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Die Erfindung betrifft ein Reinigungssystem für Melkanlagen zum Melken, insbesondere zum automatisierten Melken, von milchgebenden Tieren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Reinigungsvorrichtung.
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Melkanlagen werden beispielsweise zum automatischen Melken von milchgebenden Tieren, wie z.B. Kühe, Schafe, Ziegen, verwendet. Die gemolkene Milch wird durch eine Milchleitungsanordnung geleitet. Ein automatischer Melkvorgang kann mittels so genannter Melkroboter durchgeführt werden. Dabei wird die gemolkene Milch üblicherweise bis zu einem Sammelbehälter mittels einer Vakuumeinrichtung befördert. Die gesammelte Milch wird dann aus dem Sammelbehälter zur weiteren Verwendung durch eine Milchpumpe weitergefördert, z.B. in einen Milchtank.
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Die Melkanlagen müssen regelmäßig gereinigt werden. Hierzu sind außerdem bestimmte nationale Vorschriften strikt einzuhalten.
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Als nachteilig wird bei bestehenden Reinigungsverfahren angesehen, dass erhebliche Einstellungen auf die Rahmenbedingungen zusammen mit relativ umfangreichen Vorbereitungen notwendig sind, was Zeitaufwand bedeutet. Zudem ist ein entsprechend hoher Wasser-, Reinigungsmittel- und Energieeinsatz erforderlich
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Aufgrund der immer weiter steigenden Anforderungen, insbesondere nach hohen Durchsatzzahlen, kontinuierlichem und wartungsarmen Betrieb, sowie nach geringerem Verbrauch an Wasser, Hilfsmedien und Energie besteht ein ständiger Bedarf für Verbesserungen.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Reinigungsverfahren für eine Melkanlage zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Reinigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren passt sich automatisch an Randbedingungen an und kann somit möglichst effektiv und ressourcenschonend durchgeführt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Reinigungsverfahren für eine Melkanlage zum Melken, insbesondere zum automatisierten Melken, von milchgebenden Tieren, aufweisend mindestens eine Melkbox, eine Milchdruckleitung, ein Entwässerungsventil, ein Dreiwegeventil, einen Milchtank, umfasst die folgenden Verfahrensschritte: (S1) Vorspülen mit Wasser aus einem Wasserzulauf in einer festlegbaren Temperatur und Menge; (S2) Hauptreinigen mit einem Reinigungsmedium aus Heißwasser aus dem Wasserzulauf und mit Reinigungsmittel aus einem Reinigungsmittelzulauf, wobei das Reinigungsmedium über eine Rücklaufleitung (15) in einen Mischtank (11) zurückgeleitet wird; und (S3) Nachspülen mit klarem Kaltwasser aus dem Wasserzulauf.
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Eine vorteilhafte Anpassung an die Randbedingungen
- – Leitungslängen
- – Einsatz mit und ohne Plattenwärmetauscher
- – Einsatz mit und ohne Puffertank
- – Verfügbarkeit Heißwasser
ist somit vorteilhaft möglich.
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Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Reinigungsverfahrens umfasst einen Mischtank, einen Wasserzulauf, einen Reinigungsmittelzulauf, eine Reinigungsleitung, eine Rücklaufleitung, eine Messeinheit für den Zulauf, eine Messeinheit für den Rücklauf, eine Niveaumesseinheit den Mischtank und eine Steuereinrichtung.
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Auf diese Weise kann ein einfacher modularer Aufbau gestaltet werden, der ohne Veränderung auch für andere Produkte eingesetzt werden kann.
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Es wird keine Vorbereitungszeit für eine Reinigung benötigt.
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Mittels des Rücklaufs wird ein besonderer Vorteil darin erzielt, dass der Mischtank relativ klein ausgebildet sein kann. In einer Ausführung kann der Mischtank für eine Menge von etwa 3–5 l, vorzugsweise etwa 4 l, ausgebildet sein. Dies ergibt eine Raumeinsparung. Zusätzlich wird Energie für Erwärmung eingespart.
