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Anlage zur Hitzebehandlung von Flüssigkeiten, wie Milch,
Obstsäften od. dgl.
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leitungsrohr einem Punkte des Systems, der vor der Dampfzumischvorrichtung liegt, zurückleitet, wenn die gewünschte Temperatur nicht erreicht ist.
Bei Anlagen dieser Art zur Hitzebehandlung von Flüssigkeiten ist es aber nicht genug, die Flüssigkeit zurückzuleiten, damit diese die gewünschte Temperatur erhalten soll. Weil in diesem Fall die Flüssigkeit durch direktes Mischen mit Dampf erwärmt wird, wird dieser in der Flüssigkeit kondensiert, was eine Zunahme der Flüssigkeitsmenge zur Folge hat. Durch ein Zurückleiten der Flüssigkeit zwecks erneuter Erwärmung mit Dampf erhält die zuletzt erhaltene, ausreichend erhitzte Flüssigkeit mehr kondensierten Dampf, als danach in dem zweiten Tank entfernt werden kann, mit dem Resultat, dass das erhaltene Endprodukt an Flüssigkeit eine andere Konzentration nach der Hitzebehandlung erhält als es vorher der Fall war. Dieses ist unerwünscht und widerspricht dem, was man mit der Hitzebehandlung erreichen will.
Die Hitzebehandlung gemäss der Erfindung soll so beschaffen sein, dass trotz direkter Erhitzung mit Dampf, die Flüssigkeit unter Beibehaltung der Flüssigkeitskonzentration sterilisiert wird. Dieses Ziel ist nicht durch alleinige Anwendung der Rückleitung der Flüssigkeit auf bekannte Art bei unzureichender Erwärmung zu erreichen.
Es ist nämlich nicht gleichgültig, zu welchem Punkt der Anlage man vor der Dampfzumischvorrichtung die Flüssigkeit zurückführt. Allein dadurch, dass die Flüssigkeit zu dem ersten Tank zurückgeführt wird, wird dieses Ziel erreicht und dadurch, dass man einen solchen Tank im System hat sowie, dass der Tank die Zubehörteile besitzt, die dazu erforderlich sind, da die Flüssigkeit, wenn diese den Tank erreicht, von seinem Gehalt aus kondensiertem Dampf befreit wird. Wenn der erste Tank, der an eine Vakuumsauganordnung angeschlossen ist, einen Unterdruck entsprechend dem Dampfdruck bei z.
B. 760e hält, so bedeutet dieses, dass die zurückgeleitete Flüssigkeit, die eine Temperatur über dieser Temperatur hat, beim Einlass in den Tank schnell abkocht und sich von allem vom Dampf herrührenden Kondensat befreit und eine Temperatur von in der Hauptsache 760C annimmt.
Die Flüssigkeit, die danach nochmals in die Dampfzumischvorrichtung einströmt, hat also noch immer die gleiche Konzentration, wie es das erste Mal der Fall war, als sie die Dampfzumischvorrichtung passierte und wenn der hinzugefügte Dampf jetzt einen ausreichenden Wärmeinhalt besitzt, um die Flüssigkeit auf die gewünschte Temperatur zu erhöhen, passiert die Flüssigkeit das Dreiwegventil und eine diesem nachgeschaltete Druckentspannungsvorrichtung und strömt in eine Leitung als sterilisierte Flüssigkeit bei einer Temperatur von z. B. 780C weiter in den zweiten Tank.
Die Temperatur 78 C, also etwas über 76 C, ist absichtlich gewählt, damit die Flüssigkeit im zweiten Tank die gleiche Konzentration erhalten soll wie die Ursprungsflüssigkeit und sich damit ausschliesslich von dem in der Flüssigkeit kondensierten Dampf befreit, der von der Erhitzung mit Dampf herrührt.
Die Rückzirkulation durch die Rückleitung dauert unter Umständen so lange, bis die Dampfzufuhr zu der Dampfzumischvorrichtung so gross wird, dass sie in der Lage ist, die Flüssigkeit bis zur gewünschten Sterilisierungstemperatur zu erhöhen. Dieses kann geschehen, ohne dass jemand einzugreifen braucht, indem der Dampfverbrauch an andern Stellen in der Fabrik aus irgendeinem Grund wieder reduziert wird und auch dadurch, dass ein Überwacher der Anlage mehr Dampf zu der Dampfzumischvorrichtung hindurchlässt.
