DE102011110210A1

DE102011110210A1 - Verfahren zum Steuern einer Pasteurisiervorrichtung sowie Pasteurisiervorrichtung

Info

Publication number: DE102011110210A1
Application number: DE102011110210A
Authority: DE
Inventors: Andre Ratke; Frank Köppel
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-02-21
Also published as: WO2013023739A1

Abstract

Verfahren zum Steuern von Pasteurisiervorrichtungen für mit einem Füllgut gefüllte Behälter, wobei die Behälter in einer Transportrichtung durch wenigstens einen ersten Behandlungsabschnitt zum Vorwärmen der Behälter und des Füllgutes, durch wenigstens einen zweiten Behandlungsabschnitt zum Pasteurisieren der Behälter und des Füllgutes durch Beaufschlagung der Behälter mit wenigstens einer erhitzten Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise mit erhitztem Wasser, und durch wenigstens einen dritten Behandlungsabschnitt zum Rückkühlen der Behälter und des Füllgutes bewegt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Pasteurisiervorrichtung Patentanspruch 7.
U. a. in der Getränkeindustrie ist es speziell bei leicht verderblichen Produkten oder Füllgütern üblich, die mit dem jeweiligen Füllgut gefüllten und verschlossenen Behälter und das in dem jeweiligen Behälter enthaltene Füllgut in Pasteurisieranlagen oder -vorrichtungen zu sterilisieren bzw. pasteurisieren. Bei bekannten Pasteurisiervorrichtungen werden die Behälter in der Regel mit einer gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßigen Transportgeschwindigkeit mittels eines Transporteurs von einem Eingangsbereich zu einem Ausgangsbereich der Pasteurisiervorrichtung gefördert. Hierbei werden die Behälter und das Füllgut auf eine Pasteurisiertemperatur erhitzt und auf dieser solange gehalten bis der jeweilige Behälter und dessen Füllgut mit den für einen angestrebten Pasteurisierungsgrad erforderlichen Pasteurisiereinheiten beaufschlagt sind. Anschließend erfolgt auch zur Beendigung des Pasteurisiervorgangs und zur Vermeidung einer Überpasteurisierung ein Abkühlen der Behälter und des Füllgutes auf eine Endtemperatur.
Die hierbei verwendeten tunnelartigen Pasteurisiervorrichtungen haben grundsätzlich einen ersten Behandlungs- oder Aufheizabschnitt, der in der Regel für ein Aufheizen oder Vorwärmen der Behälter auf eine Temperatur unterhalb der Pasteurisiertemperatur dient, einen zweiten in Transportrichtung der Behälter anschließenden Behandlungs- oder Pasteurisierabschnitt, der als Überhitzungs- und Pasteurisierbereich zum Erhitzen der Behälter und des Füllgutes auf die Pasteurisiertemperatur und zur Beaufschlagung des Füllgutes mit den erforderlichen Pasteurisiereinheiten dient, und daran in Transportrichtung der Behälter anschließend einen dritten Behandlungs- oder Abkühlabschnitt, der zur Unterbrechung des Pasteurisiervorgangs nach Verabreichung der erforderlichen Pasteurisiereinheiten und zum Abkühlen bzw. Rückkühlen der Behälter und des Füllgutes auf eine Ausgangstemperatur dient. In der Regel sind die einzelnen Behandlungsabschnitte jeweils von mehreren in Transportrichtung der Behälter aufeinanderfolgenden Behandlungszonen gebildet, um u. a. ein das Füllgut und/oder die Behälter schonendes Erwärmen und Erhitzen sowie Abkühlen zu erreichen.
Das Erwärmen, das Erhitzen und das Abkühlen oder Rückkühlen der Behälter und damit auch des Füllgutes erfolgt in der Regel unter Verwendung von Überrieselungs-, Sprüh- oder Düsenanordnungen durch Be- und/oder Übersprühen der Behälter mit Sprüh- oder Behandlungsflüssigkeiten, z. B. Wasser, deren Temperatur zumindest im nicht unterbrochenen oder störungsfreien Betrieb dem bei diesem Betrieb angestrebten zeitlichen Temperaturverlauf der Behälter und des Füllgutes angepasst ist.
Das die Behälter durch die Behandlungsabschnitte bzw. deren Behandlungszonen transportierende Transportelement ist beispielsweise ein Förderband, welches für einen Durchtritt der Behandlungsflüssigkeiten nach unten ausgebildet ist. Unter dem Transporteur sind in den Behandlungszonen Auffangelemente in Form von Auffangwannen oder -behältern vorgesehen, aus denen die jeweilige Behandlungsflüssigkeit für eine erneute Verwendung über Rohrleitungen und Pumpen an die Düsenanordnungen der Behandlungszonen zurückgeführt wird.
