專利名稱：具有集成的熱泵的巴氏殺菌裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對被充注液體的容器例如飲料瓶或飲料罐進(jìn)行巴 氏殺菌的裝置和方法。在這種情況下，熱交換器的部分通過熱泵實(shí)現(xiàn)，所 述熱泵設(shè)在巴氏殺菌區(qū)的一個或多個區(qū)段與冷卻區(qū)的那些區(qū)段之間。
背景技術(shù)：
用于在飲料工業(yè)中保存食品的巴氏殺菌系統(tǒng)和方法是公知的，且以多 種方式使用。在這些系統(tǒng)的情況下，容器例如瓶、罐、袋等以大致連續(xù)的 方式以準(zhǔn)備好的流向或一個在另一個之后被傳送通過巴氏殺菌裝置。
這些巴氏殺菌裝置和方法以這種方式實(shí)施為了恰當(dāng)?shù)募訜岷屠鋮s， 被充注液體的容器被傳送通過具有相應(yīng)的下降溫度的區(qū)段。也可被分段且 溫度大致保持在合適的高水平下的巴氏殺菌區(qū)定位在被分段的加熱和冷卻
區(qū)之間。DE4314662A1、 DE20317441U1、 DE10042528A1、 DE19908035A1 或EP0430907B1描述了這些類型的巴氏殺菌裝置和方法。在裝置的內(nèi)部， 容器被用液體噴灑或淋浴，以實(shí)現(xiàn)加熱、冷卻或等溫狀態(tài)。
在這種情況下，巴氏殺菌過程或衛(wèi)生消毒過程主要取決于溫度和停留 時間。由于封閉的容器的溫度僅可以有限的方式增大，因此停留時間必須 增長，這意味著巴氏殺菌裝置結(jié)構(gòu)非常大。在正常操作中，它們具有大的 液體體積，所述大的液體體積具有高的能量儲量。還公知的是，以合適的 方式往復(fù)地傳送加熱和冷卻區(qū)的區(qū)段的液體，以便回收盡可能多的熱量。
理想過程的問題是，巴氏殺菌裝置結(jié)構(gòu)上必須非常大，以便以期望的 同流換熱(rekuperativen)方式冷卻經(jīng)過巴氏殺菌和充注的容器，然而，在 理想方式中，僅可實(shí)現(xiàn)比第一加熱區(qū)段的溫度稍高的冷卻溫度。
為了節(jié)省能量以及具有更好的可控性，DE69414611T2提出了在正常操
作中不要在巴氏殺菌區(qū)淋浴被充注的容器，并提出借助于合適的互連和收 集液體的噴淋實(shí)現(xiàn)靈活的最優(yōu)控制。由于在正常操作中在巴氏殺菌區(qū)中沒有能量施加，因此可以假定，為了達(dá)到相同的保存效果，需要相當(dāng)大的能 量導(dǎo)入加熱區(qū)，這意味著，整個裝置的尺寸可能增大。
DE10351689A1提出以這種方式將巴氏殺菌系統(tǒng)連接到充注系統(tǒng)，使 得容器充注被預(yù)加熱，且封閉的容器以稍微升高的溫度進(jìn)入巴氏殺菌過程。 這種類型的連接對于降低出口處的終端溫度是有利的，然而，由于要充注 的液體的溫度在充注過程的上游肯定不能以任意的方式增大以防止嚴(yán)重的 起泡等，因此，可傳遞的熱量有限。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)改進(jìn)的巴氏殺菌裝置，與現(xiàn)有技 術(shù)相比，所述巴氏殺菌裝置在經(jīng)濟(jì)性或能量效率方面不存在缺點(diǎn)。