Wenn auch somit bekannt ist, Flüssigkeit rückzuzirkulieren, die unzureichend erhitzt ist, um sie auf eine höhere Temperatur zu bringen, so ist dieses bei Anlagen gemäss der Erfindung nicht möglich, da diese vor der Dampfzumischvorrichtung einen Vakuumtank haben, sofern man nicht besondere Massnahmen ergreift, die die Rückzirkulation ermöglichen. Diese Vorkehrung besteht darin, dass in der Rückzirkulationsleitung zwischen der Dampfzumischvorrichtung und dem ersten Tank eine Reduziervorrichtung vorgesehen werden muss, welche den Druck zwischen der Dampfzumischvorrichtung und der Reduziervorrichtung aufrechthält, so dass eine Dampfbildung an dieser Stelle nicht erfolgt. Allenfalls kann natürlich das Dreiwegventil so dimensioniert sein, dass es als Reduzierungsventil arbeitet und damit die genannte Reduziervorrichtung unnötig macht.
Entsprechend dem obenstehenden kennzeichnet sich eine Anlage gemäss der Erfindung vor allem dadurch, dass das Rückleitungsrohr zwecks Entdampfung der rückgeleiteten Flüssigkeit bis auf dieselbe Konzentration, die die Flüssigkeit vor dem Passieren der Dampfzumischvorrichtung hatte, in den ersten Tank mündet und mit einer Entspannungsvorrichtung versehen ist.
Wird die Milch in einer solchen Anlage rückgeleitet, so werden in dem kontinuierlichen Verfahren Unterbrechungen eintreten. Wenn es sich um eine lange Unterbrechung handelt, muss die Zuleitung der durch Erhitzen zu behandelnden Milch zudem geschlossenen Tank abgeschaltet werden. Wenn diese Milch auf ihrem Wege zu dem Tank durch eine der Vorerhitzung dienende Vorrichtung durchgeleitet wird, kann es vorkommen, dass die Milch an den erwärmten Flächen dieser Vorrichtung anbrennt, so dass letztere
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dann nicht mehr weiter verwendet werden kann und vor Wiederverwendung gereinigt werden muss.
Erfindungsgemäss wird dieses Risiko dadurch beseitigt, dass in der Anlage noch ein Dreiweghahn, der in dem von der Vorerwärmungsvorrichtung zu dem geschlossenen Tank führenden Rohr angeordnet ist sowie ein Rückleitungsrohr vorgesehen werden, das zwischen diesem Hahn und dem Aufnahmegefäss angeordnet ist. Dieser Dreiweghahn kann entweder direkt oder durch Impulse von dem nach der Dampfzumischvorrichtung angeordneten Dreiweghahn temperaturabhängig geregelt sein, wobei beide Hähne geeigneterweise so angeordnet sind, dass sie, jeder innerhalb seines eigenen, das zugeordnete Rückleitungrohr einschliessenden Systems, gleichzeitig zur Rückleitung der Milch oder umgekehrt eingestellt sind.
Die Dreiweghähne sind zweckmässig so konstruiert und angeordnet, dass die Regelung der Flüssigkeitsruck- leitung auch erfolgt, wenn die elektrische Stromzuleitung unterbrochen wird, wobei in einem solchen System die Flüssigkeitsrückleitung weiterhin stattfindet, wenn der elektrische Stromfluss wieder einsetzt.
Eine solche Anlage mit zwei Systemen sichert sofort wieder den normalen Verfahrensablauf, sobald die Dampfzuleitung zu der Dampfzumischvorrichtung wieder ordnungsgemäss vor sich geht. Auch nach kurzer Unterbrechung der Stromzuleitung arbeitet, wie festgestellt werden konnte, die Anlage wieder zufriedenstellend, da durch die Einstellung der Dreiweghähne bei nicht hinreichender Erhitzung stets die Rückleitung der Flüssigkeit bewirkt wird.
Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden, die eine Anlage gemäss der Erfindung zeigt, welche zur Sterilisierung oder Pasteurisierung der Milch dient.
