DE2138221A1

DE2138221A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Entmineralisieren bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln

Info

Publication number: DE2138221A1
Application number: DE19712138221
Authority: DE
Inventors: Katsuto; Tomita Mamoru; Tokio; Ono Minobu Tanashi Tokio; Yamazaki Katsuharo Yokohama Kanagawa; Ohkuma Juichi Tokio; Okada (Japan). P
Original assignee: Morinaga Nyugyo KK
Current assignee: Morinaga Nyugyo KK
Priority date: 1970-08-01
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-02-03
Also published as: DE2138221C3; AU465090B2; JPS4918226B1; GB1348902A; IE35539B1; IE35539L; NL7110517A; US3767548A; NL165637B; DE2138221B2; AU3160071A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. O. DlTTMANN K. L. SCHIFF DR. A. ν. FÜNBR DIPL.. ING. P. STRBHL

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN JJB POSTFACH G5O18O g MÜNCHEN 9O MARIAHILFPLATZ 2 & 3

TELEFON! (Ο811) 45 40 40 & 44 88 TELEGR.: BUROMARCPAT MÜNCHEN

Morinaga Nyugyo Kabushiki 30. Juli 1971 Kaisha; KLS/M

Unsere Akte DA-K79O

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Entmineralisieren "bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln

(Priorität: 1. August 1970 - Japan - Nr.67 632/70)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Entmineralisieren bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln und eine kontinuierliche Entmineralisierungsvorrichtung für ITahrungsmittelverarbeitungseinrichtungen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein elektrisches Entmineralisierungsverfahren und eine Vorrichtung, bei der Ionenaustauschermembranen verwendet werden.

Elektrische Entmineralisierungsvorrichtungen mit Ionenaustauschermembranen werden bisher häufig bei verschiedenen Verarbeitungsanlagen beispielsweise zum Entmineralisieren von Grundwasser und Seewasser verwendet. Diese Entmineralisierungsvorrichtungen-werden auch zum Konzentrieren von Seewasser und zum Entfernen von Mineralsalzen, die

109886/1382

in Fruchtsäften enthalten sind, und auch zum Entfernen von in Rohmilch enthaltenen Salzen bei der Herstellung von Milchpulver für Kleinkinder· verwendet.

- Bei Verarbeitungsanlagen für Nahrungsmittel, insbesondere bei Anlagen zur Herstellung von Milchpulver, führt jedoch dieses Entmineralisierungsverfahren zu einer Verschlechterung des zu verarbeitenden Materiales und zu verschiedenen anderen Schwierigkeiten, da die zu verarbeitenden Materialien erhitzt werden müssen, um einen besseren Wirkungsgrad beim Entmineralisieren zu erreichen, und 'da eine lange" Behandlungszeit notwendig ist.

Es gilt als erwünscht, daß die Zusammensetzung von Milchpulver für Kleinkinder so eng wie möglich der der Muttermilch entsprechen sollte. Der Salzgehalt der Muttermilch ist gewöhnlich in der Größenordnung von 0,2 fo, während der Salzgehalt von Milch gewöhnlich in der Größenordnung von 0,7 i° liegt. Daher muß die Milch, die als Rohmaterial für das Milchpulver für Kleinkinder dient, entmineralisiert v/erden. Um die Entmineralisierung mit dem notwendigen Y/irkungsgrad durchführen zu können, sollte die Temperatur der Milch vorzugsweise etwa 40⁰C betragen, um einen besseren Strom-Wirkungsgrad zu erzielen. Wenn sie jedoch solchen Temperaturbedingungen unterworfen wird, besteht die Gefahr, daß die Mich leicht mit Bakterien verunreinigt wird und daher sehr leicht sauer wird. Daher sollte die Milch vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 15-2O⁰C entmineralisiert werden. Da jedoch bei solch niederen Temperaturen der Strom-Wirkungsgrad herabgesetzt ist, muß die Be handlungszeit zum Ausgleich hierfür erheblich ausgedehnt werden.

109886/ 1 382

Andererseits ist es erwünscht, daß der Betrieb einer Anlage für Milchpulver automatisch gesteuert wird, u. zw. von der Pasteurisierung, Entmineralisierung, Konzentrierung, Präparierung, Trocknung "bis zum Abpacken. Bisher wurde die Milch in Portionen entniineralisiert, und daher wurde die entmineralisierte Milch der nächsten Behandlungsstufe nur intermittierend zugeführt. Der Grund liegt darin, da/3 bei der herkömmlichen elektrischen Entmineralisierungsvorrichtung mit Ionenaustauschermembranen jeder Versuch, die Vorrichtung kompakt aufzubauen, es erfordert, die IJilch von einem Speicherbehälter an die Entminerali sierungsvorrichtung im Umlauf zuzuführen. Die Milch darf daher nicht der nächsten Behandlungsstufe zugeführt werden, bis die gesamte Menge der in dem Speicherbehälter enthaltenen LIiIch. die gewünschte Ilineralkonzentration erreicht hat.

