CH388914A

CH388914A - Homogenisiereinrichtung

Info

Publication number: CH388914A
Application number: CH1149661A
Authority: CH
Inventors: Loeliger Willi; Schmied Rudolf
Original assignee: Alpura Ag
Priority date: 1961-10-03
Filing date: 1961-10-03
Publication date: 1965-03-15
Also published as: US3174506A; DK114823B; FR1334745A; GB972876A

Description

Homogenisiereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine aus Hochdruckpumpe und Entspannungsvorrichtung bestehende Homogenisiereinrichtung für Flüssigkeiten.

Man ist heute in der Lage, Milch und andere Flüssigkeiten durch sehr kurze Erhitzung auf Temperaturen im Bereich von 1500 C ohne Beeinträchtigung ihrer Eigenschaften keimfrei zu machen. Wird auf geeignete Weise derart behandelte Milch unter sterilen Verhältnissen in geschlossene Behälter oder Packungen abgefüllt, lässt sich die Milch ohne weiteres längere Zeit bei Raumtemperatur lagern; allerdings ist neben einer völligen Vernichtung aller in der Rohmilch vorhandenen Keime eine sehr sorgfältige Homogenisierung nötig. Insbesondere soll die Homogenisierung eine derart weitgehende Zertrümmerung der Fetteilchen herbeiführen, dass auch während längerer Lagerung kein Aufrahmen eintritt.

Die Arbeitsweise der heute üblichen Homogenisiereinrichtungen besteht in der Regel darin, dass die Milch mit Hilfe einer volumetrisch arbeitenden Pumpe auf erhöhten Druck - z. B. 200 kg/cm2 - gebracht und unmittelbar anschliessend durch einen oder mehrere enge, spaltförmige Strömungsquerschnitte wieder entspannt wird. In der Regel sind diese Spaltquerschnitte durch Sitz und Ventilkörper einer ventil artigen Einrichtung gebildet, wobei der Ventilkörper mit einstellbarem Federdruck gegen den Ventilsitz gepresst wird. Der Homogenisationseffekt ist hierbei im wesentlichen abhängig vom Druck vor dem entstehenden Spaltquerschnitt, und die Zertrümmerung der einzelnen Fetteilchen beruht auf der Einwirkung von Reibungs- und Schubkräften und von Kavitationserscheinungen.

Es wurde nun erkannt, dass bei den zur Druckerhöhung verwendeten üblichen Kolbenpumpen der Druck der Milch vor dem Homogenisierventil Schwankungen unterliegt, bedingt durch die ungleichmässige Förderung während eines Hubes. Diese Druckschwankungen verhindern eine gleichmässige Homogenisierwirkung. Die Erfindung ermöglicht, diesen Nachteil weitgehend auszuschalten; sie ist gekennzeichnet durch eine aus dem Strömungsweg zwischen Pumpe und Entspannungsvorrichtung abzweigende Leitung zum Umführen einer Flüssigkeitsteilmenge von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe.

Mit Hilfe der Erfindung erhält man eine weitgehende Glättung des Druckverlaufes vor der Entspannungsvorrichtung und damit auch eine gleichmässigere Homogenisierung des zu behandelnden Gutes. Ferner wird der Vorteil einer erleichterten Leistungsangleichung an eine oder mehrere auf die Homogenisiereinrichtung folgende Abfüllmaschinen erhalten. Bisher war es üblich, zur Leistungsanpassung entspannte Flüssigkeit aus dem Strömungsweg hinter der Entspannungsvorrichtung in die Saugleitung der Pumpe zurückzuführen. Eine solche Arbeitsweise hat jedoch den Nachteil, dass die zurückgeführte Flüssigkeitsteilmenge ein zweites Mal durch die Homogenisiereinrichtung strömt, wobei sich unter Umständen schädliche Veränderungen der Eigenschaften der Flüssigkeit ergeben.

Bei Milch agglomerieren zum Beispiel Proteinteilchen zusammen mit dem Milchfett in solchem Masse, dass ein unerwünschter mehliger Geschmack entsteht. Bei der Erfindung wird durch die Umführung einer Flüssigkeitsteilmenge vor ihrem Durchströmen durch die Entspannungseinrichtung ein wiederholtes Homogenisieren vermieden.

Schliesslich ermöglich die erfindungsgemässe Umführleitung auch eine verbesserte Anfangssterilisierung des ganzen Strömungsweges. Besonders auf der Druckseite der Pumpe treten strömungsarme Bereiche auf, die bei der anfänglichen Durchleitung von Heisswasser oder Heissdampf vor der Inbetriebsetzung nur ungenügend oder überhaupt nicht erhitzt werden. Wird die Umführleitung an solche strömungsarme Stellen angeschlossen, ergibt sich ein wirksamer Durchfluss des zur Anfangssterilisierung benützten Wärmeträgers und damit eine sichere Vernichtung allfällig vorhandener Keime.

Die Umführleitung kann zweckmässig ein als venturiartige Querschnittsverengung ausgebildetes Drosselorgan aufweisen; man erreicht damit, dass die über die Umführleitung strömende Flüssigkeitsteilmenge möglichst schonend entspannt wird. Ferner können zweckmässig Mittel zum Verstellen der durch die Umführleitung geführten Flüssigkeitsteilmenge vorgesehen sein.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt die Hochdruckpumpe und das Homogenisierventil einer Homogenisiereinrichtung,
Fig. 2 ein einstellbares Drosselorgan mit venturiartiger Querschnittsverengung und
Fig. 3 die Abzweigung der Umführleitung aus einer strömungsarmen Stelle auf der Druckseite einer mit drei Kolben arbeitenden Pumpe.

