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Vorrichtung zur Vakuumdampfbehandlung von Getränken Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Vakuumdampfbehandlung von Getränken verschiedener
Art und verfolgt dabei das Ziel, nach Vermischung der zu bearbeitenden Flüssigkeit
mit Dampf dem flüssigen Produkt sodann wieder den Dampf und dabei nun auch die flüchtigen
geruchsbildenden Stoffe in einer Vakuumzone bzw. in einem luftverdünnten Raum zu
entziehen.
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Es ist allgemein bekannt, daß insbesondere fetthaltige Flüssigkeiten
- und von diesen ganz besonders die Milch - eine große Neigung zur Geruchsbildung
aufweisen. So kann es auch gar nicht verwunderlich sein, daß sich die einschlägige
Industrie schon seit langer Zeit diesen Problemen zugewendet hat und Verfahren und
Vorrichtungen zur Pasteurisierung und Desodorierung unter Anwendung von Dampf und
Vakuum entwickelte. Diese bekannten Vorrichtungen lösten indessen das Problem in
keiner Weise befriedigend, so daß man nun auch schon vorschlug, bei einer aus zwei
Kammern bestehenden Vakuum-Dampf-Behandlungsvorrichtung nur an der einen Kammer
ein Dampfabzugsrohr vorzusehen, während der Dampf aus der anderen Kammer in die
erste Kammer oder aber an irgendeiner anderen Stelle in den Arbeitsprozeß zurückgeführt
wurde. Ein solcher Vorschlag dient nun weder der Entfernung von Geruchsstoffen,
noch macht er dies mit seinen beanspruchten Mitteln überhaupt möglich. Bei einem
anderen älteren Vorschlag kommt die zu behandelnde Flüssigkeit überhaupt nicht mit
Frischdampf in Berührung, sondern nur mit den Brüden aus den Verdampfungskammern,
so daß auch hierbei von einer wirksamen Entfernung störender Geruchsstoffe gar keine
Rede sein kann.
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Demgegenüber soll nun mit der Erfindung eine Vorrichtung entwickelt
werden, die vollkommen einwandfrei jeden lästigen Beigeschmack aus Getränken entfernt.
Um der gestellten Aufgabe entsprechen zu können, sind bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Vakuumdampfbehandlung zwei leistungsmäßig verbundene Kammern in
der Weise vorgesehen, daß die erste Kammer eine Dampfzuführung sowie eine von einem
Druckventil gesteuerte Getränkezuleitung aufweist sowie mit der zweiten Kammer durch
eine Abzugsleitung für das Produkt verbunden ist, während sowohl die erste wie auch
die zweite Kammer, und zwar getrennt vom Produkt, Brüdenabzugsrohre besitzen, und
darüber hinaus außerdem in der zweiten Kammer eine Druckregelungseinrichtung vorhanden
ist, die vollkommen unabhängig von der ersten ; Kammer wirksam wird. Auf diese Weise
läßt sich eine gleichmäßige und auch vollständige Einverleibung des Dampfes in die
zu behandelnde Flüssigkeit erreichen, d. h. eine ausreichende Vermischung sicherstellen.
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Im Zuge der weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt es auch, daß
die zweite Kammer über die Brüdenabzugsrohre mit einem Dampfkondensator verbunden
ist und daß die die beiden Kammern miteinander verbindende Leitung diagonal vom
Boden der ersten Kammer zum Oberteil der zweiten Kammer verläuft sowie schließlich
die Abzugsleitung für das Produkt eine mit dem Boden der zweiten Kammer verbundene
Pumpe aufweist. Auf andere, für die Erfindung noch wesentliche Merkmale soll bedarfsweise
im Zuge der beschreibenden Unterlagen noch näher eingegangen werden, die an Hand
eines zeichnerischen Ausführungsbeispiels Wesen und Wirkungsweise der Vorrichtung
eingehend erläutern. Hierbei zeigt nun Fig. 1 die Ansicht einer Vorrichtung zur
Vakuumdampfbehandlung, Fig. 2 die Rückansicht der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht
nach Linie 3-3 von Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1, Fig.
5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab, Fig. 6 einen
Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 einen Grundriß nach Linie 7-7 der Fig.