Theoretisch könnte eine große Zahl von Dialysezellen mit Ionenaustauschermembranen in einer Tandemanord- " nung zusammengeschlossen werden, so daß die zu behandelnde Mich kontinuierlich zugeführt wird, um die entmineralisierte Milch herzustellen. Eine solche Tandemanordnung zur Entmineralisierung ist jedoch äußerst unökonomisch, da eine große Zahl Dialysezellen benötigt wird.

Während die herkömmliche Entmineralisierungsvorrichtung in ihrer Anwendung bei der Herstellung von Milchpulver beschrieben wurde, treten bei anderen Anlagen zur Verarbeitung von nahrungsmitteln einschließlich anderen Milchverarbeitungsanlagen und Fruchtsaftverarbeitungsanlagen ähnliche Schwierigkeiten auf.

. Im allgemeinen würde eine portionsweise arbeitende Entmineralisierungsvorrichtung, die zum Liefern von Rohmaterial für Milchpulver für Kleinkinder geeignet ist, etwa

109886/1382

7 Stunden benötigen, um 10 Tonnen Milch bei einer Temperatur von 9 ° C zu verarbeiten, um den Mineralgehalt auf den gewünschten Yfert zu reduzieren. Selbst wenn daher die Temperatur der Milch genügend herabgesetzt würde, würde solch eine lange, für"die Entmineralisierung notwendige Behandlungszeit Schwierigkeiten, beispielsweise verschlechterte Qualität oder schlechteren Geschmack des Milchpulverproduktes und Klumpenbildung in den Dialysezellen während der Entmineralisierung verursachen, so daß ein häufiges Reinigen der Vorrichtung in auseinandergenommenem Zustand notwendig würde.

!■·■-■.·

Y/enn beispielsweise Milch entmineralisi er t werden soll, sollte sie vom Standpunkt einer wirksamen Entmineralisierung aus vorzugsv/eise bei Temperaturen zwischen 20 und 40 C verarbeitet werden, da die Milch Protein und Kohlen-• hydrate in erheblichen Mengen enthält, so daß elektrische Entmineralisierungsverfahren notwendig sind, die sich von den bei Seewasser und Grundwasser verwendeten unterscheiden. Bei den herkömmlichen, portionsweise arbeiten Entmineralisierungsverfahren hat es sich gezeigt, daß bei Temperaturen oberhalb 12⁰C Schwierigkeiten, beispielsweise die Vermehrung von Bakterien und eine Zersetzung des Proteins, auftreten, so daß es unmöglich ist, die Vorrichtung für mehrere Stunden zu betreiben. Bei herabgesetzten Entmineralisierungstemperaturen zeigt sich eine Verminderung des Strom-Wirkungsgrades und ein entsprechender Abfall im Gesamtwirkungsgrad, so daß die Verwendung dieser Vorrichtung von einem ökonomischen Standpunkt aus unvorteilhaft wird. V/enn schließlich überschüssiger Strom zugeführt wird, tritt eine Störung des Gleichgewichtes oder das Phänomen der Konzentrationspolarisation auf, wodurch eine Koagulation des Protein verursacht wird, und darüber hinaus erzeugen

10988 671382

die Kalzium- und Phosphorradikale in der Milch, einen Ausfall von Kalziumphosphat, so daß die Gefahr besteht, daß sie sich, auf der Innenseite der Dialysezellen absetzen und dadurch die Dialysezellen verstopfen. Selbst wenn die Zellen nicht verstopft werden, führt das Absetzen einer großen Menge solcher Niederschlage oft zu einem Bruch der Ionenaustauschermembran en während der häufigen Reinigungen der zu diesem Zweck auseinandergenommenen Entmineralisierungsvorrichtung einschließlich der Dialysezellen. Diese Schwierigkeiten unterscheiden sich wesentlich von den Schwierigkeiten, die bei der Entmineralisierung von Flüssigkeiten, beispielsweise Seewasser und-Grundwasser, auftreten, die aus anorganischen Substanzen zusammengesetzt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entmineralisieren anzugeben, wobei es möglich ist, ein Rohmaterial kontinuierlich zuzuführen, um das entmineralisierte Produkt selbst mit einer kleinen Zahl Ionenaustauschermembranen kontinuierlich abzugeben. Selbst mit einer kleinen Zahl von Dialysezellen soll es möglich sein, die Entmineralisierung ohne eine Beeinträchtigung des hergestellten Produktes und mit einer kürzeren Behandlungszeit des Materiales in der Vorrichtung durchzuführen.

