DE2531141B2 - Verfahren zur Regulierung des Fettgehaltes von Milch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung des Fettgehaltes von Milch, wobei die Vollmilch in eine fettfreie und eine fettreiche Komponente separiert und danach der fettfreien Komponente ein Teil der fettreichen Komponente wieder zugeführt und die so gebildete Mischung zur Ableitung einer Steuergröße für die Regulierung der Zufuhrmenge der fettreichen Komponente herangezogen wird.

In der Fachzeitschrift DEUTSCHE MILCHWIRT-SCHAFT Nr. 8 vom 19.2.75 sind verschiedene Verfahren zum Herstellen von Milch mit einem bestimmten Fettgehalt beschrieben. Gemäß den meisten bekannten Verfahren wird das Rohprodukt, d. h. die Vollmilch, in einem Separator in eine fettfreie und eine fettreiche Komponente, z. B. Magermilch und Rahm, getrennt. Diese beiden Komponenten werden in separaten Tanks aufbewahrt und nach der Bestimmung des Fettgehaltes der Vollmilch bzw. der im Separator hergestellten fettreichen Komponente mischt man zur Vollmilch eine vorausberechnete Menge entweder der fettreichen oder der fettfreien Komponente und macht das Endprodukt, d. h. die sogenannte standardisierte Milch, fettärmer oder fettreicher.

Weiter ist es bekannt, die Vollmilch in einem Separator in eine fettfreie und eine fettreiche Komponente zu trennen, wobei der Fettgehalt der fettreichen Komponente durch Einbau von Mengenbegrenzervorrichtungen auf einen beliebigen Wert grob geregelt

wird. Der fettreichen Komponente wird nach dem Separator entsprechend dem gewünschten Fettgehalt des Endpodukts vorerst ein Teil der fettreichen Komponente wieder beigemischt. Der Rest der fettreichen Komponente wird abgeführt und in einem separaten Tank gelagert. Das Gemisch mit grob eingestelltem Fettgehalt wird ebenfalls in einem weiteren Tank gelagert. Nach der Bestimmung des Fettgehaltes des Gemisches, des Rohproduktes sowie des fettreichen Produktes, wird der Fettgehalt lies Endproduktes, d. h. der standardisierten Milch, durch Zugabe von fettfreier bzw. fettreicher Komponente korrigiert.

Diese beiden bekannten Verfahren besitzen den Nachteil, daß eine umfangreiche Tankanlage notwendig ist, daß für die Verarbeitung ein relativ großer Zeitaufwand notwendig ist und daß eine große Zeitverzögerung zwischen der Annahme der Vollmilch und der Verarbeitung, d. h. der Herstellung der standardisierten Milch, unumgänglich ist. Das Bestimmen des Fettgehaltes der Vollmilch, der fettfreien und fettreichen Komponenten sowie der standardisierten Milch erfolgt durch Probeentnahmen, welche Proben im Labor auf den Fettgehalt untersucht werden.

Wie der vorstehend genannten Veröffentlichung zu entnehmen ist, wurden auch schon vollautomatische Regelungen des Fettgehaltes der Milch vorgesehen. Gemäß einem ersten vollautomatischen Verfahren wird nach der Zerlegung der Vollmilch in eine fettfreie und eine fettreiche Komponente die Dichte der fettreichen Komponente, welche Dichte vom Fettgehalt abhängig ist, mittels einer Dichtewaage gemessen. Je nach dem Resultat dieser Fettgehaltsbestimmung wird ein Dosierorgan über einen Rechner angesteuert, welches Dosierorgan eine dem gewünschten Fettgehalt des Endproduktes entsprechende Menge der fettreichen Komponente der fettfreien Komponente zuführt. Bei diesem Verfahren wird der Fettgehalt des hergestellten Produktes nicht direkt gemessen. Die Dichte ist temperaturabhängig, so daß Temperaturänderungen große Änderungen des gemessenen Fettgehaltes verursachen, obwohl sich der effektive Fettgehalt dabei nicht wesentlich ändert.

