PL232859B1 - System for pasteurization of half-stuff food products - Google Patents

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ do pasteryzacji produktów spożywczych półmasowych.The subject of the invention is a system for pasteurization of semi-mass food products.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 107813 Układ do pasteryzacji lub sterylizacji i chłodzenia wodnych roztworów lub zawiesin, który składa się z zespołu bezprzeponowych ogrzewaczy połączonych szeregowo za pośrednictwem przewodów do przesyłania cieczy z umieszczonymi w nich pompami, przy czym odpływ ostatniego ogrzewacza jest połączony z pierwszym z zespołu rozprężaczy, połączonych także szeregowo za pośrednictwem przewodów do przesyłania cieczy. Ogrzewacze połączone są ponadto szeregowymi przewodami oparowymi o przeciwnym kierunku przepływu niż ciecz oraz dodatkowo przewodami oparowymi z rozprężaczami, przy czym pierwszy z ogrzewaczy jest połączony z przedostatnim rozprężaczem, a także z układem próżniowym, zaś każdy następny ogrzewacz, oprócz ostatniego, jest połączony z kolejnym rozprężaczem poprzedzającym przedostatni rozprężacz w kierunku od ostatniego do pierwszego. Ostatni z zespołu ogrzewaczy połączony jest dodatkowo z przewodem doprowadzającym parę grzejną. Ostatni z rozprężaczy połączony jest przewodem oparowym z układem próżni oraz ze zbiornikiem wysterylizowanej i ochłodzonej cieczy za pomocą przewodu działającego na zasadzie rury barometrycznej.It is known from the Polish patent specification No. 107813 A system for pasteurization or sterilization and cooling of aqueous solutions or suspensions, which consists of a set of diaphragmless heaters connected in series with the pumps placed in them through lines for liquid transfer, the outlet of the last heater being connected to the first from a set of expanders, also connected in series via lines for transferring the liquid. The heaters are also connected by serial vapor lines with the opposite direction of flow to the liquid and additionally by vapor lines with expanders, the first of the heaters is connected to the penultimate expander, and to the vacuum system, and each subsequent heater, except the last one, is connected to another expander. preceding the penultimate expander in the direction from the last to the first. The last of the heaters is additionally connected with a conduit for heating steam. The last of the expanders is connected by a vapor line to the vacuum system and to the sterilized and cooled liquid reservoir by means of a line acting on the principle of a barometric tube.

Znane są procesy pasteryzacji produktów spożywczych o dużej gęstości, w których stosuje się wyparki lub prowadzi pasteryzację produktów w napełnionych i zamkniętych opakowaniach jednostkowych.There are known processes for the pasteurization of high-density food products that use evaporators or pasteurize products in filled and closed unit packages.

Znane jest zastosowanie w procesie pasteryzacji wymienników skrobakowych, które zapobiegają przywieraniu warstwy przyściennej pasteryzowanego produktu do ścianek wymiennika.It is known to use in the pasteurization process scraped-surface exchangers that prevent the boundary layer of the pasteurized product from sticking to the walls of the exchanger.

Układ do pasteryzacji produktów spożywczych półmasowych charakteryzuje się tym, że wymiennik „para-woda” połączony jest poprzez pierwszą linię obiegu gorącej wody z pasteryzatorem wymiennikowym, który posiada rozmieszczone parami sekcję wymiennikową pierwszą i sekcję wymiennikową drugą, sekcję wymiennikową trzecią i sekcję wymiennikową czwartą oraz sekcję wymiennikową piątą i sekcję wymiennikową szóstą, przy czym pomiędzy sekcją wymiennikową drugą a sekcją wymiennikową trzecią znajduje się pierwsza linia obiegu produktu z mieszaczem statycznym, sekcja wymiennikowa pierwsza i sekcja wymiennikowa czwarta połączone są drugą linią obiegu gorącej wody, do sekcji wymiennikowej drugiej podłączona jest linia zasilania produktem z pompą produktu i zbiornikiem produktu, sekcja wymiennikowa trzecia i sekcja wymiennikowa piąta połączone są drugą linią obiegu produktu, sekcja wymiennikowa piąta połączona jest poprzez zawory sterujące z linią odbioru produktu i linią dogrzewania produktu, sekcja wymiennikowa czwarta połączona jest z linią odzysku wody gorącej, a sekcja wymiennikowa szósta połączona jest z linią zasilania wodą chłodzącą produkt oraz z linią odzysku wody chłodzącej produkt, a poza tym wymiennik „para-woda” połączony jest poprzez pierwszą linię obiegu gorącej wody z sekcją wymiennikową pierwszą pasteryzatora wymiennikowego oraz połączony jest z wytwornicą pary poprzez linię obiegu pary i linię odbioru kondensatu.The system for pasteurization of semi-mass food products is characterized by the fact that the "steam-water" exchanger is connected through the first line of hot water circulation to the exchanger pasteurizer, which has a first exchange section and a second exchange section arranged in pairs, a third exchange section and a fourth exchange section and a section a fifth exchanger section and a sixth exchanger section, the first product circulation line with a static mixer is located between the second exchanger section and the third exchanger section, the first exchanger section and the fourth exchanger section are connected by a second line of hot water circulation, the supply line is connected to the second exchanger section product with the product pump and product tank, the third exchange section and the fifth exchange section are connected by the second product circulation line, the fifth exchange section is connected via control valves to the product receiving line and the product reheating line, replacement section The fourth heat exchanger is connected to the hot water recovery line, and the sixth heat exchanger section is connected to the product cooling water supply line and the product cooling water recovery line, and the "steam-water" exchanger is connected through the first hot water circulation line with the exchanger section the first heat exchanger pasteurizer and is connected to the steam generator through the steam circulation line and the condensate collection line.

