Pierwszenstwo: 04. XII. 1961 Szwecja Opublikowano: 29. X. 1965 49737 KI.MKP UKD 30i, 1 A 61 1 Oi Urzedu Pul»nlow«po j fottklfl) heczyaiBmiilil Mb*M| Twórca wynalazku: inz. Bengt Arne Palm Wlasciciel patentu: Aktiebolaget Separator, Sztokholm—Tuli (Szwecja) Sposób unieszkodliwienia drobnoustrojów zawartych w cieczach za pomoca obróbki cieplnej i urzadzenie do stosowania tego sposobu Wynalazek dotyczy sposobu unieszkodliwiania drobnoustrojów zawartych w cieczach za pomoca obróbki cieplnej polegajacej na wprowadzeniu do cieczy pary wodnej i ogrzewaniu tej cieczy najpierw do temperatury okreslonej dla danej cieczy, utrzymaniu w tej temperaturze przez okre¬ slony okres czasu, nastepnie zas odparowaniu w naczyniu prózniowym tej ilosci wody, która wytworzyla sie przez skroplenie doprowadzonej pary wodnej przy równoczesnym obnizaniu sie temperatury cieczy, w koncu zas zlewaniu cie¬ czy do naczynia skladowego. Wynalazek doty¬ czy równiez urzadzenia do stosowania tego spo¬ sobu.W ten sposób traktuje sie ciecze takie jak mle¬ ko, soki owocowe i inne ciecze odzywcze, jak rów¬ niez lecznicze. Ogrzanie cieczy do temperatury z góry okreslonej i utrzymanie jej w tej tempe¬ raturze przez z góry ustalony okres czasu ma na celu pasteryzacje lub sterylizacje cieczy, co powoduje zabicie przynajmniej niektórych drob¬ noustrojów, zawartych w cieczy tak, aby ciecz po ochlodzeniu i przechowywaniu w zamknietych naczyniach, przez dluzszy lub krótszy okres cza¬ su nie podlegala jakimkolwiek zmianom. Paro¬ wanie cieczy w naczyniu prózniowym ma dwa cele. Z jednej strony celem parowania jest uwol¬ nienie cieczy od wszystkiej skroplonej pary tak, aby ciecz po jej obróbce cieplnej miala te sama zawartosc substancji suchej co i poprzednio, z drugiej zas strony — szybkie obnizenie tem¬ peratury cieczy, poniewaz niektóre ciecze, zwlasz¬ cza zawierajace np. bialko, nie utrzymuja sie w stanie niezmiennym, gdy przez dluzszy czas 5 znajduja sie w wysokiej temperaturze. Bialko np. scina sie, gdy przez dluzszy czas jest utrzy¬ mywane w temperaturze 100°C lub wyzszej, ale nie scina sie, gdy czas ten wynosi mniej wiecej trzy sekundy. W odniesieniu do innych cieczy 10 warunki sa podobne w stosunku do innych sklad¬ ników.Podczas obróbki cieplnej cieczy za pomoca pary wodnej zdarza sie czasem, ze cisnienie albo temperatura pary wodnej spadnie, albo tez do- 15 plyw pary wodnej, wymaganej do ogrzania cie¬ czy, jest niewystarczajacy, a poddawana obróbce cieplnej ciecz nie osiaga okreslonej temperatury, niezbednej do unieszkodliwienia danych drobno¬ ustrojów. Obróbke cieplna trzeba wtedy przerwac, ciecz niedostatecznie ogrzana usunac, a zestaw urzadzenia rozebrac, oczyscic, odkazic i ponownie zlozyc zanim obróbka cieplna nowej cieczy zo-^ stanie podjeta. Wszystkie te czynnosci sa czaso¬ chlonne, uciazliwe i kosztowne.Mozna temu zapobiec przez kontrole szybkosci zasilania cieczy za pomoca urzadzen automatycz¬ nych tak, ze pozadana temperature zawsze sie osiaga przez wtryskiwanie pary wodnej. W takim jednak przypadku pozostale