產(chǎn)品的熱處理方法和熱處理設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及產(chǎn)品的熱處理方法和熱處理設(shè)備。描述一種觀察熱交換器的引導(dǎo)產(chǎn)品的主回路與引導(dǎo)熱交換介質(zhì)的副回路之間的正壓力梯度的同時用于熱處理液體的方法，還有相應(yīng)的處理設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，通過施加負壓至副回路的回流管，產(chǎn)生正壓力梯度?？捎纱吮苊庵骰芈返慕孛鏈p小設(shè)施，因此可以特別溫和的方式處理包括水果片等的產(chǎn)品。
【專利說明】產(chǎn)品的熱處理方法和熱處理設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)前述權(quán)利要求1的產(chǎn)品的熱處理方法和用于根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]如通常所知，熱交換器用于液體產(chǎn)品的熱處理，例如飲料的巴氏瞬間滅菌法。在此，產(chǎn)品通過熱交換器的主回路并且通過熱交換介質(zhì)加熱(通常加熱的水流過分離的副回路)，或者冷卻。此外，在泄漏的情況下為了可靠地避免不期望的產(chǎn)品被副回路污染，產(chǎn)生從主回路至副回路的所謂正壓力梯度。這借助于主回路中的過壓來完成，然后主回路入口處的壓力例如為4巴，主回路出口處的壓力為3巴。副回路的供料管占主導(dǎo)的壓力例如為2巴。
[0003]主回路和相關(guān)產(chǎn)品管線中，分別需要用于產(chǎn)生主回路中的過壓的裝置如壓力保持閥和控制閥。裝置上的管線截面減小，由此在粘性產(chǎn)品和/或具有纖維和/或片的產(chǎn)品如水果片的情況下產(chǎn)生問題。結(jié)果，這可能對產(chǎn)品質(zhì)量有害，和/或不能觀察到需要的正壓力梯度。
[0004]因此，需要在該方面改進的處理方法和熱交換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]用根據(jù)權(quán)利要求1的方法實現(xiàn)設(shè)定的目的。因此，產(chǎn)品通過熱交換器的主回路并且液體交換介質(zhì)通過熱交換器的副回路，同時觀察正壓力梯度。正壓力梯度是指處理期間主回路的壓力高于副回路的壓力，從而甚至在熱交換器內(nèi)泄漏的情況下交換介質(zhì)也不能進入主回路。根據(jù)本發(fā)明，借助于施加至副回路的回流管(return line)的負壓產(chǎn)生正壓力梯度。然后，可免除主回路中截面減小的設(shè)施或裝置等。
[0006]產(chǎn)品具有粘稠度，其宏觀尺度上為液體以及例如為也可以被碳酸化的液體、乳液或懸浮液等。產(chǎn)品可以包含固體成分，如水果片或纖維等。交換介質(zhì)為傳熱介質(zhì)如水。特別地在必須保證正壓力梯度的熱交換器的整個區(qū)域內(nèi)，與氣體、蒸氣以及由蒸氣和冷凝物組成的混合相相比，交換介質(zhì)不是或不明顯是可壓縮的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為示出待處理產(chǎn)品以及熱交換介質(zhì)通過根據(jù)本發(fā)明熱處理系統(tǒng)的流程圖。【具體實施方式】
[0008]優(yōu)選地，響應(yīng)于主回路的出口與副回路的供料管之間測量的壓差來調(diào)整負壓。在熱交換器的剩余區(qū)域中，然后至少該正壓力梯度在主回路與副回路之間占主導(dǎo)。可以簡單方式用常規(guī)壓力計和控制單元來監(jiān)控壓差。
[0009]優(yōu)選地，在真空罐中收集回流的交換介質(zhì)。然后，可在真空條件下臨時貯存交換介質(zhì)。然后，真空罐起到用于在真空條件下引導(dǎo)或收集的交換介質(zhì)從環(huán)境壓力的系統(tǒng)分離的作用。
[0010]優(yōu)選地，調(diào)整真空罐的壓力從而在副回路供料側(cè)處負壓占主導(dǎo)。由于副回路的回流管，可在整個熱交換器中實現(xiàn)從主回路至副回路的正壓力梯度。
[0011]優(yōu)選地，依靠真空罐中占主導(dǎo)的壓力，用泵抽出真空罐收集的交換介質(zhì)。這保證連續(xù)操作期間的壓力系統(tǒng)分離并且使需要臨時貯存的真空罐的體積最小化。
[0012]優(yōu)選地，監(jiān)控真空容器的填充水平?？身憫?yīng)于填充水平來控制排出泵。以不同的填充水平具有至少兩個填充水平的傳感器，可以防止超過真空罐的最大填充量，并且防止填充水平降到最小填充量之下。