Układ według wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku.The system according to the invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawing.

Wytwornica (21) pary połączona jest z wymiennikiem „para-woda” (5) poprzez linię obiegu (16) pary, posiadającą zawór główny (1), elektrozawór parowy dwudrogowy zwrotny (2), regulator ciśnienia (3) i zawór bezpieczeństwa (4), oraz poprzez linię odbioru (22) kondensatu, posiadającą pompę (7) z zaworem bezpieczeństwa (6). Do wymiennika (5) podłączona jest także linia zasilania (17) wodą z pompą (10) oraz pierwsza linia obiegu (23.1) gorącej wody. Pierwsza linia obiegu (23.1) gorącej wody podłączona jest do pasteryzatora wymiennikowego (8), który posiada rozmieszczone parami sekcję wymiennikową pierwszą (8.1) i sekcję wymiennikową drugą (8.2), sekcję wymiennikową trzecią (8.3) i sekcję wymiennikową czwartą (8.4) oraz sekcję wymiennikową piątą (8.5) i sekcję wymiennikową szóstą (8.6). Pomiędzy sekcją wymiennikową drugą (8.2) a sekcją wymiennikową trzecią (8.3) znajduje się pierwsza linia obiegu (25.1) produktu z mieszaczem statycznym (9). Sekcja wymiennikowa pierwsza (8.1) i sekcja wymiennikowa czwarta (8.4) połączone są drugą linią obiegu (23.2) gorącej wody. Do sekcji wymiennikowej drugiej (8.2) podłączona jest linia zasilania (18) produktem z pompą (11) produktu i zbiornikiem (12) produktu. Sekcja wymiennikowa trzecia (8.3) i sekcja wymiennikowa piąta (8.5) połączone są linią obiegu (25.2) produktu, a ponadto sekcja wymiennikowa piąta (8.5) połączona jest poprzez zawory sterujące (13), (14) i (15) z linią odbioru (26)/ produktu i linią dogrzewania (19) produktu. Sekcja wymiennikowa czwarta (8.4) połączona jestThe steam generator (21) is connected to the "steam-water" exchanger (5) through the steam circulation line (16), having a main valve (1), a two-way return steam solenoid valve (2), a pressure regulator (3) and a safety valve (4). ), and through the condensate collection line (22) having a pump (7) with a safety valve (6). The exchanger (5) is also connected to the water supply line (17) with a pump (10) and the first hot water circulation line (23.1). The first hot water circulation line (23.1) is connected to the exchange pasteurizer (8), which has a first exchange section (8.1) and a second exchange section (8.2) arranged in pairs, a third exchange section (8.3) and a fourth exchange section (8.4) and a section a fifth exchange section (8.5) and a sixth exchange section (8.6). Between the second exchange section (8.2) and the third exchange section (8.3) there is a first product circulation line (25.1) with a static mixer (9). The first exchange section (8.1) and the fourth exchange section (8.4) are connected by the second hot water circulation line (23.2). The second exchanger section (8.2) is connected to the product feed line (18) with the product pump (11) and the product tank (12). The third exchange section (8.3) and the fifth exchange section (8.5) are connected by the product circulation line (25.2), and the fifth exchange section (8.5) is connected via control valves (13), (14) and (15) to the receiving line ( 26) / product and the product reheating line (19). The fourth exchanger section (8.4) is connected

PL 232 859 B1 z linią odzysku (24) wody gorącej. Sekcja wymiennikowa szósta (8.6) połączona jest z linią zasilania (20) wodą chłodzącą produkt oraz z linią odzysku (27) wody chłodzącej produkt.PL 232 859 B1 with a hot water recovery line (24). The sixth exchanger section (8.6) is connected to the product cooling water supply line (20) and to the product cooling water recovery line (27).

