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Verfahren zur Bestimmung der Menge des
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Zubrandes eines flüssigen Produkten, das in einer Pasterurister-und
kühlanlage behandelt wird, sowie Steuersystem für eine nach diesem Verfahren arbeltende
Anlage
Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrancs eines flüssigen
Produktes, das in einer Pasteurisier- und Kühlanlage behandelt wird, sowie Steuersystem
für eine nach diesem Verfahren arbeitsende Anlage Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrandes eines flüssigen Produktes,
das in einer Pasteurisier- und Kü}llanlage behandelt wird, sowie auf ein Steuersystem
für eine nach diesem Verfahren arbeitende Anlage.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrandes
von Milch in einer Plattenpasteurisier- und Kühlanlage, die mittels Rohrleitungen
miteinander in Verbindung stehende einen Speiciierbehülter mit einem Schwimmerrgler
zur Gewährleistung eines ständigen Milchhöhenstandes, eine Pasteurisiersektion mit
einem Mittel zur Erhitzung der Milch und Sektionen zur Rekuperation und Abkühlung,
welche Sektionen durch Wärmeaustauschplatten gebildet sind, sowie eine Einrielltung
zum
Halten des flüssigen Produktes bei der Pasteurisationstemperatur
und eine Pumpe enthalt.
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Dioses Verfahren besteht im folgenden. Vor dem Zusammenbau der Pasteurisiersektion
der snlage wird das Gewicht ihrer sauberen und trockenen Wärmeaustauschplatten gemessen.
Danach wird die Pasteurisiersektion zusammengebaut.
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Der Pasteurisier- und Kühlanlage wird Milch zugeführt und wärmebehandelt.
Nach Ablauf einer Zeitspanne, in der die Menge des gebildeten Zubrandes der Milch
bestimmt werden muß, wird die Anlage stillgesetzt und die Pasteurisiersektion von
Hand auseinandergenommen0 Aus der Gesamtzahl von Wärmsaustauschplatten der Pasteurisiersektion
wählt man nach visueller Schätzung eine Platte aus, die mit Milch zubrand am stärksten
verunreinigt ist. Die Platte trocknet man aus und wiegt. Von der Größe des Gewichts
der Platte, auf deren Oberfläche eine Zubrandschicht vorhanden ist, substrahiert
man das Gewicht derselben reinen Platte, welches vor der Arbeit der Pasteurisier-
und Kühlanlage gemessen wurde. Die Differenz der genannten Gewichte der Wa"rmeaust;auschplatte
bestimmt die Menge des gebildeten Milchzubrandes in der Pasteurisiersektion der
Anlage.
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Obwohl das bekannte Verfahren eine hinreichend hohe Meßgenauigkeit
gewa"hrleistet, weist es mehrere Nachteile auf.
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Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens
zur
Bestimmung der Menge des Zubrandes von Milch ist die notwendige Stillsetzung der
Pasteurisier- und Kühlanlage und die Auseinandernahme ihrer Pasteurisiersektion,
was einen recht beträchtlichen Aufwand an Arbeitszeit erfordert.
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Ein anderer Nachteil des bekannten Verfahrens ist die Notwendigkeit,
eine zusätzliche Ausrüstung zum Trooknen und dem anschließenden Wägen der Wärmeaustauschplatte
einzusetzen.
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Ein sehr wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens ist außerdem
der, daß es praktisch unmöglich ist, wie dies am-der Beschreibung des Verfahrens
hervorgeht, die Kontrolle über die Biidung des Milchzubrandes während der ganzen
arbeit der einlage durchzufUhren.
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Ein weiterer hachlieii ist, daß der Prozeß der Bestimmung der Menge
des Milchzubrandes sich schwer automatisieren läßt.
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Weit bekannt ist ein Steuersystem zur Steuerung der erwähnten Pasteurisier-
und Kühlanlage zur Wärmebehandlung von Milch, das ein elektrohydraulisches Ventil
zur Umschaltung der Richtung des Milchstroms oder des Stroms einer Spülflüssigkeit
oder des Stroms einer Waschlösung von der Pasteurisiersektion zu der Rekuperationssektion
oder dem Speicherbehälter, ein eiektr ohydrauiisches Ventil, das die Dampfzufuhr
aus einer Dampfleitung über einen
Injektor zu einem Erhitzungsmittel
regelt, und ein elektrohydraulisches Ventil, das die Zufuhr eines Kalteträgers zur
Kühlsektion regelt, umfaßt.
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Außerdem enthält das Steuersystem Temperaturgeber, die je einer in
einer Rohrleitung, die die Pasteurisiersektion mit der Einrichtung zum Halten des
Produktes verbindet, und in einer Rohrleitung, die die Kühlsektion mit dem Verbraucher
in Verbindung setzt, angeordnet sind, sowie einen Steuerungsblockf der eine schreibende
Brücke und elektronische Temperaturregler der Milchpasteurisation und -kühlung beinhaltet.
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Als Mittel zur Milcherhitzung in der Pasteurisiersektion wird mit
Dampf angewärmtes Heißwasser benutzt.
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Der Dampf erwärmt das Wasser, indem er in dieses über den Injektor
aus der Dampfleitung gelangt, in der das die Dampfzufuhr regelnde elektrohydraulische
Ventil angeordnet ist. Die Pasteurisationstemperatur der Milch wird mit Hilfe des
Temperaturgebers gemessen, der in der die Pasteurisiersektion mit de Einrichtung
zum Halten von Milch verbindenden Rohrleitung angeordnet und mit dem Steuerungsblock
elektrisch verbunden ist.
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Die Betriebsdauer der Pasteurisier- und Kühlanlage ist durch die
hrbeitsfähigkeit der Pasteuerisiersektion bedingt, an deren Wärmeaustauschplatten
während der Arbeit sich eine ständig zunehmende Schicht des Zubrandes
der
zu erhitzenden Milch bildet, die die Intensität der Wärmeübertragung zwischen den
wärmeaustauschenden Medien herabsetzt und den Strömungswiderstand der Pasteurisiersektion
erhöht welcher die Leistungsfähigkeit der Anlage Vermindert.
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Das bekannte Steuersystem zur Steuerung der Pasteurisier- und Kiihlanlage
besitzt eine Reihe von Nachteilen.
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Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Steuersystem ist, daß es
praktisch unmöglich ist, die Große des Lrubran des von Milch in der arbeitenden
Anlage zu erkennen und zu bestimmen. Dies ist die Ursache einer ungenügend hohen
Effektivität des Einsatzes der Anlage.
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Ein anderer Nachteil des bekannten Steuersystems ist das Vorhandensein
von manuell ausgeführten Arbeitsgängen beim Bällen des speicherbehälters mit zu
behandelnder Milch odsr Wasser. Diese manuellen Arbeitsgänge erfordern die unbedingt
notwendige Anwesenheit einer Beuiennungsperson beim Einschalten der Anlage für den
Betriebszustand der Milohpasteurisation oder den Betriebszustand der Spülung der
Anlage und lassen einen unrationellen Verlust einer gewissen Menge der zu behandelnden
Milch infolge ihrer Vermischung mit Wasser zu.
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Einen Nachteil des bekannten Stauersystem zur Steuerung der Pasteurisier-
und Kühlanlage bildet außerdem das Vorhandensein von manuell ausgefürten Arbeitagängen
beim
Einfüllen der Waschlösung in den Speicherbehälter in der Periode
der Spülung der Anlagebund der Zubereitung der Waschlösung vorgegebener Konzentration,
was die Leistung bei der Milchpasteurisation herabsetzt und vollständiges Entfernen
des Zubrandes wahrend der Umlaufspülung der Anlage nicht gewährleistet.
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Ein erheblicher Nachteil des nteuersystems der Anlage ist es auch,
daß es nicht die automatische Umschaltung der Leitungen der Anlage vom Betriebszustand
der Milchpasteurisation auf den Betriebszustand der Spülung und umgekehrt vom Betriebszustand
der Spülung der Anlage auf den Zustand der MIlchpasteurisation gewährleistet, wozu
die Anwesenheit einer BEdienungsperson erforderlich ist, die die notwendigen Umschaltungen
ausführt.
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Ein wesentlicher Nachteil des Steuersystems ist der Einbau des Temperaturreglers,
der die Temperaturanderung der zu behandelnden Milch überwacht, in der hohrleitung,
die die Pasteurisiersektion mit der Einrichtung zum Halten der Milch verbindet.