上述目的借助于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明涉及一種用于封閉容器中的液體 的熱處理的巴氏殺菌裝置，所述巴氏殺菌裝置包括加熱區(qū)、巴氏殺菌區(qū)和 冷卻區(qū)，其中，每個區(qū)可包括一個或多個區(qū)段。被充注液體的容器在正常 操作中從巴氏殺菌裝置的入口被傳送通過所有區(qū)段到達(dá)巴氏殺菌裝置的出 口，其中，在區(qū)段中設(shè)有用于加熱、巴氏殺菌和/或冷卻的噴淋裝置。為了 熱回收， 一個或多個區(qū)段的噴淋液體被收集在收集器皿中，且所述液體在 各個區(qū)段之間以合適的方式交換，以用于加熱或冷卻目的。在這種情況下， 根據(jù)本發(fā)明的巴氏殺菌裝置包括熱泵，所述熱泵借助于管路和傳送單元以 這種方式連接到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段和冷卻區(qū)的區(qū)段，使得冷卻區(qū)的區(qū)段的 液體量的熱量的一部分可借助于熱泵傳遞到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段中。
巴氏殺菌裝置的一種改進(jìn)在于，
a) 傳送單元和管路連接到巴氏殺菌區(qū)段的收集器皿，其中，所述管路 通向熱泵的熱側(cè)，所述管路與所述熱泵的熱側(cè)熱接觸，且所述管路從那里 在巴氏殺菌區(qū)段的噴淋裝置之前向下游延伸；以及
b) 另一傳送單元和管路連接到冷卻區(qū)段的收集器皿，其中，所述管路 通向熱泵的冷側(cè)，所述管路與所述熱泵的冷側(cè)熱接觸，且所述管路從那里 在冷卻區(qū)段的噴淋裝置之前向下游延伸。
在這種情況下，熱泵的熱側(cè)是指被提供用于熱量輸出的一側(cè)，冷側(cè)是 指被提供用于熱量吸收的一側(cè)。噴淋水的一部分的所述直接加熱確定地向巴氏殺菌區(qū)段提供非常有效 的熱量輸入，這是因?yàn)樵谙掠螞]有使用熱交換器。此外，易于通過與相應(yīng) 量的熱水混合控制所需的溫度。
一種改進(jìn)在于，混合裝置或混合部分設(shè)在噴淋裝置的上游，新鮮水管 路以及來自熱泵的管路還通到所述混合裝置或混合部分中。因此，即使在 例如由于損壞引起中斷的情況下，也可以以有效和非常簡單的方式防止巴 氏殺菌區(qū)中的過熱。在較小的干擾的情況下，甚至不必對熱泵的輸出進(jìn)行 節(jié)流或暫時地斷開回路。
基本上，具有兩種有意義的互連變型。 一方面，在一種變型中，借助 于熱泵和合適的管路連接的冷卻區(qū)的區(qū)段是未以同流換熱的方式連接到巴 氏殺菌區(qū)的區(qū)段的區(qū)段。另一方面，在另一種變型中，經(jīng)由熱泵連接的冷 卻區(qū)的區(qū)段是以同流換熱的方式連接到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段的區(qū)段。顯然， 組合方案也是可想到的，或具有考慮臨時的邊界氣候條件的過程可能性。 還存在這種類型的特殊的實(shí)施例，其中，冷卻區(qū)的一個以上的區(qū)段經(jīng)由熱 泵和合適的管路連接到巴氏殺菌區(qū)的一個或多個區(qū)段，其中，冷卻區(qū)的所 述區(qū)段可提供被同流換熱連接的區(qū)段或不具有同流換熱連接的冷區(qū)段。
本發(fā)明中還包括一種用于對液體介質(zhì)進(jìn)行巴氏殺菌的方法，其中，使 用了根據(jù)前述的特殊實(shí)施例中任一實(shí)施例的巴氏殺菌裝置。 一種優(yōu)化的變 型是，來自熱交換器且流到巴氏殺菌區(qū)段的液體使相應(yīng)的區(qū)段的噴淋液體
具有所需溫度的最大值，在理想方式中，具有比該所需溫度低5。 -15°的 溫度。這種類型的方法變型的優(yōu)點(diǎn)在于，熱泵可以以恒定的輸出連續(xù)地運(yùn) 行，且僅必須增加相當(dāng)小的體積流量的熱水。該體積流量作為循環(huán)液體從 巴氏殺菌區(qū)段取出，且借助于外部熱交換器以公知的方式被加熱。
