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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Fettgehaltes
von Milch unter Ausnutzung von Trübungserscheinungen.
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Ein bekanntes derartiges Verfahren sieht vor, den Fettgehalt der
Milch durch Messung ihrer Lichtdurchlässigkeit festzustellen. Diesem Verfahren liegt
die Annahme zugrunde, daß die Lichtdurchlässigkeit der Milch bei steigendem Gehalt
an undurchsichtigem Fett abnimmt. Die praktische Durchführung dieses Prinzips scheitert
jedoch daran, daß die Zunahme des Fettgehaltes in keiner eindeutigen Beziehung zur
Abnahme der Lichtdurchlässigkeit steht, da die Durchsichtigkeit der Milch nicht
nur von dem Fettgehalt, sondern auch von der wechselnden Größe der Fettkügelchen
und der anderen kolloiden Milchbestandteile beeinflußt wird.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren stellt eine eindeutige Zuordnung
von Lichtdurchlässigkeit der Milch zum steigenden Gehalt an undurchsichtigem Fett
dadurch her, daß vor der Messung der Lichtdurchlässigkeit die Fettkügelchen durch
Homogenisieren zerteilt und auf praktisch gleiche Größe gebracht werden und außerdem,
soweit erforderlich, die die Lichtdurchlässigkeit beeinflussenden kolloiden Bestandteile
der Milch durch Behandeln mit geeigneten Agenzien in feine und gleichmäßige Verteilung
gebracht werden.
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Unter diesen Voraussetzungen ist die Lichtdurchlässigkeit der Milch,
soweit sie vom Fettgehalt beeinflußt wird, diesem umgekehrt proportional.
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Das Durchführen einer Homogenisierung der Fettkügelchen, das beispielsweise
durch mechanische Zertrümmerung der Fettkügelchen in den bekannten Homogenisiermaschinen
oder aber durch Behandlung mit Ultraschallwellen bewirkt wird, erweist sich im Rahmen
des beschriebenen Verfahrens jedoch als verhältnismäßig aufwendig. Insbesondere
ist aber, da die Lichtdurchlässigkeit der Milch, d. h. der Transmissionsgrad einer
Flüssigkeit, über einen durch die möglichen Fettgehalte von Milch bestimmten großen
Bereich absolut genau gemessen werden muß, eine möglichst lineare Kennlinie der
verwendeten photoelektrischen Schaltungseinheit und damit eine über den ganzen Skalenbereich
lineare Teilung anzustreben, was nur durch verhältnismäßig großen Schaltungsaufwand
erreicht werden kann.
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Die beschriebenen Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren
vermieden, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Zugabe eines
Fettlösungsmittels zur Milch in einem vorgegebenen Mengenverhältnis von Fettlösungsmittel
zu Milch; b) Ausfällung des Eiweißes der Milch durch Elektrolyse; c) Halten des
Gemisches aus Milch und Fettlösungsmittel oberhalb der Löslichkeitsgrenze; d) entweder
allmähliche Abkühlung des Gemisches aus Milch und Fettlösungsmittel bei dem vorgegebenen
Mengenverhältnis und Ermittlung der als Maß für den Fettgehalt anzusehenden Temperatur,
bei der im Gemisch Trübung eintritt, oder allmähliche Änderung des Mengenverhältnisses
bei Konstanthaltung der Temperatur und Ermittlung des als Maß für den Fettgehalt
anzusehenden Mengenverhältnisses, bei dem im Gemisch eine Trübung eintritt.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, ein
Gemisch aus Fettlösungsmittel und von Eiweiß befreiter Milch unter Konstanthaltung
eines der beiden Zustandsparameter an die Löslichkeitsgrenze des Gemisches heranzuführen
und bei Einsetzen einer Trübung den absoluten Wert des zweiten Parameters zu ermitteln,
der dann ein Maß für den Fettgehalt darstellt.
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Da die Lage des Gemisches bezüglich der Löslichkeitsgrenze durch
Veränderung der Parameter Temperatur bzw. Mengenverhältnis in weiten Grenzen variiert
werden kann, ist es möglich, die Größe des als Maß für den Fettgehalt ausgewerteten
Parameters bei Einsetzen der Trübung innerhalb eines engen Bereiches zu halten,
wodurch in vorteilhafter Weise ermöglicht wird, daß eine Meßskala nur über einen
kleinen Bereich linear und damit genau anzeigen muß.
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In besonders vorteilhafter Weise wird die Einhaltung eines vorgegebenen
Mengenverhältnisses von Fettlösungsmittel zu Milch dadurch erzielt, daß die Milch
und das Fettlösungsmittel je einem Mengenzähler zugeführt- werden, die sich zur
Einhaltung eines vorgegebenen Mischungsverhältnisses gegenseitig antreiben.