Gemäß einem weiteren bekannten vollautomatischen Verfahren wird der Fettgehalt der standardisierten Milch mittels eines sogenannten Milko-Testers bestimmt. Dabei wird die Vollmilch in einem Separator in Magermilch und Rahm getrennt. Über ein Dosierorgan wird ein Teil des Rahmes der Magermilch wieder zugemischt. Nach der Mischung wird jede halbe Minute automatisch eine Probe entnommen und der Fettgehalt dieser Probe mit Hilfe des Milko-Testers automatisch bestimmt und je nach Resultat dieser Messung das Dosierorgan verstellt. Der Milko-Tester arbeitet nach dem Prinzip der Lichtdispersionsmessung und stellt ein sehr empfindliches Meßorgan dar, welches dem rauhen Betrieb in einer Molkerei ausgesetzt ist und des öfteren beschädigt wird. Es wird nicht kontinuierlich, sondern intervallmäßig gemessen, wobei in den Zwischenzeiten Falschregelungen durchaus möglich sind. Außerdem ist es notwendig, den Milko-Tester des öfteren nachzueichen, wenn man vermeiden will, daß der Fettgehalt der standardisierten Milch nicht allzusehr von seinem Sollwert abweicht. Darüber hinaus ist die Reinigung dieser Meßeinrichtung nicht problemlos, und nach erfolgter Reinigung ist eine Nachjustierung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das eingangs beschriebene Verfahren und die Anlage zum Regulieren des Fettgehaltes von Milch so weiterzubilden, daß es möglich ist, die Vollmilch direkt, d. h. ohne Vorbehandlung derselben, in die standardisierte Milch und eine fettreiche Komponente aufzuteilen, wobei der Fettgehalt der standardisierten Milch wesentlich genauer eingehalten wird, als dies mit den bisher bekannten Methoden der Fall ist. Die neu geschaffene Anlage soll einfacher und robuster im Aufbau und dementsprechend billiger in der Herstellung sein.

ίο Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß bei Ausnützung der in der Mischung gemessenen Fettwerte zum Steuern der fettreichen Zufuhrkomponente die Messung sich auf die physikalische Dichte erstreckt, die ebenfalls für die fettfreie Komponente ermittelt wird, wobei die Steuerung der fettreichen Zufuhrkomponente in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den ermittelten Dichten erfolgt.
Die Ausnützung der in der Mischung gemessenen Fettwerte zum Steuern der fettreichen Zufuhrkomponente erfolgt dem Prinzip nach auch in einer bereits vorgeschlagenen Vorrichtung (DE-PS 25 17 938). Die Erfindung sieht aber eine Dichtemessung zur Feststellung der Fettwerte vor, die den Vorteil mit sich bringt, daß verwendete indentische Dichtemesser nicht die genaue absolute Dichte messen müssen , so daß eine Eichung weitgehend entfällt. Durch die Differenzbildung der Dichten werden Beeinträchtigungen der Messung durch Einflüsse unterschiedlichster Art vermieden, weil die Differenz allein von der beigefügten Menge der fettreichen Komponente abhängt.

Die erfindungsgemäße Anlage zum Durchführen des Verfahrens, mit einem einen ersten Ausgang für die fettfreie Komponente und einen zweiten Ausgang für die fettreiche Komponente aufweisenden Separator und mit einer den zweiten Ausgang mit dem ersten Ausgang verbindenden, steuerbaren Mischvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Ausgang des Separators und dem einen Eingang der Mischvorrichtung ein erstes Dichtemeßgerät zum Bestimmen der Dichte der fettfreien Komponente und am Ausgang der Mischvorrichtung ein zweites Dichtemeßgerät zum Bestimmen der Dichte der Milch mit dem regulierten Fettgehalt angeordnet sind, und daß eine elektronische Steuervorrichtung zum Beeinflussen des Mischverhältnisses in Abhängigkeit der Differenz zwischen den mittels der Dichtemeßgeräte bestimmten Dichten vorhanden ist.

Die Erfindung ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Anlage zum Regulieren des Fettgehaltes von Milch, wobei Leitungen zum Führen der Milch bzw. deren Komponenten mit Doppelstrichen und Leitungen zum Führen von elektrischen Signalen mit einfachen Strichen gezeichnet sind,

Fig. 2 die halbschematische Darstellung eines Dichteschwingers, mit dessen Hilfe ein elektrisches Signal erzeugt wird, dessen Frequenz von der Dichte der durch den Dichteschwinger durchströmenden Flüssigkeit abhängig ist,

Fig. 3 das Blockschema einer Steuervorrichtung, welche die Abhängigkeit der von den Dichteschwingern

b'i erzeugten Signale ein Stellsignal für eine Dosierpumpe erzeugt,

F i g. 4 die Frontseite einer einfachen Dosierpumpe,
F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der F i g. 4,

F i g. 6 das Blockschema einer digital arbeitenden Steuervorrichtung und

Fig. 7 das Blockschema der Regelvorrichtung, die in Abhängigkeit des Stellsignals die Dosierpumpe nach den F i g. 4 und 5 steuert.