1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 1, Fig.
9 einen Schnitt nach Linie 9-9 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
Fig.
10 in gleicher Weise einen Schnitt nach Linie 10-10 der Fig.1. Fig. 11 eine Teilansicht
einer Wärmeaustauscherplatte für den Kondensator der Vakuum-Dampf-Vorrichtung, Fig.
12 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt mit einer anderen Art der Prallblechvorrichtung.
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Wie sich aus den Zeichnungen, insbesondere der Fig. 1 ersehen läßt,
setzt sich die. erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vakuumdampfbehandlung von Getränken
aus zwei im wesentlichen gleichen zylindrischen Kammern 20, 21, deren aufrecht stehende
Seitenwände 23 in bestimmtem Abstand voneinander angeordnet sind und die einen gewölbten
Boden 24 aufweisen, zusammen, in die zusätzlich ein Kondensator 22 eingebaut ist.
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Jede Kammer mit der entsprechenden abnehmbaren Abdeckung 25 ist vorzugsweise
aus rostfreiem Stahl bzw. einem anderen korrosionsfreien Metall hergestellt. Das
wird auch im wesentlichen von allen mit dem Produkt in Berührung kommenden Flächen
der Vakuum-Dampf-Vorrichtung gefordert.
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Der Kondensator 22, vgl. hierzu insbesondere Fig. 3 und 4, ist vorzugsweise
ein Vielfachplatten-Wärmeaustauscher mit einer Mehrzahl Platten 26, die zwischen
einem vorderen 27 und einem hinteren Endglied 28 zusammengedrückt sind. Die Kammern
20, 21 sind mit im Abstand angeordneten, herabhängenden Stützen 29, 30 an der vom
Kondensator 22 abgekehrten Seite ausgestattet, wobei die beiden Kammern seitlich
in Abstandsbeziehung von einer oberen Querschiene 31 und einer unteren Querschiene
32 getragen werden und der Kondensator 22 an diesen Querschienen 31 und 32 hängt.
Die Stützen 29 und 30 sind einstellbar ausgeführt, um ein bequemes Ausrichten des
Geräts bei seiner Aufstellung zu gestatten.
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Ein Einlaßstutzen 33 für die Zuführung des Produkts befindet sich
am Kopf der ersten Kammer und ist über eine Kupplung 35 mit der Zuführleitung 34
verbunden (vgl. Fig. 5).
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Auf der anderen Seite der Zuführleitung 34 ist ein mit Blasluft betriebenes
Doppelventil 36 vorgesehen, deren von unten eingeführte Leitung 37 mit der
Speisepumpe 38 für die Flüssigkeit verbunden ist. Die Ventilblasluft fängt sich
in der Leitung, wenn die Pumpe arbeitet, bevor die Flüssigkeit in die erste Kammer
20 eingelassen wird. Fällt der Druck der Flüssigkeit im Rohr 37 unter eine vorbestimmte
Höhe ab, dann schließt sich sofort das Ventil.
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Ein im Einlaßstutzen 33 angeordnetes Rohr 39 ragt in die Kammer 20
hinein und trägt an seinem Ende eine Düse 40 (s. hierzu Fig. 5 und 12), aus der
die Flüssigkeit hohlkegelförmig austritt. Zu diesem Zweck ist die Düse 40 mit einem
Bajonettverschluß mit Umfangsnut 41 und ringförmiger Abdichtung 42 versehen. Ähnlich
trägt auch das Rohr 39 eine Hohlkehle 43, in die ein Abdichtungsring 44 eingreift.
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Wie sich deutlich aus den Fig. 3 und 4 erkennen läßt, weist der Kammerboden
24 einen Auslaß 45 auf, der mittels einer Schelle 47 mit einem T-Stück 46 in Verbindung
steht. Auf der einen Seite ist das T-Stück durch eine Abschlußkappe 48 abgeschlossen,
während auf der anderen Seite über eine Kupplung 49 ein Leitungsstutzen
50 angeschlossen ist, der unter Zwischenschaltung eines Unilenkstückes 52
mit einer diagonal nach oben führenden Leitung 51 mit Hilfe von Schellen 53, 54
verbunden ist. In Fig. 10 ist nun im einzelnen gezeigt, auf welche Weise die Drosselungsscheibe
55 mit Öffnung 56 eingelegt ist. Ein auf dem Umlenkstück 52 vorgesehener Flansch
57 greift in einen Flansch 58 der Leitung 51 ein und erfaßt die zwischen beiden
liegende Drosselscheibe 55, wobei die Flansche durch die Schelle 54 im Eingriff
gehalten werden.
