Verfahren und Anlage zur Sterilisation von Flüssigkeiteei, insbesondere von Milch. Verschiedene Versuche mit Anlagen zur Sterilisation von Flüssigkeiten, bei welchen als Heizmittel Dampf dient und der Wärme austausch durch Rohre hindurch erfolgt, er weisen, dass der Wärmeaustausch zwischen Dampf und der zu sterilisierenden Flüssig l:
eit durch die Rohrwandungen hindurch un- g o leichmässig erfolgt. Der Wärmeaustouseh geht weder gleichmässig über die Rohrfläehe verteilt vor sich, noch bleibt er an den ver schiedenen Stellen konstant. An gewissen Stellen findet nur ein geringer WärmeiiI)er- ga.ng statt, während andere Stellen zeitweise übermässig wärmeübertragend wirksam sind.
Dieser ungleichmässige Wärmeübergang hat natürlich eine entsprechende ungleich mässige Erhitzung der zu sterilisierenden Flüssigkeit zur Folge, so dass, wenn es sich zum Beispiel um Milch handelt, einige Milch teilchen überhitzt werden, wodurch Krusten bildung eintritt, während andere Teilchen beträchtlich weniger erhitzt werden. Gegenstand der Erfindung, welche die Beseitigung der erwähnten Nachteile be zweckt, bilden ein Verfahren und eine An lage zur Sterilisation von Flüssigkeiten, ins besondere von Milch.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein einen Vorwärmteil, einen Mittelteil und einen Vorkühlteil aufweisender W ärmeaus- tauscher, sowie ein Wassererhitzer verwendet worden, dass die zu sterilisierende Flüssigkeit die erwähnten Teile des Wärmeaustausüliers in der angeführten Reihenfolge durchströmt, während vom Wassererhitzer kommendes, un ter Druck stehendes, heisses Wasser zuerst den Mittelteil,
dann den Vorwärmteil und dann den Vorkühlteil des W ärmeaustauschers durchströmt und wieder zum Wassererhitzer zurückgeführt wird, wobei es die zu sterili sierende Flüssigkeit im Vorwärmteil -vor wärmt, im Mittelteil auf die gewünschte Höchsttemperatur bringt und im Vorkühlfeil abkühlt.
Versuche mit der vorliegenden Art der Sterilisation von Milch mittelst Druckwasser anstatt Dampf haben wesentliche Vorteile in bezug auf gleichbleibende Qualität der Milch ergeben und zeigen ferner, dass die 3lilchabsetzungen an den Rohrwandungen auf ein praktisch unbedeutendes Mass herab gesetzt werden.
Beispielsweise waren in einer Anlage, die mit Dampferhitzung in der Höchsttemperaturstufe arbeitet, ungefähr 20 kg Absetzungen nach jedem Arbeitsgange zu entfernen, während bei einer erfinJungs- gemässen Anlage gleicher Grösse dort nur feste Reste von weniger als 100 gr vorhan den waren.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungs beispiel einer zur Durchführung des Ver fahrens geeigneten Anlage dar.
Fig. 1 zeigt das zur Sterilisation von Milch dienende Ausführungsbeispiel in solie- matischer Darstellung; Fig. 2 zeigt in Ansicht und teilweise im Schnitt eine Einheit des Wärmeaustauseliers der Anlage; die Fig. 3 und 4 zeigen die vordern und hin tern Stirnseiten derselben; Fig. 5 ist ein Schema, das die Tempera turen des Wasserkreislaufes und des fIilch- strom.es in. den verschiedenen Teilen der An lage darstellt.
In Fig. 1 ist ein Milchvorratsbehälter 6 gezeigt, der unten mit einer (nicht dar gestellten) Pumpe versehen ist. Diese Pumpe drückt die Milch in eine Rohrgruppe 7 der Einheit I, die durch Zickzacklinien an gedeutet ist, und die durch eine Verbin- dungsleitung 8 mit einer gleichen Rohr- gruppe 9 der Einheit II kommuniziert.
Von dieser läuft die Milch durch eine Verbin- dun-sleitung 10 in eine dritte Rohrgruppe 11 der Einheit III und ferner durch eine Verbindungsleitung 12 in eine vierte Rohr gruppe 13 der Einheit IV, dann durch eine Verbindungsleitung 14 in eine fünfte Rohr gruppe 15 der Einheit V und endlich durch eine Verbindungsleitung 16 in eine sechste Rohrgruppe 17 der Einheit VI und nach aussen durch eine Leitung 1$.
Letztere ist mit einem Mehrweghahn 19 versehen, wo durch die Milch, wenn notwendig, zum Vor ratsbehälter 6 durch eine Leitung 20 zuräck- geleitet werden kann.
Ferner ist ein Wassererhitzer 21 vor gesehen, der bis zu einer bestimmten Höhe Wasser enthält, das durch Einführung von Heizdampf aus einer Heizdampfleitung 22 erhitzt wird. An der Wasseroberfläche be findet sieh ein Üherlaufrohr 23 für das über schüssige Wasser, das durch Niederschlagen des Heizdampfes entsteht.