Bei der in der F i g. 1 schematisch dargestellten Anlage zum Regulieren des Fettgehaltes von Milch wird die angelieferte Vollmilch über eine Rohrleitung 1 einem Separator 2 zugeführt. Die in dem Separator 2 gelangende Vollmilch wird in eine fettfreie Komponente, d. h. Magermilch, und in eine fettreiche Komponente, d. h. Rahm, aufgeteilt. Die Magermilch verläßt den Separator 2 über eine Rohrleitung 3, und der Rahm wird über eine Rohrleitung 4 abgeführt.

Die Magermilch gelangt über ein Dichtcrneögerät 5 zu einem T-Stück 6 der Rohrleitung 3 und weiter in eine Mischvorrichtung 7. Das Dichtemeßgerät 5 erzeugt in Abhängigkeit von der Dichte der Magermilch ein elektrisches Signal, das über eine Leitung 8 einem ersten Eingang einer Steuervorrichtung 9 zugeführt wird.

Der Rahm gelangt über die Rohrleitung 4 zu einer Abzweigstelle 10, von der aus ein Teil des Rahmes über eine Rohrleitung 11 einer Dosierpumpe 12 zugeführt wird. Vom Ausgang der Dosierpumpe 12 gelangt der dosierte Rahm über eine Rohrleitung 13, ein Rückschlagventil 14 und das T-Stück 6 in die Magermilch. Nach dem T-Stück 6 gelangt die fettfreie und die fettreiche Komponente, d. h. die Magermilch und der dosierte Rahm, in die Mischvorrichtung 7, in welcher der Rahm mit der Magermilch innig vermischt wird, so daß das homogene standardisierte Milchprodukt mit dem gewünschten Fettgehalt entsteht.Von der Mischvorrichtung 7 gelangt die standardisierte Milch über eine Rohrleitung 15 zu einem weiteren Dichtemeßgerät 16, das in Abhängigkeit von der Dichte der standardisierten Milch ein elektrisches Signal erzeugt, das über eine Leitung 17 einem zweiten Eingang der Steuervorrichtung 9 zugeführt wird.

Die Steuervorrichtung 9 erzeugt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den von den Dichtemeßgeräten 5 und 16 erzeugten Signalen ein Steuersignal, das über eine Leitung 18 zu einer Regelvorrichtung 19 gelangt, die ein Stellsignal für die Dosierpumpe 12 erzeugt, welches Stellsignal der Dosierpumpe über eine Leitung 20 zugeführt wird.

Der Rohrleitung 15 nach dem Dichtemeßgerät 16 kann die standardisierte Milch und der Rohrleitung 4 nach der Abzweigstelle 10 der Rahm mit einem hohen, jedoch nicht festgelegten Fettgehalt der Anlage entnommen werden.

Mit dem Ziel, auch den Fettgehalt des Rahmes zu standardisieren, weist die Anlage weiter eine Abzweigstelle 21 in der Rohrleitung 15 auf. Von dieser Abzweigstelle 21 gelangt ein Teil der standardisierten Milch über eine Rohrleitung 22 zu einer weiteren Dosierpumpe 23 und über eine Rohrleiting 24, ein Rückschlagventil 25 und ein T-Stück 26 in der Rohrleitung 4 in den Rahm. Die Rohrleitung 4 mündet nach dem T-Stück 26 in eine weitere Mischvorrichtung 27. in welcher der dem Rahm zugeführte Teil der standardisierten Milch innig miteinander vermis Vit werden. Am Ausgang der Mischvorrichtung 27 ist ι ,ne Rohrleitung 28 zum Entnehmen des standardisierten Rahmes angeschlossen. In dieser Rohrleitung ist ein drittes Dichtemeßgerät 29 zum Erzeugen eines von der Dichte des standardisierten Rahmes abhängigen Signals vorgesehen, welches Signal über eine Leitung 30 ebenfalls der Steuervorrichtung 9 zugeführt wird. In diesem Fall ist die Steuervorrichtung weiter se ausgebildet, daß sie in Abhängigkeit der Differenz zwischen den von den Dichtemeßgeräten 5 und 25 gelieferten Signalen ein weiteres Steuersignal für eine zusätzliche Regelvorrichtung 31 erzeugt, welches Steuersignal dieser Vorrichtung über eine Leitung 32 zugeführt wird. Die Regelvorrichtung erzeugt eir Stellsignal, welches über eine Leitung 33 zur Dosierpumpe 23 gelangt.

to Der große Vorteil, welcher die oben mit Bezug auf die F i g. 1 beschriebene Anlage aufweist, ist der, daß die angelieferte Vollmilch direkt und ohne Zeitverzögerung über die Rohrleitung 1 der Anlage zugeführt und daß die standardisierte Milch der Rohrleitung 15 und dei standardisierte Rahm der Rohrleitung 28 entnommer werden kann. Es sind keine Tanks zur getrennter Zwischenlagerung der fettfreien und der fettreicher Komponente notwendig.