In der Anfangsperiode des Pasteurisierzustandes wird durch die messung der Milchtemperatur
vor der Einrichtung zum Halten der Milch nicht die Einhaltung der vorgegebenen Temperatur
der Behandlung der in der Binrichtung zum Halten befindlichen Milch gewahrleistet,
weil der Temperaturgeber eine Senkung der Milchtemperatur infolge des Warmeentzugs
durch
die unzureichend angewarmten Wände der Einrichtung nicht
angibt.
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Ein schwerwiegender Mangel des bekannten Steuersy stems ist darin
zu sehen, daß die Regelung des Temperaturgefälles von dem Erhitzungsmittel zu der
zu erhitzenden Milch auf der gesamten Erhitzungsstrecke in der Pasteurisiersektion
und folglich der Wärmeleistung der Anlage im ganzen ungenügend effektiv ist, was
die Entstehung auf den Wärmeaustauschflächen der Platten einer schicht des Milchzubrandes
hervorruft, die die hydraulischen und warme technischen Parameter der Anlage in
bedeutendem Masse verändert und letzten Endes zu unzulässigen Abwsichungen der technologischen
Abläufe führt. Wegen dieser Abweichungen unterbricht man notgedrungen die Milchpasteurisation
praktisch schon nach 4 bis 6 stunden der Arbeit der Anlaga und entfernt den entstandenen
Milchzubrand mit ililfe der Umlaufslülung der Ausrüstung und der anschließenden
mechanischen Handreinigung der Wärmeaustaschlächen der Platten, wofür in der Megel
bis zu 25-30% der Arbeitszeit autgewendet wird.
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Es muß bemerkt werden, daß das Ausschalten der Pasteurisier-und Kühlanlage
die Leistungsfähigkeit wesent;lich herabsetzt und die Betriebsdauer der anlage verringert.
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Das ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti
gung
der erwähnten Nachteile.
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Der Erfindung legt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur
Bestimmung der Menge des Zubrandes eines flüssigen Produktes in einer Pasteurisier-
und Kühlanlage und ein solches das erfindungsgemäße Verfahren realisierendes Steuersystem
zur Steuerung dieser Anlage zu schaffen, die es gestatten würden, kontinuierlich
und fernbetätigt die Menge des Zubrandes des flüssigen Produktes an den Oberflächen
von Wärmsaustauschplatten ohne Unterbrechung de-« arbeit der Pasteurisier- und Kühlanlage
zu bestimmen und sowohl die Haupt- als auch die Hilfsvorgänge, die mit der Wärmebehandlung
des flüssigen Produktes und der Spülung der technologischan Ausrüstung der Anlage
verbunden sind, voll zu automatisieren.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Bestimmung der Menge des
Zubrandes eines flüssigen Produktes gelöst, das in einer Pasteurisior- und Kiihlanlaöe
behandamit wird, die eine von Wärmeaustauschplatten gebildete Pasteurisiersektion
enthält, bei dem erfindungsgemäß in der Pasteurisiersektion der elektrische Gesamtwiderstand
des auf die Pasteurisationstemperatur erhitzten flüssigen Produktes und des Zubrandes
desselben an den Warme aus tauschflöchen der Platten sowie der elektrische Widerstand
des flüssigen Ausgangsproduktes gemessen und dann die Lenge des Zubrandes an der
Differenz der gemessenen Widerstande
bestimmt wird.
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Diese Aufgabe wird auch durch ein das erfindungsgemäße Verfahren
realisierendes Steuersystem zur Steuerung der Pasteurisier- und Kühlanlage zur Behandlung
eines flüssigen Produktes gelöst, die miteinander mittels Rohrleitungen in Verbindung
stehende einen Speicherbehälter, der der Reihe nach mit dem flüssigen Produkt, einer
Spülflüssigkeit und einer Waschlösung gefüllt wird, eine Pasteurisiersektion mit
einem Mittel zur Erhitzung des flüssigen Produktes, eine Rekuperations und eine
Kühlsektion, die durch Wärmeaustauschplatten gebildet sind, eine Einrichtung zum
Halten des flüssigen Produktes bei der Pasteurisationstemperatur enthält in welchem
Steuersystem ein elektrohydraulisches Ventil zum aufeinanderfolgenden Leiten des
Stroms des flüssigen Produktes, des Stroms der Spülflüssigkeit und des Stroms der
Wasschösung von der Pasteurisiersektion zur Rokuperationssektion und zum Speicherbehälters
ein Steuerungsblock für dieses Ventil sowie Absperrorgane zur aufeinanderfolgenden
Verbindung des Speicherbehälters mit einer Quelle des flüssigen Produktes, einer
Quelle der Spülflüssigkeit und einer Quelle der Waschlösung vorgesehen sind, erfindungsgemäß
im Steuersystem in der Pasteurisier-und der Rekuperationssektion mindestens je zwei
benachbarte Wärmeaustauschplatten mit elektrisch leitenden Oberflachen vorhanden
ind, von denen die eine geerdet und
die anderc elektrisch isoliert
ist, und das System au3erdem eine Einrichtung zur Bestimmung der Menge des nubrandes
des flüssigen Produktes besitzt, die eine abgeglichere elektrische Brücke und ein
Mittel zur Messung der Hohe der Verstimmungsspannung der Brücke darstellt, deren
ein Eckpunkt mit der elektrisch leitenden Wärmeaustauschflä che der elektrisch isolierten
Platte der Pasteurisiersektion elektrisch verbunden ist, während der andere Eckpunkt,
der dem einen Eckpunkt gegenüberliegt mit der elektrisch leitenden Wärmeaustauschfläche
der elektrisch isolierten Platte der Rekuperationssektion elektrisch verbunden ist,
wobei ein geerdeter Eckpunkt der Brücke mit einer Stromquelle und mit den elektrisch
leitenden Wärmeaustauschflächen der geerdeten Platten der Pasteurisier-Und der Rekuperationssektion
verbunden ist, während ein dem geerdeten Eckpunkt gegenüberliegender Eckpunkt der
Brücke mit der Stromquelle verbunden ist, wobei die gegenüberliegenden Eckpunkte
der Brücke, die mit den elektrisch isolierten Platten elektrisch verbunden sind
mit dem Mittel zur messung der der Menge des Zubrandes proportionalen Höhe der Verstimmungsspannung
der Brücke elektrisch gekoppelt sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrandes
eines flüssigen Produktes, das in einer Fasteurisier- und Kühlanlage behandelt wird,
und das
erfindungsgemäße Steuersystem zur Steuerung dieser £inlage,
das dieses Verfahren realisiert, gestatten es, eine kontinuierliche und automatische
Pernkontrolle über die Bildung des Zubrandes des flüssigen Produktes während des
Pasteurisierzyklus und über die Entfernung dieses Zubrandes während der Umlaufspulung
der Anlage durchzuführen, Es ist zweckmäßig, daß die gegenüberliegenden Eckpunkte
der Brücke, die mit den elektrisch isolierten Platten elektrisch verbunden sind,
über das Meßmittel mit dem Steuerungsblock elektrisch gekoppelt wären, der zwei
Vergleichseiemente enthält, von denen das eine auf das Ansprechen bei einer vorgegebenen
Hohe der Verstimmungsspannung der Brücke und das andere auf das Ansprechen beim
Fehlen dor Verstimmungsspannung der Brücke eingestellt ist, wobei jedes Vergleichselement
mit Absperrelementen elektrisch verbunden ist, die elektrohydrauiische Ventile zur
aufeinanderfolgenden Verbindung des Speccherbehälters mit der Quelle des flüssigen
Produktes und mit; der Quelle der Spülflüssigkeit darstellen.
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Eine solche technische Lösung des Steuersystems zur Steuerung der
Pasteurisier-und Kühlanlage ermöglicht es, den Betlriebszustand der Anlage vom Zyklus
der Pasteurisation des flüssigon Produktes auf den Zyklus der Umlaufspülung der
Anlage beim Brreichen des maximal zulässigen Grades der Zubrandbildung des Produktes
der Pasteurisier-
Reaktion, der für den betreffenden Typ der Anlage
festgelegt ist, sowie die Anlage vom Zyklus der Spülung auf den Zyklus der Pasteurisation
des flüssigen Produktes beim vollständigen Entfernen des Zubrandes der Pasteurisiersektion
automatisch umzuschalten.