Da die Pasteurisiervorrichtung Bestandteil einer Gesamtanlage ist, die beispielsweise zumindest Maschinen oder Aggregate zum Füllen, Verschließen, Etikettieren und Verpacken der Behälter aufweist, ist es zumindest üblich, bei einem Stopp der Gesamtanlage, z. B. bei Produktionsunterbrechungen und/oder bei Störungen in der Gesamtanlage die Transportbewegung der Behälter durch die Pasteurisiervorrichtung zu stoppen, um einen Behälterstau oder Lücken im Behälterstrom zu vermeiden. Zur Vermeidung einer Überpasteurisierung und der damit verbundenen Beeinträchtigung zumindest der geschmacklichen Qualität des Füllgutes ist es auch üblich, diejenigen Behälter, die sich bei einem solchen Stopp zufällig in dem zweiten Behandlungsabschnitt, d. h. in dem Überhitzung- und Pasteurisierabschnitt befinden, zumindest nach der Verabreichung der notwendigen Pasteurisiereinheiten auf oder unter eine sogenannte Cut-Off-Temperatur abzukühlen, die deutlich unter der Pasteurisiertemperatur liegt, und dadurch eine zu einer Überpasteurisierung führenden Beaufschlagung dieser Behälter mit weiteren Pasteurisiereinheiten zu vermeiden.
Das Abkühlen der Behälter und damit des Füllgutes auf oder unter die Cut-Off-Temperatur erfolgt durch das Be- und/oder Übersprühen mit Behandlungsflüssigkeit, die dafür eine entsprechend reduzierte Temperatur aufweist.
Eine Lücke im Behälterstrom oder auch das Leerfahren der Pasteurisiervorrichtung hätten zur Folge, dass das wärmetechnische Gleichgewicht zwischen den aufzuheizenden und abzukühlenden Behältern nachhaltig gestört wird. Im einem solchen Störungsfall sind regelungstechnische Eingriffe in den Wärmehaushalt der Maschine notwendig, da die Behälter sonst nach Beendigung des Stopps die Pasteurisiervorrichtung zunächst mit einer zu hohen Endtemperatur verlassen würden, wobei später die Behälter und das Füllgut nach dem Passieren des Pasteurisierabschnitts nicht ausreichend schnell abgekühlt werden, und zwar mit der Gefahr einer Überpasteurisierung, und schließlich die in den Pasteurisierabschnitt einlaufenden Behälter und deren Füllgut nicht auf die erforderliche Pasteurisiertemperatur erhitzt werden.
Zum Abkühlen der Behälter im Störungsfall auf oder unter die Cut-Off-Temperatur wird beispielsweise auf eine externe Kältelast zurückgegriffen, d. h. die zum Abkühlen verwendete Behandlungsflüssigkeit wird unter Wärmeabfuhr nach außen gekühlt und/oder ihr wird zur Reduzierung der Temperatur kalte Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise kaltes Frischwasser beigemischt. Nachteilig hierbei ist u. a., dass durch die Zufuhr von kalter Behandlungsflüssigkeit und/oder durch die Abfuhr von Wärmeenergie hohe Betriebskosten entstehen, wobei abgesehen von den Energiekosten in zunehmendem Maße die Kosten für die zum Abkühlen bzw. Beimischen verwendete kalte Behandlungsflüssigkeit (Frischwasser) und deren anschließende Entsorgung ins Gewicht fallen.
Es sind bereits Vorschläge zur Vermeidung der vorbeschriebenen Folgen von Unterbrechungen und Störungen bekannt. So ist z. B. eine Pasteurisiervorrichtung bekannt ( US 4,331,629 ), bei der Energieverluste durch Störungen bzw. durch im Behälterstrom auftretende Lücken dadurch vermieden werden sollen, dass Behandlungsflüssigkeiten mit verschiedenen Temperaturen in Tanks zwischengespeichert und nach dem Beheben einer Störung, d. h. beim Wiederanlauf des Behälterstromes dem Prozess zugeführt werden. Hinsichtlich der zu speichernden Behandlungsflüssigkeiten wird vorgeschlagen, diese zum einen den zum Vorwärmen und zum Pasteurisieren dienenden Behandlungsabschnitten oder Behandlungszonen und zum anderen den zum Rückkühlen der Behälter dienenden Behandlungszone zu entnehmen. Hierdurch ergibt sich, dass die gespeicherten Behandlungsflüssigkeiten jeweils eine Mischtemperatur aufweisen. Die Mischtemperaturen liegen dabei zwischen den jeweiligen, in den einzelnen Behandlungszonen herrschenden Temperaturen eine Optimierung der Energiebilanz, insbesondere auch in dem Pasteurisierabschnitt und in dessen Behandlungszonen ist nicht vorgesehen.
Bekannt ist weiterhin eine Pasteurisiervorrichtung ( JP 10-225503 ), die einen Speichertank für heiße Behandlungsflüssigkeit und einen Speichertank für kalte Behandlungsflüssigkeit aufweist. Im Falle einer Unterbrechung des Behältertransportes wird zur Vermeidung einer Überpasteurisierung kalte Behandlungsflüssigkeit aus dem zugehörigen Speichertank an den Pasteurisierabschnitt zum Abkühlen der Behälter und des Füllgutes geleitet.
