DK174688B1 - Homogeniseringsmaskine til behandling af produkter, der skal homogeniseres, især næringsmidler, hvori der indgår mejeriprodukter - Google Patents

Description

i DK 174688 B1

Opfindelsen angår en homogeniseringsmaskine til behandling af produkter, der skal homogeniseres, især næringsmidler, hvori der indgår mejeriprodukter.

Mere specielt angår opfindelsen en homogenise-5 ringsmaskine af mixertypen, i det følgende benævnt en homo-geniseringsmixer, der består af en lukket tank med en bund, hvor der ved tankens bund er anbragt en fortrinsvis udskiftelig cirkulær mixerhulring, som er forsynet med gennemstrømningsåbninger i form af huller og/eller spalter, og 10 hvis væg ligger i afstand fra tankens væg, samt af en ind i tanken ført rotationsaksel. Rotationsakslen er koncentrisk med hulringen og har et parti til fastgørelse af et nav, som kan bære en dækplade af en diameter, der er lidt mindre end hulringens indvendige diameter, sådan at dækpladens kant be-15 finder sig inden for hulringen. Dækpladen har i sin omkredsretning fordelte åbninger, og til sin underside har den fastgjort et antal cirkulært fordelte, radialt udadgående med rotationsakslen roterbare skovlblade, udformet med en frigang til hulringens væg og til tankens bund.

20 Der kendes centrifuger, der er indrettet som ho- mogeniseringsmixere, hvor et medium, der skal behandles, i det følgende benævnt behandlingsmedie, her en væske, ledes ind i centrifugens beholder og med stor hastighed slynges ud af centrifugens roterende si gennem små huller eller smalle 25 spalter i sien, hvor f.eks. fedtperler i mælk bliver knust til mindre fedtperler. Herefter skal væsken, hvis der er tale om et næringsmiddel, som regel viderebehandles i et andet apparat. Hvis det drejer sig om mælk, skal mælken f.eks. pasteuriseres, før den fyldes på en emballage. Kun een funk-30 tion kan udføres ad gangen og ofte må maskinen tømmes for at 1 få en anden si-størrelse i brug i stedet for en fejlagtigt første valgte.

Fra dansk patent nr. 128597 kendes en homogeniserings-maskine af nævnte art, hvor en roterbar skovlbladbærende del 35 er aksialt forskydelig i forhold til en stationær mixerhul-ringbærende del. En ulempe ved denne maskine er det krævede ret høje omdrejningstal på 1570-2100 rad per sekund, som kan DK 174688 B1 2 reduceres til måske 280 rad per sekund ved anvendelse af et centrifugalpumpearrangement og en yderligere hulring i rotordelen tæt op ad hulringen i statordelen. En anden ulempe er, at hver gang hulstørrelsen i en hulring skal gøres stør-5 re, må maskinen først standses, tømmes, få skiftet hulring, rengøres, genpåfyldes og genstartes.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en homogeniseringsmaskine i form af en homogeniseringsmixer, der er enklere at anvende end de kendte apparater, og som 10 kan tjene flere funktioner ved behandling af næringsmidler end de kendte apparater til homogenisering af næringsmidler, f.eks. ved, at næringsmiddelprodukter ud over en homogenisering særskilt eller i kombination kan blandes, pasteuriseres, emulgeres, dispergeres, deodoriseres, udluftes m.v. ef-15 ter behov i samme tank, og i udførelsesformer for mixeren uden at lede næringsmiddelproduktet over i en anden tank under mixerens omstilling til næste funktion. Skiftet fra mix-erens ene funktion til næste eller justering af en af mixerens funktioner kan endvidere ofte ske uden at afbryde 20 skovlhjulets rotation.

Dette opnås ved en homogeniseringsmaskine af den ovennævnte art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at mixerhulringen er lejret aksialt forskydelig også under skovlbladenes rotation til forskydning fra en stilling, 25 hvori en første hulringsektion med et første sæt gennemstrømningsåbninger ligger ud for skovlbladene, til mindst en anden stilling, hvori en anden hulringsektion med et andet sæt gennemstrømningsåbninger i form af huller og/eller spalter eller højst en del af en hulringsektion ligger ud for 30 skovlbladene.

