkerhed for, at mælkepartiklerne ikke brænder sig fast til dele af steriliseringsbeholderen, DK 169248 Bl 3 idet ingen mælkepartikler rammer imod dele af steriliseringsbeholderen, som har højere temperatur end dem selv. Den herved fremstillede mælk har vist sig at have gode smagsmæssige kvaliteter. Tilførslen af mælken til steriliseringsbeholderen i 5 form af stråler i stedet for i form af en tynd film eller tæppe medfører også, at mælken har en forholdsvis høj hastighed og derved reduceres tendensen til, at der opstår turbulens i steriliseringskammeret. Herved opnås yderligere sikkerhed for, at mælkepartiklerne ikke slynges ud imod steriliserings-10 beholderens vægge. Denne tendens modvirkes yderligere ved, at dampen ledes ind i mælken via det rundtgående fordelingskammer som sikrer, at dampen strømmer langsomt og roligt direkte ind i strålerne af mælk fra alle sider.

Særligt hensigtsmæssigt kan ifølge opfindelsen dampindstrøm-15 ningsåbningerne findes i en separat klokkeformet indretning, som er fastgjort indvendigt i beholderen, og som sammen med beholderen afgrænser et rundtgående dampfordelingskammer, hvori den tilførte damp kan fordele sig før udstrømningen igennem dampindstrømningsåbningerne.

20 Ifølge opfindelsen kan dampindstrømningsåbningerne være placeret inden for et område, som har en sådan aksial udstrækning, at mælken bibringes den forhøjede steriliseringstemperatur, inden den har forladt dette områdes grænse nedadtil i steriliseringsbeholderen, hvorved opnås yderligere sikkerhed for, at 25 ingen mælkepartikler møder beholderdele, som har en højere temperatur.

I dampfordelingskammeret kan der ifølge opfindelsen findes fordelerorganer, som er anbragt i tilknytning til et indløb for dampen og er indrettet til at dirigere dampen rundt i 30 dampfordelingskammeret, hvorved opnås yderligere sikkerhed for en jævn fordeling af dampen og en tilførsel af dampen ved en nærmest laminar og jævnt fordelt strøm.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til DK 169248 Bl 4 tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser en foretrukken udførelsesform for et anlæg ifølge opfindelsen, og fig. 2 et lodret snit igennem en steriliseringsbeholder i det 5 i fig. 1 viste anlæg, set i større målforhold og med dele for tydeligheds skyld ikke gennemskåret.

Det i fig. 1 viste anlæg til sterilisering af mælk omfatter en steriliseringsbeholder 1, som via en rørledning 2 står i forbindelse med bunden af en holder 3. Op igennem bunden af hol-10 deren 3 til et vist niveau inden i holderen 3 strækker der sig et overløbsrør 4, som står i forbindelse med indløbet 5 til et vakuumkammer 6. Vakuumkammerets udløb ved bunden står via en rørledning 7 i forbindelse med en homogenisator 8, hvis udløb står i forbindelse med en varmeveksler 9 via en rørledning 10.

15 Varmevekslerens 9 kolde side er forbundet med en rørledning 11 for tilførsel af råmælk, som efter at have passeret igennem varmeveksleren 9 strømmer videre i en rørledning 12, som er forbundet med toppen af steriliseringsbeholderen 1. I toppen af denne steriliseringsbeholder 1 findes der, som nærmere be-20 skrevet nedenfor, et udstrømningshoved 13 med rækker af udstrømningsåbninger 14 og 15 (se fig. 2), som er anbragt langs en cirkel omkring beholderens midte. Via disse udstrømnings-åbninger strømmer der i varmeveksleren 9 foropvarmet råmælk ud i steriliseringsbeholderen i tynde stråler eller tove 16 og 25 17, som efterhånden deler sig op i dråber undervejs ned til bunden af steriliseringsbeholderen 1.

