Einrichtung zum Entkeimen von Flüssigkeiten. Die Ei-findLing betrifft eine Einrichtung ziem Entkeimen von Flüssigkeiten, insbeson dere von flüssigen Nahrungsmitteln und Ge tränken, in welcher die zu entkeimende Flüs sigkeit durch einen Kanal geleitet und durch in der Kanalwand angeordnete Durehlässe ein dampf- oder gasförmiger Wärmeträger in die Flüssigkeit eingeführt wird.
Es ist bekannt, Milch durch direktes Ein führen von Wasserdampf als Wärmeträger einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Da mit bezweckt man, in der Milch befindliche -Mikroorganismen abzutöten, die neben der hy- gienisehen Beschaffenheit auch die Haltbar keit der -Milch beeinflussen. Eine bereits zu diesem Zweck verwendete Einrichtung besteht aus einem geraden Rohrstüek, welches von einem Dampfmantel umgeben ist und welches in der Rohrwandung Einführöffnungen für den Wasserdampf aufweist.
Die zu behan delnde 33lileh wird unter erhöhtem Druck dureh das Innere des Rohrstüekes geleitet und durch den eindringenden und kondensie renden Wasserdampf kurzzeitig auf die zur Vernichtung der Alikroorganismen nötige Temperatur erhitzt. Zur Vermeidung sehäd- lieher Veränderungen der Milch bei den an gewendeten Temperaturen wird die Milch un= mittelbar anschliessend durch Dimeksenkung in einer Entspannungseinrichtung gekühlt.
Der Betrieb einer solchen Einrichtung muss mannigfaehen Bedingungen genügen. Einerseits darf die Wärmebehandlung keiner lei schädliche Veränderungen der Milch ver- ursachen. In dieser Hinsicht muss besonders verlangt werden, dass der Rohgeschmack der Milch erhalten bleibt, das heisst, dass kein Kochgeschmack auftritt, verursacht durch Anbrennen einzelner Milchteilchen oder Ver änderungen einzelner Milchbestandteile.
Diesen Anforderungen kann um so besser entsprochen werden, je gleichmässiger sämt liche Flüssigkeitsteilchen hinsichtlich Tem peratur und Dauer der Wärmeeinwirkung dem eingeführten Wärmeträger ausgesetzt sind. Gelingt es, sämtliche Flüssigkeitsteilchen mit Sicherheit während der nur Sekunden- bruehteile dauernden Wärmeeinwirkung auf die gerade zur Vernichtung der Mikroorganis men nötige Temperatur zu erhitzen, so ist Ge währ vorhanden, dass sämtliche Keime bei schonendster Behandlung der Flüssigkeit ab getötet sind. Besteht diese Gewähr nicht, z. B.
weil die Art der Einführung des Wärmeträ gers keine gleichmässige Erhitzung sämtlicher Flüssigkeitsteilchen während des kurzen Zeit intervalles ermöglicht, besteht die Gefahr, dass die gegen Hitze widerstandsfähigsten Keime, ohne vernichtet zu werden, die Ent- keimungseinrichtung passieren. Dies vermin dert die hygienische Qualität und die Halt barkeit der behandelten Flüssigkeit, was sich bei Milch besonders ausgeprägt zeigt. In einem solchen Fall muss entweder die Dauer der -\#.Tärmeeinv,irkung verlängert oder die Er hitzungstemperatur erhöht werden.
Beide Massnahmen vergrössern aber die Gefahr, dass die Flüssigkeit schädlichen Veränderungen im Geschmack oder in der Zusammensetzung un- terliegt.
Vorliegende Erfindung bezweckt die Ver besserung der bisher bekannten Einrichtungen der beschriebenen Art. mit dem Ziel, eine in nert kürzester Zeit gleichmässige Erhitzung sämtlicher Flüssigkeitsteilchen und damit eine vollständige Entkeimung bei schonendster Be handlung der Flüssigkeit zu ermöglichen.
Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal über ein die Wärmeträgerdurehlässe aufweisendes Teilstück einander gegenüberliegende, minde stens annähernd parallele und wenigstens an genähert ebene Begrenzungsflächen besitzt, in welchen die Durchlassmündungen liegen.