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Am Kopfende der zweiten Kammer 21 ist ein Einlaßstutzen 59 vorgesehen,
der mit der Diagonalleitung 51 unter Zwischenschaltung eines gekrümmten Rohrstückes
60 und unter Verwendung von entsprechenden Verbindungsgliedern (Schellen 62 und
61) verbunden ist.
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Auch im Boden der zweiten Kammer 21 befindet sich ein Auslaß 63, der
unter Zwischenschaltung eines Stutzens 64 und unter Verwendung einer Schelle 65
mit einem T-Stück 66 verbunden ist, das an seinem einen Ende durch eine Kappe 67
abgeschlossen wird. Das andere Ende des T-Stückes ist mittels Schellen 69, 70 über
ein Verbindungsstück 68 mit dem Eingang einer Pumpe 71 verbunden, durch welche die
Entleerung der behandelten Flüssigkeit geregelt wird.
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über einen in Bodennähe befindlichen Einlaß 72 wird der ersten Kammer
20 durch eine Dampfspeiseleitung 74 Dampf zugeführt. Diese ist dabei zweckmäßig
mit einem gekrümmten Rohrstück 73 durch eine Kupplung 75 verbunden. Dampf und andere
bei der Behandlung entstehendene Gase verlassen die erste Kammer 20 durch einen
Auslaß 76 (Fig. 3 und 9), der durch eine geeignete Schelle 77 mit dem Seitenstutzen
eines das Vakuumregelventil 79 aufnehmenden T-Stückes 78 verbunden ist. Dabei ragt
der die Regelung veranlassende Ventilkörper 80 zweckmäßigerweise aus dem T-Stück
heraus (vgl. Fig. 9). Eine Drosselscheibe 81 mit Öffnung 82 ist zwischen das T-Stück
78 und ein Absaugesammelrohr 83 eingelegt. Die Drosselscheibe 81 wird von dem T-Stück-Gewinde
und einem auf dem Dampfsammelrohr 83 angebrachten Flansch 84 erfaßt, und beide werden
durch eine Kupplung 85 im Eingriff gehalten. Der Ventilkörper 80 ist gegen die Öffnung
82 mittels Handgriff 86, der auf dem Ventil 79 schraubbar befestigt ist, einzustellen.
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In ähnlicher Weise ist nun auch die Kammer 21 an ihrem Kopfende mit
einem Auslaß 87 versehen (Fig. 8), durch den ein Absaugrohr 88 vorstößt. Dieses
ist mit einem seitlichen Stutzen auf dem Absaugesammelrohr 83 durch eine Schelle
verbunden. Am anderen Ende des Absaugesammelrohres 83 ist ein Vakuumentlastungsventil
90 eingebaut und durch eine Kupplung 91 daran befestigt. Vor dem Ventil 90 befindet
sich noch ein besonderer Einstellhahn 92 (vgl. hierzu auch Fig. 1).