Rundt langs indersiden af steriliseringsbeholderens 1 øvre ende findes der et dampfordelingskammer 18, der via jævnt fordelte huller står i forbindelse med steriliseringsbeholderens 30 1 indre. Dampfordelingskammeret 18 forsynes med vanddamp under tryk via en rørledning 19.

DK 169248 B1 5

Rundt langs steriliseringsbeholderens 1 nedre ende er der anbragt en kølekappe 20 til gennemstrømning af væske ved en forhøjet temperatur på ca. 110-130°C, hvilken temperatur er afpasset efter, at de foreliggende vægtykkelser i sterilise-5 ringsbeholderen 1 er ca. 3 mm, og trykket i det indre af steriliseringsbeholderen 1 er ca. 4,0 bar abs.

Væsken tilføres kølekappen fra en varmeveksler 21 via en rørledning 22, som er tilsluttet kølekappen 20 nær dennes nedre ende. Kølekappens 20 udløb står via en rørledning 23 i forbin-10 delse med varmevekslerens 21 indløb.

Omkring holderen 3 er der ligeledes anbragt en kølekappe 24, hvis indløb er forbundet med varmevekslerens 21 udløb via en rørledning 25, og hvis udløb er forbundet med varmevekslerens 21 indløb via en rørledning 26.

15 Kølekapperne 20 og 24 på henholdsvis steriliseringsbeholderen I og holderen 3 er indrettet til at bibringe de tilstødende vægdele en lavere temperatur end steriliseringstemperaturen på ca. 140-148°C og nærmere bestemt en temperatur, der er lidt under vandets kogepunkt ved det pågældende damptryk.

20 Når anlægget er i brug, strømmer der råmælk via rørledningerne II og 12 og varmeveksleren 9 frem til steriliseringsbeholderen 1, hvori den som nævnt strømmer ud i tynde stråler 16 og 17. Umiddelbart efter udstrømningen møder disse stråler 16 og 17 af mælk en strøm af vanddamp, som tilføres via rørledningen 25 19. Vanddampen opvarmer mælken til steriliserings temperaturen, og den således opvarmede mælk strømmer via rørledningen 2 over i holderen 3, hvori mælken holdes tilbage et vist tidsrum (2-3 sekunder), indtil den via overløbsrøret 4 strømmer videre til vakuumkammeret 6, hvori der foregår en fjernelse af væske, 30 indtil tørstofindholdet i mælken er det samme som før tilførslen til steriliseringsbeholderen 1. Fra vakuumkammeret 6 ledes mælken til homogenisatoren 8 og derfra via varmeveksleren 9 til videre behandling, idet mælken i varmeveksleren 9 afgiver DK 169248 B1 6 varme til den tilførte råmælk, således at denne bibringes en for opvarmning. Den i vakuumkammeret 6 fjernede vandmængde suges ud i toppen og ledes via en rørledning 27 frem til en varmeveksler 28, i hvilken der afgives varme til kølevand, som 5 via en rørledning 29 ledes frem til varmeveksleren 21, hvori væsken til kølekapperne 20 og 24 får temperaturen sænket efter at have passeret igennem kølekapperne 20 og 24.

I fig. 2 ses steriliseringskammeret mere detaljeret. Steriliseringskammeret har foroven mælkens udstrømningshoved 13, som 10 har i cirkler anbragte udstrømningsåbninger 14 henholdsvis 15. Mælken tilføres udstrømningshovedet 13 via et fordelerhoved 30, som indeholder to rundtgående eller ringformede kamre 31 og 32, som strækker sig koaksialt omkring steriliseringsbeholderens 1 midterakse. Det yderste ringformede kammer 31 står i 15 forbindelse med steriliseringskammerets 1 indre via kredsen af udstrømningsåbninger 14, medens det indre ringformede kammer 32 står i forbindelse med steriliseringsbeholderens 1 indre via kredsen af udstrømningsåbninger 15. De to ringf omede kamre 31 og 32 er indbyrdes adskilte og forblindet med hver sin 20 indstrømningsstuds 33 og 34, som efter ønske kan tilsluttes rørledningen 12 for tilførsel af råmælk. Hvilken tilslutningsstuds 33 eller 34, der vælges, afhænger af den kapacitet, ved hvilken anlægget ønskes at arbejde. I en foretrukken udførelsesform for opfindelsen anvendes tilslutningsstudsen 33 med 25 tilhørende udstrømningsåbninger 14, hvis gennemstrømningsmængden ønskes at være 8000 liter mælk pr. time, medens tilslutningsstudsen 34 med tilhørende udstrømningsåbninger 15 anvendes, hvis gennemstrømningsmængden ønskes at være 4000 liter mælk pr. time.