Vorteilhaft kann der Kanal einen an nähernd rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dabei können auf den beiden Schmalseiten des Kanals als Schlitze ausgebildete Wärmeträ- gerdurchlässe in den Kanal ausmünden. Es können auch dabei auf den beiden Breitsei ten des Kanals als Bohrungen ausgebildete Wärmeträgerdurchlässe in den Kanal aus münden. Vorteilhaft können diese Bohrungen gruppenweise in mindestens einer zur Aehs- riehtung des Kanals senkrecht liegenden Reihe angeordnet sein. Zugleich können ferner die Reihen von Bohrurigen auf gegenüberliegen den Breitseiten des Kanals teilweise zueinan der versetzt sein.
Der Gegenstand der Erfindung soll an Hand der beiliegenden Zeichnung beispiels weise erläutert werden. Es zeigen: Fig.1 einen Axialschnitt durch eine Ein- richung nach der Erfindung, Fig. 2 Teile der in Fig. 1 dargestellten Ein richtung in Ansicht und in grösserem Mass stab, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 1-I in Fig. 1 in ebenfalls grösserem Massstab.
Die in Fig.1 dargestellte Einrichtung nach. der Erfindung eignet sich besonders für die Entkeimung von Milch und milchhaltigen Flüssigkeiten. Sie besitzt einen geraden Kanal 1, welcher über das Teilstück<B>A -A</B> einen kon stanten, annähernd rechteckigen Durchfluss- querschnitt aufweist. An der Eintrittsöffnung 2 und an der Austrittsöffnung 3 des Kanal sind nicht gezeichnete Ansehlussleitungen be festigt.
Zur Aufrechterhaltung einer konti nuierlichen Strömung im Kanal 1 ist im Strö mungsweg der Flüssigkeit vor der Einrich tung ein ebenfalls nicht gezeichnetes Förder- organ angeordnet.
Der Kanal ist über einen Teil seiner Länge von zwei Wandteilen -1 und 5 begrenzt, welche den Kanal je zur Hälfte umschliessen und deren Trennebene durch die Mitte der Schmalseiten des Kanals -elft. Die beiden Wandteile 4 und 5 sind gemeinsam an ihren Enden mit dein Anseblussstiick 6 bzw. 7 verschraubt. Um die Wandteile 4 und 5 ist im Abstand ein Mantelrohr 8 mit kreisförmi gem Querschnitt angeordnet.
Es schliesst mit den Aussenflächen der Wandteile .1 und > einen Hohlraum 9 ein. Das Mantelrohr 8 ist über die Wandteile -1 und 5 und die Anschluss- stüeke 6 und 7 geschoben und mit Hilfe der Überwnrfmuttern 10 und 11 mit den An- sehlussstücken 6 und 7 verschraubt.
An del- Stelle 12 ist eine Diehtiingsseheibe und an der Stelle 13 eine Stopfbfiehse angeordnet, welche den Hohlraum 9 gasdielit nach aussen ab schliessen. Die Teile 4, 5, 6 und 7 sind aus korrosionsfestem Stahl hergestellt. Am Man telrohr 8 ist. ein Stutzen \14 angeseilweisst. durch welchen. ein gas- oder dampfförnli-grr Wärmeträger, z.
B. Wasserdampf, unter er höhtem Druck in den Hohlraum 9 und durch in den Wandteilen 4 und 5 angeordnete, als Bohrungen 7.5 bzw. Schlitze 16 ausgebildete Durchlässe in den Kanal 1 geleitet werden kann. Das Verhältnis der pro Zeiteinheit durch den Kanal strömenden Flüssigkeit und der gleielizeitig- eingeführten -#Värnieträ\rer- menge kann durch nicht dargestellte Durch flussregelorgane in den entsprechenden Zulei tungen eingestellt werden.
Fig. 2 zeigt in grösserem Massstall eine An sicht der in Fig. 1 dargestellten Wandteile -1 und 5 und des mit ihnen versehr aubten An- schlussstüekes 6. Die Wandteile .1 und 5 sind mit Hilfe der Sehrauben 17 miteinander ver- schraubt.
Fig.3 zeigt, ebenfalls in grösserem Mass stab, einen Schnitt nach der Linie I-1 in Fig. 7. Der Kanal 1 besitzt einen annähernd reeliteekigen Querschnitt und ist durch die c-iitander -egenüberliegenden, mindestens an nähernd parallelen und wenigstens angenähert. ebenen Begrenzungsflüchen 18 und 19 bzw. 20 und 21 der Teile 41 und 5 begrenzt.