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Diesem Vakuumentlastungsventi190 fällt die Aufgabe zu, Luft in das
Absaugesammelrohr 83 einzulassen, sobald der Druck in der Kammer 21 und dem Kondensator
22 unterhalb einer vorbestimmten Höhe bleibt. Mit Hilfe des Hahnes 92 wird insbesondere
zur Reinigung das Sammelrohr 83 geöffnet und bei abgestelltem Gerät das sich noch
in den Kammern 20 und 21 und im Kondensator 22 befindliche Vakuum durch einströmende
Luft verdrängt. Zu diesem Zweck ist der Auslaßstutzen 93 mit einem Rohr 94 verbunden
und durch eine Schelle 95 am Auslaßstutzen 93 sowie eine Kupplung 97 am Einlaß des
vorderen Endgliedes 27 des Kondensators 22 befestigt. Wie sich ohne weiteres aus
Fig. 11 ersehen läßt, tragen die Platten 26 des Kondensators Dichtungen 98, um die
entsprechenden
Kanäle 99 gegeneinander ausreichend abzudichten. Dabei ist die Anordnung so getroffen,
daß sowohl ein Durchflußweg für Gas und Dampf durch jeden zweiten Zwischenraum innerhalb
der Platten 26 und ein zweiter, davon getrennter Durch-$ußweg für kaltes Wasser
durch die anderen Zwischenräume entsteht. Durch einen im hinteren Endglied
28 vorgesehenen Einlaß 100 (Fig. 4) wird kaltes Wasser in den Kondensator
22 eingeführt und nach Durchlauf durch einen Auslaß 101 im vorderen Endglied 27
wieder abgezogen. Dabei sind alle vom kalten Wasser durchströmten Zwischenräume
miteinander verbunden. Die für den Durchlaß von Dampf und Gas bestimmten Zwischenräume
sind parallel zueinander geschaltet und befinden sich am Boden des Kondensators
22, wobei ein entsprechender Auslaß 102 durch ein Rohr 103 und ein T-Stück 104 mit
einer von einem Motor 106 angetriebenen Pumpe 105 verbunden ist. Diese arbeitet
über eine Leitung 107 mit einem Rückschlagventil 108 zusammen (Fig. 2). Während
aus den Kammern 20,21 kommender Dampf und Gas den Kondensator durchströmen, schlägt
sich kondensiertes Wasser an den kühlen Plattenwänden nieder, das vom Kondensatorboden
durch einen Auslaß 109 im hinteren Endglied 28 abgezogen wird. Der Auslaß ist über
ein Rohr 110 und ein T-Stück 111 mit einer Kondensatpumpe 112 verbunden und wird
über eine geeignete Abwasserverbindung 112a entleert.
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Die Oberkanten der zylindrischen Seitenwände 23 der Kammern 20 und
21 sind nach einwärts abgebogen und bilden Schultern 113 mit Hohlräumen 114 (Fig.12).
Jeder Hohlraum 114 ist mit einer Dichtung 115 aus elastischem Material ausgefüllt,
über das der Deckelmantel 116 bündig greift und damit eine einwandfreie Abdichtung
bewirkt.
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In der ersten Kammer 20 befindet sich eine abnehmbare Prallplatte
117, die einen etwas geringeren Durchmesser als die Kammer 20 aufweist und die durch
Ansätze 118 (Fig. 6) an den Innenwänden 23 der Kammer 20 abnehmbar in einer vorbestimmten
Lage oberhalb der Düse 40 und unterhalb des Dampfabsaugstutzens 122 gehalten
ist. In seiner Mitte hat nun die Prallplatte einen aufrecht stehenden röhrenförmigen
Ansatz 119, der zum Kammerboden hin offen ist und nach oben eine aufweist, die eine
unmittelbare Verbindung mit dem Zwischenraum im Oberteil der Kammer 20 herstellt.
Am äußeren Rand der Prallplatte ist eine konkave Rinne 120 vorgesehen, in der sich
abständlich angeordnete Ablauflöcher 121 befinden. Auf diese Weise können
sich vom Dampf mitgerissene Produkte auf der Prallplatte wieder sammeln und in die
Kammer 20 durch die Ablauflöcher 121 zurücklaufen.
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Die Absaugleitung 88, die aus dem Absaugsammelrohr 83 über den Auslaß
87 in die zweite Kammer 21 mündet, setzt sich im Kammerinneren in einem nach unten
gebogenen Rohr 123 (Fig. 8) fort, an dem eine Glocke 124 befestigt ist, wobei das
Rohr 123 an seinem einen Ende mit einer Ausstülpung 125 versehen sein kann, die
in einen Sitz 126 des Rohres 88 eingreift, um die erforderliche Einstellung sicherzustellen
und eine Verlagerung der Glocke 124 zu verhindern.