Erfindungsgemäß wird ein Entmineralisierungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen, bei dem ein kontinuierlich zugeführtes Rohmaterial kontinuierlich aufgenommen wird, um es zur Entmineralisierung durch eine Einheit umzuwälzen, die einen Vorratsbehälter und eine zugehörige EIektrο-Dialysezelle aufweist. Gleichzeitig wird bewirkt, daß die auf diese Weise behandelte Flüssigkeit in einer Menge, die der Menge des zuzuführenden

109886/1382

Rohmateriales entspricht, in die angrenzenden Vorratsbehälter ähnlicher Einheiten nacheinander überfließt, um die notwendige Entmineralisierung an der übergeströmten Flüssigkeit durchzuführen, wobei das Produkt mit der gewünschten Mineralkonzentration kontinuierlich von der Einheit der letzten Stufe abgegeben wird. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Maß der Entmineralisierung der Flüssigkeit in jedem Vorratsbehälter einer Vielzahl solcher Behälter kontinuierlich gemessen, so daß, wenn die Mineralkonzentration in dem entmineralisierten Produkt in dem Vorratsbehälter der Endstufe den gewünschten· Wert nicht erreicht, die Rohmaterial zufuhr zu dem Vorratsbehälter der ersten Stufe begrenzt wird, um die Materialmenge, die zu den nachfolgenden Behältern überfließen soll, zu reduzieren, so daß auf diese Y/eise ein Produkt mit der gewünschten Kineralkonzentration erzielt wird.

Gemäß der Erfindung wird mit anderen Worten eine große Menge zu entmineralisierender Rohmaterialflüssigkeit in einem Speicherbehälter gespeichert, und die Flüssigkeit wird von diesem Behälter einer Vielzahl von Umlaufentmineralisierungseinheiten durch ein Abgabe-Regelventil zugeführt, Jede dieser Einheiten weist einen Vorratsbehälter mit einem verhältnismäßig kleinen Volumen und eine zugehörige Elektro-Dialysezelle auf. Das dem Vorratsbehälter zugeführte Rohmaterial wird durch eine Pumpe durch die EIe ktr ο-Dialyse zelle mit Ionenaustauschermembranen umgewälzt, so daß das Material in den Vorratsbehälter nach der Entmineralisierung in der Zelle zurückgeführt wird. Das Rohmaterial wird mit Hilfe einer warmen Natriumchloridlösung aufgeheizt und wirksam.

109886/1382

errbmineralisiert, die zwischen den zwi s ehe nge schalt et en Ionenaustauschermembranen umgewälzt wird. Während die zu behandelnde Flüssigkeit in diesen Einheiten umgewälzt wird, wird gleichzeitig die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter der ersten Einheit in den Vorratsbehälter der nächsten Einheit in einer solchen Menge abgegeben, die der llenge des kontinuierlich der ersten Einheit zuzufüh- renden Rohmateriales entspricht. Auf diese Y/eise wird eine ähnliche Entmineralisierung der Flüssigkeit durch den Vorratsbehälter der nächsten Einheit und durch die der darauffolgenden Einheiten durchgeführt. Der Produktvorratsbehälter der letzten Einheit' gibt demnach kontinuierlich ein Produkt ab, dessen I.Iineralkonzentration auf den gewünschten Wert reduziert ist. Die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit in jedem der Vorratsbehälter der vorhergehenden Umlauf entmineralisierungseinheiten und in dem Produktvorratsbehälter der letzten Stufe wird kontinuierlich gemessen, so daß die Meßwerte an der zentralen Steuertafel angezeigt werden und gleichzeitig das Abgabe-Regelventil zur Zufuhr des Rohmaterials in Übereinstimmung mit den Meßergebnissen geregelt wird. Auf diese Y/eise kann die Mineralkonzentration in dem Produkt immer auf dem gewünschten Wert gehalten werden. Da ferner die Flüssigkeitsmenge, die in jedem der Vorratsbehälter der Einheiten enthalten ist, und die Flüssigkeitsmenge in den Rohrleitungen des Umlaufsystems oder des Zufuhr- und Abgäbesystems klein im Vergleich mit der Flüssigkeit smenge ist, die in der herkömmlichen, portionsweise arbeitenden Vorrichtung gespeichert ist, kann die Zeit, während der die zu behandelnde Flüssigkeit dem Entmineralisierungsvorgang unterworfen ist, erheblich reduziert werden.