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Es ist ferner zweckmäßig daß der SteuerungsbLock ein Zeitrelais enthalt,
das mit dem Absperrorgan elektrisch gekoppelt ist, welches ein elektrohydraulisches
Ventil zur Verbindung des Speicherhälters mit der Quelle der Waschlösung darstellt.
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Diese Ausführung des Steuersystem zur Steuerung der Anlage bietet
die Moglichkeit, die geforderte Konzentration der Waschlösung im Speicherbehälter
durch Öffnen des elektrohydraulischen Ventils für eine entsprechende Zeitspanne
automatisch einzustelien, die dem Endwert der Menge des entstandenen Zubrandes des
flüssigen Produktes im Augenblick der Umschaltung der Anlage auf den Betriebszustand
der Umlaufspülung proportional ist.
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Es ist sehr zweckmaßig, daß das Steuersystem ein elektrohydraulisches
Ventil zum Leiten des Stroms des zu behandelnden flüssigen Produktes aus der Kühlsektion
zum Verbraucher oder des Stroms der Spülfüssigkait oder der Waschlösung zum Speicherbehälter
sowie Geber für das Vorhandonsein des flüssigen Produktes, der Spülflüssigkeit und
der Wuschlosung und für das Fehlen derselben in der Rohrleitung enthält, von denen
der eine Geber am Auslauf
der Kühlsektion angeordnet und den Steuerungsblock
mit dem erwähnten elektrohydraulischen Ventil elektrisch gekoppelt ist, während
der andere am Auslauf der Einrichtung zum Halten des flüssigen Produktes angeordnet
und über den Steuerungsblock mit dem elektrohydraulischen Ventil zum aufeinanderfolgenden
leiten der ströme von der Pasteurisiersektion zur Rekuperationssektion und zum Speicherbehälter
elektrisch verbunden ist, und ein nächster Geber am Auslauf des Speicherbehälters
angeordnet und über den Steuerungsblock mit den Absperrorganen zur aufeinanderfolgenden
Verbindung des Speicherbehälters mit der quelle des flüssigen Produktes und mit
der Quelle der Spülflüssigkeit elektrisch gekoppelt ist.
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Eine derartige technische Lösung gewähreistet die vollstandige Automatisierung
der Umschaltung der Prozesse der Pasteurisation des flüssigen Produktes und der
Spülung der Anlage und erlaubt es, die Vorgänge für das Herausziehen der Warmeaustauschplatte
aus der Pasteurisiersektion zwecks Gewichtskontrolle der Subrandbildung und Reinigung
der Oberflächen der Wärmeaustauschplatten vollkommen zu beseitigen.
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Es ist günsting, daß das Steuersystem Temperaturgeber besitzt, die
im Speicherbehalter' und in der Einrichtung zum Kalten des flüssigen Produktes angeordnet
sind, während das Mittel zur Erhitzung des flüssigen Produktes mit
einem
Erhitzungsregler versehen ist, welcher mit dem Mittel zur Messung der Jibhe der
Verstimmungsspannung der Brücke und den Tetuperaturgebern elektrisch gekoppelt ist.
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Eine solche Anordnung der Temperaturgeber garantiert sowohl während
der stationaren Periode des Pasteurisier-Zustandes des flüssigen Produktes als auch
in der Anfangsperiods des Pasteurisierzustandes die Einhaltung der vorgegebenen
Temperatur der Behandlung des flüssigen Produkts, das sich in der Einrichtung zum
Halten desselben befindet.
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Außerdem gewähxleistet diese Ausführung des Steuersystem die Stabilität
der Wärmeleistung der Pasteurisiersektion der Pasteurisier- und Kühlanlage bei kontinuierlicher
Vergrößerung des Wärmewiderstandes der zunehmenden Menge des Zubrandes des flüssigen
Produkts. Diese Stabilität wird durch Erhöhung der Erhitzungsintensität mittels
des Erhitzungsreglers erzielt.
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Das erfindungsgemaße Verfahren zur Bestimmung der Menge des nubrandes
des flüssigen Produkts in der Pasteurisier- und kühlanlage ist recht einfach und
hinreichend zuverlässig, es steht in bezug auf die Genauigkeit der Bestimmung der
Menge des Lubrandes des flüssigen Produkts dem bekannten Verfahren nicht nach und
kann kontinuierlich bei der ununterbrochenen Arbeit der Anlage durchgei'uhr"t werden.
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Wenn man überdies die den technologischen Behandlungsprozeß kennzeichnenden
Großen /Zeit der Anlagenarbeit, Anfangs- und Endtemperatur, Durchflußmenge des flüssigen
Produkts sowie die physikalisch-chemischen Ausganseigenschaften des Produktes dessen
Fettgehalt, Säuregehalt u. ä./ / kennt, kann man nach dem erhaltenen Wert des elektischen
Widerstandes über qualitative Kennziffern des Zubrandes des Produkts - Schichtdicke,
Dichte, Struktur u.
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dgl. - urteilen, die sehr wichtig in der Forschungsarbeit sind und
die Art sowie Konzentration der notwendigen Waschmittel, die bei der Spülung der
Anlage verwendet werden, bedingen.
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Das erfindungsgemaße Steuersystem zur Steuerung der Pasteurisier-
und Kühlanlage zur Behandlung eines flüssigen Produktes, welches das erfindungsgemäße
Verfahren realisiert, ist ein selbstregelndes System, das sich auf die zulässige
Größe der Zubradbildung des flüssigen Produktes einstellt und die Funktion der Anlage
im vollautomatischen Betriebszustand ohne Beteiligung einer Bedienungsperson gewährleistet,
die nur periodische Besichtigung der Ausrüstung durchführt.
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Das erfi @ ungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrandes
des flüssigen Produktes und das Steuersystem zur Steuerung der Pasteurisier- und
Kühlanlage, wolches dieses Verfahren realisiert, können ohne wesentliche
konkrete
Abänderungen in den Pasteurisier- und Eühlanlagen leicht angewendet werden, die
zur Zeit in der landwirtschaftlichen Produktion und in der Molkereiindustrie zur
Verwendung kommen und bei denen in der Pasteurisiersektion als Mittel zur Erhitzung
des flüssigen Produktes ein flüssiger Wärmeträger oder Heizleiter benutzt werden.
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Die angeführten Besonderheiten und andere Vorteile..
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der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung
eines konkreten Beispiels ihrer Ausführung und aus den beige schlossene n Zeichnungen
verständlicher, in denen es zeigt: Fig. 1 prinzipielles Schema einer Pasteurisier-
und Kühlanlage mit einem Steuersystem zur Steuerung dieser Anlage, welches das Verfahren
zur Bestimmung des Zubrandes des flüssigen Produktes realisiert; Fig. 2 schematische
Darstellung der Pasteurisierirnd der Rekuperationssektion der Anlage, Längsschnitt
im vergrößerten Maßstab; Fig. 3 schematische Darstellung der Stelie A in Fig. 2
im vergrößerten Mastab; Fig. 4 schematische Darstellung der Stelle B in Fig.
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2 im vergrößerten Maßstab; Fig. 5 prinzipielles Schema des Steuersystems
zur Steuerung der Pasteurisier- und Kühlanlage, das das Verfahren zur Bestimmung
der Menge des i;ubrandes eines in
dieser Anlage behandelten flüssigen
Produktes realisiert.
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Die Plattenpasteurisier- und Kühlanlage zur Wärmebehandlung eines
flüssigen Produktes mit einem Steuer system, das das Verfahren zur Bestimmung der
Menge des Zubrandes des flüssigen Produktes realisiert, enthält hintereinander in
Verbindung stehende einen Speicherbehälter 1 (Fig. 1), eine Pumpe 2, einen Platten-Warmeanetauschapparat
3 mit elektrischer Heizung, eine Einrichtung 4 zum Halten des Produktes bei der
Pasteurisationstemperatur und ein elektrohydraulisches Ventil. 5. Die Anlage besitzt
einen Steuerungsblock 6 und eine Einrichtung 7 zur Bestimmung der Menge des Hubrandes
des flüssigen Produktes, als welches SYlilch genommen ist.
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Der Wärmeaustauschapparat 3 besteht aus einer Pasteurisiersektion
8, einer Bekuperationssektion 9 und einer Kühlsektion 10.