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In einer Ausführung wird in dem ersten Verfahrensschritt Vorspülen das Wasser zum Vorspülen in dem Mischtank vorbereitet und vorgehalten. Damit kann ein einfaches Vorbereiten und Vorhalten ermöglicht werden.
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Eine andere Ausführung sieht vor, dass das Wasser solange aus dem Mischtank abgelassen wird, bis eine vorher festgelegte Temperatur erreicht wird. Damit kann eine einfache Temperaturanpassung erfolgen.
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In einer weiteren Ausführung ist es vorgesehen, dass eine Dauer des Hauptreinigens zeitlich angepasst wird, sobald eine vorher festlegbare Temperatur des durch die Rücklaufleitung in den Mischtank zurückgeleiteten Reinigungsmediums erfasst wird. Damit wird vorteilhaft kein weiteres Reinigungsmedium zusätzlich benötigt. Zudem kann eine schnelle Erwärmung aufgrund eines Durchmischens erfolgen.
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In einer noch weiteren Ausführung wird in dem Verfahrensschritt Hauptreinigen eine Wasserpfropfen-Druckluftpfropfen-Anordnung für eine Reinigung von Milchdruckleitungen verwendet, wobei der Wasserpfropfen aus dem Reinigungsmedium besteht. Dadurch wird einerseits eine einfache Anpassung an Leitungslängen und Leitungsquerschnitte ermöglicht, wobei zusätzlich eine Einsparung von Medien erzielt wird.
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Hierbei kann die Wasserpfropfen-Druckluftpfropfen-Anordnung ein Druckluftzeitintervall aufweisen, welches in einem Bereich von 5–8 s, vorzugsweise etwa 7 s beträgt, liegt, wobei ein Druck der Druckluft eines Druckluftpfropfens in einem Bereich von 3–5 bar, vorzugsweise etwa 4 bar beträgt, liegt, und wobei eine Menge eines Wasserpfropfens in einem Bereich von 3,5–6 l, vorzugsweise 4–5 l, liegt. Es ergibt sich der Vorteil einer Einsparung von Ressourcen und gleichzeitig eine einfache Anpassung an unterschiedliche Leitungen.
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Auf diese Weise können die Einflüsse durch unterschiedlich lange und weite Milchdruckleitungen stark reduziert werden.
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Eine noch weitere Ausführung sieht vor, dass für eine Prozessüberwachung der Reinigungswasservorbereitung durch eine Steuereinrichtung die Steuereinrichtung mit Messergebnissen einer Messeinheit für den Zulauf (Wasser und Reinigungsmittel), einer Messeinheit für den Rücklauf und einer Niveaumesseinheit des Mischtanks versorgt wird. Damit ist ein einfacher und wirkungsvoller Aufbau ermöglicht.
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Durch die vorhandene Sensorik kann für die Inbetriebnahme oder bei einem Servicefall eine Selbsttestroutine durchgeführt werden, wodurch es einfach ermöglicht wird, mögliche Verkabelungs- und Leitungsfehler schnell zu ermitteln.
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Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich dadurch, dass ein detailliertes Reinigungsprotokoll bei der Durchführung des Reinigungsverfahrens erstellt wird. Somit kann ein einfacher und effektiver Überblick über das Reinigungsverfahren schnell erfolgen.
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Das Reinigungsprotokoll steht schon während des Reinigungsverfahrens zur Verfügung. Es betrifft u.a. Temperaturen, Wasserverbrauch, Reinigungsmittelverbrauch.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten gehen aus dem in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel hervor. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reinigungsvorrichtung mit einer Melkanlage;
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2 eine schematische Blockdarstellung einer Melkbox;
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3–5 schematische Blockdarstellungen von Master-Slave-Konzepten;
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6 eine schematische Darstellung einer Wasserpfropfen-Druckluft-Anordnung;
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7 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Reinigungsverfahrens; und
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8 eine beispielhafte Darstellung eines Reinigungsprotokolls.