Bekannt ist weiterhin eine Pasteurisiervorrichtung ( EP 2 058 386 B1 ), bei der bei einem produktionsbedingten Stopp durch Umleitung von Prozesswasserströmen in den Aufheiz- und Abkühlabschnitten der Pasteurisiervorrichtung Wärmeenergie aus heißen Pasteurisierzonen entnommen und diese mit kälterem Prozesswasser aus einem Speichertank oder aus Aufheiz- und Abkühlzonen heruntergekühlt werden.
Nachteilig hierbei ist u. a., dass dabei zwangsläufig Bereiche der Pasteurisiervorrichtung erwärmt werden, in denen diese zusätzliche Erwärmung nicht erwünscht ist, beispielsweise Bereiche oder Behandlungszonen des an den Pasteurisierabschnitt anschließenden Abkühlabschnitts, und dass von Außen her zusätzliches Kühlwasser zugeführt, d. h. letztlich auf eine externe Kältelast zurückgegriffen werden muss.
Bekannt ist schließlich eine Pasteurisiervorrichtung EP 10038451 B1 , bei der bei einem produktionsbedingten oder durch eine Störung bedingten Stopp des Behälterstroms durch Umleitung von Prozesswasserströmen in zusätzliche Puffertanks eine augenblicklich nicht benötigte Energie (Kälteenergie oder Wärmeenergie) zwischengespeichert wird, um diese dann zur gegebenen Zeit, d. h. nach Aufhebung des Stopps wieder nutzen zu können.
Dem gesamten Stand der Technik ist gemeinsam, dass die Wärmeenergie und/oder die Kältelast zwischen dem ersten Behandlungsabschnitt bzw. Aufwärmabschnitt und dem dritten Behandlungsabschnitt bzw. Ab- oder Rückkühlabschnitt mittels der Behandlungsflüssigkeiten hin und hergepumpt werden, um den Verbrauch an Energie und Frischwasser und damit die Betriebskosten der Pasteurisiervorrichtung so gering, wie möglich zu halten, allerdings unter Inkaufnahme der vorgenannten Nachteile.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern von Pasteurisiervorrichtungen aufzuzeigen, mit dem ohne Beeinträchtigung des wärmetechnischen Gleichgewichtes zwischen den zum Vorwärmen und zum Ab- oder Rückkühlen dienenden Behandlungsabschnitten und ohne oder im Wesentlichen ohne Wärmeverlust eine Überpasteurisierung der Behälter und des Füllgutes bei einem Stopp des Behältertransportes zuverlässig verhindert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Pasteurisiervorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 7.
Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass das Abkühlen der im Pasteurisierabschnitt befindlichen Behälter und deren Füllgut auf eine gewünschte Temperatur, beispielsweise auf oder unter die Cut-Off-Temperatur bei einem produktionsbedingten und/oder durch eine Störung verursachten Stopp des Behältertransports durch Nutzung der internen Kältelast des Pasteurs erfolgt.
Die Energie bleibt somit in dem Pasteurisierabschnitt erhalten. Auf eine externe Kältelast auch von anderen Behandlungsabschnitten, die zum Vorwärmen und zum Rückkühlen der Behälter vorgesehen sind, muss für das Abkühlen der Behälter auf die Cut-Off-Temperatur nicht zurückgegriffen werden.
Unter „Kältelast” ist im Sinne der Erfindung allgemein die Fähigkeit oder Kapazität eines Bereichs oder Volumens mit einer ersten Temperatur zur Aufnahme von Wärmeenergie aus einem anderen Bereich oder Volumen mit einer zweiten höheren Temperatur, insbesondere zum Abkühlen des anderen Bereichs oder Volumens zu verstehen.
Unter „interner Kältelast” ist im Sinne der Erfindung speziell diejenige Kältelast zu verstehen, die der Teil des Pasteurisierabschnitts und die dort vorhandenen gefüllten Behälter bereitstellen, in dem die Behälter insbesondere auch bei einem normalem, nicht unterbrochenen und/oder störungsfreien Betrieb eine Temperatur aufweisen, die in der Regel kleiner ist als die Cut-Off-Temperatur.
Da das Abkühlen der Behälter in dem Pasteurisierabschnitt auf oder unter die Cut-Off-Temperatur unter Nutzung der internen Kältelast erfolgt, wird hierbei das Energie- und/oder Temperaturgleichgewicht zwischen dem zum Aufwärmen dienenden Behandlungsabschnitt und dem zum Abkühlen dienenden Behandlungsabschnitt bzw. deren Behandlungszone nicht gestört.