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Die hydraulischen Verbindungen der Pasteurisier- und Kühlanlage sind
mittels Rohrleitungen hergestellt, die entsprechend der Reihenfolge des Durchlaufs
der Milch und der Waschlösung mit den Positionen 11-14, 16, 18-19, 21, 24-27, 29
bezeichnet sind.
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Die Rohrleitung 11 verbindet eine /nicht dargestellte/ Milchquelle
mit dem Speicherbehälter 1.
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Die Rohrleitung 12 verbindet eine /nicht dargestellte/ Wasserquelle
mit dem Speicherbehälter 1.
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Die Rohr leitung 13 verbindet den Speicherbehälter 1 mit der Pumpe
2.
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Die Rohrleitung 14 verbindet die Pumpe 2 mit dem Ein lauf 15 für
Ausgangsmilch, d.h. für die unbehandelte Milch der Rekuperationsektion 9.
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Die Rohrleitung 16 verbindet den Auslauf 17 der Pasteurisiersektion
8 mit der Einrichtung 4 zum Halten der Milch.
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Die Rohrleitung 18 verbindet die Einrichtung 4 zum Halten der Milch
mit dem elektrohydraulischen Ventil 5.
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Die Rohrleitung 19 verbindet das elektrohydraulisohe Ventil 5 mit
dem Einlauf 20 für pasteurisierte Milch in die Rekuperationssektion 9.
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Die Rohrleitung 21 verbindet den Auslauf 22 für behandelte Milch
aus der Kühlsektion 10 mit einem zusatzlichen elektrohydraulischen Ventil 23.
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Die Rohrleitung 24 verbindet das elektrohydraulische Ventil 23 mit
dem/nicht darg.stellten/Verbraucher.
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Die Rohrleitung 25 verbindet das elektrohydraulische Ventil 5 mit
dem Speicherbehälter 1.
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Die Rohrleitung 26 verbindet das elektrohydraulisohe Ventil 23 mit
dem Speicherbehälter 1.
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Mit 27 ist eine Rohrleitung für den Durchtritt des Kalteträgers durch
die Kühlsektion 10 bezeichnet, welcher in seinem geschlossenen kreis /nicht abgebildet
umläuft.
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Die Anlage ist mit einem Behälter 28 für konzentrierte flüssige Waschlösung
ausgerüstet, der mittels einer Rohrleitung 29 mit dem Speicherbehalter 1 in Verbindung
steht.
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lur Uberdeckung der Rohrleitungen 11 12 und 29 ist die Anlage mit
elektrohydraulischen Absperrventilen 30, 31 bzw. 32 ausgerüstet.
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Die elektrohydraulischen Ventile 5 und 23 sowie die elektrohydraulischen
Absperrventile 30, 31 und 32 sind mittels Stromkreisen 33 mit dem Steuerungsblock
6 verbunden.
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Zur Synchronisierung der Arbeit des elektrohydraulischen Ventils
5, der elektrohydraulischen Absperrventile 30 und 31 und des elektrohydraulischen
Ventils 23 mit den technologischen Prozessen der Pasteurisation der Milch und Spülung
dar Anlage sind in den Rohrleitungen 18 17 und 21 jeweilige Geber 34, 35 und 36
für das Vorhandensein des flüssigen Produktes angeordnet, die mittels eines Stromkreises
33 mit dem Steuerungsblock 6 gekoppelt sind.
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Zur Kontrolle der Temperatur der Vorgänge der Pasteurisation der
zu behandelnden Alilch und der Spülung der Pasteurisier = und Kühlanlage sind in
dem Speicherbehälter 1 und in der Einrichtung 4 zum Halten der Milch jeweils Temperaturgeber
37 und 38 angeordnet, die mittels eines Stromkreises 33 mit dem Steuerungsblock
6 gekoppelt Sind.
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Dieser Steuerungsblock 6 für das elektrohydraulische Ventil 5 ist
auch auf Signal des Temperaturgebers 37 zur Steuerung des Betiiebszustandes eines
Erhitzungsreglers 39 bestimmt, der einen mit derselben Position 39 bezeichneten
Spannungsregler darstellt. Der Spannungsregler 39 ist mit Hilfe von Leitern 40 mit
einer Stromquelle 41 und mit den Klemmen 42 von stromfUhrenden Stangen 43 /Fig.
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2/ der Pasteurisiersektion 8 des Wa'rmeaustauschapparates 3 der Anlage
verbunden.
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Der Speicherbehälter 1 stellt ein Gefäß bekannter Konstruktion dar,
welches mit einem /nicht gezeichneten/ Schwimmerregler zur Gewährleistung eines
konstanten Höhenstandes der Milch im Behälter 1 ausgerüstet ist.
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Als Pumpe 2 wird die Pumpe einer beliebigen bekannten Bauart verwendet,
die die erforderliche Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschapparates 3 sicherstellt
und die physikalisch-chemischen Eigdnschaften der zu behandelnden Milkh nicht verändert.
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Die Einrichtung 4 zum Halten des Produktes hat ebenfalls eine beliebige
bekannte Konstruktion, die das Haltan des auf die Pasteurisationstemperatur erhitzten
I1roduktes während einer vorgegebenen Zeitspanne sichert.
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Die Rekuperationssektion 9, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, und die
nicht dargestellte Kühlsektion 10 sind durch parallel angeordnete Wärmeaustauschplatten
44 gebildet,
die auf an einem Ständer 46 befestigte Stangen 45
aufgesetzt sind.
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Die Rekuperationssektion 9 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, einerseits
durch den Stander 46 und andererseits durch eine Zwischenplatte 47 begrenzt, die
durchgehende Kanäle 48 und 49 aufweist. Der Kanal 49 ist zum Einströmen der Ausgangsmilch,
die in den Wärmeaustauschapparat 3 zur Behandlung gelangt, bestimmt, wahrend der
Kanal 48 zum Überströmen der in der Rekuperationssektion 9 teilweise abgekühlten
pasteurisierten Milch in die Kühlsektion 10 dient.
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An einer Wärmeaustauschfläche jeder Platte 44 /Xig.
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3/ ist an deren Peripherie eine aus einem elastischen material bestehande
Ringdichtung 50 befestigt. In den Platten 44 sind Durchgangsbohrungen 51 zum Durchtritt
des flüssigen Mediums ausgeführt, die von der erwähnten Ringdichtung 50 umfaßt werden.
Mit Hilfe der Dichtungen 50 und der Platten 44 sind in den zusammengesetzten Plattenpaketen
der Rekuperationssektion 9 und der Kühlsektion 10 hsrmetische Kanäle gebildet, die
mittels Bohrungen 51 miteinandere in Verbindung stehen und zwei Systeme 52 und 53
/Fig. 2/ von hermetischen Kanälen bilden.
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Die Systeme 52 von Kanälen sind für das kalte Medium bestimmt, als
welches in der Rekuperationssektion 9 die Ausgangsmilch und in der Kühlsektion 10
der Käteträger dient.
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Die Systems 53 von Kanälen sind fur das heiße Medium bestimmt, als
welches in der Rekuperationssektion 9 und in der Kühlsektion die pasteurisierte
Milch dient.
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Die Pasteurisiersektion 8 des Platten-Warmeaustauschapparates 3 ist
durch Wärmeaustauschplatben 54 gebildet.
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Die Pasteurisiersektion 8 besitzt ein Mittel zur Erhitzung der Milch,
das in den Platten 54 untergebrachte Heizleiter 55 /Fig. 4/ darstellt. In einer
anderen Ausführungsvariante des Erhitzungsmittels dient als solches ein fließfähiges
Medium. Die Platten 54 sind auf die waagerechten stromführenden Stangen 43 /Fig.
2/ aufgesetzt.
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Die einen Enden der Stangen 43 sind in dem feststehenden Ständer
46 mit Hilfe von Isolatioshülsen 56 befestigt, und auf die anderen Enden ist eine
Druckplatte 57 aufgesetzt, die von den Stangen 43 mittels Elektroisolationsringen
58 isoliert ist. Lit Hilfe der Druckplatte 57 und der stromleitenden Spannmuttern
59 sind die Platten 54 mit den zwischen ihnen angeordneten Dichtungen 50 im zusammengebauten
Zustand zu einem Paket zusammengepreßt. Die Heizleiter 55 /Fig. 4/ der Platten 54
haben einen zuverlässigen elektxisohen Kontakt it den stromführenden Stangen 43,
der mittels federnden hermetisierenden Elektrokontakten 60 erreicht wird. Ringdichtungen
61 schützen die elektrische Verbindung vor Einwirkung
der Umgebung.