通過使用熱泵，具有12。C的入口溫度、31.8。C的出口溫度和15m的原 始長度的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的巴氏殺菌裝置可被構(gòu)造成縮短大約3m。具有相同的入 口溫度的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)中的巴氏殺菌裝置具有30.9'C的較低出口溫 度。這能夠在不增加能量需求方面的操作成本的情況下實(shí)現(xiàn)。


下面，借助于圖1以示例性的方式概述巴氏殺菌裝置和巴氏殺菌方法。
具體實(shí)施例方式
圖1中的示意性圖示示出了巴氏殺菌裝置l，該巴氏殺菌裝置具有入口
2、出口 3和多個區(qū)段4-11。從左到右，已被傳送到入口2中的示意性表示 的容器依次行進(jìn)通過加熱區(qū)段4、加熱區(qū)段5、巴氏殺菌區(qū)段6、 7和8、冷 卻區(qū)段9、冷卻區(qū)段IO和冷區(qū)段11。區(qū)段4和10以及區(qū)段5和9以同流 換熱的方式互連，收集的噴淋水收集在其中，且借助于泵12并經(jīng)由管路13 傳送到相應(yīng)的其他區(qū)段并在那里借助于合適的現(xiàn)有的噴淋裝置14噴淋。巴 氏殺菌區(qū)段7和8中的噴淋水也被收集，并借助于噴淋裝置15在同一區(qū)段 中通過內(nèi)部循環(huán)再一次被噴淋。為此，部分流16連續(xù)地被取出并被引導(dǎo)經(jīng) 過熱交換器17，以用于加熱，并隨后在巴氏殺菌區(qū)段7和8中被噴淋。
可看出圖1中的熱泵18具有冷側(cè)19和熱側(cè)20。冷區(qū)段11和巴氏殺菌 區(qū)段6借助于熱泵18以熱方式間接連接。收集在冷區(qū)段11中的水被取出 并傳送到熱泵18的冷側(cè)19，在此，從其提取能量，使得較冷的水流回到冷 區(qū)段11中并在那里直接被噴淋。以這種方式回收的可傳遞的能量部分在熱 泵18的熱側(cè)20釋放給噴淋水，所述噴淋水已經(jīng)由管路21和泵22從巴氏 殺菌區(qū)段6的收集器皿23取出。在混合部分24中，來自熱泵18的熱的返 回水以合適的方式與來自管路25的熱水部分流和/或來自管路26的冷水部 分流混合。
附圖標(biāo)記列表
1 巴氏殺菌裝置
2 入口
3 出口
4 冷區(qū)段
5 冷區(qū)段
6 巴氏殺菌區(qū)段
7 巴氏殺菌區(qū)段
8 巴氏殺菌區(qū)段
9 冷卻區(qū)段10 冷卻區(qū)段
11 冷區(qū)段
12 泵
13 管路
14 噴淋裝置
15 噴淋裝置
16 部分流
17 熱交換器
18 熱泵
19 熱泵的冷側(cè)
20 熱泵的熱側(cè)
21 管路
22 泵
23 收集器皿
24 混合部分
25 管路
26 管路
權(quán)利要求
1.一種用于封閉容器中的液體的熱處理的巴氏殺菌裝置，所述巴氏殺菌裝置包括加熱區(qū)、巴氏殺菌區(qū)和冷卻區(qū)，其中，每個區(qū)可包括一個或多個區(qū)段，且被充注液體的容器可從巴氏殺菌裝置的入口被引導(dǎo)通過所有區(qū)段到達(dá)巴氏殺菌裝置的出口，而且在區(qū)段中設(shè)有用于加熱、巴氏殺菌和/或冷卻的噴淋裝置，其中，為了熱回收，一個或多個區(qū)段的噴淋液體被收集在收集器皿中，且所述液體在各個區(qū)段之間以合適的方式交換，以用于加熱或冷卻目的，其特征在于，巴氏殺菌裝置包括熱泵，所述熱泵借助于管路和傳送單元以這種方式連接到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段和冷卻區(qū)的區(qū)段，使得冷卻區(qū)的區(qū)段的液體量的熱量的一部分可借助于所述熱泵傳遞到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段中。