Herved kan opnås, 1) at det i øjeblikket ud for skovlbladene værende sæt af gennemstrømningsåbninger i hul-ringen, f. eks. hvis åbningerne er for små og giver for kraftig homogenisering, kan blive erstattet af et andet sæt 35 og større åbninger eller af slet ingen hindring imod udløb fra skovlbladene uden at maskinen behøver at tømmes, 2) at skovlbladene sætter et næringsmiddelprodukt, der kan være i DK 174688 B1 3 form af væske/væske eller pulver/væske med eventuelt andre tilsatte stoffer og som skal homogeniseres, i rotation i kammeret, som hulringen omslutter, og 3) at den derved opståede centrifugalkraft slynger produktet gennem kammeret og 5 ud gennem hulringens åbninger og stadig recirkulerer produktet gennem dækpladens åbninger. Derved blandes og behandles et næringsmiddelprodukt effektivt på få minutter, også ved blandinger med et meget højt tørstofindhold og i små eller store portioner. Et næringsmiddelprodukt kan som nævnt oven-10 for have en af følgende funktionstilstande, hvori produktet blandes, pasteuriseres, homogeniseres, dispergeres, emulgeres, deodoriseres enten særskilt eller i kombination, alt efter behov i samme tank.

En homogeniseringsmaskine, nærmere bestemt en ho-15 mogeniseringsmixer ifølge opfindelsen, vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, hvor Fig. 1 viser et aksialt snit i den nederste del af homogeniseringsmixeren og en mixerhul-ring med kun en enkelt hulringsektion set 20 fra siden, fig. 2 viser en detalje i et aksialsnit gennem mixerens beholderbund og rotor, hvis skovlhjuludløb kan munde ud til en mellemste stilling for en aksialt forskydelig 25 mixerhulring med flere, her tre hulring- sektioner, fig. 3 det i fig 2. viste i en nederste stilling, og fig. 4 det i fig 2. viste i en øverste stilling.

30 Fig. 1 illustrerer homogeniseringsmixerens for- skellige elementer og dens virkemåde.

Det ses, at den del af tankens 1 bund 2, der bærer hulringen 3, kan have en indsvejsningsbundflange til tanken 1.

35 Tanken 1 kan være tilsluttet en tilførselsledning 15 med en skydeventil 16 og en tragt 14 til tørstof, f.eks. mælkepulver, der kan ledes ind i tanken 1, når den sættes DK 174688 B1 4 under vakuum, en tilførselsledning 17 med en fjederbelastet kontraventil 18 for tilførsel af damp og en tilførselsledning 12 for enten et nedkølingsmiddel eller et opvarmningsmiddel, der føres ind i et mellemrum 13 mellem isolerings-5 kappen 11, der omgiver tanken 1, og tankens ydervæg.

Hulringen 3 er her udformet som en si med aflange eller cirkulære huller 4 med henholdsvis en bredde og en diameter, der ikke overskrider 3 mm.

Rotationsakslen 5 er ført op gennem tankens 1 10 bund 2 og op over hulringens 3 overkant, hvor der på akslen er fastgjort et nav 6, der bærer en inducer, her benævnt en rotor, et skovlhjul eller et turbohjul med turboskovle 7, en til disses underkant fastgjort dækplade 8 med under turbo-skovlene 7 anbragte åbninger 9 ned til rummet inden for hul-15 ringen 3.

Et antal i omdrejningsretning jævnt fordelte, radialt anbragte skovlblade 10 er fastgjort til dækpladens 8 underside. Skovlbladene 10 sætter medier i hulringsrummet i en rotation, som fremkalder en kraftig centrifugalkraft, der 20 fremmer mediets strømning gennem hulringens 3 åbninger 4.

De viste pile illustrerer de strømninger, der finder sted under drift. Væske og eventuelle tilsætningsstoffer suges af turboskovlene 7 ned ovenfra, gennem huller 9 i dækpladen 8 og ind i kammeret inden for hulringen 3, 25 videre ind mellem skovlbladene 10 og ud gennem hulpladens åbninger 4 og op i beholderen 1 til recirkulation.

Den i fig. 2 viste detalje illustrerer ved dobbeltpilen, hvorledes en aksial forskydning af et sæt parallelle løftestænger 19, som bærer mixerhulringen 3, kan an-30 bringe en vilkårlig ønsket af hulringsektionerne 3.1, 3.2 eller 3.3 ud for den af navet 6 bårne rotors 6 skovlhjulud-løb til helt eller delvis at blotte dette, således at der fås et helt eller delvis frit udløb derfra. Derved opnås, at funktionsskift til f. eks. fuld blandekapacitet kan ske ved 35 aksial forskydning af hulringen 3 uden at mixeren behøver at standse sin skovlrotation. Hvis de viste sektion 3.3 forskydes til en ikke vist stilling oven over skovlbladenes ud- DK 174688 B1 5 løbsniveau, bliver det muligt helt eller delvis at lede det ved skovlhjulets tilførselsside værende behandlingsmedium helt eller delvist uden om hjulet til dets fraførselsside f. eks. til midlertidig reduktion af homogeniseringen eller til 5 opvarmning af behandlingsmediet.