109886/138 2

Die Erfindung eignet sich "besonders zur elektrischen Entmineralisierung solcher Flüssigkeiten, bei denen die Gefahr besteht, daß Schwierigkeiten, beispielsweise eine Verschlechterung der Qualität, Koagulation, Vermehrung von Bakterien und Fäulnis auftreten. Diese Schwierigkeiten treten besonders häufig bei Milch und ähnlichen Nahrungsmitteln aufgrund der Temperaturbedingungen, der Behandlungszeit und dergleichen während der Entmineralisierung auf. Bei der Erfindung wird die Entmineralisierung mit einer verhältnismäßig kleinen Zahl von Dialysezellen in einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer •durchgeführt, wobei ein kontinuierliches Verfahren statt der Behandlung in Portionen verwendet wird, das sich leicht zur automatischen Steuerung eignet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 ein Strömungsdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 1 hauptsächlich die Strömung eines zu behandelnden Materiales darstellt, das Milch ist, Fig. 2 in dem oberen Abschnitt des Diagramms eine erste und eine zweite Entmineralisierungs-Dialysezelle mit Ionenaustauschermembranen und Fig. 3 eine dritte Dialysezelle, einen·Speichertank für Natriumchloridlösung und Umlaufströmungswege zeigt; und

Fig. 4 ein Schema, nach dem die Fig. 1 bis 3 in dieser Reihenfolge von rechts nach links zu dem Gesamt-Flußdiagramm zusammenzusetzen sind.

Rohmilch, die entmineralisiert werden soll, wird in einem Pufferbehälter oder Ausgleichsbehälter 1 (Fig. 1) gespeichert, nachdem sie der notwendigen Vorbehandlung,

109886/1382

beispielsweise einer Sterilisation, unterworfen worden ist. Die in dem Ausgleichsbehälter 1 gespeicherte Milch wird der Entmineralisierungsvorrichtung mit Hilfe einer Pumpe 2 zugeführt. Die Ausgangsleitung dieser Förderpumpe 2 ist mit einem. Vorratsbehälter 6 einer ersten Umlaufentmineralisierungseinheit durch ein Ventil 3 zur automatischen Ein-Aus-Steuerung der Strömungsrate, ein von Hand betätigtes Abgabe -Regelventil 4 und einen Strömungsmesser 5 verbunden.

In Nebeneinanderstellung sind neben dein ersten Vorratsbehälter 6 ein zweiter und ein dritter Vorratsbehälter· 7 und 8 angeordnet. Ferner ist neben dem dritten Vorratsbehälter 8 ein Behälter 9 zur Aufnahme des Milchproduktes angeordnet, dessen Mineralkonzentration auf den gewünschten Wert reduziert ist. An dem ersten, dem zweiten und dem dritten Vorratsbehälter sind jeweils Ausgangsleitungen vorgesehen, an die Abflußventile 6 a, 7 a und 8 a und Förderpumpen 6 b, 7 b und 8 b respektive angeschlossen sind. Die Ausgänge der Förderpumpen, die an die Vorratsbehälter angeschlossen sind, sind mit den Eingangsanschlüssen 10 a, 11 a und 12 a von Elektrο-Dialysezellen 10, 11 und.12 (Fig. 2) gekoppelt, die in Wirkverbindung mit den jeweiligen Vorratsbehältern angeordnet sind. Ausgangsanschlüsse 10 b, 11b und 12 b der Elektro-Dialysezellen sind wiederum an den zugehörigen Vorratsbehältern angeschlossen, um die Flüssigkeit zurückzuführen„ Zusätzlich .sind von Hand betätigbare Strömungsmittel-Regelventile 10 c, 11c und 12 c, Strömungsmesser 10 d, 11 d und 12 d und Drucksonden 1Oe, 11 e und 12 e auf den Leitungen angeordnet, die die Förderpumpen und die Eingangsanschlüsse der jeweiligen Elektro-Dialysezellen verbinden.