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Die Wärmeaustauschplatte 54 der Pasteurisiersektion 8 weist einen
aus einem Elektroisoliermaterial bestehenden Körper 62 auf, zu dessen beiden Seiten
Matallbeläge 63 befestigt sind, die der Form und den Abmessungen der Warmeaustauschfläche
entsprechen und von den stromführenden Stangen 43 mittels des Körpers 62 elektrisch
isoliert sind.
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Im Mittelteil des Querschnitts der Platte 54 ist der Heizleiter 55
angeordnet, zu dem die Elektroenergie von im oberen und unteren Teil des Elektroisolierkörpers
62 angebrachten Elektrokontaktringen 64 mit Hilfe von Schienen 65 zugeführt wird.
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Am Umfang eines der Metallbeläge 63 ist die Ringdichtung 50 befestigt,
die den Abschnitt der iarmeaustauschflache begrenzt, welcher während der arbeit
der Anlage Kontakt mit der zu erhitzenden Milch hat. Im oberen und unteren Teil
des erwähnten Absohnites der Wärmeaustauschfläche Befinden sich Durchgangsbohrungen
6b zum Überströmen der Milch während ihrer Behandlung, welche durch Isolationsbuchsen
o7 gebildet sind.
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Das system der Dichtungen 50 der Wärmeaustauschplatten 54 der Pasteurisiersektion
8 ist so ausgeführt, daß nach detn Zusammenbau und Zusammenpressen des Pakets die
Platten 54 samt den Dichtungen 50 nur ein System 68 /Fig.
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2/ von hermetischen Kanälen 69 biiden, die dadurch Beläge 63 der JJärmeaustauschplatten
54 undderen'Dichtungen 50 voneinander getrennt sind. Das System 68 ist zum Durchlauf
der erhitzten Milch bestimmt und steht mit dem ähnlichen System 52 der Rekuperationssektion
9 mit Hilfe eines durchgehenden Kanals 70 des Ständers 46 für das Ein strömen der
zu erhitzenden Milch in Verbindung sowie ist mit der Einrichtung 4 zum Halten der
Milch mit Hilfe eines durchgehenden Kanals 71 der Druckplatte 57 der Pasteurisiersektion
8 verbunden.
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Die Druckplatte 57 bilddt einen Teil der Spannvorrichtung 72 der
Pasteurisiersektion 8, die der /nicht abgebildeten/ Spannvorrichtung der Rekuperationssektion
9 und der Kühlsektion 10 ähnlich ist.
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Die Spannvorrichtung 72 ist zum Zusammenpressen des Pakets von ;Wärmeaustauschplatten
54 der Pasteurisiersektion 8 beim Zusammenbau desselben zwecks Anordnung dieser
Platten in einem vorgegebenen Abstand voneinander bestimmt.
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Das Zusammenpressen des Pakets erfolgt durch fortschreitende Bewegung
der Druckplatte 57 längs der Stangen 43 unter der Kraftwirkung der Spannmuttern
59, die auf die mit Gewinde versehenen Enden 73 der Stangen 43 aufschraubbar sind.
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Die Einrichtung 7 /Fig. 5/ zur Bestimmung der Menge des Zubrandes
viton Milch stellt eine abgeglichsne elektische
Brücke 74 einer
belisbigen bekannten Konstruktion dar, die mit einem Meßmittel 75 und einer Stromquelle
76 versehen ist, welche einen mit derselben Position 76 bezeichneten Spannungsquellengenerator
darstellt.
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Die abgeglichene elektrische Brücke 74 besteht aus vier Armen, die
vier Eckpunkte 77, 78, 79 und 80 bilden.
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Der eine Brm 77-78 ist durch einen festen Widerstand 81 und der andere
Arm 78-79 durch einen regelbaren Widerstand 82 gebildet Der Arm 79-80, der dem Arm
77-78 gegenüberliegt, ist zum Anshließen des Außenwiderstandes 83 der Ausgangsmilch
am Einlauf der Rekuperationssektion 9 bestimmt.
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Der Arm 77-78 der dem Arm 78-79 gegenüberliegt, ist zum Anschließen
hintereinander geschalteter Widerstände bestimmt: eines äußeren Widerstandes 84
der erhitzten Ausgangsmilch und des äußeren Widerstandes des Milchzubrandes am Auslauf
17 der Pasteurisiersektion 8 des Wärmeaustauschapparates 3.
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In die Diagonale 77-79 ist das Mittel 75 zur Messung der Höhe der
Verstimmungsspannung der Brücke eingeschaltet. In die Diagonale 78-80 ist der Spannungsquellengenerator
76 eingeschaltet, wobei der Eckpunkt 80 der Brücke 74 geerdet und mit dem Ständer
46 des Wärmeaustauschapparates 3 mit Hilfe eines leiters 86 verbunden ist.
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In der Rekuperationssektion 9 dienen als Kontaktglieder der Brücke
74 diejenigen Wärmeaustauschplatten 44, die am Einlauf 15 der Ausgangsmilch angeordnet
und von den Stangen 45 mit Hilfe von Isolierringen 87 /Fi. 3/ elektrisch isoliert
sind /weiter im Text werden diese Platten als Elektroisolierplatte 88 bezeichnst/.
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Die Elektroisolierplatten 88 ;/Fig. 2, 3/ werden abwechselnd mit
den Wärmeaustauschplatten 44 angeordnet und mit Hilfe von elektrischen leitungen
89 an den Eckpunkt 79 der Einrichtung 7 zur Bestimmung der Menge des Zubrandes von
Milch wie in Fig. 5 gezeigt angeschlossen. Die benachbarten Platten 44 sind mittels
der Stangen 45 mit dem ständer 46 des Warmeaustauschapparates 3 elektrisch verbunde,
In der Pasteurisiersektion 8 dienen als Kontaktglio.
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der der Brücke 74 die Metallbeläge 63 der beiden arbeitenden Seiten
einer Wärmeaustauschplatte 54, die am Auslauf der pasteurisierten Milch aus der
Pasteurisiersektion 8 angeordnet und von den stromfuhrenden stangen 43 elektrisch
isoliert ist. Die Beläge werden mit Hilfe von elektrischen Leitungen 90 an den Eckpunkt
77 der Einrichtung 7 zur Bestimmung der Menge des Zubrandes von Milch /Fig. 1, 5/
angeschlossen.
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Die Metallbeläge 63 der Wärmeaustauschplatten 54, die zu der an den
Eckpunkt 77 angeschlossenen Platte. 54 benachbarn
sind, werden
mit Hilfe von elektrischen Leitungen 91 an den Eckpunkt 80 der Einrichtung 7 /Fig.
1, 4, 5/ angeschlossen, d.h. geerdet. Die benachbarten Wärmeaustauschplatten 54,
die an den Eckpunkt 77 und an den Eckpunkt 80 angeschlossen sind und die hermetischen
Kanäle 69 bilden, wechseln miteinander ab.
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Die Anzahl der Paare der benachbarten Wärmeaustauschplatten 44 und
der elektrisch isolierten Warme austauschplatten 88 der Rekuperationssektion 9,
die an die Ein richtung 7 angeschlossen sind, ist gleich der Anzahl der Paare der
benachbarten Wärmeaustauschplatten 54 der Pasteurisiersektion 8, die an dieselbe
Einrichtung 7 angeschlossen sind.
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Die Arme 79-80 und 77-80 der Brücke 74 sind über das Meßmittel 75,
das einen Anzeiger 75 darstellt, mit Ver gleichselementen 92 und 93 /Fig. 5/ des
Steuerungsblooks 6 elektrisch verbunden, und die Ausgänge der Vergleichselemente
92 und 93 sind mittels der elektrischen Leitungen 33 mit dem elektrohydraulischen
Absperrventil 30, das die Milchquelle von dem Speicherbehälter 1 trennt, und mit
dem elektrischen absperrventil 31, das die Wasserquelle von dem Speicherbehälter
1 brennt, verbunden.