Eine nicht dar gestellte Pumpe druckt das heisse, nach der Pumpe unter Druck stehende Wasser durch eine Leitung 24 in die Wasserkammern der Einheit III, die in Fig. 1 durch ein Recht eck angedeutet ist, und von dort durch eine Verbindungsleitung 25 in die Wasserkam mern der Einheit II und ferner durch eine Verbindungsleitung 26 in die Wasserkam mern der Einheit I.
Von hier tritt das Druck wasser durch eine Verbindungsleitung 27 in die Wasserkammern der Einheit VI, .ferner durch eine Verbindungsleitung 28 in die Wasserkammern der Einheit V und endlich durch eine Verbindungsleitung 29 in die Wasserkammern der Einheit IV, um von dort durch eine Leitung 30 zum Wassererbitzer 21 zurückgeleitet zu werden. Die Verbin dungsleitung 27, die das Druckwasser von der Einheit I zu der Einheit VI leitet, ist durch einen Zylinder 31 geführt, in den das obenerwähnte überschüssige Wasser geführt wird, das durch das erwähnte Überlaufrohr 2,3, das mit dem Wassererhitzer verbunden ist, ausfliesst.
Durch dieses durch das tber- laufrohr strömende Wasser wird die Tem peratur des durch die Verbindungsleitung 27 strömenden Druckwassers erhöht. Das vom Überlaufrohr kommende Wasser wird dann durch die Leitung 382 aus dem Zylinder 3l weggeführt. Bei der dargestellten Anlage wird die Milch zuerst in aufsteigender Rich tung durch die ganz rechts befindliche Rohr gruppe 7 geführt, alsdann nach unten, durch die zweite Rohrgruppe 9 dann wieder auf wärts durch die dritte Rohrgruppe 11 usw. und zum Schluss nach unten durch die sechste Rohrgruppe 17.
Anderseits tritt das Druck wasser zuerst nach unten durch die Ein heit III, dann nach oben durch die Einheit II, ferner nach unten durch die Einheit I und darauf nach oben durch die Einheit VI, nach unten durch die Einheit V und wieder nach oben durch die Einheit IV zurück zum Wassererhitzer 21.
Das Druckwasser erreicht eine maximale Temperatur von 1,40' und einen Druck von zirka 4 Atm., wobei die einzelnen entsprechenden Temperaturstände des unter Druck stehenden Wassers, sowie der zu sterilisierenden Milch in den einzelnen Einheiten des Wärmeaustauschers der An lage, in welcher die Einheiten I und IT den Vorwärmteil, die Einheit III den Mittelteil und die Einheiten IV, V und VI den Vör- Iühlteil des Wärmeaustauschers bilden.
aus Fig. 5 der Zeichnung ersichtlich sind / und worüber in einem späteren Teil der Beschrei bung ausführlich die Rede sein wird.
Wie aus den Fig. 2 bis 4 herv orgelst, be steht jede Rohrgruppe aus fünf Teilgruppen zu je sechs Rohren 3.3, die von einem Heiz- mantel 34 umschlossen sind und zu dreien an jeder Seite einer Zwischenwand 35 an -geordnet sind. Die hintern Rohrenden jeder Teilgruppe sind in einer Platte 36 befestigt, mit welcher der Heizmantel 34 flüssigkeits- clicht aber beweglich verbunden ist, und zwar mittelst eines Dichtungsringes 3 7.
Die Vorderenden sämtlicher Rohre 33 einer zu einer Einheit gehörenden Gruppe sind in einer gemeinsamen Wand 3,8 befestigt. Die Vorderenden der entsprechenden fünf Heiz- mäntel 3,4 der Einheit sind mit der Wand 3:8 flüssigkeitsdieht und fest verbunden. Wie ersichtlich, sind fünf Heizmäntel hinterein- ;l.nclergeschaltet und bilden eine Einheit.
Die Platten 36 sind mit Auskehlungen 39 ver- #ehen, um die Rohre 33 zu dreien in leitende Verbindung miteinander zu bringen. In der Aussenseite der Wand 38 befinden sich Ver tiefungen 40 zur leitenden Verbindung der drei letzten Rohre der vorhergehenden Teil- .(rruppe mit den drei nächstfolgenden Rohren der folgenden Teilgruppe.
In der Rüelzseite der Wand 3,8 befinden sich Vertiefungen 41 zur leitenden Verbindung der Wasser kammern zweier aufeinanderfolgender Hän- tel. Die Zwischenwände 35 endigen mit einem gewissen Abstande von den Platten 36, so dass innerhalb des Heizmantels ein U-förmiger Kanal gebildet wird, um zu ge statten.
dass das Wasser an der einen Seite jeder Zwischenwand in der einen Ri--htung längs der drei hier vorhandenen Röhren strömt und von dort auf die andere Seite der Zwischenwand übertritt und sich in ent gegengesetzter Richtung längs den hier vor handenen drei Rohren bewegt und durch die Vertiefungen 41 hindurch in die Wasser kammer des folgenden Heizmantels tritt usw. Die Heizmäntel sind durch die Zwischen wände in zwei Längsabteilungen unterteilt.