[0013]優(yōu)選地，借助于可調(diào)整和/或可交換的截面減小，有針對地減少通過副回路的供料管的流量。由此限制流入至供料管中。結(jié)果，通過施加負壓至回流管，可在截面限制之后產(chǎn)生適當(dāng)壓降。
[0014]優(yōu)選地，在主回路出口處基本上環(huán)境壓力占主導(dǎo)和/或在主回路入口處不大于2巴的靜壓占主導(dǎo)。然后，特別地具有纖維的產(chǎn)品和/或產(chǎn)品片可以特別溫和的方式通過主回路。
[0015]優(yōu)選地，產(chǎn)品包括產(chǎn)品片和/或產(chǎn)品纖維。該產(chǎn)品片可以例如具有達至2cm3、特別地達至4cm3的體積。在通過熱交換器期間，可由此保持不同產(chǎn)品的粘稠度不變，特別地對于主回路的設(shè)施上的產(chǎn)品片和/或纖維沒有機械損傷。
[0016]用根據(jù)權(quán)利要求10的可流動的產(chǎn)品的熱處理設(shè)備，進一步實現(xiàn)設(shè)定的目的。由此該設(shè)備包括:其上形成用于產(chǎn)品的主回路和用于交換介質(zhì)的副回路的熱交換器；用于比較主回路出口側(cè)壓力和副回路供料側(cè)壓力的壓力計；以及連接至副回路回流管并且可在副回路產(chǎn)生負壓的抽吸單元。還在設(shè)施不使主回路的截面變窄的情況下，借助于抽吸單元和壓力計，可以調(diào)整熱交換器中需要的正壓力梯度。
[0017]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進一步包括插入抽吸單元與熱交換器之間用于臨時貯存交換介質(zhì)的真空罐，并且進一步包括用于從真空罐抽出交換介質(zhì)的泵。這允許在環(huán)境壓力條件下與副回路的真空區(qū)域和交換介質(zhì)的出口區(qū)域之間的系統(tǒng)分離一起的連續(xù)操作。
[0018]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進一步包括第二控制閥，所述第二控制閥具有連接至副回路供料管的第一入口、連接至副回路回流管的第二入口和連接至真空罐的出口。在需要的情況下，可調(diào)整第一和第二入口之間的流量比，并且由此可適應(yīng)和/或穩(wěn)定系統(tǒng)操作。
[0019]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進一步包括可限制交換介質(zhì)流入至副回路的供料管中的可調(diào)整和/或可交換的節(jié)流器(reducer)。可由此以簡單方式產(chǎn)生副回路的壓降并且適應(yīng)于交換介質(zhì)的給定體積流量。
[0020]優(yōu)選地，抽吸單元包括水噴射泵或真空噴嘴以及可調(diào)整抽吸裝置的抽吸力的流入側(cè)閥。然后，可例如以簡單方式通過在交換介質(zhì)流入側(cè)處的系統(tǒng)壓力來操作抽吸裝置?？蛇x地，還可使用例如電動操作的可調(diào)整的真空泵。
[0021]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備進一步包括用于響應(yīng)于壓力計和/或真空罐占主導(dǎo)的壓力實際值的壓力比較來控制抽吸單元抽吸力的控制單元。可由此連續(xù)地適應(yīng)或優(yōu)化系統(tǒng)操作。此外，控制單元可以構(gòu)造為當(dāng)熱交換器中未達到預(yù)定正壓降和/或在真空罐中不容許的填充水平的水平偏差情況下時，輸出報警或警告信息等?？捎纱诉M一步提高合適的系統(tǒng)操作的可靠性。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的熱處理設(shè)備的優(yōu)選實施方案示于附圖中。單獨的圖為示出待處理產(chǎn)品以及熱交換介質(zhì)通過根據(jù)本發(fā)明熱處理系統(tǒng)的流程圖。
[0023]因此，用于產(chǎn)品2的熱處理設(shè)備I的優(yōu)選實施方案包括具有引導(dǎo)產(chǎn)品2的主回路4以及熱交換介質(zhì)6如加熱的水通過的副回路5的熱交換器3。熱交換器3的主回路4具有入口 4a和出口 4b。副回路具有供料管5a和回流管5b。
[0024]此外，設(shè)備I包括對副回路5的回流管5b起作用以向其施加負壓(下文中稱作回流壓力PSb)的抽吸單元7。優(yōu)選地，抽吸單元7經(jīng)由真空罐8連接至回流管5b。至少不大于回流壓力PSb的負壓(下文中稱作抽吸壓力PSc)，也在真空罐8中占主導(dǎo)。將回流的交換介質(zhì)6收集并且臨時貯存在真空罐8中。真空罐8起到對于用于交換介質(zhì)6的流出管線9的系統(tǒng)分離的作用，流出管線基本上經(jīng)受環(huán)境壓力。為了依靠抽吸壓力PSc從真空罐8輸送出所述介質(zhì)，排出泵10連接至真空罐8的下出口 8a。
