DE1963688C3 - Vorrichtung zum Hocherhitzen von flüssigen und pastösen Produkten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hocherhitzen von flüssigen und pastösen Produkten, insbesondere Milcherzeugnissen und Fruchtsäften zwecks Steri- lisieren, durch indirekte Wärmebehandlung in einem mit Dampf betriebenen Hocherhitzer unter Vorschaltung mindestens eines mit Dampf betriebenen Wärmeaustauschers zur Vorerhitzung des zu sterilisierenden Produktes.

Bei bekannten derartigen Anlagen (deutsche Patentschrift 11 15 114, österreichische Patentschrift 2 68 533 und schweizerische Patentschrift 4 57 725) gelangt zu sterilisierende Milch nach Passieren des mit Dampf betriebenen Hocherhitzers in ein sogenanntes Entspannungsgefäß, wo sie sich abkühlt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu verwirklichen, bei der der thermische Wirkungsgrad zum Hocherhitzen von flüssigen und pastösen Produkten ganz wesentlich erhöht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in jedem der in an sich bekannter Weise als Kaskade hintereinander geschalteten Wärmeaustauschergefäße ein erstes Rohrsystem für das zu erwärmende, zu sterilisierende Produkt und ein zweites Rohrsystem für das bereits sterilisierte, abzukühlende Produkt angeordnet ist, wobei das Dampf-Kondensat-Gemisch in den Wärmeaustauschern die Rohrsysteme als Wärmeübertragungsmittel umströr.it und sich dabei zunehmend abkühlt und entspannt und wobei jeder Wärmeaustauscher als Flüssigkeitsdampfumformer ausgebildet ist.

Bei einer solchen Vorrichtung wird ein großer Teil der Abwärme ausgenutzt, weil die die Wärmeaustauscher herauflaufende zu sterilisierende Flüssigkeit, z. B. die zu sterilisierende Milch, in den einzelnen Wärmeaustauschern sowohl von der bereits sterilisierten Flüssigkeit als auch vom Dampf Wärme aufnimmt.

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Übersicht über die Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 im Schnitt die Anordnung der einzelnen Wärmeaustauscher, wobei die Verbindungsleitungen schematisch dargestellt sind,

F i g.3 eine Einzelheit des Hocherhitzers an der Stelle, an der der Temperaturmeßfühler in denselben hineinragt

Das zu sterilisierende Produkt wird einem Vorratsbehälter 1 (s.die schematische Fi g. 1) entnommen und über die Pumpe Xa dem einen Rohrsystem 3 des Wärmeaustauschers 2 zugeführt (s. auch F i g. 2). Der Wärmeaustauscher 2 stellt demnach die erste Vorwärmzone dar.

Das den Wärmeaustauscher 2 verlassende Produkt gelangt in den Entgaser 4 (s. Fig. 1). Dort wird das Produkt der Wirkung eines Unterdruckes ausgesetzt und "on Sauerstoff a dgl. befreit. Die Unterdruckableitung 34 ist in gestrichelten Linien dargestellt Das Produkt gelangt anschließend über eine Pumpe 5 in das Rohrsystem 7 des Wärmeaustauschers 6, der die zweite Vorwärmstufe darstellte (s. auch F i g. 2). Nach Verlassen des Wärmeaustauschers 6 gelangt das Produkt in den Homogenisator 8, der gleichzeitig als Förderpumpe und Mengenreguliereinheit wirkt und das Produkt dem Rohrsystem 10 des Wärmeaustauschers 9 zuführt. Das den Wärmeaustauscher 9 verlassende Produkt gelangt in den Hocherhitzer 11 mit einer Temperatur von •90 bis 95°C und durchläuft dort das Rohrsystem IZ Das Rohrsystem 12 wird vom Dampf umströmt, wodurch bewirkt wird, daß die vorgegebene Erhitzungstemperatur von 132 bis 150⁰C in zwei bis sechs Sekunden, je nach Durchflußmenge, erreicht wird. Dies erfolgt bei einer turbulenten Strömung, die außerdem eine schonende Erhitzung des: durchfließenden Produktes gewährleistet und ein Anbrennen sowie Ablagerungen von Eiweißstoffen an den Rohrwandungen weitgehend verhindert.