Sofern z. B. nach einem Verbrauch der internen Kältelast ein Abführen von Wärmeenergie an die Umgebung erforderlich ist, erfolgt dies beispielsweise über einen Kühler, beispielsweise über einen Kühlturm, oder aber auch durch die Zufuhr von Frischwasser zum Pasteur erfolgen.
„Behälter” sind im Sinne der Erfindung insbesondere Dosen, Flaschen, Tuben, Pouches, jeweils aus Metall, Glas und/oder Kunststoff, aber auch andere Packmittel, die zum Abfüllen von flüssigen, pastösen oder viskosen Produkten aller Art und und/oder jeglichen Mischungsverhältnisses geeignet sind.
Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Funktionsdarstellung eine Pasteurisiervorrichtung zum Pasteurisieren von mit einem flüssigen Füllgut gefüllten und verschlossenen Behältern;
2 in einem Temperatur-Zeit-Diagramm den Temperaturverlauf der Behälter und des in diese Behälter abgefüllten Füllgutes während der Behandlung in der Pasteurisiervorrichtung der 1, und zwar bei einem störungsfreien Betrieb.
In den Figuren ist 1 eine Pasteurisiervorrichtung zum Pasteurisieren von Behältern 2 und von in diesen abgefüllten Produkten (Füllgut). Die Pasteurisiervorrichtung 1, die Bestandteil einer Gesamtanlage mit verschiedenen weiteren Komponenten z. B. zum Bereitstellen, Füllen, Verschließen, Etikettieren und Verpacken der Behälter 2 ist, umfasst einen Transporteur 3, mit dem die Behälter 2 in einer Transportrichtung A durch die tunnelartige Pasteurisiervorrichtung 1 bzw. durch deren Behandlungsabschnitte 4, 5 und 6 bewegt werden, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform mit ihrer Behälterachse in vertikaler Richtung orientiert und mit dem Behälterboden auf dem Transporteur 3 bzw. auf einer von diesem gebildeten Transportfläche aufstehend.
Von den Behandlungsabschnitten 4–6, die entsprechend der Wertigkeit ihrer Bezugsziffern in Transportrichtung A aufeinander folgen, dient der erste Behandlungsabschnitt 4 generell zum Vorwärmen der Behälter 2 auf eine Temperatur T1 beispielsweise im Bereich zwischen 30°C–40°C, z. B. auf eine Temperatur T1 von etwa 34°C, der zweite Behandlungsabschnitt 5 zum Pasteurisieren der Behälter 2 und des in diese abgefüllten Füllgutes durch Erhitzen auf die Sterilisations- bzw. Pasteurisiertemperatur T2 von beispielsweise 60°C–85°C und der dritte Behandlungsabschnitt 6 zur Beendigung des Pasteurisiervorgangs sowie zum Abkühlen oder Rückkühlen der Behälter 2 und des Füllgutes auf eine Endtemperatur T3 deutlich unter der Pasteurisiertemperatur T2, beispielsweise auf eine Temperatur T3 im Bereich von etwa 21°C–40°C.
Das Vorwärmen, Erhitzen und Rückkühlen der Behälter 2 erfolgt in den Behandlungsabschnitten 4, 5 und 6 jeweils durch Überrieseln, Be- und/oder Übersprühen der Behälter 2 mit einer eine entsprechende Temperatur aufweisenden Spritz- oder Behandlungsflüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser. Um eine stetige, insbesondere auch die Behälter- und/oder das Füllgut schonende Temperaturänderung in den Behandlungsabschnitten 4, 5 und 6 zu erreichen, sind diese Abschnitte jeweils in mehrere in Transportrichtung A der Behälter 2 aneinander anschließende Behandlungszonen unterteilt, durch die die Behälter 2 nach einander hindurchbewegt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Behandlungsabschnitte 4–6 jeweils in vier Behandlungszonen 4.1–4.4 (Behandlungsabschnitte 4), 5.1–5.4 (Pasteurisier- oder Behandlungsabschnitt 5) und 6.1–6.4 (Behandlungsabschnitt 6) unterteilt, wobei diese Behandlungszonen wiederum der Wertigkeit ihrer Bezugsziffern entsprechend in Transportrichtung A der Behälter 2 aufeinander folgen.