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In 1 ist eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reinigungsvorrichtung 10 mit einer Melkanlage 1 gezeigt. 2 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer Melkbox 2. Die 3–5 stellen schematische Blockdarstellungen von Master-Slave-Konzepten dar.
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Der allgemeine Aufbau der Melkanlage 1 wird hier nur kurz aufgezeigt. Die Melkanlage 1 umfasst hier eine Melkbox 2, eine Milchdruckleitung 3, ein Entwässerungsventil 3a, ein Dreiwegeventil 4, einen Milchtank 5, und eine Kälbermilcheinheit 7.
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Zusätzlich kann noch ein Puffertank 6 (ohne eigene Sensorik und Reinigung) vorgesehen sein.
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Die Kälbermilcheinheit 7 weist hier ein Dreiwegeventil 7a, einen Kälbermilchtank 8 für zu separierende Kälbermilch und einen Kälbermilchtank 9 für gesammelte Kälbermilch auf.
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Die Melkanlage 1 kann mit weiteren Melkanlage 1’, 1’’ in einem Master-Slave-Konzept ausgebildet sein. Hierzu zeigt 3 einen üblichen Aufbau der Melkanlage 1 mit Milchdruckleitung 3, Dreiwegeventil 4 und Milchtank 5. In 4 ist eine weitere Melkanlage 1’ über eine weitere Milchdruckleitung 3’ an den gemeinsamen Milchtank 5 angeschlossen. Das Konzept ist in 5 um eine noch weitere Melkanlage 1’’ erweitert, wobei auch deren Milchdruckleitung 3’’ in den gemeinsamen Milchtank 5 führt.
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Die Reinigungsvorrichtung 10 umfasst einen Mischtank 11 mit einem Ablassventil 11a, einen Wasserzulauf 12, einen Reinigungsmittelzulauf 13, eine Reinigungsleitung 14, eine Rücklaufleitung 15, eine Messeinheit 16 für den Zulauf, eine Messeinheit 17 für den Rücklauf, eine Niveaumesseinheit 18 für den Mischtank und eine Steuereinrichtung 19.
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Der Mischtank 11 dient zur Vorbereitung von Reinigungswasser für einzelne Reinigungsphasen. Die Reinigungsphasen umfassen hier ein Vorspülen, eine Hauptreinigung und ein Nachspülen. Der Mischtank 11 ist vorzugsweise für eine kleine Menge von beispielsweise 4 l ausgebildet.
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Der Wasserzulauf 12 weist hier drei Wasserventile auf, von denen jeweils eins für den Zulauf von Kaltwasser, Warmwasser und Heißwasser vorgesehen ist.
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Für das Vorspülen wird vorzugsweise klares Warmwasser verwendet. Heißwasser wird mit Reinigungsmittel als ein Reinigungsmedium für die Hauptreinigung benutzt. Mit klarem Kaltwasser wird das Nachspülen ausgeführt. Diese Aufstellung kann je nach nationalen Bestimmungen und Vorschriften unterschiedlich sein, wie z.B. in den USA.
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Für den Reinigungsmittelzulauf 13 sind hier vier Dosierpumpen für Reinigungsmittel vorhanden.
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Zur Prozessüberwachung der Reinigungswasservorbereitung durch die Steuereinrichtung 19 wird die Steuereinrichtung 19 mit Messergebnissen der Messeinheit 16 für den Zulauf (Wasser und Reinigungsmittel), der Messeinheit 17 für den Rücklauf und der Niveaumesseinheit 18 versorgt. Die Messeinheit 16 für den Zulauf weist dazu Temperatursensoren im Wasserzulauf und Wasseruhren zur Mengenmessung auf. Für die Reinigungsmitteldosierung sind ebenfalls geeignete Sensoren vorgesehen, u.a. auch Kippschalen zur Mengenmessung.
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Die Reinigungsleitung 14 führt die Medien für die Reinigungsphasen in die Melkanlage 1 ein.