Es hat sich gezeigt, daß durch diese Art der Erhitzung das Produkt nur geringfügig leidet. Die ernährungsphysiologisch wertvollen Stoffe, wie Vitamine und Proteine, bleiben in dem Produkt weitgehend erhalten. Das den Hocherhitzer verlassende Produkt durchströmt einen Heißhalter 13, der die Hitzewirkung verlängert und ein weitgehendes Abtöten sämtlicher Mikroorganismen bewirkt.

Das vom Heißhalter 13 kommende, bereits sterile Produkt durchläuft jetzt die Wärmeaustauscher in umgekehrter Richtung wie zuvor. Es tritt in das Rohrsystem 14 (s. auch F i g. 2) des Wärmeaustauschers 9 ein und erreicht dort eine Temperatur von HO⁰C, wobei es Wärme an den diesen Wärmeaustauscher durchströmenden Dampf abgibt, der wiederum seine Wärme an das aufzuwärmende Produkt in dem Rohrsystem 10 abgibt.

Nach Verlassen des Wärmeaustauschers 9 tritt das sterilisierte Produkt direkt in das Rohrsystem 15 des Wärmeaustauschers 6. Dort gibt es weiter Wärme ab, die über den Dampf auf das Rohrsystem 7 übertragen wird.

Die Temperatur, die es dort annimmt, beträgt etwa 8O⁰C. Nach Verlassen des Wärmeaustauschers 6 tritt das sterilisierte Produkt in das Rohrsystem 16 des Wärmeaustauschers 2 ein, wo es auf etwa 50° C abgekühlt wird und seine Wärme auf das Rohrsystem 3 überträgt, wobei wieder der Dampf Wärmeübertragungsmittel ist. Das den Wärmeaustauscher 16 verlassende sterilisierte Produkt gelangt in das Rohrsystem 17 des Wärmeaustauschers 40. Dieser Wärmeaustauscher ist als Kühler ausgebildet, und Kühlwasser gelangt von der Wasser-

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quelle 42 über die Leitung 43, das Leitungssystem 41 im Kühler 40 und die Rückleitung 44 zum Abfluß, wobei die Produktionstemperatur automatisch regelbar ist

Nach Verlassen des Wärmeaustauschers 40 gelangt das sterilisierte Produkt über dai Schaltventil 18 (F i g. 1) in die Verpackungsanlage 19. Das Schaltventil 18 ist elektrisch in dem Programmablauf der gesamten Vorrichtung eingeschaltet, dergestalt, daß es schließt, wenn irgenäeiner der für die Sterilisation erforderlichen Faktoren nicht eingehalten wird. Sollte nicht ausreichend sterilisiertes Produkt in die Verpackungsmaschine 19 gelangt sein, dann wird es über die Leitung 20 wieder dem Sammelbehälter 1 zugeführt.