Die entsprechenden Wasser- und Milch einlässe und -auslässe sind an der Vorder wand 3,8 angebracht. So zeigt Fig. 3 die Hilcheinlässe und -auslässe 42. In gleicher Weise können die Wassereinlässe und -aus- lässe an der Vorderwand 38 nahe den Ein- und Auslässen 42 angeordnet sein, oder die ersten und die letzten Mäntel 34 können Stutzen 43 für Wassereinlass und -auslass besitzen.
Die Dichtungsringe 37 können mittelst Bolzen 44 angezogen werden, die durch die Ecken der Platten 36 und einen Ring 45 hindurchgesteckt sind. Die Auskehlungen 39 sind je von einem Deckel 46 überdeckt, wäh rend die Vertiefungen 40 in der Vorderwand 38 von einem gemeinsamen Deckel 47 ab- gedeekt,sind.
Es könnten auch .die Zwischenwände 35 einen Stern- oder kreuzförmigen Querschnitt haben, um die Mäntel in drei, vier oder mehr Längsabteilungen zu unterteilen, deren jede ein oder mehrere Rohre enthalten würde und die zusammen ebenfalls einen ununter brochenen, Kanal bilden würden, durch :den das Wasser wechselweise in entgegengesetz ten Richtungen hindurchtreten könnte. Die w echselweise Verbindung dieser Abteilungen könnte teilweise oder gänzlich an den hin- tern Enden stattfinden. . Die Vorderwand 38 könnte auch statt aus einem Stück aus mehreren bestehen. Ferner könnten die Platten 36 einer Einheit zu einer einzigen Platte vereinigt sein.
Ebenso ist die Unterteilung der Heizmäntel durch Zwi schenwände nicht notwendig. Die Heizmäntel können auch ungeteilt sein, so dass das Wasser nur in einer Richtung durch jeden Heizmantel fliesst.
Wie in Fig.1 ersichtlich, besteht der Wärmeaustauscher der Anlage aus sechs je eine Rohrgruppe aufweisenden Einheiten, deren jede so wie die in Fig. 2 bis 4 gezeigte Einheit ausgebildet ist. Infolge der ge drängten Bauart und der dichten Anein- anderreihung ist der Wärmeaustauscher von <B>9</B> erinoen Ausmassen und enthält eine ver- n gleichsweise kleine Wassermenge. Trotzdem sind die Totallängen der Milch- und Wasser wege vergleichsweise gross.
In Fig. 5 sind die Temperaturzunahmen und -abnahmen dargestellt, die innerhalb der Anlage stattfinden. Der Wasserweg ist durch eine ausgezogene Linie, und der Weg der Milch .durch eine strichpunktierte Linie angegeben. Die Bewegungsrichtungen sind durch Pfeile angedeutet. Die Kurven abschnitte entsprechen den verschiedenen Einheiten, die durch die oben angewendeten Bezugszeichen angegeben sind. Der ge strichelte Teil 27 der Wasserkurve gibt die oben erwähnte Erhitzung des Wassers durch den Kondenswasserüberschuss an, während der Teil 21 die Erhitzung des Wassers im Wassererhitzer darstellt.
Im Vorwärmteil und im Mittelteil des Wärmeaustauschers der Anlage (Einheiten I, II, III) sind die Wasser temperaturen in jeder Stufe in gewisseyn Masse höher, als die entsprechenden Milch temperaturen, während anderseits die Milch temperaturen in dem Milchv orkühlteil der Anlage (Einheiten IV, V und VI) in jeder Stufe höher, als die entsprechenden Wasser temperaturen sind, was aus der Stellung der beiden Kurven in bezug auf die Skala t , t\ erkennbar ist.
Das Erhitzen des Wassers im Erhitzer, von der Temperaturgrösse t1 auf die Grösse t\ entspricht in der Hauptsache der Totalerhitzung der Milch in der Anlage von der Temperatur t auf die Temperatur t3. Das Wasser bringt die Milch in der Einheit III, also im Mittelteil auf die gewünschte Höchsttemperatur. Die Erhitzung des Was sers durch den Kondenswasserüberschuss in der LTberlaufleitung 23 kann auch an einem andern Teil des Wasserkreislaufes, anstatt an der Verbindung 2 7 erfolgen, zum Beispiel an dem Rückkehrrohr 30.
Die die Anlage bei 18 verlassende Milch kann beispielsweise unmittelbar in Ent- rahmungszentrifugen geleitet oder weiterhin mittelst kalten Wassers und Salzsole in einem oder mehreren Elementen der vor liegenden Art oder in Kühlern anderer Art gekühlt werden.
Statt Milch könnte eine andere Flüssig keit, zum Beispiel ein Obstsaft, sterilisiert werden mit der dargestellten Anlage.