Die Fettgehaltsbestimmung erfolgt über die Messung der Dichten der Magermilch und der Endprodukte. Die Dichte ist nicht nur vom Fettgehalt allein, sondern auch von der fettfreien Trockenmasse, wie Proteine, Zucker Mineralstoffe usw., und der Temperatur abhängig Durch Messung der Dichte der fettfreien Komponente

d. h. der Magermilch, sowie der Messung der Dichte dei standardisierten Milch bzw. des standardisierten Rahmes und durch die Differenzbildung dieser Meßwerte werden jene Faktoren mit Ausnahme des Fettgehaltes eliminiert, so daß die Differenz der Meßwerte praktisch nur vom Unterschied des Fettgehaltes der Magermilch und des Fettgehaltes der standardisierten Milch bzw des Rahmes abhängig ist. Da durch die Rohrleitung Ii das gleiche Produkt strömt, wie durch die Rohrleitung 3 mit dem Unterschied, daß noch ein Teil der fetifreier Komponente hinzugefügt worden ist, unterscheiden sich die mittels der Dichtemeßgeräte 5 und 16 ermittelter Dichten nur durch den unterschiedlichen Fettgehalt Der Einfluß rior Trockenmasse und der Temperatur isi ausgeschaltet, weil die Trockenmasse vom gleichen Rohprodukt stammt und die Temperatur in den beiden Dichtemeßgeräten praktisch dieselbe ist.

Die F i g. 2 zeigt in stark vereinfachter Form und schematisch den Aufbau des Dichtemeßgerätes 5. Die Magermilch strömt in der Richtung des Pfeiles 34 durch die Rohrleitung 3. Diese weist eine Dosierstelle 35 auf, so daß ein Teil der Magermilch durch ein Eintrittsrohr 36 in das Dichtemeßgerät eintritt und nach dem Durchlaufen desselben über ein Austrittsrohr 37 nach der Drosselstelle 35 wieder in die Rohrleitung 3 einströmt. Das Eintrittsrohr 36 und das Austrittsrohr 37 durchqueren ein topfförmiges Gehäuse 38 und sind in diesem mittels einer Kunststoffmasse 39 eingebettet, se daß die beiden genannten Rohre starr gehalten sind. Die über die Kunststoffmasse 39 vorstehenden Enden der genannten Rohre sind verengt und über ein V-förmiges Rohrstück 40 miteinander verbunden. Das Eintritts- und das Austrittsrohr sowie das Rohrstück 40 bestehen aus Glas. Am gebogenen Mitteilteil des Rohrstückes 40 isl ein Dauciüiagnetstab 41 starr befestigt. Das Rohrstück 40 und der Dauermagnetstab 41 bilden zusammen einen Biegeschwinger, wobei der Dauermagnetstab 41 iängs einer senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 1 gerichteten Geraden hin- und herschwingen kann. Zu diesen Schwingungen wird der Dauermagnetstab 41 mittels eir.es Elektromagneten 42 angeregt. Der Elektromagnet 42 weist eine Treiberwicklung 43 und eine Steuerwicklung 44 auf. Dem Kollektor eines Transistors 45 wird eine positive Spannung über die

Treiberwicklung zugeführt. Die in der Steuerwicklung

44 induzierten Rückkopplungssignale gelangen zur Basis des Transistors 45. Der Kollektor des Transistors

45 ist über die Primärwicklung eines Transformators 46 an die Minusklemme einer nicht dargestellten Spannungsquelle angeschlossen. Der das Rohrstück 40 und den Dauermagneten 41 umfassende Biegeschwinger, der Elektromagnet 42 und der Transistor 45 bilden einen Oszillator, welcher ein elektrisches Wechselspannungssignal erzeugt, dessen Frequenz von der Eigenfrequenz des Biegeschwingers abhängig ist. Dieses Signal wird an der Sekundärwicklung des Transformators 46 abgenommen und beispielsweise über die Leitung 8 der Steuervorrichtung 9 zugeführt, wie dies in der F i g. 1 dargestellt ist. Die Eigenfrequenz des Biegeschwingers ist von der Dichte der durch das Rohrstück 40 durchfließenden Magermilch abhängig und kann beispielsweise einen Wert von 200 bis 500 Hz aufweisen. Die Information über die ermittelte Dichte ist also in der Frequenz des an der Sekundärwicklung des Transformators 46 abgenommenen Signals und nicht in der Spannung dieses Signals enthalten. Die Leitungen 8, 17 und 30 über welche die Signale der Steuervorrichtung 9 zugeführt werden, können beliebig lang sein, wobei der Informationsinhalt durch die in diesen Leitungen auftretende Dämpfung nicht beeinflußt wird. Dies ermöglicht, daß die Steuervorrichtung 9 vom übrigen Teil der Anlage entfernt aufgestellt werden kann, ohne daß die Funktion der Meßwertermittlung gestört wird.