Der Weg des Dampfes ist in F i g. I in gestrichelten Linien dargestellt. Der Dampf durchströmt einen Schmutzfänger 25, einen Druckminderer 26 sowie ein Membranventil 27. Das Membranventil 27 wird durch einen Temperaturfühler 39 gesteuert, der an geeigneter Stelle im Rohrleitungssystem 12 des Hocherhitzers 11 angebracht ist. Die Temperaturfühlerleitung ist in strichpunktierten Linien dargestellt. Das Membranventil regelt temperaturabhängig die in den Erhitzer strömende Dampfmenge. Der Dampf durchströmt anschließend eine nachstehend noch beschriebene Ejektoreinrichtung 28 und geht über die Leitung 38 in den Hocherhitzer 11, durchströmt dort den Dampfraum 37 und verläßt den Hocherhilzer 11 über die Leitung 29. Die Leitung 29 kreuzt die Dampfleitung 38, und iwar ist an der Kreuzstelle eine Ejeklordüse in der Richtung des in der Leitung 38 strömenden Dampfes angeordnet. Der Ejektor 29 befreit daher das in der Leitung 29 befindliche Dampfkondensatgemisch von einem Teil seines Kondensats. Das Dampfkondensatgemisch geht dann über die Leitung 30 in den Wärmeaustauscher 9, wo es die Rohre umströmt und als Wärmeübertragungsmittel zwischen dem Rohrsystem 14 und dem Rohrsystem 10 dient Anschließend strömt der Dampf nach Passieren eines Wasserablaßventils 31 in den Wärmeaustauscher 6, wp er gleichfalls wieder als Wärmeübertragungsmittel zwischen dem Rohrsystem 15 und dem Rohrsystem 7 dient. Nach Passieren des Wasserablaßventils 32 durchströmt der Dampf den Wärmeaustauscher 2, dient erneut als Wärmeübertragungsmittel und geht dann über die Leitung 33 in den Kondenser ίο 35, der mit der Vakuumpumpe 36 in Verbindung steht.

An den Kondenser 35 ist gleichzeitig die Evakuierungsleitung 34 des Entgasers 4 angeschlossen.

F i g. 2 zeigt die Anordnung der Wärmeaustauscher ira Schnitt. Man sieht die einzelnen Rohrleitungen und erkennt, daß jeweils in den Wärmeaustauschern 2, 6 und 9 zwei verschiedene Rohrleitungssysteme vorhanden sind, die über den Dampf im Wärmekontakt stehen, der das ganze System von oben nach unten durchströmt. Der Wärmeaustauscher 40 wird nicht von Dampf, sondern von Wasser durchströmt und hat nur ein Rohrleitungssystem.

F i g. 3 zeigt eine Einzelheit des Hocherhitzers an der Stelle, an der der Temperaturfühler 3i< in den Erhitzerdeckel 50 eingeführt ist. Der Deckel 50 ist mit dem Hocherhitzerkörper 52 verbunden und weist einen Hohlraum 51 auf, durch den das Produkt aus dem einen Rohr 12 in das nächste Rohr fließen kann. Die Rohre 12 werden umgeben von dem Dampfbereich oder Dampfraum 37. Das den Hocherhitzer verlassende Rohr 56 ist zu dem Anschlußflansch durch den Deckel 50 geführt.

Wie F i g. 3 zeigt, lassen sich durch Abnehmen des Deckels 50 die einzelnen Rohre 12 sehr leicht kontrollieren.

Nach dem Prinzip der F i g. 3 sind auch die übrigen Wärmeaustauscher aufgebaut.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ' Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Hocherhitzen von flüssigen und pastösen Produkten, insbesondere Milcherzeugnissen und Fruchtsäften zwecks Sterilisieren, durch indirekte Wärmebehandlung in einem mit Dampf betriebenen Hocherhitzer unter Vorschaltung mindestens eines mit Dampf betriebenen Wärmeaustauschers zur Vorerhitzung des zu sterilisierenden Produktes, d a d,u r,c hg e k eη η ζ e i c h η e t, daß in jedem der In an sich bekänijter Weise als Kaskade hintereinandergeschalteten Wärmeaustauschergefäße (2. 6, 9) ein erstes Rohrsystem (3, 7, W) für das zu erwärmende, zu sterilisieiende Produkt und ein zweites Rohrsystem (14, 15, .16) für das bereits sterilisierte, abzukühlende Produkt angeordnet ist, wobei das Dampf-Kondensat-Gemisch in den Wärmeaustauschern (2, 6, 9) die Rohrsysteme (3, 7, 10) und (14, 15, 16) als Wärmeübertragungsmittel umströmt und sich dabei zunehmend abkühlt und entspannt und wobei jeder Wärmeaustauscher (2, b, 9) als Flüssigkeitsdampfumformer ausgebildet ist