1 0 0 tf 8 6 < I 10 2

Auf ähnliche Weise wird wässrige Natriumchloridlösung von einem Speicherbehälter 6¹ (Fig. 3) durch ein Ventil 6 a¹ zu den elektrischen Dialysezellen 10, 11 und 12 mittels Pumpen 6b', 7b¹ bzw. 8 b' gepumpt, so daß die Lösung an den Eingangsanschlüssen 10 a¹ , 11 a' bzw. 12 a¹ aufgenommen wird. Ausgangsanschlüsse 10 b^f, 11 b¹ und 12 b¹ der Elektro-Dialysezellen sind wiederum an dem Speicherbehälter 6· angeschlossen, um die Lösung an diesen zurückzuführen. Wenn die Mineralkonzentration in der Salzlösung höher wird, wird sie in geeigneter Weise mit Wasser verdünnt. Zusätzlich sind Strömungssteuerventile 10 C, 11 c¹ und 12 C, Strömungsmesser 10 d¹ , 11 d¹ und 12 d¹ und Drucksonden 10 e'| 11 e¹ und 12 e¹ auf den Leitungen angeordnet, die die Förderpumpen 6 b¹, 7 b¹ und 8 b¹ und die Eingangsanschlüsse 10 a¹, 11 a¹ und 12 a¹ der Elektro-Dialysezellen verbinden.

Jede der Elektro-Dialysezellen 10, 11 und 12 weist eine Vielzahl untereinander verbundener Kammern zum Umwälzen der zu entmineralisierenden Flüssigkeit und eine Vielzahl ähnlicher Kammern zum Umwälzen der wässrigen Natriumchlorid! ö sung auf. Diese Kammern sind abwechselnd durch Zwischenschaltung einer Vielzahl von Kation- und Anion-Austauschermembranen angeordnet. Ferner sind sie - zwischen äußeren Klemmrahmenkammern F und Kammern angeordnet, in die eine positive Elektrode bzw. eine negative Elektrode eingetaucht ist. In der Zeichnung sind jedoch die Vielzahl dieser Dialyselcammern weggelassen, und statt dessen ist nur eine Flüssigkeitsumwälzkammer bzw. eine einzige Umv/älzkammer für v/ässrige Natriumchloridlösung dargestellt.

10 9 8 8 6/1382

Meßvorrichtungen 6 c, 7 c, 8 c und 9 c für die elektrische Leitfähigkeit sind vorgesehen, um die Mineralkonzentration in der Flüssigkeit in jedem der Vorratsbehälter 6, 7 und 8 und in dem Produktvorratsbehälter 9 zu messen. Die Meßwerte werden an einer zentralen Steuertafel 13 angezeigt.

Das Produkt, das in den Produktvorratsbehälter durch aufeinanderfolgendes Überströmen der Vorratsbehälter 6 bis 8 eingeflossen ist, wird aus diesem durch eine Pumpe 9 b zu einem Verbrauchersystem herausgepumpt und die Abgabemenge wird durch ein Produktabgabeventil 9 d geregelt, das durch den Luftdruck betätigbar ist, der gemäß dem Flüssigkeitsniveau in dem Behälter 9 steigt oder fällt.

. Die Meßvorrichtung 8 c für die elektrische Leitfähigkeit, die in dem Vorratsbehälter 8 angeordnet ist, um die Mineralkonzentration in dem eingeflossenen Produkt zu messen, ist auch so ausgelegt, daß sie beispielsweise eine Ein-Aus-Steuerung des oben erwähnten Rohmaterialzufuhrventiles 3 ausführen kann.

Die Produktmilch, die mit der Pumpe 9 b ausgepumpt wird, wird einem nachfolgenden Verbrauchersystem nach geeigneter Kühlung oder ohne Kühlung zugeführt.

Im folgenden wird die Betriebsweise der beschriebenen Vorrichtung erläutert.

Die zu entmineralisierende Milch wird zuerst in dem Ausgleichsbehälter 1 gespeichert. Die auf diese Weise gespeicherte Rolunaterialmilcli wird durch die Förderpumpe herausgepum.pt, so daß sie das von Hand betätigbare Ventil 4

109886/1382

und den Strömungsmesser 5 durch, das Sperrventil 3 erreicht, das für eine automatische Eiη-Aus-Steuerung ausgelegt ist. Das von Hand betätigbare Ventil 4 bestimmt die Flüssigkeitsmenge, die von den Vorratsbehältern überströmen soll, und das automatisch "gesteuerte Sperrventil 3 dient dazu, die MLüssigkeitsotrömung zeitweise zu sperren.

Eine festgelegte Menge von Rohmaterialmilch, die durch das Ventil 4 bestimmt wird, wird in den ersten Vorratsbehälter 6 eingelassen. Die Milch wird dem Behälter 6 mit einer Temperatur von etwa 5 G zugeführt. Dann pumpt •die Pumpe £> b· di-e in dem Vorratsbehälter 6 enthaltene Milch, beispielsweise 100 1, zu der elektrischen Dialysezelle 10 aus.