Die Fig.3 zeigt das Blockschema einer ersten Ausführungsform der Steuervorrichtung 9. Über einen ersten Eingang 47 wird das vom Dichtemeßgerät 5 erzeugte Signal und über einen zweiten Eingang 48 das vom Dichtemeßgerät 16 erzeugte Signal zugeführt. Die den genannten Eingängen zugeführten Signale können harmonische Wechselspannungen sein, deren Frequenz, wie oben erwähnt, von der Dichte der durch die Dichtemeßgeräte hindurchströmenden Flüssigkeit abhängig sind, und werden je einem Begrenzer 49 bzw. 50 zugeführt. Am Ausgang der Begrenzer erscheint je eine Folge von Rechteckimpulsen, die eine konstante Amplitude aufweisen und deren Impulsfolgefrequenz der Frequenz der genannten Signale entspricht. Die Rechteckimpulse gelangen in eine Auswertevorrichtung 51, und am Ausgang derselben erscheint ein analoges Ausgangssignal, welches zur Differenz zwischen den Impulsfolgefrequenzen der der Auswertevorrichtung 51 zugeführten Rechteckimpulsfolgen proportional ist. Jedem Eingang der Auswertevorrichtung 51 kann beispielsweise je ein nicht dargestelltes Differenzierglied zugeordnet sein, welches jedesmal beim Eintreffen der Vorder- oder der Rückflanke jedes Rechteckimpulses einen Meßimpuls mit komstanter Amplitude und konstanter Dauer erzeugt. Mit diesen Meßimpulsen wird ein nicht gezeichneter Kondensator aufgeladen. Da die Impulsfolgen der Meßimpulse gleich den Impulsfolgen der Rechteckimpulse entsprechen, ist die Anzahl der pro Zeiteinheit zum Kondensator gelangenden Meßimpulse proportional zur Frequenz des von dem betreffenden Dichtemeßgerät erzeugten Signals. Dementsprechend ist auch die Spannung, auf welche der Kondensator aufgeladen wird, proportional zur Frequenz des genannten Signals. Durch Subtraktion der Ladespannung des Kondensators, welcher durch das Signal am Eingang 47 aufgeladen wird, von der Ladespannung des Kondensators, welcher durch das Signal am Eingang 48 aufgeladen wird, erhält man das oben genannte analoge Ausgangssignal, welches über eine Leitung 52 einem Endverstärker 53 zum Erzeugen des analogen Steuersignals zugeführt wird. Das Steuersignal verläßt die Steuervorrichtung über einen Ausgangsanschluß 54 und gelangt über die Leitung 18 zur Regelvorrichtung 19 (F i g. 1). Der Endverstärker 53 weist einen weiteren entkoppelten Ausgang auf, der über eine Leitung 55 mit einem Schreiber 56 verbunden ist. Im Schreiber 56 wird der Wert des Steuersignals zur Kontrolle der Arbeitsweise der Anlage aufgezeichnet.

ίο Weiter enthält die Auswertevorrichtung 51 nicht dargestellte Stromkreise, welche der obengenannten Differenzspannung zwischen den Ladespannungen der genannten Kondensatoren eine einstellbare Zusatzspannung addieren, um das genannte analoge Ausgangssignal zu erhalten. Die Größe dieser Zusatzspannung bestimmt den Fettgehalt der standardisierten Milch und kann entsprechend eingestellt werden.

Ein Blockschema der Regelvorrichtung 19 ist in der Fig. 7 dargestellt. Einem Eingang 57 wird über die Leitung 18 das analoge Steuersignal zugeführt, das in einem Umsetzer 58 gelangt und in diesem in Impulse mit konstanter Impulsfolge und einer zum Steuersignal proportionalen Amplitude umgesetzt wird. Diese Impulse werden über eine Leitung 59 in einen Leistungsverstärker 60 zugeführt, an dessen Ausgang 61 ein impulsmäßiges Stellsignal erscheint, welches über die Leitung 20 zur Dosierpumpe 12 gelangt. Die konstante Impulsfrequenz wird durch einen Taktgenerator 62 erzeugt. Mit einem Stellglied 63 kann die durch den Taktgenerator 62 erzeugte Impulsfrequenz eingestellt werden.

Die Regelvorrichtung 19 kann auch so ausgebildet sein, daß sich die Anzahl der Impulse des Stellsignals proportional zum analogen Steuersignal ändert, wodurch aber die Amplitude dieser Impulse nicht verändert wird. Mittels des Stellgliedes 63 kann dann die Amplitude der Impulse des Stellsignals beeinflußt werden.