Ved at mixerhulringen 3 i sin anden stilling i fig. 2 hhv. 3 har en anden sektion 3.2 eller 3.1 med et andet sæt gennemstrømningsåbninger 4 ud for skovlbladene 10 og i en tredie stilling i fig. 4 har en tredie sektion 3.3 til 10 helt eller delvist at blotte udløbet ud for skovlbladene 10 til helt eller delvis frit udløb derfra, bliver det muligt ved aksial forskydning af hulringen 3 med de tre sektioner valgfrit at skifte funktion til kraftigere homogenisering, til svagere homogenisering eller til fuld eller delvis fuld 15 mixerfunktion.

Maskinen behøver ikke at tømmes eller at standse.

Hvis nævnte tredie sektion 3.3 forskydes til en ikke vist stilling oven over skovlbladenes 10 niveau, bliver det som nævnt ovenfor muligt helt eller delvis at lede det ved 20 skovlhjulets tilførselsside værende behandlingsmedium helt eller delvist uden om skovlhjulets skovlblade 10.

Ved at mixerhulringen 3 er lejret forskydelig i sin omkredsretning i forhold til en ikke vist anden med lille radialt spillerum og koaksialt hermed stationært anbragt 25 mixerhulring, bliver det muligt at ændre gennemstrømningsåbningernes 4 lysning på enkel vis, f. eks. fra en mindste værdi, der kan være nul, og til en størsteværdi, der kan være en af hulringsektionernes største hulværdi.

Ved at mixerhulringen 3 har en diameter på mindst 30 20 cm, fortrinsvis 25 cm, og helst beliggende i området 20- 60 cm opnås, at homogenisering kan foregå ved moderate omdrejningstal, f. eks. ved 2500 omdrejninger per minut.

Ved at rotorens eller skovlhjulets rotationshastighed er højst 2578 0/M opnås mulighed for optimering af 35 homogenisering uden overdreven varmeudvikling og ved afpasning af hulringens 3 diameter til det lavest ønskede omdrejningstal .

DK 174688 B1 6

Ved at sektion 3.3 af mixerhulringens 3 sektioner, som helt eller delvis kan blotlægge udløbet fra mix-erskovlbladene 10 er udformet med en ikke vist rundtgående savtakket eller sinuskurveformet kant, hvis amplitude for-5 trinsvis svarer til bredden af et rundtgående bælte af gennemstrømningsåbninger 4 i en af hulringens 3 andre sektioner, opnås i det tilfælde, hvor kanten ligger højere end skovlhjulet i mixeren, at det bliver muligt på regulerbar vis under driften helt eller delvis at lede det ved skovl-10 hjulets tilførselsside værende behandlingsmedium helt eller delvist uden om skovl-eller turbohjulet på navet 6 som nævnt tidligere.

Ved at navet 6 med rotoren bærer en over dækpladen 8 anbragt inducer, i form af en med turboskovle 7 forsy-15 net propeller- og/eller turbomekanisme, anbragt sådan, at den under rotation presser væsken gennem dækpladens 8 åbninger 9 og videre ind gennem det af hulringen 3 omsluttede kammer og ud gennem den ud for skovlbladene 10 beliggende hulringsektions 3.1, 3.2, 3.3 åbninger 4 bliver det muligt 20 ved uændret homogeniseringsgrad yderligere at reducere omdrejningstallet for mixerskovlbladene 10.

Ved at dækpladen 8 er udformet som en inducer i form af et turbohjul med turboskovle 7, hvis mod tankens 1 bund 2 vendende kanter er fastgjort til oversiden af dækpla-25 den 8 og langs kanter i dennes åbninger, opnås en særlig enkel udformning af en inducer.

Mixeren kan behandle mejeriprodukter, som f.eks. ostemasse, yoghurt, ice-cream mix, softice, men også næringsmiddelprodukter som babymad kan behandles. Den kan end-30 videre behandle desserter, marmelade, mayonnaise, sennep, læskedrikke etc., cremer og salver til kosmetikbrancen samt kemiske og farmaceutisk produkter.

Homogeniseringsmixeren kan således udføre mange funktioner særskilt eller i kombination, endda i reglen uden 35 driftsstop, og er alligevel af enkel konstruktion.