Zastosowanie układu według wynalazku jest następujące. Proces pasteryzacji rozpoczyna się od podania pary wodnej o temperaturze około 160°C, wytworzonej w wytwornicy (21) pary, poprzez zawór główny (1) do linii obiegu (16) pary. Elektrozawór parowy dwudrogowy zwrotny (2) przepuszcza parę przez regulator ciśnienia (3) pary do zaworu bezpieczeństwa (4) w celu identyfikacji jej ciśnienia. Podwyższone ciśnienie pary otwiera zawór bezpieczeństwa (4), natomiast elektrozawór (2) zamyka drogę powrotną. W wymienniku „para-woda” (5) następuje podgrzanie wody podanej linią zasilania (17) przez pompę (10). Po wymianie ciepła w wymienniku „para-woda” (5) uzyskany kondensat kieruje się linią odbioru (22) i wtłacza pompą (7) z zaworem bezpieczeństwa (6) z powrotem do wytwornicy (21) pary. Ogrzana w wymienniku „para-woda” (5) do temperatury 94°C woda przepływa przez pierwszą linię obiegu (23.1) do sekcji wymiennikowej pierwszej (8.1) i dalej przez drugą linię obiegu (23.2) do sekcji wymiennikowej czwartej (8.4) pasteryzatora wymiennikowego (8). W tym samym czasie produkt spożywczy zgromadzony w zbiorniku (12) podawany jest przez pompę (11) i linię zasilania (18) do sekcji wymiennikowej drugiej (8.2) pasteryzatora wymiennikowego (8), gdzie następuje proces wstępnej pasteryzacji produktu. Aby zapewnić jednolitą temperaturę produktu następuje płynne przemieszczanie produktu do sekcji wymiennikowej trzeciej (8.3) przez pierwszą linię obiegu (25.1) i mieszacz statyczny (9), w którym następuje mieszanie i dogrzewanie produktu utrzymujące go w stałej temperaturze pasteryzacji. W sekcji wymiennikowej trzeciej (8.3) kontynuowany jest proces pasteryzacji, po czym następuje płynne przemieszczanie produktu do sekcji wymienn ikowej piątej (8.5) przez drugą linię obiegu (25.2). W sekcji wymiennikowej piątej (8.5) następuje stopniowe schładzanie produktu do temperatury 62-66°C wskutek zasilania sekcji wymiennikowej szóstej (8.6) chłodną wodą przez linię zasilania (20). Schłodzony produkt płynnie przemieszcza się z sekcji wymiennikowej piątej (8.5) przez linię odbioru (26) do dalszych etapów produkcji, np. rozlewu i pakowania. Podczas procesu schładzania produktu w sekcji wymiennikowej szóstej (8.6) uzyskiwana jest ogrzana woda, którą przez linię odzysku (27) kieruje się do wykorzystania w innych etapach produkcji lub w myjkach zakładowych. Woda z sekcji wymiennikowych pierwszej (8.1) i czwartej (8.4), mająca temperaturę około 86°C, jest kierowana przez linę odzysku (24), pompę (10) i linię zasilania (17) do ponownego wykorzystania w wymienniku „para-woda” (5). Na wyjściu sekcji wymiennikowej piątej (8.5) znajdują się zawory sterujące (13), (14) i (15), które sterują przepływem produktu. Zawór (13) całkowicie zamyka lub otwiera przepływ zapasteryzowanego produktu, zawór (14) zamyka lub otwiera przepływ pasteryzowanego produktu do linii odbioru (26), zaś zawór (15) zamyka lub otwiera przepływ pasteryzowanego produktu do linii dogrzewania (19). Linia dogrzewania (19) jest wykorzystywana w sytuacji, gdy temperatura pasteryzacji jest zbyt niska i produkt wychodzący z sekcji wymiennikowej piątej (8.5) należy ponownie poddać procesowi pasteryzacji. Sytuacja taka może zaistnieć przykładowo w chwili wznowienia procesu produkcyjnego po przerwie technologicznej.The application of the system according to the invention is as follows. The pasteurization process begins with the supply of steam at a temperature of about 160 ° C, generated in the steam generator (21), through the main valve (1) to the steam circulation line (16). The two-way return steam solenoid valve (2) passes the steam through the steam pressure regulator (3) to the safety valve (4) to identify its pressure. The increased steam pressure opens the safety valve (4), while the solenoid valve (2) closes the return path. In the "steam-water" exchanger (5), the water supplied to the supply line (17) is heated by the pump (10). After the heat exchange in the "steam-water" exchanger (5), the obtained condensate is directed to the receiving line (22) and forced through the pump (7) with a safety valve (6) back to the steam generator (21). The water heated in the "steam-water" exchanger (5) to the temperature of 94 ° C flows through the first circulation line (23.1) to the first exchange section (8.1) and then through the second circulation line (23.2) to the fourth exchange section (8.4) of the exchange pasteurizer (8). At the same time, the food product collected in the tank (12) is fed through the pump (11) and the supply line (18) to the second exchange section (8.2) of the exchange pasteurizer (8), where the product is pre-pasteurized. In order to ensure a uniform product temperature, the product is smoothly transferred to the third exchange section (8.3) through the first circulation line (25.1) and a static mixer (9), where the product is mixed and heated to a constant pasteurization temperature. In the third exchange section (8.3), the pasteurization process continues, followed by a smooth movement of the product to the fifth exchange section (8.5) through the second circulation line (25.2). In the fifth exchange section (8.5), the product is gradually cooled down to 62-66 ° C by supplying the sixth exchange section (8.6) with cool water through the supply line (20). The cooled product smoothly moves from the fifth exchange section (8.5) through the receiving line (26) to further production stages, e.g. filling and packing. During the product cooling process, heated water is obtained in the sixth exchange section (8.6), which is directed through the recovery line (27) for use in other production stages or in plant washers. The water from the first (8.1) and fourth (8.4) exchanger sections, having a temperature of around 86 ° C, is directed through a recovery line (24), pump (10) and supply line (17) for reuse in the "steam-water" exchanger (5). At the outlet of the fifth exchange section (8.5) there are control valves (13), (14) and (15) which control the product flow. The valve (13) closes or opens the flow of pasteurized product completely, the valve (14) closes or opens the flow of pasteurized product to the receiving line (26), and valve (15) closes or opens the flow of pasteurized product to the reheat line (19). The reheating line (19) is used when the pasteurization temperature is too low and the product leaving the fifth exchange section (8.5) must be pasteurized again. Such a situation may arise, for example, when the production process is resumed after a technological break.