elementy urzadzenia trzeba automatycznie nastawic na zmniejszony 20 30 497373 49737 4 przerób, co dla uzyskania niezawodnego wyni¬ ku wymaga bardzo zlozonego i kosztownego ze¬ spolu urzadzen.Wymienione niedogodnosci usuwa sie sposo¬ bem wedlug wynalazku dziekt. temu, ze ciecz która nie osiagnela temperatury dla niej przewi¬ dzianej przed wprowadzeniem jej do naczy¬ nia prózniowego kieruje sie rura zwrotna w celu ponownego jej ogrzania przez wstrzykniecie pa¬ ry wodnej, po uprzednim jednak uwolnieniu cie¬ czy od pary w dodatkowym naczyniu prózniowym.Poniewaz w kazdej fabryce przewaznie mozna wykorzystac cieplo odlotowe, celowe jest wstepne podgrzanie cieczy w wymienniku ciepla za po¬ moca ciepla odlotowego, zanim zostanie ona ogrza¬ na przez bezposredni wtrysk pary. Dzieki temu mozna zaoszczedzic zuzycie wysokocisnieniowej pa¬ ry wodnej, stosowanej do inzekcji. Jezeli ciecz poddaje sie ogrzewaniu wstepnemu, to w przy¬ padku zawrócenia jej przez rure zwrotna moze ona byc wprowadzona do urzadzenia w dowolnym miejscu jednak przed miejscem, w którym doko¬ nywany jest wtrysk pary wodnej i pod warun¬ kiem, aby zawrócona ciecz przez ewentualne ochlodzenie zostala doprowadzona do tej samej temperatury co i ciecz, z która zostala polaczona, gdyz inaczej równowaga temperatury w urza¬ dzeniu zostalaby zaklócona. Jesli podgrzewanie przeprowadza sie w wymienniku ciepla, zawra¬ cana ciecz moze byc ponownie wprowadzona do dowolnej czesci tego wymiennika pod warun¬ kiem, ze ciecz zostanie uprzednio ochlodzona do temperatury panujacej w danej czesci wymienni¬ ka.Poniewaz para wodna wyparowana w obydwu naczyniach prózniowych stanowi pare odlotowa, mozna ja wedlug wynalazku wykorzystac prze¬ prowadzajac przez wymiennik ciepla w celu wstepnego ogrzania cieczy.Gdy ciecz po wstrzyknieciu pary wodnej osiag¬ nela okreslona temperature, wówczas wprowadza sie ja do naczynia prózniowego. W przypadku gdy ta temperatura nie zostala osiagnieta, ciecz skie¬ rowuje sie do dodatkowego naczynia prózniowego.Czynnosc te mozna wykonac recznie przez prze¬ laczenie zaworu trójdroznego, lecz moze to byc tez dokonywane samoczynnie w taki sposób, ze zawór trójdrozny zostaje uruchomiony przez ele¬ ment kontrolny, który na skutek odpowiedniej temperatury eieczy, po dokonaniu inzekcji pary, nastawia zawór do jednego z dwóch polozen, przy czym zawór lotowy dla cieczy w naczyniu do inzekcji pary tylko z jednym z naczyn prózniowych, a w dru¬ gim polozeniu — wymieniony otwór wylotowy tyl¬ ko z drugim naczyniem prózniowym.Urzadzenie do wykonywania powyzszego spo¬ sobu jest zaopatrzone w zasilajacy zbiornik dla cieczy która ma byc poddana obróbce cieplnej, z wtryskiwacza pary ogrzewajacego ciecz przeply¬ wajaca rurami z zasilajacego zbiornika do dwóch naczyn prózniowych, przy czym obydwa naczy¬ nia prózniowe i wylot wtryskiwacza pary sa po¬ laczone zaworem trój droznym, który w zalez¬ nosci od osiagnietej temperatury cieczy kieruje ja do pierwszego lub do drugiego naczynia próz¬ niowego, oraz z umieszczonego przed wtryskiwa- czem