Die Boh- rungen 15 sind gemäss Fig. 2 in jedem Wand teil '.1 bzw. 5 gruppenweise in zur Achsrich- tun- des Kanals senkrecht liegenden Reihen auf, den beiden Breitseiten des Kanals ange ordnet. Zugleich sind einzelne Reihen von Bohrungen auf der einen Breitseite des Ka nals gegenüber Reihen auf der andern Breit- seite versetzt angeordnet.
Die Schlitze 16 sind durch Ausnehmungen in der Auflagefläehe der beiden Teile 4 und 5 gebildet. Die Boh- ningen 15 sind aus zwei Teilstücken ver,sehie- denen Durchmessers gebildet. Beim Betrieb der Einrichtung nach der T:rfiticlung wird die zu entkeimende Flüssig keit unter erhöhtem Druck in die Eintritts öffnung _ und durch den Kanal 1 geleitet.
Es empfiehlt sieh, die Flüssigkeit vorgändig der Erhitzung durch den eingeführten Wärme träger ausserhalb der Einrichtung auf an nähernd 100 C vorzuwärmen. Der dampf- oder gasförmige Wärmeträger wird durch die als Bohrungen 15 bzw. Schlitze 16 ausgebil deten. Durehlässe in die durchströmende Flüs- sigkeit geleitet und verursacht eine rasche Erhitzung der Flüssigkeit auf die für die Entkeimung notwendige Temperatur.
Diese beträgt beispielsweise für die Entkeimung von Milch mindestens 1-10 C. In den meisten Fäl len kann als -N\'ärmeträger zweckmässig Was serdampf verwendet werden. Dabei wird der Betrieb der Einrichtung vorteilhaft so einge stellt, dass der Wasserdampf vollständig und möglichst rasch in der Flüssigkeit konden siert. Damit wird verhindert, dass die Durch- 1'Ittssgesehl@,iiidil@eit der Flüssigkeit im Kanal 1 durch den Querschnitt verengende Dampf blasen ungleichmässig beeinflusst wird.
Zur Schonung der zu entkeimenden Flüs sigkeit muss die Wärmeeinwirkung durch den Wärmeträger mit Hilfe rascher Temperatur senkung unterbrochen werden. Dies erfolgt vorteilhaft durch schnelle Drucksenkung in einer an die Austrittsöffnung 3 des Kanals anschliessenden, nicht dargestellten Entspan- nungseinriehtung, in welcher die erhitzte und entkeimte Flüssigkeit auf Atmosphärendruck oder einen darüberliegenden Druck entspannt.
wird. Durch Verwendung geeigneter Vakuum- einrielitungen kann die Flüssigkeit auch auf einen unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck entspannt werden. Dabei erfolgt eine schnelle Temperatursenkung auf den zugehöri gen Siedepunkt, wobei gleichzeitig der in die Flüssigkeit eingeführte und allfällig konden sierte Wärmeträger wieder entweicht.
Die Flüssigkeitsströmung wird durch Mengen regulierung so eingestellt, dass die Dauer der Wärmebehandlung in der Entkeimungsein- rieht.ung bis zur Drucksenkung in der Ent- spannungseinriehtnng weniger als 1 Sel@tnde beträgt, was bei der beschriebenen Einrichtung unter Anwendung der obgenanten Tempera turen auch die Vernichtung der gegen Hitze widerstandsfähigen Keime gewährleistet.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des die Wärmeträgerdurchlässe 15, 16 aufwei senden Kanalstückes kann eine gleichmässige Wärmeeinwirkung hinsichtlich Temperatur und Dauer für sämtliche Flüssigkeitsteilchen erzielt werden. Die erfindungsgemässe Anord nung der Durchlassausmündungen in den ge genüberliegenden, mindestens annähernd par allelen und wenigstens angenähert ebenen Be grenzungsflächen 1.8 und 19 bzw. 20 und 21 des Kanals 1 gemäss Fig. 3 gewährleistet, dass sämtliche Flüssigkeitsteilchen über den ganzen Durehflussquersehnitt gleichmässig im Kon takt mit den beim Einführen des Wärmeträ gers entstehenden Dampf= oder Gasblasen er hitzt werden.
Einerseits bewirkt die ebene Ausgestaltung der genannten Begrenzungsflä- chen, dass die Erhitzung in gleichmässiger Tiefe gegen das Innere der Flüssigkeitsströ mung vor sich geht. Die Anordnung der Durchlassausmündungen in den gegenüberlie genden Begrenzungsflächen des Kanals be wirkt anderseits, dass die Flüssigkeit von bei den gegenüberliegenden Seiten her den ein dringenden Wärmeträgerblasen ausgesetzt ist.