Durch ein Einlassrohr 1 wird Milch mit einer Temperatur von ungefähr 120C in ein offenes Aufnahmegefäss 2 über ein schwimmergesteuertes Ventil 3, welches das Überfüllen des Gefässes verhindert, geleitet. Eine Pumpe 4 saugt die Milch aus dem Gefäss und bringt sie durch ein Rohr zu einem Austauschbereich 5 eines Wärmeaustauschers, der auch einen Hitzebereich 6 und einen Kühlbereich 7 aufweist und aus z. B. einer sogenannten Plattenapparatur besteht. In dem Austauschbereich 5 wird die Milch auf 650C und in dem Hitzebereich 6 weiter auf 76 C erhitzt.
Von dort wird die Milch durch ein Rohr 8, einen Dreiweghahn 9 und ein Drosselventil 10 zu einem geschlossenen Tank 11 geführt, von dessen unterem Teil die Milch mittels einer Pumpe 12 einer mit einer Mischdüse geeigneter Art versehenen Dampfzumischvorrichtung 13 zugeleitet wird, in welcher der Dampf durch den Einlass 14 eingeführt wird. Durch die Dampfzumischung wird die Temperatur der Milch auf z. B. 1350C gebracht. Die Milch gelangt dann durch einen weiteren Dreiweghahn 15 in ein Drosselventil 16. In letzterem wird der Druck plötzlich vermindert, so dass das Wasser in der Milch teilweise verdampft und die Milchtemperatur auf 780C sinkt.
Das so erhaltene Gemisch von Milch und Dampf wird durch ein Rohr 17 zu einem zweiten geschlossenen Tank 18 geleitet, wo der Dampf von der Milch getrennt wird ; die Milch wird dann mittels einer Pumpe 19 von dem unteren Teil des Tanks abgeleitet und durch ein Rohr 20 zu dem Austauschbereich 5 des Wärmeaustauschers gebracht, wo sie einen Teil ihrer Wärme an die frisch einströmende Milch abgibt und selbst hiedurch auf 250C abkühlt. ImKühlbereich 7 des Wärmeaustauschers wird die Milchtemperatur weiter auf 40C herabgesetzt,. wonach die fertig behandelte Milch durch einen Auslass 21 abgeleitet wird. Die Zuleitung des Kühlmediums zu dem Kühlbereich 7 erfolgt durch einen Einlass 22 und dessen Abgabe durch einen Auslass 23.
Die Tanks 11 und 18 sind an ihren oberen Teilen mit Auslässen 24 bzw. 25 versehen, die mit einer gemeinsamen Vakuumpumpe oder jeder für sich mit einer separaten Pumpe (nicht gezeigt) verbunden sein können. Von dem Dreiweghahn 9 verläuft ein Rückleitungsrohr 26 zu dem Aufnahmegegefäss 2. In diesem Rückleitungsrohr befindet sich ein Drosselventil 27. Von dem Dreiweghahn 15 verläuft in gleicher Weise ein Rückleitungsrohr 28 zu dem Tank 11, wobei sich in diesem Rückleitungsrohr ein Drosselventil 29 befindet.
Der Dreiweghahn 15 ist in der Weise temperaturabhängig geregelt, dass, wenn die Milch in der Dampfzumischvorrichtung 13 nicht hinreichend erhitzt wird, d. i. wenn die Temperatur in dem gewählten Beispiel unter 1350C sinkt, der Dreiweghahn 15 so eingestellt ist, dass die Milch durch das Rohr 28 in den Tank 11 rückgeleitet wird ; das Drosselventil 29 verhindert eine Dampfbildung in der Rohrleitung vor dem Ventil, in welchem ein plötzlicher, dem in dem Ventil 16 vor sich gehenden Druckabfall entsprechender Druckabfall stattfindet, wodurch die Milch und der Dampf, die durch das Rohr 28 in den Tank 11 zurückgelangen, in diesem Tank, aus welchem der Dampf, zusammen mit Luft und schlecht riechenden Gasen durch den Auslass 24 entfernt wird, voneinander getrennt werden.
Während des normalen Ablaufes sind der Tank 11 und auch der Tank 18 fast gänzlich frei von Milch, so dass sich in deren unteren Teilen nur ein kleiner Anteil an Milch befindet.
Der Dreiweghahn 9 ist in gleicher Weise wie der Dreiweghahn 15 temperaturabhängig oder mit letzterem Hahn derart verbunden, dass er, bei ungenügender Erhitzung der Milch in der Dampfzumischvorrichtung 13, das aus dem Wärmeaustauscher führende Milchzuleitungsrohr 8 mit dem Rückleitung-
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