[0025]抽吸單元7包括例如水噴射泵或真空噴嘴7a，具有水流動通過以產(chǎn)生真空的管線7b并且具有用于設(shè)定通過管線7b流量的第一控制閥7c。具有第一控制閥7c可以控制對于真空罐8上出口 Sb起作用的抽吸單元7的抽吸力。可選地，抽吸單元7還可在相應(yīng)地可調(diào)整的抽吸力的情況下來電動或氣動操作真空泵等。
[0026]優(yōu)選地，壓力計11、12設(shè)置在主回路4的出口 4b和副回路5的供料管5a處，從而確定主回路4與副回路5之間的實際壓差ΛΡ。因此，用相應(yīng)的軟件控制，還可以以相應(yīng)方式響應(yīng)正或負壓力梯度。由此在熱交換器3區(qū)域內(nèi)可以設(shè)定和監(jiān)控至少符合所述差值ΛΡ的正壓力梯度。
[0027]在真空罐8的上出口 Sb與抽吸單元7之間的區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選地設(shè)置可以測量通過抽吸單元7產(chǎn)生的抽吸壓力PSc的可選的壓力計13?？捎纱艘蕴貏e靈敏的方式控制和監(jiān)控抽吸力。
[0028]減小管線截面的節(jié)流器14例如孔或相應(yīng)的閥等，形成于用于副回路5的供料管5a的壓力計12的區(qū)域內(nèi)。節(jié)流器14優(yōu)選為可交換的從而能夠調(diào)整其流阻以及能夠調(diào)整由此在供料管5a的節(jié)流器14之后引起的一部分壓降。
[0029]優(yōu)選地，至少一個液位探針15a、15b、15c形成于真空罐8上從而測量交換介質(zhì)6的填充水平FS。然后，例如當(dāng)達到最大填充水平時，例如可以觀察用于從流出管線9的壓力系統(tǒng)分離的最小填充水平并且用泵抽出過量交換介質(zhì)6，直至獲得交換介質(zhì)6的適當(dāng)?shù)氖Ｓ嗵畛渌健?br> [0030]具有單向閥17的流出管線16連接至真空罐8的上出口 Sb從而避免正常運行期間周圍空氣的壓力補償，并且能夠在需要的情況下，通過單向閥17沖洗真空罐8。
[0031]優(yōu)選地，在副回路5的供料管5a與回流管5b之間形成具有可調(diào)整流量的旁路管線18。然后，優(yōu)選地用第二控制閥19可調(diào)整交換介質(zhì)6流動通過熱交換器3的量6’和交換介質(zhì)6流動通過旁路管線18的量6’ ’。然后，例如可借助于第一控制閥7c和第二控制閥19來控制熱交換器3交換的熱量和主回路4與副回路5之間的正壓力梯度。這能夠使系統(tǒng)操作靈活且穩(wěn)定。
[0032]設(shè)置控制單元20用于評價壓力計11、12、13的實際測量值。然后，該單元還優(yōu)選地用作控制/調(diào)整第一控制閥7c、第二控制閥19和排出泵10和/或用于監(jiān)控真空罐8的填充水平。此外，在不容許偏離預(yù)定的壓力值和/或填充水平的情況下，控制單元20可以構(gòu)造為輸出適當(dāng)?shù)腻e誤信息或報警信號等。
[0033]待通過主回路4的產(chǎn)品2例如為含有水果片或纖維等的食物，特別地為飲料。不用說，還可用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I處理低粘性產(chǎn)品或均勻粘稠度的產(chǎn)品。因此，特別地可以用具有不同的粘稠度和流動特征的產(chǎn)品2進行靈活的系統(tǒng)操作。
[0034]主回路的入口壓力PPa為不大于2巴、特別地不大于1.5巴。主回路4的出口壓力PPb為不大于1.5巴、優(yōu)選地基本上相應(yīng)于環(huán)境壓力。副回路5的供料壓力PSa與主回路4的出口壓力PPb之間的壓差Λ P至少為0.5巴、優(yōu)選地至少I巴。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的方法可例如如下進行:
[0036]響應(yīng)于通過副回路5的交換介質(zhì)6的給定流量，例如安裝適當(dāng)?shù)墓?jié)流器14。調(diào)整抽吸單元7的抽吸力，從而將交換介質(zhì)6在負壓下輸送通過副回路5，并且在此觀察需要的從主回路4至副回路5的最小正壓力梯度。
[0037]產(chǎn)品2通過主回路4的同時，用壓力計11、12連續(xù)監(jiān)控實際值。如果確定的壓差ΔΡ的實際值降到預(yù)定的閾值之下，可例如增加抽吸單元7的抽吸力。為了適應(yīng)熱交換，可借助于第二控制閥19調(diào)整交換介質(zhì)6的流量6’、6’ ’之比?？捎门懦霰?0將真空罐8的填充水平FS保持在適合的水平范圍內(nèi)。檢測到測量的壓力值和/或填充水平偏離容許值范圍時，可借助于控制單元20輸出錯誤信息或報警信號等。