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Um einer Herumwirbelung der Flüssigkeit auf dem Boden der Kammern
20 und 21 entgegenzuwirken, kann ein abnehmbares Leitblech 127 verwendet werden,
das drei im wesentlichen radial vorspringende Rippen aufweist, die an einem aufrecht
stehenden axialen Gestänge 128 befestigt sind (s. Fig. 7). Die unteren Kanten der
Rippen des Leitblechs passen sich dem Kammerboden weitgehend an und vermeiden auf
diese Weise jedwede Fließzwischenräume.
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Wenn erforderlich wird, den Wirkungsgrad zu steigern, kann in der
ersten Kammer eine zusätzliche Ablenkvorrichtung 129 vorgesehen sein, die die aus
der Düse 40 austretende Flüssigkeit beeinflußt (vgl. Fig. 12). Sie besteht
aus einer in der Mitte offenen kreisförmigen Schale 130 und einem unterhalb der
Öffnung angeordneten kegelstumpfförmigen Körper 131. Damit soll bezweckt werden,
daß möglichst viel Flüssigkeit auf die Kammerwand auftrifft. Die Ablenkvorrichtung
ist an Stutzen 132 befestigt und an die Rippen des Leitblechs 127 angeschweißt.
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Mit dem T-Stück 78 in Verbindung stehende Rohre 134 enthalten die
das Vakuum anzeigenden Druckmeßgeräte 133 (Fig. 1). Besondere in den Kammerwänden
vorgesehene Schaugläser 135 gestatten entsprechende Beobachtungen des Flüssigkeitsstandes
und der sich abspielenden anderen Betriebszustände.
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Abschließend soll nunmehr die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Vakuumdampfbehandlung von Getränken, besonders Milch oder anderen
Molkereiprodukten, zusammenfassend näher erläutert werden.
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Zuerst wird durch in Betriebnahme der Pumpe 105 und der Kondensatpumpe
112 die Luft aus den Kammern 20, 21 durch den Kondensator 22 herausgesaugt und dabei
gleichzeitig niedergeschlagener Dampf bzw. Wasser entfernt, das sich möglicherweise
auf dem Boden des Kondensators angesammelt hat. Sodann wird durch das Einlaßrohr
100 Kaltwasser in den Kondensator eingelassen. Da dieses Wasser bei seinem Durchlauf
durch den Kondensator nicht mit irgendwelchen Dämpfen oder Wasserdampf in Berührung
kommt, entsteht auch keine Verunreinigung, so daß es jederzeit wieder für andere
Zwecke verwendet werden kann.
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Ist nun in den Kammern 20, 21 ein Vakuum von etwa 559 bis 635 Torr
erreicht (ausgewiesen durch den Druckmesser 133) bzw. fängt das Vakuumentlastungsventil
90 an zu arbeiten, erfolgt über das Zuleitungsrohr 74 und den Einlaß 72 die
Dampfeinleitung in die erste Kammer 20. Dabei soll ein in der Dampfleitung angeordnetes
Ventil (nicht gezeigt) so lange geöffnet bleiben, bis sich in dieser Kammer ein
Vakuum von etwa 381 Torr eingestellt hat. Bis das System voll in Betrieb ist, bleibt
das Vakuumregelventil 79 geschlossen. Mit der Inbetriebnahme der Einspeisepumpe
38 setzt der Zufluß von Milch bzw. anderen Flüssigkeiten in die erste Kammer 20
ein. Dabei wird die in der Zuleitung 34 eingeschlossene Luft über das Ventil
36 abgeblasen. Ist der Milchdruck in der Zuleitung 34 genügend groß, so fließt
die Milch durch das Ventil 36 über den Einlaßstutzen 33 in das Rohr 39 ein und wird
darauf durch die Düse 40 in die erste Kammer 20 eingesprüht. Dabei vermindert sich
das Vakuum in der ersten Kammer 20 auf etwa 254 Torr.