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Außerdem sind die Arms 79-80 und 77-80 über den Anzeiger 75 und ein
Zeitrelais 94 /Fig. 5/ des Steuerungsblocks
6 mit dem elektrohydraulischen
Absperrventil 32 verbunden, das den Abfluß der konzentrierten Waschlösung aus dem
Behälter 28 durch die Rohrleitung 29 in den Speicherbehälter 1 gewährleistet.
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Als Geber 34, 35 und 36 für das Vorhandensein der Milch werden Geber
einer beiiebigen bekannten Konstruktion verwendet, die eine kontinuierliche Ausgabe
von Signalen eines der drei Höhenstände sicherstellen, welche dem Vorhandensein
in den Rohrleitungen, in denen sie eingebaut sind, von Milch, Waschlbsung /Spülwasser/
oder dem Fehlen der beiden erwähnten Flüssigkeiten entsprechen.
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Der in der Einrichtung 4 zum Halten der Milch angeordnete Temperaturgeber
38 und der im Speicherbehälter 1 angeordnete Temperaturgeber 37, welche Geber eine
beliebige bekannte Bauart haben, gewährleisten eine kontinuierliche Ausgabe eines
elektrischen Signals, das der Höhe der zu messenden Temperatur des flussigen Mediums
proportional ist.
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In den Figuren 1 - 5, die die beschriebene Variante der Realisierung
der Erfindung veranschaulichen, sind bezeichnet: mit dicker Pollinie - die technologische
Kontur des Kreislaufs der zu behandelnden Milch oder der Spülflüssigkeit; mit dicker
.Strichlinie - die technologische Linie
der Rückführung der auf
die Pasteuristiosntemperatur erhitzten milch in den Speicherbehältier 1 zur nochmaligen
Pasteurisation derselben; mit dünner Strichlinie - die technologische Linie der
Rückführung der Spülflüssigkeit in den Speicherbehälter 1 fur die Zirkulation mit
strichpunktierter Linie - den Abfluß der konzentrierten Waschlbsung in den Speicherbehälter
1.
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Das Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrandes von Milch in
der Pasteurisier- und Kühlanlage und die Arbeit des gemäß der Erfindung ausgeführten
Steuersysteme zur Steuerung der Anlage werden folgenderweise ausgeführt.
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Beim Einschalten der Anlage von der Bedienungsperson gelangt das
Wasser durch die Rohrleitung 12 in den Speicherbehälter 1, woraus es durch die Rohrleitungen
13 und 14 mittels der Pumpe 2 dem System 52 von Kanälen der Rekuperationssektion
9 zugeführt wird und nach Passieren dieses Systems in die Kanäle 68 der Pasteurisiersektion
8 über den durchgehenden Kanal 70 des Ständers 46 des Wa'rmeaustauschapparates 3
gelangt.
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Nach Passieren des Systems 68 von hermetischen Kanälen 69 tritt das
wasser über den durchgehenden kanal 71 der Druckplatte 57 aus der Pasteurisiersektion
8 aus und strömt durch die Rohrleitung 16 in die Einrichtung 4 zum Halten der Milch
ein. Der Temperaturgeber 38 mißt
die Wassertemperatur in der Einrichtung
4 zum Halten der Milch und liefert, da die Temperatur des ungenügend erhitzten Wassers
unterhalb der Pasteurisationstemperatur der Milch liest ein elektrisches signal
auf den Steuerungsblock 6 iür die Einschaltung der Speisung der Heizleiter ;5 der
Wärmeaustauschplatten 54 und auf die Um-Schaltung des elektrohydraulischen Ventils
5 auf die Rückführung des ungenügend erhitzten wassers über die Rohrleitung 25 in
den Speicherbehälter 1 umzuschalten0 Die Umschaltung des elektrohydraulischen Ventils
5 erfolgt mit Hilfe des Gebers 34 für das Vorhandensein des flüssigen Produktes
im Augenblick, da das Wasser diesen Geber 34 passiert.
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Von der Stromquelle 41 wird die Speisespaunnung auf Befehl des Steuerungsblocks
6 mit Hilfe der Leiter 40 über den Spannungsregler 39 den Klemmen 42 der strmführenden
stangen 43 zugeführt. Der Spannungeregler 39 erhält dabei den Nennwert der Speisespannung
aufrecht.
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Das Einströmen des Kaltwassers in den Speicherbehalter 1 durch die
Rohrleitung 12 wird zeitweilig mit Hilfe des elektrohydraulischen Absperrventils
31 abgebrochen.
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Beim Passieren des Systems 68 von Kanälen 99 wird das Wasser in der
Pasteurisiersektion 8 erhitzt, indem es die Wärme den Katallbelägen 63 der Platten
54 entzieht.
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Bei der Erhitzung des Wassers auf die Pasteurisationstemperatur
schaltet
der Steuerungsblock 6 atf Signal des Temperaturgebers 38 das elektrohydraulische
Ventil 5 um und leitet das Heißwasser in die Rohrleitung 19. Das Wasser gelangt
zum Einlauf 20 der Rekuperationssektion 9, passiert das System 53 von Kanälen und
wird über den durchgehenden Kanal 48 in der Zwischenplatte 47 der Kühlsektion 10
zugeleitet. Nach Passieren des /nicht gezeigten/ Kanalsystems der Kühlsektion 10
tritt das Heißwasser durch den Auslauf 22 in die Rohrleitung 21 ein, durch welche
es über den Geber 36 für das Vorhandensein des flüssigen Produktes und das elektrohydraulische
Ventil 23 in die Rohrleitung 24 gelangt und in die Dränage abfließt.
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Die Pasteurisier- und Kühlanlage ist angewärmt und zur Wärmebehandlung
der Milch bereit.
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Da das elektrohydraulische Absperrventil 31 das die Zuführung des
kalten Leitungswassers durch die Rohrleitung 12 gewährleistet, geschlossen ist,
so nimmt der Heißwasserstand im Speicherbehälter 1 fortwährend ab.
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Bei der Absaugung der letzten Teilmengen des Heißwassers aus dem
Speicherbehälter 1 mittels der Pumpe 2 spricht der Geber 35 für das Vorhandensein
des flüssigen Produktes an, der ein Signal über das Fehlen des Wassars in der Rohrleitung
13 an den Steuerungsblock 6 gibt. Der Steuerungsblock 6 öffnot das elektrohydraulische
Absperventil
30, und von einer Quelle, gegebenenfalls von einer
Melkanlage, wird durch die Rohrleitung 11 die Milch dem Speicherbehälter 1 zur Wärmebehandlung
zugefuhrt.
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Die Ausgangsmilch passiert der Reihe nach die Rekuperationssektion
9, wo sie vorgewärmt wird, die Pasteurisiersektion 8, wo sie auf die Pasteurisationstemperatur
gebracht wird, und gelangt dann in die Einrichtung 4 zum Halten der Milch. In Abhangigkeit
vom sanitären Zustand der Ausgangsmilch befindet sich in der Einrichtung 4, die
von gesunden Kühen erhaltene Milch 20 Sekunden, und die Milch von kranken Viehen
300 Sekunden.
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Nach Verlassen der Einrichtung 4 kehrt die pastaurisierte Milch ebenso
wie das Heißwasser durch die Rohrleitung 18 und 19 in die Rekuperationssektion 9
zurück. Hier passiert sie das System 53 von Kanälen und gibt einen Teil ihrer Wärme
über die Platten 44 und 88 an die rohe Aus-.
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gangsmilch ab, die zur Wärmebehandlung in den Warme aus tauschapparat
3 aus dem Speicherbehälter 1 gelangt.
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Nach Passieren des Systems 53 von Kanälen der Rekuperationssektion
9 tritt sie zum Teil abseklhlte pasteurisierte Milch durch dan Kanal 48 der Zwischenplatte
47 in die Kühlsektion 10 ein. Hier wird die milch der Kühlung durch einen flüssigen
Kälteträger unterzogen, der in seinem geschlossenen /nicht dargestellten/ Kreislauf
zirkuliert,
dossen ein Teil die Rohrleitung 27 ist. Die pasteurisierte
gekühlte Milch wird durch die Rohrleitungen 21 und 24 zum Verbraucher geleitet.