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Die zu reinigenden Milchwege der Melkanlage 1 sind die Melkbox(en) 2 und die Milchdruckleitung 3 bis zum Dreiwegeventil 4. Auch die Kälbermilchdruckleitung 7 bis zum Dreiwegeventil 7a.
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Die Melkbox 2 (2) umfasst einen Tankmilchsammelbehälter 20, einen Kälbermilchsammelbehälter 21, eine Tankmilchpumpe 22, eine Kälbermilchpumpe 23, ein Tankmilchdruckluftventil 24 und ein Kälbermilchdruckluftventil 25.
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Während der Vorspül- und Nachspülphase wird die Flüssigkeit, hier Wasser, aus dem Mischtank 11 durch die Reinigungsleitung 14 über die Melkbox(en) 2, Milchdruckleitung(en) 3, durch das Dreiwegeventil 4 bis hin zum geöffneten Entwässerungsventil 3a am Milchtank 5 geleitet.
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Wird im Wasserzulauf 12 eine gewünschte Temperatur nicht sofort erreicht, so wird das Zulaufwasser über das Ablassventil 11a in den Abfluss geführt, bis die gewünschte Temperatur erreicht wird.
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In der Hauptreinigungsphase wird das Reinigungswasser vom Mischtank 11 über die Melkbox(en) 2, Milchdruckleitung(en) 3, durch das Dreiwegeventil 4 an dem nun geschlossenen Entwässerungsventil 3a am Milchtank 5 vorbei in die Rücklaufleitung 15 und wieder zurück in den Mischtank 11 geleitet.
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Die Dauer der Hauptreinigungsphase wird zeitlich angepasst, sobald eine bestimmte Temperatur in der Rücklaufleitung 15 durch die Messeinheit Rücklauf 17 erfasst wird.
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Die Milchdruckleitung(en) 3 werden mit Wasserpfropfen gereinigt. Mit anderen Worten, es wird im Wechsel Reinigungswasser gepumpt und dann mit Druckluft weiter gedrückt.
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Hierzu zeigt 6 eine schematische Darstellung einer Wasserpfropfen-Druckluft-Anordnung 26.
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Die Wasserpfropfen-Druckluft-Anordnung 26 ist hier in einem schematischen Rohrabschnitt 3b der Milchdruckleitung 3 gezeigt.
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Es sind abwechselnd Wasserpfropfen 27 und Luftpfropfen 28 hintereinander in dem Rohrstück 3b angeordnet. Eine Strömungsrichtung 29 verläuft in der 6 beispielhaft von rechts nach links.
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Eine zeitliche Länge eines ersten Wasserpfropfens 27 ist mit einem Wasserpfropfenzeitintervall tw1 angegeben. Dann folgt ein erster Druckluftpfropfen 28 mit einem Druckluftzeitintervall t1. Darauf schließt sich ein zweiter Wasserpfropfen 27 mit einem Wasserpfropfenzeitintervall tw2, gefolgt von einem zweiten Druckluftpfropfen 28 mit einem Druckluftzeitintervall t2 an. Es folgt ein weiteres Paar eines dritten Wasserpfropfens 27 mit einem Wasserpfropfenzeitintervall tw3 und eines dritten Druckluftpfropfens 28 mit einem Druckluftzeitintervall t3.
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Die Druckluftzeintintervalle t1–3 sind in diesem Beispiel gleich groß, können natürlich aber auch unterschiedlich sein. Ein beispielhaftes Druckluftzeitintervall t1–3 ist etwa 7 s groß, wobei ein Druck der Druckluft eines Druckluftpfropfens z.B. 4 bar beträgt. Diese Werte sind nur beispielhaft.
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Eine Menge eines Wasserpfropfens 27 beträgt hier beispielsweise 4–5 l. Auch dies ist nur beispielhaft zu sehen.
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Die Wasserpfropfen-Druckluftpfropfen-Anordnung 26 kann mittels einer Wasserpumpe und einer Druckluftdüse mit geeigneter Steuerung über Ventil und Mengenmesseinrichtungen realisiert werden.