Die Fig.4 und 5 zeigen eine einfache Ausführungsform einer Pumpe, die sich als Dosierpumpe 12 bzw. 23 eignet. Diese Pumpe besitzt ein topfförmiges Gehäuse 64 mit einem hohlen Fuß 65. Die öffnung des Gehäuses 64 ist durch eine Scheibe 66 abgedeckt. Auf der Außenseite weist die Scheibe 66 einen sich in axialer Richtung erstreckenden Rand auf, wobei von einem ebenfalls mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden Rand versehenen Deckel 68 eine Kammer umschlossen wird. Diese Kammer ist durch eine elastische Membrane 69, deren Randbereich zwischen dem Rand der Scheibe 67 und dem Rand des Deckels 68 eingeklemmt ist, in einen Hubraum 70 und einen Zwischenraum 71 unterteilt.

Im mittleren Bereich der Membrane 69 ist ein Teller 72 einer Schubstange 73 eingebettet. Die Schubstange 73 erstreckt sich durch eine Bohrung 74 im Zentrum der Scheibe 66 und durch eine Aussparung 67 der Scheibe 66 und ragt in eine Sackbohrung 75 im Boden 76 des Gehäuses 64 hinein. Auf dem den Innenraum des Gehäuses 64 durchsetzenden Teil der Schubstange 73 ist ein zylindrischer Körper 77 aus einem ferromagnetischem Material befestigt Koaxial um den Körper 77 ist eine Spule 78 angeordnet und über einen Distanzring 79 mit dem Boden 76 des Gehäuses 64 starr verbunden. Die Anschlußdrähte 86 der Spule 78 sind durch einen Kanal 85 in der Wand des Gehäuses 64 hindurchgeführt und ragen in den hohlen Fuß 65 hinein. Zwischen dem Teller 72 und dem Körper 77 ist ein geschlitzter Stützring 80 in einer Nut der Hubstange 73 gehalten. An die Scheibe 66

und an den Stützring 80 liegen die Enden einer Feder 81 auf, welche die Hubstange 73 an den Boden der Sackbohrung 75 andrückt, wobei dieser Boden als Anschlag dient.

Wird die Spule 78 erregt, so wild der ferromagnetische Körper 77 bezogen auf die Fig.5 nach links bewegt, und dabei wird die Hubstange 73 entgegen der Rückführkraft der Feder 81 ebenfalls nach links verschoben. Durch den Teller 72 wird die Membrane 69 nach links durchgebogen, wodurch das Volumen des Hubraumes 70 verkleinert wird. Ein Teil der sich im Hubraum 70 befindlichen Rahmes bzw. der Milch verläßt den Hubraum 70 über ein Rückschlagventil 82, welches auf der oberen Seite des Randbereiches des Deckels 68 angeordnet ist. Die geförderte Menge ist vom zurückgelegten Weg der Hubstange 73 abhängig. Wird der Strom durch die Spule 78 unterbrochen, so wird die Hubstange 73 durch die Feder 81 wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt, wobei die Membrane ebenfalls in ihre Ausgangsstellung zurückgelangt. Dabei wird das Volumen der Hubkammer 70 wieder vergrößert, so daß weiterer Rahm bzw. Milch durch ein zweites Rückschlagventil 83 in den Hubraum eintreten kann. Die während einer Zeiteinheit geförderte Menge Rahm bzw. Milch ist einerseits von der Stärke des Stromes, mit welchem die Spule 78 erregt wird, und andererseits durch die Anzahl während dieser Zeiteinheit der Spule 78 zugeführten Impulse abhängig.

Die in der Fig. 7 dargestellte Regelvorrichtung ist beispielsweise auf einer gedruckten Leiterplatte 84 aufgebaut, welche Leiterplatte im Innern des Fußes 65 der Dosierpumpe gemäß den F i g. 4 und 5 angeordnet ist. Die Anschlußdrähte für die Spule 78 stellen die in der F i g. 1 gezeichneten Leitungen 20 dar, über welche das impulsförmige Stellsignal der Dosierpumpe zugeführt wird. Über Leiter 86, welche der Leitung 18 entsprechen, gelangt das Steuersignal zur Regelvorrichtung.