【權(quán)利要求】
1.一種基本上液體的產(chǎn)品(2)的熱處理方法，特別地巴氏瞬間滅菌法，其中所述產(chǎn)品通過熱交換器(3)的主回路(4)，并且液體的交換介質(zhì)(6)通過所述熱交換器的副回路(5)，同時觀察正壓力梯度，其特征在于 借助于施加至所述副回路的所述回流管(5b)的負壓(PSb)產(chǎn)生所述正壓力梯度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中響應(yīng)于所述主回路(4)的出口(4b)與所述副回路(5)的供料管(5a)之間的測量的壓差(ΛΡ)，調(diào)整所述負壓(PSb)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在真空罐(8)中收集回流的交換介質(zhì)(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中調(diào)整所述真空罐(8)中的壓力(PSc)，從而在所述畐O回路(5)的所述供料管(5a)中負壓(PSa)占主導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中依靠所述真空罐中占主導(dǎo)的壓力(PSc)，用泵抽出所述真空罐(8)中收集的交換介質(zhì)(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一項所述的方法，其中監(jiān)控所述真空罐(8)中的至少一個填充水平(FS)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的方法，其中借助于可調(diào)整和/或可交換的節(jié)流器(14)，有針對地減少通過所述供料管(5a)的流量。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的方法，其中所述主回路(4)的出口(4b)基本上的環(huán)境壓力和/或所述主回路(4)的入口(4a)不大于2巴的靜壓占主導(dǎo)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所述的方法，其中所述產(chǎn)品(2)包括產(chǎn)品片和/或產(chǎn)品纖維。
10.一種可流動的產(chǎn)品(2)的熱處理設(shè)備，其包括: -其上形成用于所述產(chǎn)品的主回路(4)和用于交換介質(zhì)(6)的副回路(5)的熱交換器(3)； -用于比較所述主回路的出口側(cè)壓力(PPb)和所述副回路的供料側(cè)壓力(PSa)的壓力計(11、12);和 -連接至所述副回路的回流管(5b)并且可在所述副回路中產(chǎn)生負壓的抽吸單元(7)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其進一步包括插入所述抽吸單元(7)與所述熱交換器(3)之間用于臨時貯存所述交換介質(zhì)(6)的真空罐(8)，并且進一步包括用于從所述真空罐抽出所述交換介質(zhì)的泵(10)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述設(shè)備進一步包括第二控制閥(19)，所述第二控制閥(19)具有連接至所述副回路(5)的供料管(5a)的第一入口、連接至所述副回路(5)的所述回流管(5b)的第二入口和連接至所述真空罐(8)的出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12任一項所述的設(shè)備，所述設(shè)備進一步包括可限制所述交換介質(zhì)(6)流入至所述副回路(5)的供料管(5a)中的可調(diào)整和/或可交換的節(jié)流器(14)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13任一項所述的設(shè)備，其中所述抽吸單元(7)包括水噴射泵或真空噴嘴(7a)以及可調(diào)整所述抽吸裝置的抽吸力的第一控制閥(7c)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14任一項所述的設(shè)備，所述設(shè)備進一步包括控制單元(20)，所述控制單元(20)用于響應(yīng)于所述壓力計(11、12)的壓力比較和/或所述真空罐(8)中占主導(dǎo)的壓力(PSc)的實際值來控制所述抽吸單元(7)的抽吸力。
【文檔編號】A23L2/46GK103919235SQ201410016145
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月16日
【發(fā)明者】T·榮格, F·尤斯特爾, 斯蒂芬·普斯勒, S·博邦, M·弗里斯特 申請人:克朗斯股份公司