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Während der Pasteurisation der Milch wird deren Temperatur durch
den Temperaturgeber 38 überwacht, der in der Einrichtung 4 zur Halten der Milch
angeordnet ist und über den Steuerungsblock 6 mit Hilfe des Spannungsrelers 39 die
Höhe der Speisespannung der Heizleiter 55 der Platten 54 der Pasteurisiersektion
8 verändert, indem ar dadurch die Pasteurisationstemperatur konstant hält.
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Bei Entstehung eines Störbetriebs, wenndle Pasteurisiersektion 8
aus irgendeinem Grunde die Milch auf die Pasteurisatiostemperatur nicht erhitzt,
ist der Austritt der Milch aus der Einrichtung 4 zum Halten derselben mit einer
Temperatur unterhalb der Pasteurisationstemperatur möglich. In diesem Fall schaltet
der Steuerungsblock 6 auf Signal des Temperaturgebers 38 das elektrohydraulische
Ventil 5 auf die Rückführung der vorgewärmten Milch durch die Rohrleitung 25 in
den Spsicherbehälter 1 zur nochmaligen Erhitzung um.
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Bei der Pasteurisation der Milch von gesunden Vielen wird die Temptiratur.inder
Einrichtung 4 gleich 76°C + 0,1 beim Halten der Milch während 20 Sek. aufrechterhalten.
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Bei der Behandlung der Milch in den Farmen, die in bezug auf die
ansteckenden Erkrankungen des Rindviehs ungünstig
sind, wird die
Pasteurisationstemperatur gleich 940C + 0,1 aufrechterhalten, ährend das Halten
im Laufe von 300 Sek. erfolgt.
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Die entsprechenden Temperaturverhältnisse der Pastourisation werden
durch Komplettierung der Pasteurisiersektion 8 mit einer erforderlichen Anzahl von
Wärmeaustauschplatten 54 mit Elektroheizung von entsprechend eingestellter elektrischer
Leistung sichergestellt, die die vorgegebene Miicherhitzung bei der Nennleistung
des Wärmeaustauschapparates 3 gewährleistet.
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Durch Andern der Höhe der Speisespannung der Heizleiter 55 der Platten
54 der Pasteurisiersektion 8 und der konstruktiven Verteilung der Gesamtgröße des
elektrischen Widerstandes /und demnach auch der Leistung/ der Platte 54 an deren
Wärmeaustauschfläsnen erfolgt die Aufrechterhaltung eines konstanten Temperaturgefälles
von den Heizleitern 55 über den Körper 62 der Wärmeaustauschplatte 54 und ihre Metallbelage
63 zu der zu behandelnden Milch. Der vorgegebene und städig aufreohterhaltene Wert
des Temperaturgefalles gewährleistet eine minimale Zubrandbildung der Milch, beseitigt
sie jedoch nicht ganz.
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Die Kontrolle der zubrandbildung der Milch und die.
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Bestimmung der zubrandmenge in der arbeitenden' Pastcurlsier- und
Kühlanlage geschieht mit Hilfe der Einrichtung 7 zur Bestimmung der Menge des Zubrandes
des flüssigen Pr odukti e s r
Die Zubrandbildung bei der Arbeit
der Pasteurisieranlage beginnt an denjenigen Platten 54 der Pasteurisiersektion
8, die näher zum durchgehenden Kanal 71 der Druckplatte 57 /bedingt als "Ausgangsplatten"
bezeichnet/ liegen, weil hier die Temperatur der zu behandelnden Milch am höchsten
ist, und breitet sich allmälich in der ganzen Sektion aus. Illit Rücksicht auf diesen
Umstand sind gerade diese Wärmeaustauschplatten 54 der Pasteurisiersektion 8 als
Kontaktglieder verwendete die an den Punkt 77 der abgeglichenen Meßbrücke 74 angeschlossen
sind.
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Als an den Punkt 79 der Brücke 74 angeschlossene Kontaktglieder sind
die bedingt als "Eingangsplatten" bezeichneten Warmeaustauschplatten 44 und 88 der
Rekuperationssektion 9, die sich in der Nähe der Zwischenplatte 47 befinden, als
die Kältesten und gegen die Zubrand- und Ansatzbildung des zu behandelnden Produktes
an ihnen gesicheren Platten verbindet.
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Die Einrichtung 7 zur Bestimmung der Menge des Zubrandes des flüssigen
Produktes wird gleichzeitig mit der Ingangsetzung der Pasteurisier- und Kühlanlage
eingeschaltet.
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Beim Füllen der Systeme 52 und 68 der Rekuperationssektion 9 und
der Pasteurisiersektion 8 mit Milch fließt der Strom vom Spannungsquellengenerator
76 durch den festen Widerstand 31 und den regelbaren Widerstand 82 der
abgeglichenen
eiektrischen Brücke 74. Gleichzeitig fließt der Strom auch durch die den Positionen
84, 85, 83 in Fig. 5 entsprechenden elektrischen Widerstände der Schicht der zu
behandelnden Milch, die zwischen der 'f'iärmeaustauschplatte 44 und der elektrisch
isolierten Platte 88 in der Rekuperationssektion 9 /der Widerstand 83 bezieht sich
auf die Ausgangsmilch/ anwesend ist, und durch den elektischen Widerstand 84 der
Schicht der erhitzten Milch, die sich im Kanal 69 zwischen den Metallbelägen 63
der benachbarten Platten 54 in der Pasteurisiersektion 8 befindet.
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Da die Widerstände 83 und 84 in der Anfangsperiode der Arbeit der
Pasteurisier- und Kiihlanlage gleich sind, so sind auch die Potentiale in den Eckpunkten
77 und 79 der Meßdiagonale 77-79 der Brücke 74 gleicht d.h. in diesem Fall ist die
Brücke abgeglichen.
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Im Laufe der Zeit entsteht an den "Ausgange"-Platten 54 der Pasteurisiersektion
eine Milchzubrandschicht, deren elektrischer Widerstand wesentlicher höher als der
elektrische Widerstand der Schicht der erhitzten Milch im Kanal 69 ist. Deswegen
vermehrt sich der Widerstand 84 der erhitzten Milch in der Pasteurisiersektion 8
um den elektrischen Widerstand 85 der Schichten des Milchzubrandes, der sich an
den beiden Wärmeaustauschflachen der Matallbcläge 63 der benachbarten Platten 54
bildet, welche den
Kanal 69 bilden. Die Vergrößerung des Gesamtwiderstandes
in dem arm 77-80 führt. zur Verstimmung der Mebrücke 74.
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Diese Verstimmungsspannung der Brücke, die der Größe des Widerstandes
85 des Milchzubrandes proportional ist, widerspiegelt sich am Anzeiger 75 und wird
auf dem Diagrammst.reifen der Einrichtung 7 fixiert.
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Somit widerspiegelt sich auf dem Anzeiger 75 und dem nicht dargestellten
Diagrammstreifen die zunehmende Menge des Milchzubrandes, der sich an den Wärmeaustauchplatten
54 der Pasteurisiersektion 8 wathrend der Arbeit der Pasteu.-risier- und Kühlanlage
bildet.
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Mit der Vergrößerung der Menge des subrandes des Produkts an den
Wärmeaustauschplatten 54 mit Elektroheizung verschlechtern sich die Bedingungen
der Wärmeübertragung von den Heizleitern 55 zu der zu erhitzenden Milch.
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Zur Wiederherstellung der nach der Technologie geforderten Wärmeleistung
der Pasteurisiersoktion 8 erhört der Spannungsregler 39 die den Klemmen 42 der Stangen
43 zuge führte Speise spannung.
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Wenn die Menge des entstandenen Milchzubrandes die für den betreffenden
Wärmeaustauschapparat 3 höchstzulässige Größe erreicht hat, erreicht die Verstimmungsspannung
der Maßrücke 74, die durch die elektrischen Leitungen 89 und 90 zum Steuerungsblock
6 gelangt, ihren Maximalwert.
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Das auf diesen maximalen Wert der Ansprechspannung
eingestellte
Vergleichselement 92 wird eingeschaltet und unterbricht mit Hilfe der elektrohydraulischen
Ventile 30 und 31 das Einströmen der rohen Milch in den Speicherbehalter 1 durch
die Rohrleitung 11 und fuhrt durch die Rohrleitung 12 das Kaltwasser nach einem
Zeitintervall zu, das zum vollständigen Entfernen der rohen Milch aus dem Speiche.rbehälter
1 notwendit ist. Die Exaktheit des Ansprechens der Vantile 30 und 31 wird durch
den Geber 35 für das Vorhandensein des flüssigen Produktes sichergestellt, Selbsttätig
setzt die Kreislaufspülung der Anlage durch Verdrängen der Milch durch Kaltwasser
aus den technologischen Leitungen und Elementen der Ausrüstung der Pasteurisier-
und Kühlanlage ein.