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In der ersten Kammer 20 vermischt sich der Dampf mit der Milch, kondensiert
diese und erhitzt sie auf eine Temperatur von etwa 75 bis 911 C. Die mit
dem niedergeschlagenen Dampf vermischte Milch fließt als dünner Film an der Innenseite
der Seitenwände 23 der ersten Kammer 20 herab, wobei nach wie vor der Dampf auf
den dünnen Milchfilm einwirkt, bis er schließlich den am Boden der Kammer vorgesehenen
Auslaß
45 erreicht. Wird nun eine stärkere Dampfbehandlung erforderlich, so wird die Flüssigkeit
zusätzlich noch über die Ablenkvorrichtung 129 geleitet, wodurch sich eine vermehrte
Dampfeinwirkung ergibt.
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Durch ein daraufhin erfolgendes Öffnen des Regelventils 79 werden
Wasserdampf bzw. alle anderen gebildeten Dämpfe aus der ersten Kammer 20 abgezogen,
wobei die Einstellung des Regelventils 79 selbstverständlich auf die Höhe des Vakuums
in der ersten Kammer 20 einwirkt. Im weiteren Arbeitsablauf gelangen nunmehr die
Milch und der niedergeschlagene Dampf durch die Dagonalleitung 51 in die zweite
Kammer 21. Beim Durchströmen der Leitung 51 findet durch die Öffnung 56 eine drosselnde
Verzögerung statt, wodurch der Vakuumunterschied zwischen den beiden Kammern aufrechterhalten
bleibt. Durch den Einlaß 59 gelangt die Milch in die zweite Kammer 21, wo sie in
einem dünnen Film spiralig an der Innenwand herabfließt. Der in dieser Kammer herrschende
Druck von etwa 559 bis 635 Torr bewirkt eine Senkung des Siedepunkts der Mischung
und damit Verdampfung. Mit geruchs- und geschmacksbildenden flüchtigen Stoffen wird
die Milch in Dampfform aus der zweiten Kammer entfernt und gelangt über den Auslaß
87 schließlich in das Absaugsammelrohr 83 in den Kondensator 22.
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Das höhere Vakuum in der zweiten Kammer 21 bedingt einen Temperaturabfall
in der Kammer auf etwa 57 bis 67° C. Im allgemeinen erfolgt die Temperaturregelung
in der Weise, daß man mehr oder weniger Dampf in die erste Kammer 20 cinläßt, und
weiterhin auch dadurch, daß eine Steuerung des Regelventils 79 erfolgt. Der Temperaturunterschied
zwischen Entnahme und Einführung der Milch beträgt beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung etwa 5,6° C, was vollkommen ausreicht, um eine restlose Entfernung allen
Dampfes sicherzustellen, der sich in der Milch während der Behandlung niedergeschlagen
hat. Dabei hat sich indessen der Feuchtigkeitsgehalt der Milch nur sehr wenig verändert.
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Die Milch oder ein anderes in dem Gerät behandeltes Getränk wird aus
der zweiten Kammer 21 von der Pumpe 71 abgezogen, durch die sie in geeignete Lagerbottiche
oder zur Abfüllung oder anderen Zwecken abgepumpt wird.
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Nicht niedergeschlagener Dampf, der aus dem Kondensator 22 abgezogen
wurde, kann in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Das von der Kondensatorpumpe 112
abgesaugte Kondensat wird zweckmäßigerweise in den Abwasserkanal abgelassen, da
es durch die aus der Milch oder anderen Flüssigkeiten extrahierten Geruchs- und
Geschmacksstoffe verdorben ist.
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Bei der Behandlung von Orangensaft, wo eine Destillation und Entfernung
des Schalenöls erwünscht ist, kann das aus der Pumpe 112 kommende Kondensat einem
Abscheider oder einer anderen Einrichtung zur Entfernung mitgerissenen Schalenöls
zugeführt werden.
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Es versteht sich nun von selbst, daß die Vorrichtung in der Hauptsache
dazu dient, durch Verflüchtigung oder Abdestillation unerwünschte Stoffe zu entfernen,
die in trinkbaren Flüssigkeiten enthalten sind. Zu diesem Zwecke kann. somit die
Vorrichtung mit verschiedenen anderen Ausrüstungsstücken gekuppelt werden, und die
Temperatur- und Druckverhältnisse in den Kammern 20 und 21 können weitgehenden Veränderungen
unterliegen, um den Behandlungseffekt nach Wunsch zu modifizieren.