pary wymiennika ciepla w którym obra- 5 biana cieplnie ciecz jest wstepnie podgrzewana lub ochladzana. Z pierwszego naczynia, próznio¬ wego odplywa ciecz, która zostala poddana pra¬ widlowo obróbce cieplnej tzn. osiagnela wymaga¬ na temperature, a z drugiego naczynia ciecz nie dostatecznie obrobiona cieplnie odplywa rurami do ponownego obiegu w urzadzeniu, w celu pod¬ dania jej jeszcze raz obróbce cieplnej. Natomiast uwolniona para wodna, poprzednio wprowadzona do cieczy, odprowadzana jest z obydwu naczyn prózniowych wspólna rura, do wykorzystania w wymienniku^ ciepla.Nizej opisano przykladowo sposób wedlug wy¬ nalazku oraz podano schemat urzadzenia do sto¬ sowania tego sposobu.W urzadzeniu przedstawionym na rysunku, licz¬ ba 1 oznacza rure do zasilania naczynia 2 ciecza poddawana obróbce cieplnej. Liczba 3 oznacza plywak zaworu 4, utrzymujacego staly poziom cieczy w naczyniu 2. Z naczynia 2 ciecz jest prze¬ prowadzana za pomoca pompy 6 poprzez rure 5 przez czesci 7 i 8 wymiennika ciepla, w których ciecz jest wstepnie podgrzewana, a nastepnie, za pomoca pompy 9, jest skierowywana do wtryski¬ wacza pary 10, w którym ciecz jest ogrzewana do pozadanej temperatury przez bezposrednie wstrzykiwanie do niej pary wodnej. Para wodna jest doprowadzana rura 11, zaopatrzona w zawór zamykajacy 12. Z wtryskiwacza pary 10 ciecz jest przeprowadzana rura 13 do zaworu trój droz¬ nego 14, z którego ciecz jest przeprowadzana, jesli osiagnela wymagana temperature, rura 15 poprzez zawór zamykajacy 17 do naczynia prózniowego 16.Za pomoca prózniowej pompy ssacej 18 polaczo¬ nej rura 19 z naczyniem 16 utrzymuje sie stale w tym naczyniu próznie. W naczyniu 16 naste¬ puje rozprezenie cieczy doprowadzanej do niego rura 15, która to ciecz przy odpowiednio dobra¬ nej prózni gotuje sie w naczyniu i uwalnia sie od pary wodnej, która skroplila sie w cieczy na skutek wstrzykniecia pary. Pare wodna usuwa pompa 18, podczas gdy ciecz jest usuwana z na¬ czynia 16 za pomoca pompy 20, a po ochlodze¬ niu w chlodnicy 21 i ewentualnej obróbce np. ho¬ mogenizacji, ciecz jest rozlewana do zamknietych naczyn lub butelek, zwykle w sposób sterylny.Gdy ciecz w rurze 13 nie osiagnela wymaganej temperatury, zawór 14 zostaje przelaczony recz¬ nie lub samoczynnie tak, ze ciecz zamiast do naczynia prózniowego 16 plynie poprzez zawór zamykajacy 23 rura 24 do dodatkowego naczynia prózniowego 22. Dodatkowe naczynie 22 laczy sie poprzez rure 25 z rura 19 i pompa próznio¬ wa 18 albo innym urzadzeniem prózniowym, wsku¬ tek czego w naczyniu 22 równiez stale utrzy¬ muje sie próznie najkorzystniej taka sama jak w naczyniu 16. W naczyniu 22 nastepuje takze rozprezenie cieczy, która zaczyna sie w nim szyb¬ ko gotowac, przy czym uwalnia sie od pary wod¬ nej uprzednio skroplonej w tej cieczy. Para 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0049737 wodna jest usuwana rura 25, podczas gdy ciecz jest zawracana rura 27 za pomoca pompy 26 do ponownego obiegu. Zawracana ciecz, w celu pod¬ grzania przeplywa przez wtryskiwacz pary 10 