Die Fig.6 zeigt das Blockschema einer digital arbeitenden Steuervorrichtung. Die von den Dichtemeßgeräten 5 und 16 erzeugten Signale werden den Eingängen 87 bzw. 88 zugeführt und gelangen zu je einem Abtaster 89 bzw. 90. Bei den Abtastern werden Taktimpulse 77 zugeführt, z. B. jede halbe Sekunde ein Taktimpuls 77 von 50 ms Dauer. In jedem der Abtaster ist ein nicht dargestellter Zähler vorhanden, welcher zwischen zwei aufeinander folgenden Taktimpulsen Tl die positiven Halbwellen der von den betreffenden Dichtemeßgeräten erzeugten Signale zählt. Der beim Auftreten jedes Taktimpulses erreichte Zählerstand wird kodiert, und der kodierte Zählerstand wird über je eine Mehrfachleitung 91 bzw. 92 in paralleler Form ausgegeben. Die vom Dichtemeßgerät 16 abgeleitete, kodierte Information gelangt über die Mehrfachleitung 92 direkt in einen Zähler 93. Die vom Dichtemeßgerät 5 abgeleitete Information gelangt über die Mehrfachleitung 91 in eine Schieberegister 94 und wird in diesem gespeichert und verzögert über eine Mehrfachleitung 95 an einen Zähler 96 weitergegeben. Die Dauer der Verzögerung, mit welcher die Information an den Zähler % weitergegeben wird, entspricht der Zeit, welche ein Teilchen der Magermilch benötigt, um vom Meßgerät 5 durch das T-Stück 6 und die Mischvorrichtung 7 zum Dichtemeßgerät 16 zu gelangen. Damit wird erreicht, daß bei der Bestimmung des Fettgehaltes die Dichten der standardisierten Milch berücksichtigt werden. Die Information, die gleichzeitig in die Zähler 93 und % gelangt, entspricht den Dichten von einem Teil der Magermilch und der Mischung dieses Teiles der Magermilch mit Rahm. Unmittelbar nach jeder Übernahme der Information in den Zählern 93 und % wird der Zählerstand derselben mittels eines Komparators 97 verglichen. Am Ausgang des Komparators erscheint die Differenz der Zählerstände der Zähler 93 und 96 in digital kodierter Form. Dieses kodierte Differenzsignal gelangt über eine Mehrfachleitung 98 zu einem Digital-Analogwandler 99, an dessen Ausgang 100 das analoge Steuersignal erscheint, welches über die Leitung 18 der Regelvorrichtung 19 zugeführt wird.

Zum Eliminieren des Einflusses der Temperatur bei der Ermittlung der Dichten können die beiden Dichtemeßgeräte 5 und 16 gegebenenfalls auch das Dichtemeßgerät 29 in einem einzigen Gehäuse angeordnet sein.

Durch Eingabe eines Korrekturwertes, welcher der Differenz des Fettgehaltes der Magermilch und der standardisierten Milch entspricht, mittels eines Stellgliedes 101 in den Zähler 96 wird das analoge Steuersignal am Ausgang 100 so verändert, daß über die Dosierpumpe 12 so viel Rahm in die Magermilch zurückgegeben wird, daß der Fettgehalt der standardisierten Milch dem gewünschten Wert entspricht.

Die oben beschriebene Anlage arbeitet nur dann richtig, wenn der Fettgehalt der Vollmilch größer ist als der Fettgehalt der standardisierten Milch. Sollte dies nicht zutreffen, so ist zusätzlicher Rahm in die Rohrleitung 4 aus einem nicht dargestellten Vorratsbehalter für Rahm einzuführen.

Die Regulierung des Fettgehaltes des standardisierten Rahmes erfolgt im Prinzip gleich wie die Regulierung des Fettgehaltes der standardisierten Milch. Die Steuervorrichtung 9 weist einen zusätzlichen Begrenzer auf zum Umsetzen des vom Dichtemeßgerät 29 erzeugten harmonischen Signals in Rechteckimpulse. In einer weiteren Auswertevorrichtung wird die Differenz zwischen den Informationen über die Dichte der Magermilch und die Dichte des standardisierten Rahmes gebildet und als analoges Ausgangssignal einem weiteren Endverstärker zugeführt, welcher das Steuersignal für die Regelvorrichtung 31 erzeugt, welche die Dosierpumpe 23 steuert.