Es versteht sich von selbst, dass Anzahl und Reihenfolge der Behandlungsabschnitte und auch der Behandlungszonen verändert werden können, ohne dass die Lehre der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Jede Behandlungszone ist mit wenigstens einer Düsenanordnung 7 ausgebildet, über die die Behandlungsflüssigkeit auf die sich durch diese Behandlungszone bewegenden Behälter 2 ausgebracht wird. Unterhalb des für einen Durchtritt der Behandlungsflüssigkeiten ausgebildeten Transporteurs 3 bzw. unterhalb der Transportebene des Transporteurs 3 wird die Behandlungsflüssigkeit in jeder Behandlungszone 4.1–4.4, 5.1–5.4 und 6.1–6.4 für eine weitere Verwendung mit einem wannenartigen Auffangelement 8 aufgefangen bzw. gesammelt, wie dies in der 1 der einfacheren Darstellung wegen nur für die Behandlungszonen 5.1–5.4 gezeigt ist. Die Behandlungszonen 4.1–4.4 und 6.1–6.4 sind aber beispielsweise hinsichtlich der Düsenanordnung 7 und hinsichtlich des Auffangelementes 8 den Behandlungszonen 5.1–5.4 entsprechend ausgebildet.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird während des normalen, störungsfreien Betriebes die Behandlungsflüssigkeit in jeder Behandlungszone 5.1–5.4 in einem für diese Behandlungszone eigenständigen Kreislauf geführt, der zusätzlich zu der Düsenanordnung 7 und dem Auffangelement 8 u. a. eine Heizeinrichtung 9, die beispielsweise als Wärmetauscher ausgeführt ist, und eine Umwälzpumpe 10 für die Behandlungsflüssigkeit aufweist.
Die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit nimmt in Behandlungszonen 4.1–4.4 von Behandlungszone zur Behandlungszone zu und in den Behandlungszonen 6.1–6.4 von Behandlungszone zu Behandlungszone ab, wie dies in der 2 mit den unterbrochenen Linien angedeutet ist. Zumindest während des normalen bzw. unterbrechungs- und/oder störungsfreien Betriebes der Pasteurisiervorrichtung 1 sowie der Gesamtanlage ist bei der dargestellten Ausführungsform die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit in den Behandlungszonen 5.1 und 5.2 etwas höher als die Sterilisationstemperatur T2 und in den Behandlungszonen 5.3 und 5.4 gleich oder im Wesentlichen gleich der Pasteurisiertemperatur T2, so dass die Temperatur der Behälter 2 und des Füllgutes entsprechend dem Kurvenverlauf der 2 am Ende der Behandlungszone 5.2 schließlich auf die Sterilisationstemperatur T2 ansteigt.
Durch eine Steuereinrichtung 11, die beispielsweise einer Anlagensteuerung der Gesamtanlage untergeordnet und mit dieser Anlagensteuerung über ein Bussystem verbunden ist, werden die während der Behandlung in dem Behandlungsabschnitt 5 und dabei insbesondere in den dortigen Behandlungszonen 5.3 und 5.4 jedem Behälter 2 und dessen Füllgut verabreichten Pasteurisiereinheiten, die u. a. von der Temperatur der jeweiligen Behandlungsflüssigkeit, von der auf den jeweiligen Behälter 2 ausgebrachten Menge an Behandlungsflüssigkeit, von der Dauer der Behandlung bzw. von der Transportgeschwindigkeit des Transporteurs 3 abhängen, überwacht und so gesteuert, dass jeder Behälter und dessen Füllgut durch Beaufschlagung mit ausreichenden Pasteurisiereinheiten ausreichend pasteurisiert, d. h. insbesondere für die angestrebte Pasteurisierqualität ausreichend lange auf der Sterilisationstemperatur T2 gehalten werden, eine die Qualität, insbesondere auch die geschmackliche Qualität des Füllgutes beeinträchtigende Überpasteurisierung aber vermieden wird. Die Steuerung der auf jeden Behälter 2 und dessen Füllgut ausgebrachten Pasteurisiereinheiten erfolgt beispielsweise durch Steuerung der Spritzdichte, d. h. der Menge der auf jeden Behälter 2 in den Behandlungszonen 5.1–5.4 ausgebrachten Behandlungsflüssigkeit, und zwar beispielsweise unter Verwendung eines in der Steuereinrichtung 11 abgelegten Programms, welches die für die Pasteurisiereinheiten maßgeblichen Parameter, wie Temperatur und Menge der ausgebrachten Behandlungsflüssigkeit, Behandlungsdauer bzw. Transportgeschwindigkeit des Transporteurs usw. berücksichtigt, vorzugsweise auch die Behältertemperatur, die beispielsweise mit berührungslosen Temperatursensoren in wenigstens einer der Behandlungszonen 5.1–5.4 gemessen wird.
Bei Betriebsunterbrechungen oder Störungen in der Pasteurisiervorrichtung 1 und/oder in der Gesamtanlage bzw. bei einem Stopp des Behälterstroms zu oder von der Pasteurisiervorrichtung 1 wird diese in einen Stopp-Modus gefahren, wobei u. a. durch Abschalten des Transporteurs 3 der Transport der Behälter 2 durch die Pasteurisiervorrichtung 1 bzw. durch die Behandlungsabschnitte 4, 5 und 6 gestoppt wird. Um hierbei eine Überpasteurisierung des Füllgutes der Behältern 2 zu vermeiden, die sich zufällig im Behandlungsabschnitt 5 befinden, ist es erforderlich, die Temperatur der Behälter 2 und des Füllgutes auf oder unter eine Cut-Off-Temperatur T4 abzusenken, die deutlich unter der Pateurisiertemperatur T2 liegt und die somit zuverlässig eine Überpasteurisierung der Behälter 2 und des Füllgutes vermeidet.