Im Gegensatz zur geschilderten Quer schnittsform des Kanals 1 entstehen bei kreis förmigem Querschnitt mit radialer oder tan- gentialer Einführung des Wärmeträgers im mer Bereiche gegen die Mitte des Querschnit tes hin, welche nur in vermindert starkem Masse der Einwirkung des Wärmeträgers aus gesetzt sind, so dass bei der kurzen Entkei- mungszeit einzelne Flüssigkeitsteilchen beim Durchströmen des Kanals nicht auf die zur Vernichtung der Keime nötige Temperatur erhitzt werden.
Die Schlitze 16 -werden vorteilhaft auf der Eintrittsseite der Flüssigkeit in den Teilen 4 und 5 angeordnet. Gegenüber den Bohrungen 7.5 kann eine wesentlich grössere Wärmeträger menge durch die Schlitze in die Flüssigkeit eindringen, was ein sprunghaftes Ansteigen der Flüssigkeitstemperatur bewirkt. Der Tem peraturunterschied ist aber an dieser Stelle noch so gross, dass bei der Verwendung von Wasserdampf als Wärmeträger die durch die Schlitze eindringende Dampfmenge sofort kondensiert und keine den Querschnitt unzu lässig verengenden Dampfblasen bildet.
Gegen das Ende des Kanals 1 vermindert sich die Temperaturdifferenz zwischen Wärmeträger und Flüssigkeit, so dass hier eingeführter Dampf zur Kondensation mehr Zeit benötigt. Grössere, von der Flüssigkeit mitgerissene Dampfblasen können lokale Überhitzungen und damit ein Anbrennen der Flüssigkeit ver ursachen. Aus diesem Grunde erfolgt die Wärmeträgereinführung gegen das Austritts ende der Flüssigkeit in vermindertem Masse, und zwar zweckmässig durch in grösseren Ab ständen angebrachte Reihen von Bohrungen, deren Durchmesser gegebenenfalls in Strö mungsrichtung der Flüssigkeit abnehmen kann.
Fig. 2 zeigt besonders deutlich die Vertei lung der Bohrungen 15 auf den beiden Breit seiten des Kanals. Die Anordnung dieser Boh rungen in zur Achsrichtung senkrechten Rei hen erhöht die Turbulenz der Flüssigkeitsströ mung gleichmässig über die ganze Länge des die Wärmeträgerdurchlässe aufweisenden Ka nalstückes. Die erhöhte Turbulenz bewirkt eine innige Durchwirbelung der Flüssigkeits teilchen und damit eine gleichmässige Erhit zung derselben; aus dem gleichen Grund sind einzelne Reihen von Bohrungen auf den gegen überliegenden Breitseiten zueinander versetzt.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeich nete Ausführungsbeispiel beschränkt. Selbst verständlich können die geschilderten Vorteile auch mit andern Querschnittsformen des Ka nals 1 (mit. Ausnahme der eingangs erwähn ten kreisförmigen Querschnittsform) erzielt werden, sofern die Wärmeträgerdurehla.ssmün- dungen in einander gegenüberliegenden, min destens annähernd parallelen und wenigstens angenähert. ebenen Begrenzungsflächen des Kanals liegen.
Eine solche Ausbildung ermög licht in allen Fällen eine gleichmässige Erhit zung sämtlicher Flüssigkeitsteilchen innerhalb der nur Sekundenbrueliteile dauernden Ent- keimungszeit. Dies gestattet. die Anwendung der tiefsten Temperatur, welche gerade zur Vernichtung der schädlichen Keime ausreicht, und ergibt deshalb die schonendste Entkei- mitng der Flüssigkeit.
Die beschriebene Einrichtung nach der Er findung eignet sich in hervorragendem Masse zur Entkeimung von Milch und milchhaltigen Flüssigkeiten unter Verwendung von Wasser dampf als Wärmeträger. Es können aber vor teilhaft auch andere flüssigen Nahrungsmit tel und Getränke mit. der beschriebenen Ein richtung entkeimt werden, wobei unter Um ständen auch andere dampf- oder gasförmige Wärmeträger als Wasserdampf, beispielsweise Stickstoff oder Kohlensäure, verwendet wer den können.