Die zu entmineralisierende Milch wird dann durch das von Hand eingestellte Ventil 10 c in die Elektro-Dialysezelle 10 von ihrem auf der Verdünnungsseite liegenden Anschluß oder dem Eingangsanschluß 10 a eingelassen. Andererseits wird wässrige Natriumchloridlösung von dem Behälter 6', nachdem es unter der Wärme eines Dampfkreises 15 auf etwa 20 C erwärmt ist, in den Konzentrationsabschnitt der EIektro-Dialysezelle 10 eingelassen. Die Milch wird daher in einer Umgebung von etwa 20 C durch die Ionenaustauschermembranen entmineralisiert und sodann zu dem Vorratsbehälter zurückgeführt.

Die in den Vorratsbehälter 6 zurückgeführte Milch wird dann mit der kontinuierlich zugeführten Rohmaterialmilch gemischt, so daß die gemischte Flüssigkeit durch die Pumpe 6 b durch die Elektro-Dialysezelle 10 zurück zu dem Vorratsbehälter 6 erneut umgewälzt wird. Auf diese Weise wird die Milch so entmineralisiert, daß die Mineralkonzentration in der Milch in dem ersten Vorratsbehälter 6

109886/1382

allmählich auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird. Andererseits wird, da Rohmaterialmilch kontinuierlich in den Vorratsbehälter 6 zugeführt wird, die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter 6 dazu gezwungen, in den zweiten Vorratsbehälter 7 in einer solchen Menge überzuströmen, die der kontinuierlich zugeführten Rohmaterialmilchmenge entspricht .

Die auf diese Weise in den zweiten Vorratsbehälter 7 übergeströmte Mich wird auf ähnliche Weise, wie in Verbindung mit der Milch in dem Vorratsbehälter 6 beschrieben wurde, behandelt, so daß die Mineralkonzentration in der Milch, die in den dritten Vorratsbehälter 8 überströmen soll, auf einen Wert reduziert ist, der unter dem Wert in der Vorhergehenden Stufe liegt. Ein ähnlicher Prozeß wird auch in dem Vorratsbehälter 8 wiederholt, so daß die Mineralkonzentration auf einen Wert reduziert wird, der bei einer Produktmilch benötigt wird, die von dem Vorratsbehälter 8 überfließen soll.

Die Mineralkonzentration in der Milch in jedem der Vorratsbehälter 6, 7 und 8 wird durch eine Meßvorrichtung 6 c, 7 c und 8 c respektive für die elektrische Leitfähigkeit gemessen und wird von einem Bedienungsmann an einer Steuertafel 13 überwacht, so daß das Ventil 4 so eingestellt wird, daß es die Strömungsrate auf einen richtigen Wert einreguliert. Y/enn die Mineralkonzentration den vorbestimmten Wert in den Vorratsbehältern .6, 7 und 8 nicht erreicht, unterbricht das automatische Ventil 3 die Zufuhr von Rohmaterial, so daß eine verhältnismäßig größere Flüssigkeitsmenge durch die Elektro-Dialysezellen umgewälzt wird, um die Mineralkonzentration schließlich zu reduzieren.

I U 9 8 B b / 1 3 8 2

-H-

Die auf diese Weise entmineralisierte Milcli kann dann von dem Behälter 8 in den Produkt-vorratsbehälter 9 überströmen. Das Ventil 9 a, das so ausgelegt ist, daß es gemäß dem Flüssigkeitsniveau in dem Produktvorrat sbehält er 9 geöffnet oder geschlossen wird, regelt die Abgabemenge, so daß die Produktmilch aus dem Behälter 9 durch die Pumpe 9 b zu einem nachfolgenden Verbrau- . chersystem mit einer Rate von etwa 1300 l/Std. ausgepumpt wird.

Nach einem Beispiel war die Gesamtmenge der in allen Entmineralisierungseinheiten, dem Produktvorratsbehälter und den zugehörigen Leitungen vorhandenen Milch etwa 700 1. Da die Strömungsrate der Milch in der Größenordnung von 1300 l/Std. liegt, kann daher die Behandlungszeit der Milch in der Entmineralisierungsvorrichtung auf etwa 35 Minuten reduziert werden. Es besteht daher keine Gefahr einer Verschlechterung der Qualität, des Geschmackes und dergleichen bei dem erzielten Produkt, und ferner können in dem gesamten Verfahren keine Schwierigkeiten auftreten.

Die oben beschriebene Entmineralisierungsvorrichtung weist ferner zusätzliche Reinigungsleitungen auf, um eine Reinigung der Entmineralisierungsvorrichtung an Ort und Stelle zu ermöglichen, ohne die Vorrichtung auseinandernehmen zu müssen.