Claims (9)

1. Homogeniseringsmaskine til behandling af produkter, der skal homogeniseres, især næringsmidler, hvori der indgår mejeriprodukter, hvilken homogeniseringsmaskine har form af en mixer, der består af en lukket tank (1) med en bund (2), hvor der er anbragt en stationær og fortrinsvis udskiftelig cirkulær mixerhulring (3), som er forsynet med gennemstrømningsåbninger i form af huller og/eller spalter (4), og hvis væg ligger i afstand fra tankens (1) væg, samt af en ind i tanken (1) ført rotationsaksel (5), der er koncentrisk med hulringen (3) og har et parti til fastgørelse af en rotor med et nav (6), der bærer en med skovlblade (7) forsynet inducer, og kan bære en med skovlhjul udformet dækplade (8) af en diameter, der er lidt mindre end hulringens (3) indvendige diameter, således at dækpladens (8) kant befinder sig inden for hulringen (3), hvilken dækplade (8) i dens omkredsretning har fordelte åbninger (9), og til sin underside har fastgjort et antal cirkulært fordelte, radialt udadgående af rotationsakslen (5) roterbare skovlblade (10), udformet med en frigang til hulringens (3) væg og til tankens (1) bund (2), kendetegnet ved, at den i forhold til navet (6) med rotoren stationære mixerhulring (3) er lejret aksialt forskydelig også under skovlbladenes (10) rotation til forskydning fra en stilling, hvori en hulringsektion (3.2) med et sæt gennemstrømningsåbninger (4) ligger ud for det af navets (6) rotors skovlblade (10), til mindst en anden stilling, hvori en anden hulringsektion (3.1 eller r 3.3) med et andet sæt gennemstrømningsåbninger i form af huller og/eller spalter eller med højst en del af en hulringsektion ligger ud for rotorens skovlblade (10).

2. Homogeniseringsmixer ifølge krav ^kendetegnet ved, at mixerhulringen (3) med en anden sektion DK 174688 B1 8 (3.3) i sin anden stilling helt eller delvist blotter udløbet fra skovlbladene (10) til helt eller delvis frit udløb derfra.

3. Homogeniseringsmaskine ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mixerhulringen (3) i sin anden stilling har en anden sektion (3.1) med et andet sæt gennemstrømningsåbninger (4) ud for skovlbladene (10), og i en tredie stilling har en tredie sektion (3.3) til helt eller delvist at blotte udløbet ud for skovlbladene (10) til helt eller delvis frit udløb derfra.

4. Homogeniseringsmaskine ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at mixerhulringen (3) er lejret forskydelig i sin omkredsretning i forhold til en anden med lille radialt spillerum og koaksialt hermed stationært anbragt mixerhulring.

5. Homogeniseringsmaskine ifølge mindst et af de foregående krav, kendetegnet ved, at mixerhulringen (3) har en diameter på mindst 20 cm, fortrinsvis 25 cm, og helst beliggende i området 20-60 cm.

6. Homogeniseringsmaskine ifølge mindst et af de foregående krav, kendetegnet ved, at rotorens rotationshastighed er højst 2578 0/M.

7. Homogeniseringsmaskine ifølge mindst et af de foregående krav, kendetegnet ved, at den af mix-erhulringens (3) sektioner (3.3), som helt eller delvis kan blotlægge udløbet fra mixerskovlbladene (10) er udformet med en rundtgående savtakket eller sinuskurveformet kant, hvis amplitude fortrinsvis svarer til bredden af et rundtgående bælte af gennemstrømningsåbninger (4) i en af hulringens (3) andre sektioner (3.1 og/eller 3.2). DK 174688 B1 9

8. Homogeniseringsmaskine ifølge mindst et af de foregå ende krav, kendetegnet ved, at rotoren på navet (6) bærer en over dækpladen (8) anbragt inducer, i form af en med turboskovle (7) forsynet propeller-og/eller turbomekanisme, anbragt sådan, at den under rotation presser væsken gennem dækpladens (8) åbninger (9) og videre ind gennem det af hulringen (3) omsluttede kammer og ud gennem den ud for skovlbladene (10) beliggende hulringsektions (3.1, 3.2, 3.3) åbninger (4).

9. Homogeniseringsmaskine ifølge mindst et af de foregående krav, kendetegnet ved, at dækpladen (8) er udformet som en inducer i form af et turbohjul med turboskovle (7), hvis mod tankens (1) bund (2) vendende kanter er fastgjort til oversiden af dækpladen (8) og langs kanter i dennes åbninger (9).