Diese Temperaturabsenkung wird durch „Abkühlen” der Behälter 2 dadurch erreicht, dass Behandlungsflüssigkeit mit entsprechend reduzierter Temperatur weiterhin auf die Behälter 2 ausgebracht wird, d. h. mit einer Temperatur, die vorzugsweise höchstens der Cut-Off-Temperatur T4 entspricht.
Weisen die zu Pasteurisierenden Behälter zum Zeitpunkt der Betriebsunterbrechung eine Temperatur auf, die erheblich über der Cut-Off-Temperatur liegt, kann die Abkühlung auf oder unterhalb der Cut-Off-Temperatur T4 auch in zwei oder mehr Schritten erfolgen. Zunächst erfolgt die Abkühlung dann beispielsweise dadurch, dass zur Abkühlung eine Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, deren Temperatur oberhalb der Cut-Off-Temperatur T4, aber unterhalb der aktuellen Temperatur der Behälter liegt. Zu einem späteren Zeitpunkt, eventuell auch nach weiteren Zwischenschritten, erfolgt dann eine Kühlung der Behälter mit einem Behandlungsmedium dessen Temperatur unterhalb der Cut-Off-Temperatur liegt.
Grundlage dieses Teilaspektes ist, dass zumindest ein Teil der erforderlichen Kältelast auch aus Behandlungsflüssigkeit resultieren kann, deren Temperatur oberhalb der Cut-Off-Temperatur liegt.
Das Absenken der Behälter- und Füllguttemperatur ist selbstverständlich nur in dem Teil des Behandlungsabschnitts 5 bzw. in denjenigen Behandlungszonen notwendig, in denen während des nicht unterbrochenen und/oder störungsfreien Betriebes die Behälter- und Füllguttemperatur über der Cut-Off-Temperatur T4 liegt, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform in dem von Behandlungszonen 5.2–5.4 gebildeten Teil des Behandlungsabschnitts 5. Weiterhin wird das Absenken der Behälter- und Füllguttemperatur gesteuert durch die Steuereinrichtung 11 erst dann eingeleitet, wenn die betroffenen Behälter 2 bzw. deren Füllgut mit den erforderlichen Pasteurisiereinheiten beaufschlagt sind.
Für das Absenken der Behältertemperatur der Behälter 2 in den Behandlungszone 5.2–5.4 des Behandlungsabschnitts 5 auf oder unter die Cut-Off-Temperatur T4 wird die interne Kältelast desjenigen Teils des Behandlungsabschnitts 5 und der dortigen Behälter 2 genutzt, in dem während des nicht unterbrochenen und/oder störungsfreien Betriebes die Behälter- und Füllguttemperatur unter der Cut-Off-Temperatur T4 liegt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird daher die Kältelast der Behandlungszone 5.1 und der dortigen Behälter 2 genutzt, die (Kältelast) in der 1 durch die schraffierte Fläche 12 angedeutet ist. Hierfür wird im Stopp-Modus abweichend von der normalen Betriebsweise der Pasteurisiervorrichtung 1 die in dem Auffangelement 8 der Behandlungszone 5.1 gesammelte Behandlungsflüssigkeit an die Düseneinrichtungen 7 der Behandlungszonen 5.2–5.4 geleitet und über die Düseneinrichtungen 7 als Behandlungsflüssigkeit mit reduzierter Temperatur auf die dortigen Behälter 2 zum Kühlen ausgebracht. Die in den Auffangelementen 8 der Behandlungszonen 5.2–5.4 gesammelte Behandlungsflüssigkeit wird an die Düsenanordnung 7 der Behandlungszone 5.1 zurückgeleitet, und zwar zum Rückkühlen der Behandlungsflüssigkeit durch die Behandlungszone 5.1 und die dortigen Behälter 2. Nach dem Auftreten einer Unterbrechung oder Störung erfolgt somit das Absenken der Behälter- und Füllguttemperatur auf oder unter die Cut-Off-Temperatur allein durch Umlenken der Behandlungsflüssigkeit innerhalb des Behandlungsabschnitts 5 bzw. der dortigen Behandlungszonen 5.1–5.4. Die Gesamtwärmeenergie verbleibt somit im Behandlungsabschnitt 5 und es ist grundsätzlich keine äußere Kältelast erforderlich. Lediglich bei extremen Situationen, d. h. dann, wenn die interne Kältelast für das Absenken der Behälter und Füllguttemperatur aufgebraucht ist, kann es in einem nachfolgenden Verfahrensschritt notwendig werden, auf eine äußere Kältelast zurück zu greifen, d. h. Wärmeenergie aus dem Kreislauf der Behandlungsflüssigkeit nach Außen und/oder in Behandlungszonen der Behandlungsabschnitte 4 und/oder 5 abzuführen und/oder frische kalte Behandlungsflüssigkeit (z. B. Frischwasser) in den Kreislauf der Behandlungsflüssigkeit einzubringen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und/oder Steuerung der Pasteurisiervorrichtung 1 lässt sich eine erhebliche Senkung der Betriebskosten der Pasteurisiervorrichtung 1 erreichen.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung tragende Gedanke verlassen wird.