Mit anderen Worten ist eine Zufuhrleitung für

Waschflüssigkeit (nicht gezeigt) für den Ausgleichsbehälter 1 an die Zufuhrleitung für Rohmaterialmilch angeschlossen. Die durch die Waschflüssigkeit3-Zufuhrleitung zugeführte Waschflüssigkeit wird in den Cank 1 durch eine Leitung (durch gestrichelte Linie angedeutet) von einem automatischen Dreiwegvt'tiUl 1 α von einem ortsfesten WaachflÜ3sigkeitBsprüher 1 b

109886/13 82

eingesprüht. Die Waschflüssigkeit, die zum Reinigen des Tankes 1 verwendet wird, wird durch einen Abfluß 1 c abgegeben oder andernfalls in eine Abflußleitung 16a einer automatischen Unischaltvorrichtung 16 durch die Pumpe 2 abgegeben.

Andererseits v/erden die Vorratsbehälter 6, 7 und 8 an Ort und Stelle mit einer Reinigungssubstanz gereinigt, die über eine Waschflüssigkeits-Zufuhrleitung 16 b, die mit der automatischen Umsehaltvorrichtung 16 verbunden ist, und durch ein automatisch betätigtes Dreiwegeventil und eine Reiriigüngsrohrleitung 18 eingeleitet wird. In diesem Pail werden das Rohmaterial-Zufuhrventil 3_} das Handventil 4 und das automatisch betätigte Dreiwegventil 17 ebenfalls mit einem Teil der Reinigungsflüssigkeit gereinigt, der in sie eingelassen wird. Der Produktvorratsbehälter 9 wird ebenfalls wie die Vorratsbehälter 6, 7 und 8 gereinigt .

Die Reinigungsflüssigkeit in den Vorratsbehältern 6, 7 und 8 wird in die Elektro-Dialysezellen 10, 11 und 12 zur Reinigung derselben eingeleitet, während die Reinigungsflüssigkeit in dem Vorratsbehälter 9 durch die Pumpe 9 b stromab geführt wird, um die Pumpe zu reinigen.

Es ist aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß es gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung nach der vorliegenden Ei"findung mit Elektro-Dialyse zellen, deren Zahl im wesentliehen gleich der Zahl der bei der herkömmlichen, portionsweise arbeitenden Entmineralisierungsvorrichtung ist, möglich ist, die Mineralkonzentration in dem erzielten Produkt wirksam gemäß den Mineralkonzentrationen der Flüssigkeiten zu steuern, die an den Zwischenstufen eines kontinuierlichen Entmineralisierungsprozesses entmineralisiert

t Q9B8 6/13 82

2 Ί 38221

werden, d. h₀ gemäß der Mineralkonzentration in der Flüssigkeit in dem ersten und dem zweiten Vorratsbehälter. Es ist auch möglich, das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auf eine automatische zentrale Steuerung abzustimmen, die die Herstellung gleichmäßiger Produkte sicherstellen.

Das kontinuierliche Entmineralisierungsverfahren gemäß der Erfindung gewährleistet eine sehr kurze Behandlungszeit des Materiales bei im wesentlichen der gleichen Zahl von Dialysezellen wie bei der herkömmlichen, portionsweise arbeitenden Sntmineralisierungsvorrichtung. Wenn die Entmineralisierung insbesondere mit den vorhergehenden und nachfolgenden Produktionsstufen kombiniert wird, so daß die Entmineralisierung als Teil eines kontinuierlichen Prozesses ausgeführt wird, kann die Verweilzeit des Materiales in der Entmineralisierungsvorrichtung wirksam reduziert werden. Daher kann die Entmineralisierungstemperatur von Milch bis auf 20 C angehoben werden, woraus sich eine im gleichen Sinne wirkende Verbesserung des Entmineralisierungs-Wirkungsgrades ergibt_o

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung können die Elektro-Dialysezellen getrennt als individuelle Einheiten behandelt werden, und diese Zellen können v/irksam an Ort und Stelle gereinigt werden. Daraus folgt eine erhebliche Verminderung der Beschädigungsgefahr bei den Ionenaustauschermembranen im Vergleich zu der herkömmlichen Reinigung in auseinandergenommenem Zustand.