Die mit Bezug auf die Fig. 1 oben beschriebene Anlage weist den Vorteil auf, daß gleichzeitig die Fettgehalte der standardisierten Milch und des standardisierten Rahms konstant geregelt werden können. Die Verarbeitung der Vollmilch kann sehr rasch erfolgen, wobei die Genauigkeit der regulierten Fettgehalte vergleichsweise mit jenen der bekannten Anlagen größer ist. Dadurch ist die Wirtschaftlichkeit der oben beschriebenen Anlage weitgehend verbessert worden. Die oben beschriebene Anlage läßt sich problemlos reinigen, und da keine absolute Dichtemessungen sondern nur Vergleichsmessungen durchgeführt werden, ist die Einstellung der Dichtemeßgeräte wesentlich einfacher.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regulierung des Fettgehaltes von Milch, wobei die Vollmilch in eine fettfreie und eine fettreiche Komponente separiert und danach der fettfreien Komponente ein Teil der fettreichen Komponente wieder zugeführt und die so gebildete Mischung zur Ableitung einer Steuergröße für die Regulierung der Zufuhrmenge der fettreichen Komponente herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausnützung der in der Mischung gemessenen Fettwerte zum Steuern der fettreichen Zufuhrkomponente die Messung sich auf die physikalische Dichte erstreckt, die ebenfalls für die fettfreie Komponente ermittelt wird, wobei die Steuerung der fettreichen Zufuhrkomponente in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den ermittelten Dichten erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichten der fettfreien und der fettreichen Komponenten in elektrische Signale umgesetzt werden, wobei sich die Frequenz dieser Signale in Abhängigkeit von den Dichten ändert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleichen der Durchlaufzeit der fettfreien Komponente von einer ersten Meßstelle zu einer zweiten Meßstelle das an der ersten Meßstelle erzeugte elektrische Signal um die genannte Durchlaufzeit verzögert und danach die Differenz zwischen den ermittelten Dichten gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Regulieren des Fettgehaltes der fettreichen Komponente ein Teil der genannten Mischung in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Dichte der fettfreien Komponente und der Dichte der standardisierten fettreichen Komponente der fettreichen Komponente zugeführt wird.

5. Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1—4, mit einem einen ersten Ausgang für die fettfreie Komponente und einen zweiten Ausgang für die fettreiche Komponente aufweisenden Separator und mit einer dem zweiten Ausgang mit dem ersten Ausgang verbindenden, steuerbaren Mischvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Ausgang des Separators (2) und dem einen Eingang der Mischvorrichtung (6, 7) ein erstes Dichtemeßgerät (5) zum Bestimmen der Dichte der fettfreien Komponente und am Ausgang der Mischvorrichtung ein zweites Dichtemeßgerät zum Bestimmen der Dichte der Milch mit dem regulierten Fettgehalt angeordnet sind, und daß eine elektronische Steuervorrichtung (9) zum Beeinflussen des Mischverhältnisses in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den mittels der Dichtemeßgeräte bestimmten Dichte vorhanden ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, mit einer Dosierpumpe zum Fördern der fettreichen Komponente, dadurch gekennzeichne;, daß der Eingang der Dosierpumpe (12) an den zweiten Ausgang des Separators angeschlossen ist, und daß die Steuervorrichtung (O) zum Regulieren jener Menge der fettreichen Komponente, die durch die Dosierpumpe in die fettreiche Komponente zurückgeführt wird, mit der Dosierpumpe elektrisch verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dichtemeßgerät (5, 16) ein als Biegeschwinger ausgebildetes Rohrstück (40) zum Hindurchströmen wenigstens eines Teiles derjenigen Komponente oder Mischung, deren Dichte bestimmt werden soll, und Mittei (41,42,45,46) zum Erzeugen eines elektrischen Signals aufweist, dessen Frequenz von der Dichte der durch das Rohrstück strömenden Komponente bzw. Mischung abhängig ist.

8. Anlage nach Anspruch 6, zur gleichzeitigen ίο Regulierung des Fettgehaltes der fettreichen Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Ausgang des Separators (2) eine zweite Mischvorrichtung (26,27) angeschlossen ist, daß am Ausgang der zweiten Mischvorrichtung ein drittes Dichtemeßgerät (29) zum Ermitteln der Dichte der regulierten fettreichen Komponente angeschlossen ist, und eine zweite Dosierpumpe (23) zum Fördern eines Teiles der genannter. Mischung in Abhängigkeit der Differenz zwischen' den vom ersten und dritten Dichtemeßgerät ermittelten Dichten zur zweiten Mischvorrichtung vorhanden ist.

9. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (9) Mittel (94) zum Speichern des vom ersten Dichtemeßgerätes ermittelteu Meßwerts bis zum Zeitpunkt, in welchem die im ersten Dichtemeßgerät gemessene Probe der fettfreien Komponente gemischt mit einem Teil der fettreichen Komponente in das zweite Dichtemeßgerät gelangt ist, Auswertemittel (93, 97, 96) zum Bilden der Differenz zwischen dem genannten verzögerten vom ersten Dichtemeßgerät ermittelten Meßwert und dem vom zweiten Dichtemeßgerät ermittelten Meßwert und ein Stellglied (101) zum Addieren einer vom gewünschten Fettgehalt der genannten Mischung abhängigen Stellgröße zur gebildeten Differenz aufweist.