30 Centralt i udstrømningshovedet 13 er der anbragt en gennemgående åbning 35, som via et centralt kammer 36 står i forbindelse med en foroven anbragt studs 37. Ved indersiden af åbningen 35 er der fastskruet en kugleformet dyse 38, der som antydet har et antal gennemstrømningshuller, som er jævnt 35 fordelt over dysens 38 overflade. Denne dyse tjener to formål.

DK 169248 B1 7

Under brug af anlægget kan udskilte luftarter strømme via dysen 38 ud igennem studsen 37, og under rengøring af steriliseringsbeholderen kan der via dysen 38 sprøjtes rengøringsvæske ind i steriliseringsbeholderen 1.

5 Udstrømningshovedet 13 er på ikke nærmere vist måde skruet fast imellem rundtgående flanger 39 og 40 på henholdsvis fordelerhovedet 30 og steriliseringsbeholderens 1 væg. På indersiden af flangen 40 på steriliseringskammerets 1 væg er der samtidigt fastskruet en klokkeformet indretning 41, som består 10 af en keglestubformet del 42 og en cylindrisk del 43, som er indbyrdes forbundet med hinanden. Den nedre ende af den cylindriske del 43 har en skråt udadragende rundtgående flange 44. Den klokkeformede indretning er, som antydet på tegningen, opdelt i tre aksialt efter hinanden placerende sektioner 45, 46 15 og 47, af hvilke de to sidstnævnte sektioner 46 og 47, som udgår omkring midten på den keglestubformede del 42 og ender ved den cylindriske dels nedre ende, som antydet er forsynet med jævnt fordelte perforeringer 60 (på tegningen er der kun vist nogle få perforeringer 60, men de findes jævnt fordelt overalt 20 på de nævnte sektioner) , som tillader gennemstrømning af vanddamp, der som nævnt ovenfor tilføres dampfordelingskammeret 18, der afgrænses imellem den klokkeformede indretning 41 og steriliseringsbeholderens 1 væg.

Vanddampen tilføres via en studs 48, inden for hvilken der i 25 væggen ind til en rundtgående kanal 49 er anbragt en gennemgående åbning 61, inden for hvilken der er placeret en plade 50, imod hvilken den tilførte vanddamp rammer. Herfra strømmer vanddampen ud til siderne rundt i den rundtgående kanal 49, som indadtil er afgrænset af den øvre sektion 45 af den klok-30 keformede indretning 41 og udadtil, dvs. på den ind til dampfordelingskammeret 18 vendende side har en væg 62 med ikke nærmere viste perforeringer, som tillader udstrømning af dampen til fordelingskammeret 18. Den rundtgående kanal 49 og de herfra udgående perforeringer til fordelingskammeret 18 sikrer 35 en jævn fordeling af vanddampen til fordelingskammeret 18 og DK 169248 B1 8 samtidigt en dæmpning af vanddampens bevægelse, således at vanddampen, når den senere strømmer ind i det indre af steriliseringsbeholderen 1 via hullerne 60 i den klokkeformede indretning 41 har en nærmest laminar strømning ved en lav hastig-5 hed.