i to albo wprost przez zawór 29 i rure 28, albo poprzez opisany wyzej obieg wejsciowy, tj. na¬ czynie 2 i pompe 6, do którego to naczynia 2 ciecz jest doprowadzana rurami 27 i 30 przez chlo¬ dzaca czesc 31 wymiennika ciepla i rure 32. Chlo¬ dzenie w czesci 31 wymiennika ciepla nadaje cieczy temperature panujaca w naczyniu 2.Ochlodzona ciecz moze byc wprowadzana w do¬ wolnym miejscu przeplywu przez czesci 7 i 8 wymiennika ciepla, pod warunkiem, ze ciecz zo¬ stala ochlodzona do temperatury panujacej w tym miejscu czesci 7 lub 8 wymiennika ciepla, w któ¬ rym ciecz zostaje wprowadzona.Gdy niedostatecznie ogrzana ciecz, która w opi¬ sany sposób zostala ponownie wprowadzona do obiegu poprzez rure 28 albo 30,^ zostanie po¬ nownie ogrzana za pomoca wtrysku pary wodnej do dostatecznie wysokiej temperatury, to wplynie ona do naczynia 16, w przeciwnym zas razie ciecz ponownie przepuszcza sie przez naczynie 22.Czesc 7 wymiennika ciepla jest ogrzewana para wodna, doplywajaca rura 19, podczas gdy czesc 8 jest ogrzewana swieza para, która doplywa rura 33, a odplywa rura 34. Przewodem 35 wpro¬ wadza sie a przewodem 36 odprowadza sie czyn¬ nik chlodzacy pare wodna w ostatniej czesci rury 19 czesci 37 wymiennika ciepla, podczas gdy inny czynnik chlodzacy, najkorzystniej woda, jest doprowadzany w miejscu 38 i odprowadzany w miejscu 39, który to czynnik w czesci 31 wy¬ miennika ciepla dziala chlodzaco na ciecz zawra¬ cana poprzez rure 30, przy czym ciecz te nalezy traktowac cieplnie.Zawór trójdrozny 14 mozna recznie przelaczac do dwóch krancowych polozen, przy czym w ru¬ rze 13 umieszczony jest termometr, z którego moz¬ na odczytac, kiedy nalezy przelaczyc zawór do jednego lub do drugiego polozenia. Poniewaz to reczne przelaczanie jest uciazliwe i kosztowne, mozna je korzystnie zastapic znanym elementem kontrolnym 40, który pod dzialaniem impulsów cieplnych z rury 13 uruchomia zawór trój drozny 14 do jednego z jego dwóch polozen krancowych, przy czym w jednym z tych polozen wspomniany element otwiera polaczenie miedzy rurami 13 i 15 a zamyka polaczenie miedzy rurami 13 i 24, w dru¬ gim zas polozeniu element ten zamyka polacze¬ nie miedzy rurami 13 i 15, a otwiera polaczenie miedzy rurami 13 i 24.W przypadku np. sterylizacji mleka, jest ono najpierw wstepnie ogrzewane w czesciach 7 i 8 do temperatury 75°C, po czym jest ono ogrzewane do temperatury 140°C za pomoca, bezposredniego wstrzykniecia pary wodnej o wysokim cisnieniu w grzejniku 10. Tak ogrzane mleko jest nastep¬ nie rozprezane w naczyniu prózniowym 16, co powoduje obnizenie sie temperatury mleka mniej wiecej do 78°C i odparowanie czesci wody tak, ze w mleku pozostaje tylko taka ilosc wody jaka byla obecna przed wstrzyknieciem pary wodnej.Taka sama próznia jest takze utrzymywana w na¬ czyniu 22, a dzieki temu, ze naczynia 16 i 22 lacza sie ze soba przez rury 19 i 25, ilosc odpa¬ rowanej cieczy zastosowanej jako czynnik grzej- 5 ny w czesci 7, pozostaje zasadniczo bez zmian niezaleznie od tego, do którego z naczyn 16 i 22 mleko wplywa. 10 PL