109886/1382

Claims

Patentansprüche

1, Verfahren zum kontinuierlichen Entmineralisieren bei der Verarbeitung von Nahrungsmitteln, dadurch gekennzeichnet; daß eine feste Menge Rohmaterial im wesentlichen kontinuierlich in einen Vorratsbehälter einer ersten Einheit einer Vielzahl Umlaufentmineralisierungseinheiten zugeführt wird, wobei jede der Einheiten eine Elektro-Dialysezelle mit Ionenaustauschermembranen und einen Vorratsbehälter für eine zu entmineralisierende Flüssigkeit aufweist,· die wiederholt der Dialysezelle zuzuführen ist; daß die.Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter der ersten Einheit zur Entmineralisierimg der Flüssigkeit mit einer Pumpe durch die Dialysezelle zurück in den Vorratsbehälter kontinuierlich umgewälzt wird; daß die Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter der ersten Einheit in die anschließenden Vorratsbehälter der Einheiten fortlaufend überfließt, wobei die Flüssigkeit in der Dialysezelle jeder der Einheiten gleichzeitig mit der Entmineralisierung in der ersten Einheit und entsprechend der Menge des dem Vorratsbehälter der ersten Einheit zugeführten Rohmaterials v/eiter entmineralisiert wird; und daß in einem Produktvorratsbehälter das von dem Vorratsbehälter der letzten Einheit überfließende, entmineralisierte Produkt aufgenommen wird, um die gewünschte Mineralkonzentration zu erreichen, worauf das Produkt kontinuierlich einem nachfolgenden Verbrauchersystem zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralkonzentration in der Flüssigkeit in jedem der Vorratsbehälter der Einheiten als Änderungen in der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit gemessen wird, und daß die Zufuhr des Rohmaterials gemäß den

100886/1382

ORIGINAL INSPECTED.

Meßwerten der elektrischen Leitfähigkeit gesteuert wird, um dadurch die Mineralkonzentration in dem erhaltenen Produkt auf einen gewünschten Wert einzuregulieren,

■ 3» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Y/erte der elektrischen Leitfähigkeit zur Steuerung der Zufuhr des Rohmaterials die Werte sind, die , in dem Vorratsbehälter der letzten der Umlaufentmineralisierungseinheiten gemessen werden.

^ 4» Kontinuierliche Entmineralisierungsvorrichtung

für Nahrurigsmittelverarbeitungseinrichtungen, insbesondere ' zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Speicherbehälter (1) für Rohmaterial, mehrere Umlaufentmineralisierungseinheiten, die jeweils eine Elektro-Dialysezelle (10, 11, 12) mit Ionenaustauschermembranen und einen Vorratsbehälter (6, 7, 8) für die zu entmineralisierende, den Dialysezellen kontinuierlich zuzuführende Flüssigkeit aufweisen, und einen Produktvorrat sbehälter (9) zur Aufnahme des entmineralisierten Pro- ' duktes aufweist, um die Mineralkonzentration darin auf einen gewünschten Wert zu reduzieren, daß der Speicherbehälter (1) für das Rohmaterial dem Vorratsbehälter (6) der ersten Einheit das Rohmaterial durch Ventileinrichtungen (3, 4) annähernd kontinuierlich zuführt, und daß der Vorratsbehälter jeder Einheit zur Aufnahme entweder von Rohmaterial oder von von dem Vorratsbehälter der vorhergehenden der Einheiten überfließender Flüssigkeit eingerichtet ist und die Flüssigkeit in den Vorratsbehältern (6,-7, 8) mit zugehörigen Pumpen (6 b, 7 b, 8 b) dux'ch die entsprechenden Dialysezellen zurück in die Vorratsbehälter umwälzbar ist, wobei der das Produkt aufnehmende Vorratsbehälter (9) das Produkt kontinuierlich einem nachfolgenden Verbrauehersystem auführb,

BBK/ i I B I

-19- 2Ί38221

5· Vorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsbehälter (6,718) der Umlaufentmineralisierungseinheiten mit Meßeinrichtungen ( 6c, 7c,8c) zui' Messung der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit in jedem der Vorratsbehälter ausgerüstet sind, und daß die Ventileinrichtung (4) für die Rohmaterialzufuhr durch die.Meßeinrichtungen (6c,7c·,8c) angesteuert ist, um die Mineralkonzentration in dem in dem Produktvorratsbehälter enthaltenen Produkt aus einem vorbestimmten Wert zu halten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohmaterial-Speicherbehälter (1), die Umlaufentmincralisierungseinheiten (6,7,8,10,11,12) und der Produktvorratsbehälter (9) mit getrennten Zufunrund Sammelleitungen für Reinigungsflüssigkeit zur Reinigung an Ort und Stelle ausgerüstet sind.

109 886/1382

XQ

Leerseife