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7 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Reinigungsverfahrens.
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird das Vorspülen vorgenommen, wobei Wasser aus dem Wasserzulauf in einer gewünschten Temperatur und Menge zugeführt wird. Wenn eine gewünschte Temperatur nicht sofort erreicht wird, so wird das Zulaufwasser über das Ablassventil 11a in den Abfluss geführt, bis sich die gewünschte Temperatur einstellt.
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Nach Abschluss des Vorspülens, dessen zeitliche Länge an die Melkanlage 1 angepasst werden kann, erfolgt ein zweiter Verfahrensschritt S2.
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In dem zweiten Verfahrensschritt S2 erfolgt die Hauptreinigung, die bereits oben beschrieben ist. Die Hauptreinigung wird mit der Wasserpfropfen-Druckluftpfropfen-Anordnung 26 ausgeführt, wobei eine Rückleitung der Reinigungsflüssigkeit über die Rücklaufleitung 15 in den Mischtank 11 erfolgt. Unter dem Wasserpfropfen 27 ist das aus Heißwasser und Reinigungsmittel im Mischtank 11 gebildete Reinigungsmedium zu verstehen.
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Eine Dauer Hauptreinigung wird zeitlich angepasst, sobald eine bestimmte Temperatur in der Rücklaufleitung, hier kurz vor dem Einlauf in den Mischtank 11, festgestellt wird. Dies kann z.B. ein Temperatursprung sein.
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In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird das Nachspülen ausgeführt, das oben bereits beschrieben ist.
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Während und nach einer Reinigung wird ein detailliertes Reinigungsprotokoll erstellt. Darin werden die Temperaturen, der Wasserverbrauch, Reinigungsmittelverbrauch u.dgl. aufgeführt. Ein Beispiel eines solchen Reinigungsprotokolls zeigt 8.
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Durch die vorhandenen Messeinheiten 16, 17, 18 und weitere, nicht gezeigte aber vorstellbare, kann für eine Inbetriebnahme oder einem Serviceeinsatz eine Selbsttestroutine durchgeführt werden. Dabei können Verkabelungs-, Verschlauchungs-/Verrohrungs- und Versorgungsfehler erfasst werden.
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Durch das oben beschriebene Ausführungsbeispiel wird die Erfindung nicht eingeschränkt, sondern sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
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So ist es z.B. denkbar, dass durch eine Auslagerung einer Heißwasservorbereitung eine Einbindung in Temperaturrückgewinnungsanlagen durchgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Melkanlage
- 2
- Melkbox
- 3
- Milchdruckleitung
- 3a
- Entwässerungsventil
- 3b
- Rohrabschnitt
- 4
- Dreiwegeventil
- 5
- Milchtank
- 6
- Puffertank
- 7
- Kälbermilcheinheit
- 7a
- Dreiwegeventil
- 8, 9
- Kälbermichtank
- 10
- Reinigungsvorrichtung
- 11
- Mischtank
- 11a
- Ablassventil
- 12
- Wasserzulauf
- 13
- Reinigungsmittelzulauf
- 14
- Reinigungsleitung
- 15
- Rücklaufleitung
- 16
- Messeinheit Zulauf
- 17
- Messeinheit Rücklauf
- 18
- Niveaumesseinheit
- 19
- Steuereinrichtung
- 20
- Tankmilchsammelbehälter
- 21
- Kälbermilchsammelbehälter
- 22
- Tankmilchpumpe
- 23
- Kälbermilchpumpe
- 24
- Tankmilchdruckluftventil
- 25
- Kälbermilchdruckluftventil
- 26
- Wasserpfropfen-Druckluft-Anordnung
- 27
- Wasserpfropfen
- 28
- Luftpfropfen
- S1–3
- Verfahrensschritt
- t1–3
- Druckluftzeitintervall
- tw1–3
- Wasserpfropfenzeitintervall