So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass insbesondere der Behandlungsabschnitt 5 vier Behandlungszonen 5.1–5.4 aufweist. Die Anzahl der Behandlungszonen des Behandlungsabschnitts 5 kann hiervon selbstverständlich auch abweichen.
Weiterhin wurde vorstehend davon ausgegangen, dass während des störungsfreien Betriebes die Temperatur der Behälter 2 lediglich in der Behandlungszone 5.1 unter der Cut-Off-Temperatur liegt, sodass lediglich die Behandlungszone 5.1 und die in dieser Behandlungszone befindlichen Behälter 2 im Störfall als interne Kältelast genutzt werden. Selbstverständlich ist es bei einem entsprechenden Verlauf der Behältertemperatur möglich, dass mehr als nur eine Behandlungszone und die dortigen Behälter 2 im Störfall als interne Kältelast genutzt werden können.
Allen Ausführungen ist aber gemeinsam, dass die Absenkung der Behältertemperatur auf die Cut-Off-Temperatur T4 bei einem Stopp oder Störfall durch die interne Kältelast des Pasteurisier- bzw. Behandlungsabschnitts 5 zumindest solange erfolgt, bis diese interne Kältelast aufgebraucht ist.
Bezugszeichenliste

1: Pasteurisiervorrichtung
2: Behälter
3: Transporteur
4, 5, 6: Behandlungsabschnitt
4.1–4.4: Behandlungszone
5.1–5.4: Behandlungszone
6.1–6.4: Behandlungszone
7: Düsenanordnung
8: Auffangelement
9: Heizeinrichtung
10: Umwälzpumpe
11: Steuereinrichtung
12: interne Kältelast
A: Transportrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4331629 [0010]
JP 10-225503 [0011]
EP 2058386 B1 [0012]
EP 10038451 B1 [0014]

Claims

Verfahren zum Steuern von Pasteurisiervorrichtungen (1) für mit einem Füllgut gefüllte Behälter (2), wobei die Behälter in einer Transportrichtung (A) durch wenigstens einen ersten Behandlungsabschnitt (4) zum Vorwärmen der Behälter (2) und des Füllgutes, durch wenigstens einen zweiten Behandlungsabschnitt (5) zum Pasteurisieren der Behälter (2) und des Füllgutes durch Beaufschlagung der Behälter (2) mit wenigstens einer erhitzten Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise mit erhitztem Wasser, und durch wenigstens einen dritten Behandlungsabschnitt (6) zum Rückkühlen der Behälter (2) und des Füllgutes bewegt werden, wobei die Behälter (2) und das Füllgut in einem bezogen auf eine Transportrichtung (A) ersten Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) auf eine Temperatur kleiner oder gleich der Pasteurisiertemperatur (T2) und erst in einem, in Transportrichtung (A) anschließenden mindestens einem weiteren Teil des ersten Behandlungsabschnitts (5) auf die Pasteurisiertemperatur erhitzt oder auf der Pasteurisiertemperatur gehalten werden, die größer ist als die Cut-Off-Temperatur (T4), und wobei bei einem Betriebsstopp und/oder in einem Störungsfall ein Umschalten der Betriebsweise der Pasteurisiervorrichtung (1) in einen Stopp-Modus erfolgt, in welchem bei unterbrochenem Behältertransport zumindest die in dem zweiten Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) befindlichen Behälter mit der Behandlungsflüssigkeit unter Nutzung einer Kältelast auf die Cut-Off-Temperatur abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abkühlen der Behälter auf die Cut-Off-Temperatur (T4) die Kältelast des wenigstens einen ersten Teils (5.1) des zweiten Behandlungsabschnitts (5) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Stopp-Modus die Kältelast des wenigstens einen ersten Teils (5.1) des zweiten Behandlungsabschnitts (5) zum Kühlen der Behandlungsflüssigkeit des zweiten Teils (5.2–5.4) des zweiten Behandlungsabschnitts (5) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Stopp-Modus die Behandlungsflüssigkeit, die in dem ersten Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) oder in wenigstens einer diesen ersten Teil bildenden Behandlungszone (5.1) nach dem Behandeln der dortigen Behälter (2) anfällt, an den zweiten Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) bzw. an wenigstens eine, diesen zweiten Teil bildende Behandlungszone (5.2–5.4) zum Abkühlen der Behälter (2) und des Füllgutes auf die Cut-Off-Temperatur geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Stopp-Modus die Behandlungsflüssigkeit aus dem zweiten Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) an den ersten Teil dieses Behandlungsabschnitts (5) zur Abgabe von Wärmeenergie an den ersten Teil und die dortigen Behälter zurück geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in dem zweiten Behandlungsabschnitt (5) zur Steuerung und/oder Regelung der Temperatur der Behälter (2) und des Füllgutes die auf die Behälter ausgebrachte Menge der Behandlungsflüssigkeit und/oder deren Temperatur gesteuert und/oder geregelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pasteurisiereinheiten, mit denen der jeweilige Behälter (2) und das Füllgut beaufschlagt werden, gesteuert und/oder geregelt werden, beispielsweise unter Berücksichtigung der Temperatur und/oder Menge der Behandlungsflüssigkeit, der Behandlungsdauer und/oder Transportgeschwindigkeit der Behälter (2).