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Die Anwendung der Elektrolyse zur Ausscheidung von Substanzen aus
einem Gemisch erweist sich in den Fällen als vorteilhaft, in denen für das Gemisch
definierte Volumen- oder Gewichtsverhältnisse eingehalten werden müssen, da andere
herkömmliche Verfahren, die z. B. das Zusetzen von Säuren vorsehen, die Bestimmung
des Volumen- oder Gewichtsverhältnisses erschweren.
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In F i g. 1 ist in schematischer Darstellung ein aus mehreren Vorrichtungen
bestehendes Gerät zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
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Aus einer von Milch durchflossenen Rohrleitung 1 wird ein Teilstrom
entnommen und in ein tJberlaufgefäß 2 geleitet, aus dem der Überschuß wieder dem
Rohr 1 zugeführt wird. Von dem Uberlaufgefäß 2 zweigt ein Rohr 3 ab, durch das die
Milch fließt, welche einen Mengenzähler 4 infolge des in dem Üb erl aufgefäß 2 herrschenden
Druckes antreibt. Mit dem Mengenzähler 4 ist das drehbewegliche System einer Pumpe
5 starr gekuppelt, so daß durch diese Pumpe 5 aus einem Behälter 6 das Fettlösungsmittel,
z. B. Dioxan, der Milch in einem vorgegebenen Verhältnis zugemischt wird. In einem
Rohr 7 fließt somit ein Gemenge von Milch und Dioxan. Um ein Eindringen von Feuchtigkeit
mit der in den Behälter 6 einströmenden Luft zu verhindern, ist eine Trockenvorlage
8 vorgesehen. Das das Rohr 7 durchfließende Gemenge von Milch und Dioxan erfüllt
den Anodenraum9 einer Elektrolysevorrichtung, der von dem Kathodenraum 10 durch
ein Diaphragma 11 getrennt ist. Durch die hier erfolgende Elektrolyse wird das Eiweiß
der Milch im Anodenraum 9 ausgefällt. Es wird in einem Filter 12 zurückgehalten,
so daß die verbleibende Flüssigkeit, die im wesentlichen aus einer Lösung von Milchfett
in einem Dioxan-Wasser-Gemisch besteht, das gesamte Fett in gelöster Form enthält.
Damit das Milchfett in gelöster Form verbleibt, wird die Temperatur in dem die Elektrolysevorrichtung
aufnehmenden Raum 13 durch einen Thermostaten auf einem Mindestwert gehalten, der
über dem Wert liegt, bei dem die höchste zu erwartende Fettkonzentration die Löslichkeitsgrenze
in einem Wasser-Dioxan-Gemisch erreicht (entsprechend
der Beobachtung,
daß im allgemeinen mit steigender Temperatur die Löslichkeit steigt). Die verbleibende
Flüssigkeit fließt durch ein Rohr 14, dessen oberer Teil 14 a durchsichtig ist.
In einem mittels eines Ofens 15 thermostatisierten Raum 16 wird die Flüssigkeit
auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Temperatur im Raum 13 liegt. Unterschreitet
die an einer Stelle 17 herrschende Temperatur den Wert, bei dem die Löslichkeitsgrenze
für den ermittelten Fettgehalt in dem Wasser-Dioxan-Gemisch unterschritten wird,
also eine Trübung der Flüssigkeit eintritt, so veranlaßt eine Fotozelle 18 infolge
herabgesetzter Bestrahlung durch eine Lampe 19 eine solche Steuerung des Ofens 15,
daß eine Temperaturerhöhung erfolgt. Durch ein Widerstandsthermometer 20 wird ein
aus der Temperaturschwankung (Abkühlen - Aufheizen) sich ergebender Mittelwert gemessen,
der auf Grund einer Eichung ein Maß für den Fettgehalt der Milch darstellt. Dieser
Fettgehalt wird in Prozenten durch ein Instrument 21 angezeigt.
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Anstatt die Temperatur des Trübungspunktes bei festgehaltenem Mischungsverhältnis
von Milch und Fettlösungsmittel zu bestimmen, kann dieses Verhältnis auch selbsttätig
auf Grund der Steuerung des Ofens 15 durch die Fotozelle 18 bei Konstanthaltung
der Temperatur des Trübungspunktes verändert werden, wobei die Veränderung ein Maß
für den Fettgehalt der Milch darstellt.
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In F i g. 2 ist die Abhängigkeit des Trübungspunktes (Temperatur
T) des Fettgehaltes fi, fi, 13 von dem Verhältnis V der Fettlösungsmittelmenge zur
Milchmenge dargestellt. Bei konstant gehaltener Trübungstemperatur (Linie 1) wird
der Fettgehalt aus dem Volumenverhältnis V"V2, V3 ersichtlich.
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Bei konstant gehaltenem Mischungsverhältnis (Linie 2) wird der Fettgehalt
ft, f-, 13 aus der Temperatur des Trübungspunktes Tt, T2, T3 ersichtlich.