2. 如權(quán)利要求l所述的巴氏殺菌裝置，其特征在于，a) 傳送單元和管路連接到巴氏殺菌區(qū)段的收集器皿，其中，所述管路 通向熱泵的熱側(cè)，所述管路與所述熱泵的熱側(cè)熱接觸，且所述管路從那里 在巴氏殺菌區(qū)段的噴淋裝置之前向下游延伸；以及b) 另一傳送單元和管路連接到冷卻區(qū)段的收集器皿，其中，所述管路 通向熱泵的冷側(cè)，所述管路與所述熱泵的冷側(cè)熱接觸，且所述管路從那里 在冷卻區(qū)段的噴淋裝置之前向下游延伸，其中，熱泵的熱側(cè)是指被提供用于熱量輸出的一側(cè)，冷側(cè)是指被提供 用于熱量吸收的一側(cè)。
3. 如權(quán)利要求2或3所述的巴氏殺菌裝置，其特征在于，混合裝置或 混合部分設(shè)在噴淋裝置的上游，新鮮水管路以及來自熱泵的管路還通到所 述混合裝置或混合部分中。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一所述的巴氏殺菌裝置，其特征在于，經(jīng)由 熱泵和合適的管路連接的冷卻區(qū)的區(qū)段是未以同流換熱的方式連接到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段的區(qū)段。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一所述的巴氏殺菌裝置，其特征在于，經(jīng)由 熱泵連接的冷卻區(qū)的區(qū)段是以同流換熱的方式連接到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段的 區(qū)段。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一所述的巴氏殺菌裝置，其特征在于，冷卻 區(qū)的一個以上的區(qū)段經(jīng)由熱泵和合適的管路連接到巴氏殺菌區(qū)的一個或多 個區(qū)段，其中，冷卻區(qū)的所述區(qū)段可提供被同流換熱連接的區(qū)段或不具有 同流換熱連接的冷區(qū)段。
7. —種用于對液體介質(zhì)進(jìn)行巴氏殺菌的方法，其中，使用了前述權(quán)利 要求中任一所述的巴氏殺菌裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，來自熱交換器且流到巴氏 殺菌區(qū)段的液體使相應(yīng)的區(qū)段的噴淋液體具有所需溫度的最大值，在理想 方式中，所述噴淋液體具有比所述所需溫度低5。 -15°的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于封閉容器中的液體的熱處理的巴氏殺菌裝置，所述巴氏殺菌裝置包括加熱區(qū)、巴氏殺菌區(qū)和冷卻區(qū)，其中，每個區(qū)可包括一個或多個區(qū)段，且被充注液體的容器可從巴氏殺菌裝置的入口被引導(dǎo)通過所有區(qū)段到達(dá)巴氏殺菌裝置的出口，而且在區(qū)段中設(shè)有用于加熱、巴氏殺菌和/或冷卻的噴淋裝置，其中，為了熱回收的目的，一個或多個區(qū)段的噴淋液體收集在收集器皿中，且所述液體在各個區(qū)段之間以合適的方式交換，以用于加熱或冷卻目的。巴氏殺菌裝置包括熱泵，所述熱泵借助于管路和傳送單元連接到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段和冷卻區(qū)的區(qū)段，使得冷卻區(qū)的區(qū)段的液體量的熱量的一部分可借助于該熱泵傳送到巴氏殺菌區(qū)的區(qū)段中。
文檔編號A61L2/04GK101588823SQ200780050347
公開日2009年11月25日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者J·閔采爾 申請人:Khs股份公司