Pasteurisiervorrichtung zum Pasteurisieren von Behältern (2) und des in diesen abgefüllten Füllgutes mit wenigstens drei in einer Transportrichtung (A) der Behälter (2) aufeinander folgenden Behandlungsabschnitte (4, 5, 6), durch die die Behälter mittels eines Transportelementes (3) in der Transportrichtung (A) bewegt werden und von denen ein erster Behandlungsabschnitt (4) zum Vorwärmen der Behälter (2) auf eine Vorwärmtemperatur (T1), ein zweiter in Transportrichtung (A) anschließender Behandlungsabschnitte (5) zum Erhitzen der Behälter (2) und des Füllgutes von der Vorwärmtemperatur (T1) auf eine Pasteurisiertemperatur (2) und zum Pasteurisieren der Behälter (2) und des Füllgutes sowie ein dritter Behandlungsabschnitt (6) zum Ab- oder Rückkühlen der Behälter (2) und des Füllgutes auf eine Ausgangstemperatur (T3) dienen, wobei die Behandlungsabschnitte (4, 5, 6) und/oder deren Behandlungszonen (4.1–4.4, 5.1–5.4, 6.1–6.4) mit Überrieselungs-, Sprüh- oder Düsenanordnungen (7) zum Ausbringen von Behandlungsflüssigkeiten auf die Behälter (2) für das Vorwärmen, Erhitzen und Abkühlen der Behälter (2) und des Füllgutes ausgebildet sind, wobei ein erster, in Transportrichtung (A) an den ersten Behandlungsabschnitt (4) anschließender Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) für ein Erhitzen der Behälter (2) und des Füllgutes auf eine Temperatur unterhalb der Pasteurisiertemperatur (T2) und unterhalb einer Cut-Off-Temperatur ausgebildet ist, und wobei die Pasteurisiervorrichtung (1) für das Umschalten in einen Stopp-Modus ausgebildet ist, in welchem bei gestopptem Transportelement (3) die in dem zweiten Teil (5.2–5.4) befindlichen Behälter (2) und deren Füllgut durch die in ihrer Temperatur reduzierte Behandlungsflüssigkeit auf die Cut-Off-Temperatur abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Nutzung der Kältelast des ersten Teils (5.1) des zweiten Behandlungsabschnitts (5) und der dortigen, mit dem Füllgut gefüllten Behälter (2) zum Abkühlen der Behälter (2) und des Füllgutes auf die Cut-Off-Temperatur ausgebildet ist.
Pasteurisiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen Austausch der Behandlungsflüssigkeit innerhalb des zweiten Behandlungsabschnitts (5) ausgebildet ist.
Pasteurisiervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie für ein Rückführen der Behandlungsflüssigkeit aus dem ersten Teil (5.1) des zweiten Behandlungsabschnitts (5) an die Düsenanordnungen (7) des zweiten Teils (5.2–5.4) des zweiten Behandlungsabschnitts (5) ausgebildet ist.
Pasteurisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Behandlungsabschnitt von wenigstens zwei in der Transportrichtung (A) des Transportelementes (3) aneinander anschließenden Behandlungszonen (5.1–5.4) gebildet ist, und dass wenigstens eine Behandlungszone (5.1) den ersten Teil und wenigstens eine in Transportrichtung (A) folgende Behandlungszone (5.2–5.4) den zweiten Teil des zweiten Behandlungsabschnitts (5) bildet.
Pasteurisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (11) zum Steuern der den Behältern (2) und dem Füllgut zugeführten Pasteurisiereinheiten, beispielsweise durch Steuerung und/oder Regelung der auf die Behälter ausgebrachten Menge an Behandlungsflüssigkeit, und/oder Einleiten des Stopp-Modus im Falle einer Betriebsunterbrechung und/oder einer Störung in der Pasteurisiervorrichtung (1) und/oder in Komponenten oder Aggregaten, die der Pasteurisiervorrichtung (1) in einer Gesamtanlage vorausgehen oder nachfolgen.
Pasteurisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kühler oder Kühlturm zum Abführen überschüssiger Wärme.
Pasteurisiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Behandlungsflüssigkeit der Behandlungszonen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 kreuzweise ausgetauscht werden.