Forneden på steriliseringsbeholderen 1 ses kølekappen 20, hvis indre kan være forsynet med strømningshindrende organer 52, 53, 54 og 55 i form af tynde, bukkede stangstykker, som er fastgjort på en passende måde. Disse strømningshindrende orga-10 ner sikrer en udjævning af kølevæskens strømningsbane igennem kølekappen 20, således at steriliseringsbeholderens 1 væg bibringes en ensartet temperatur langs hele dens omkreds. Kølekappens 20 indløb er antydet ved henvisningstallet 56 og udløb ved henvisningstallet 57.

15 Ved brug af dette steriliseringskammer strømmer mælken som nævnt ud af enten kredsen af åbninger 14 eller kredsen af åbninger 15, alt efter hvilken strømningsmængde, der ønskes behandlet. Mælken strømmer ud i tynde stråler eller tove og udsættes straks for dampen, der tilføres via hullerne 60 i den 20 klokkeformede indretning 41. Den aksiale udstrækning af den klokkeformede indretning 41 er valgt således, at alle mælkepartikler bibringes den ønskede steriliseringstemperatur på ca. 140-148°, inden de har passeret det nedre område af den klokkeformede indretning. Mælkepartiklerne falder i en rolig 25 strøm ned imod steriliseringskammerets bund, idet de nærmest har opsuget al den tilførte vanddamp.

Under brugen af steriliseringsbeholderen 1 sker der en kondensering af vand ud for kølekappen 20, hvorved der dannes en tynd film af væske, som løber ned imod bunden af sterilise-30 ringsbeholderen 1. Herved hindres mælkepartiklerne i at brænde fast på beholdervæggen. De bobler, der dannes i mælken, som følge af opvarmningen af deri værende luftarter, viser sig hurtigt at klappe sammen på girund af deres indhold af konden-serbare stoffer, dvs. vanddamp og andre bestanddele. De ud-

Claims (3)

10 Opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til en fore-trukken udførelsesform. Der kan foretages mange ændringer. F.eks. kan kølekapperne 20 og 24 være opdelt i flere sektioner og fødes med væske fra hver sin varmeveksler. Dertil kommer, at opfindelsen naturligvis tilpasses til det produkt, der skal 15 behandles, idet det kan dreje sig om mange andre produkter end egentlig mælk, nemlig f.eks. sojamælk, kokosnøddemælk, stivelsesbaserede produkter og andre næringsstofholdige væsker. Patentkrav.

1. Anlæg til kontinuerlig sterilisering af væsker, såsom mælk, hvor usteriliseret mælk fortrinsvis efter forvarmning udsprøjtes i en steriliseringsbeholder (1), hvortil der via dampindsprøjtningsåbninger (60), som er jævnt fordelt i toppen af beholderen (l) ledes vanddamp, som sammen med mælken ledes 25 til en holder (3), hvori den af vanddampen opvarmede mælk holdes i en forudbestemt tid, kendetegnet ved, at der foroven i steriliseringsbeholderen (1) findes i det mindste én langs en cirkel omkring beholdermidten anbragt række af nedadrettede udstrømningsåbninger (14, 15) for mælken, via 30 hvilke mælken strømmer ud i beholderen (l) i separate stråler (16, 17) , og at dampindstrømningsåbningerne (60) findes i en separat klokkeformet indretning (41), som er fastgjort indvendigt i beholderen, og som sammen med beholderen afgrænser et DK 169248 B1 10 rundtgående dampfordelingskammer (18), hvori den tilførte damp kan fordele sig før udstrømningen igennem dampinds trømningsåbningerne (60) .

2. Anlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, 5 at dampindstrømningsåbningerne (60) er placeret inden for et område, som har en sådan aksial udstrækning, at mælken bibringes den forhøjede steriliseringstemperatur, inden den har forladt dette områdes grænse nedadtil i steriliseringsbeholderen (1) .

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der i dampfordelingskammeret findes fordelerorganer (49, 50, 61, 62), som er anbragt i tilknytning til et indløb (48) for dampen, og er indrettet til at dirigere dampen rundt i dampfordelingskammeret (18) . 15