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Die Anlage wird mit Kaltwasser gespült, das durch die Rohrleitung
24 in die Dränage abfließt.
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Das Zeitrelais 94 des Steuerungsblocks 6 schaltet das elektrohydaulische
Absperrventil 32 für eine Zeit ein, die dem Maximalwert der Verstimmung der Brücke
74 proportional ist. Auf diese Weise gelangt die konzentrierte Waschlösung aus dem
Behälter 28 in den Speicherbehälter 1, WD sie mit Wasser vermischt wird und eins
llasohlösung mit einer Ronzentration bildet, die der zunge des entstandenen Zubrandes
in der Pasteurisiersektion 8 proportional ist.
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Die Waschlösung füllt den Raum zwischen den Wärmeaustauschplatten
44,
88, 54 in der Rekuperationssektion 9 und in der Pasteurisiersektion 8 aus. Da die
Widerstände der Waschlösung in zwei benachbarten Armen 77-80 und 79-80 der Brücke
74 zugegen sind, so wird die Verstimmungsspannung der Brücke 74 nur durch die Größe
des Widerstandes 85 des Milchzubrandes bestimmt.
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Das elektrohydraulische Ventil 23 wird umgeschaltet und leitet die
Waschlösung durch die Rohrleitung 26 in den Speicherbehälter 1 zur Zirkulation zurück.
Die Speisespannung wird vom Spannungsrelger 39 der Pasteurisiersektion 8 zugeführt.
Bs findet die Erhitzung der Waschlösung statt, deren Temporatur mit Hilfe des im
Speicherbehälter 1 angeordneten Tcmperaturgebers 37 kontrolliert wird.
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Dei Waschlösung wäscht allmählich die Milchzubrandschicht ab, indem
sie deren Dicke und Dichte vermindert.
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Der elektrisohe Widerrstand 85 des Milchzubrandes nimmt allmählich
ab, was eine Verminderung der Verstimmungsspannung der Brücke 74 und eine Änderung
der Anzeigen des Meßmittels 75 der Brücke hervorruft.
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Bei der vollständigen Abtragung des Milchzubrandes von der Oberfläche
der Wärmeaustauschplatten 54 der Pasteurisiersektion 8 vermindert sich die Potentialdifferenz
an der Leßdiagonale der Brücke bis auf Null. Der Steuerungsblock 6 schaltet das
elektrohydraulische Ventil 23 auf don abfluß der Waschlösung durch die Rohrleitung
24
in die Dränage um. Die ganze Waschlösung fließt ab. Die Speisung
der Heizleiter 55 der Pasteurisiersektion 8 wird abgeschaltet.
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Gleichzeitig schließt das auf das Ansprechen beim Fehlen der Steuerspannung
eingestellte Vergleichselement 93 des Steuerungsblocks 6 nach der Spülung der Anlage
das Ventil 31 und öffnet nach einer Zeitspanne, die zur Entleerung des Speicherbehälters
1 notwendig ist, das Ventil 30.
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Des weiteren arbeitet das Steuersystem in ähnlichar Weise bei der
Durchführung eines nächstfoigenden Zyklus der Milchpasteurisation.
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Versuchsmuster des Steuersystems zur Steuerung der Pasteurisier-
und Kühlanlage, das das Verfahren zur Bestimmung der Menge des Zubrandes von Milch
realisiert, durchliefen allseitige Prüfungen, die eine recht hohe Zuverlässigkeit
des Steuersystems gezeigt haben, das eine sichere Arbeit der Pasteurisier- und Kühlanlage
im vollautomatischen Batrieb ohne Teilnahme einer Bedienungsperson gewähtleistet.
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Ein wesentlicher Vorzug des Vorfahrens zur Bestimmung der Menge des
Lubrandes von Milch und des Steuersystems zur Steuerung der Pasteurisier- und Kühlanlage,
das das erfindungsemaße Verfahren realisiert, ist die Fähigkoit einer kontinuierlichen
Fernbestimmung der Menge des Milchzubrandes
in der arbeitenden
Pasteurisier- und Kühlanlage.
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Das Verfahren zur Bestimmung der % Menge des Zubrandes eines flüssigen
Produktes, das in der Pasteurisie- und Kühlanlage behandelt wird, ist einfach und
hinlänglich, genau. Der Fehler bei der Bestimmung der Menge des Milchzubrandes an
den Wärmoaustauschplatten der Pasteurisiersektion betrug 2, Das Meßmittel der drücke
ist in Gramm der Menge des Milchzubrandes je Einheit der Plattenoberfläche gScm2
geeicht.
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Die Einrichtung zur Bestimmung der Menge des Zubrandes eines flüssigen
Produktes läßt sich leicht an zur Zeit in Betrieb befindlichen Pasteurisier- und
Kühlanlagen montieren, die in der Pasteurisiersektion einen flüssigen Wärmeträger
als Mittel zur Erhitzung des flüssigen Produktes benutzen. In diesem Fall sind die
Wärmeaustauschplatten der Pasteurisier- und der Bekuperationssektion elektrisch
isoliert und mit den Eckpunkten einer abgeglichenen elektrischen Brücke obenso wie
in der geschilderten Anlage verbunden. Es muß bemerkt werden, daß infolge der Vetwendung
eines flüssigen Wärmeträgers zur Gewahrleistung der Gleichheit der zu messenden
Widerstände der Pasteurisier-und der Rekuperationssektion in der Anfangsperiode
der Pasteurisation zwiemal weniger elektrisch isplierte Wärmeaustauschplatten in
der Rekuperationssektion als in der
Pasteurisiersektion vorhanden
sein müssen.
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Die Pasteurisier- und Kühlanlage, die mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem
ausgerüstet ist, das das Verfahren zur Bestimmung der Menge des zubrandes eines
flüssigen Produktes realisiert, welches in der Pasbeurisier- und Kühlanlage behandelt
wird, bieteb die Möglichkeit: - die Prozesse der Pasteurisation des Produktes und
der Spülung der Anlage voli ZU automatisieren; - manuelle Arbeitsoperationen zum
Auseinandernehmen des ärmeaustauschapparates zwecks Sichtkontrolle der Zubrandbildung
und mechanischer Handreinigung der Oberflächon der Warmeaustauschplat ten vollkommen
auszuch ließen; -selbsttätige Fernkontrolle über die Zubrandbildung während des
Zyklus der Pasteurisation des flüssigen Produktes und über die Zubrandentfernung
wahrend des yklus der Spülung der Anlage durchzuführen - die erforderliche Konzentration
der Waschlösung Je nach dem Grad der Zubrandbildung des Produktes e nach der Menge
des Zubrandes und seiner Art/ automatisch einen stellen; - die Spülung der Anlage
bis zur vollständigen Entfernung des Zubrandes des Produkts durch kontinuierliche
Kontrolle über die Zubrandbildung automatisch durohzuführen;
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den Betriebszustand der Anlage vom Zyklus der Pasteurisation des Produktes auf den
Zyklus der Kreislaufspülung der AnLage beim Erreichen des höchstzulässigen Grades
der Zubrandbildung des Produktes in der Pasteurisiersektion, der für den betreffenden
Typ des Wärmeaustauschapparates festgelegt ist, und umgekehrt vom Zyklus der Spülung
auf den Zyklus der Pasteurisation des Produktes beim vollstandigen Entfernen seines
Zubrandes automatisch umzuschalten; - die Zeit der kontinuierlichen Arbeit der Pasteurisier-
und Kühlanlage beträchtlich zu vergrößern; -die Arbeitsaufwendigkeit der Prozesse
der Pasteurisation des Produktes und der Spülung der technologischen Ausrüstung
der Pasteurisier- und Kühlanlage wesentlich zu senken.
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Selbstverständlich können von Fachleuten verschiedene, über den Rahmen
der Erfindung nicht hinausgehende hbänderungen im Steuersystem zur Steuerung der
Anlage vorgenommen werden, welches ausschließlich als nicht besch rankende s Beispiel
beschrieben vurde.