Die in Fig. 1 gezeichnete Homogenisiereinrichtung dient insbesondere zur Behandlung von Milch, welche durch eine nicht gezeichnete Zuführleitung in den Raum 11 der Hochdruckpumpe 12 geleitet werden kann. Diese besitzt das Saugventil 13, das Druckventil 14 und den Pumpenkolben 15, der durch einen nicht gezeichneten Kurbeltrieb in Richtung des Pfeils 16 hin und her bewegt werden kann. Die Feder 17 dient zum Zusammendrücken der Packung 18.

Auf der Druckseite strömt die Milch durch die Bohrung 19 in das als Ganzes mit 20 bezeichnete Homogenisierventil. Letzteres besteht im wesentlichen aus dem Ventilkörper 21, der mit dem Ventilsitz 22 zusammenarbeitet. Auf den Ventilkörper 21 wirkt die Kraft der Feder 23, welche mit Hilfe des Handgriffes 24 eingestellt werden kann. Im Betrieb der Einrichtung strömt die Milch mit hoher Geschwindigkeit durch den zwischen Ventilsitz 22 und Ventilkörper 21 entstehenden engen Spalt und wird hernach aus dem Raum 25 durch eine nicht gezeichnete Leitung zum Beispiel in einen Kühler und dann in eine Abfüllmaschine geleitet.

Erfindungsgemäss zweigt eine Leitung 26 aus der zwischen Pumpe und Entspannungsvorrichtung befindlichen Bohrung 19 ab und mündet in den Raum 11. Diese Leitung dient zum Umführen einer Flüssigkeitsteilmenge von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe. Zur Aufrechterhaltung des Druckgefälles zwischen Saug- und Druckseite der Pumpe ist in der Leitung 26 ein Drosselorgan angeordnet, das als venturiartige Querschnittsverengung 27 ausgebildet ist. Es ist möglich, das Drosselorgan 27 gegen ein anderes mit grösserem oder kleinerem engstem Querschnitt auszuwechseln, und zwar je nach dem gewünschten Verhältnis der umzuführenden Flüssigkeitsteilmenge und der in das Homogenisierventil 20 weiterströmenden Menge. Es wäre aber auch möglich, ein Drosselorgan mit einstellbarem Durchflussquerschnitt gemäss Fig. 2 zu benützen.

Bei dieser Ausführungsform ist der Einlauf der Querschnittsverengung 32 ventilartig ausgebildet, und es kann eine Ventilnadel 33 gegen den engsten Querschnitt bzw. von diesem wegbewegt werden.

Fig. 3 zeigt ein Pumpengehäuse 41 mit den drei Pumpenzylindern 42a, 42b und 42c. Die Milch bzw. die zu behandelnde Flüssigkeit strömt durch die Leitung 43 in die dem Raum 11 in Fig. 1 entsprechende Bohrung 44 und wird bei laufender Pumpe in die Bohrung 45, das heisst auf die Druckseite der Pumpe, gedrückt. Die Flüssigkeit strömt dann über das Homogenisierventil 46 und die Leitung 47 ab.

Zur Anfangssterilisierung der geschilderten Einrichtung wird zum Beispiel bei laufender Pumpe Heisswasser unter Druck mit einer Temperatur von beispielsweise 1500 C durch die Leitung 43 zugeführt. Dieses Heisswasser nimmt den gleichen Weg wie später die zu behandelnde Flüssigkeit, und es ist ersichtlich, dass der in das Manometer 48 führende Teil 45a der Bohrung 45 sowie die Bohrung 49 hierbei nur ungenügend bzw. nicht vom Heisswasser bespült und erhitzt wird.

Wird nun zum erfindungsgemässen Umführen einer Flüssigkeitsteilmenge von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe die Umführleitung 50 an diese strömungsarme Stelle, das heisst an die Bohrung 49 vor dem Manometer 48 angeschlossen, fliesst beim Anfangssterilisieren eine Teilmenge des benützten Wärmeträgers durch den Teil 45a der Bohrung 45 und durch die Bohrung 49, womit auch an diesen strömungsarmen Stellen eine sichere Vernichtung allfällig vorhandener Keime gewährleistet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr könnten auch andere Ausführungsformen für Hochdruckpumpe und Entspannungsvorrichtung benützt werden, zum Beispiel ein Homogenisierventil mit zweistufiger Entspannung.

Claims

PATENTANSPRUCH Aus Hochdruckpumpe und Entspannungsvorrichtung bestehende Homogenisiereinrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere für Milch und milchhaltige Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine aus dem Strömungsweg zwischen Pumpe und Entspannungsvorrichtung abzweigende Leitung zum Umführen einer Flüssigkeitsteilmenge von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe.

UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umführleitung ein als venturiartige Querschnittsverengung ausgebildetes Drosselorgan aufweist.

2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Verstellen der durch die Umführleitung geführten Flüssigkeitsteilmenge.

3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umführleitung Saug- und Druckseite der Pumpe über strömungsarme Stellen miteinander verbindet.