Podstawową zaletą układu według wynalazku jest możliwość prowadzenia procesu pasteryzacji w sposób ciągły. Umożliwia to zasilanie urządzeń rozlewniczych produktem bez przerw lub multiplikowania urządzeń obrabiających produkt cieplnie. Kolejną zaletą, zwłaszcza dla produktów jednorodnych, jest możliwość zastosowania wymienników ciepła o wielkości szczeliny wpływającej korzystnie na jednorodność temperatury produktu w masie. Możliwe jest zastosowanie powier zchni wewnętrznej wymienników powodującej dodatkowe mieszanie produktu podczas przepływu, co wpływa na wyrównywanie temperatury w masie. Zastosowanie odpowiedniej wielkości wymienników umożliwia zastosowanie medium grzewczego o temperaturze praktyczne równ ej temperaturze wymaganej do procesu obróbki cieplnej, a co za tym idzie, uniemożliwia punktowe przegrzanie produktu. Ponadto wymienniki można wykorzystać zarówno do podgrzewania, jak i chłodzenia produktu. Inną zaletą układu jest możliwość odzysku energii na poszczególnych etapach procesu pasteryzacji dzięki ponownemu wykorzystaniu medium grzewczego. Inną zaletą jest możliwość podłączenia całego układu do centrali myjącej bez konieczności demontażu.The main advantage of the system according to the invention is the possibility of carrying out the pasteurization process in a continuous manner. This makes it possible to supply the bottling devices with the product without interruptions or the multiplication of devices treating the heat product. Another advantage, especially for homogeneous products, is the possibility of using heat exchangers with the size of the aperture favorably affecting the homogeneity of the temperature of the product in the mass. It is possible to use an internal surface of the exchangers, which causes additional mixing of the product during the flow, which affects the temperature equalization in the mass. The use of an appropriate size of exchangers enables the use of a heating medium with a temperature practically equal to the temperature required for the heat treatment process, and thus prevents the product from overheating. Moreover, the exchangers can be used for both heating and cooling the product. Another advantage of the system is the possibility of energy recovery at individual stages of the pasteurization process thanks to the reuse of the heating medium. Another advantage is the ability to connect the entire system to the washing unit without having to disassemble it.

PL 232 859 B1PL 232 859 B1

Wykaz pozycji rysunku:Drawing Item List:

1. Zawór główny1. Main valve

2. Elektrozawór parowy dwudrogowy zwrotny2. Two-way return steam solenoid valve

3. Regulator ciśnienia pary3. Steam pressure regulator

4. Zawór bezpieczeństwa4. Safety valve

5. Wymiennik „para-woda”5. Steam-water exchanger

6. Zawór bezpieczeństwa6. Safety valve

7. Pompa (kondensatu)7. Pump (condensate)

8. Pasteryzator wymiennikowy8. Exchange pasteurizer

8.1. Sekcja wymiennikowa pierwsza8.1. First exchanger section

8.2. Sekcja wymiennikowa druga8.2. Second exchanger section

8.3. Sekcja wymiennikowa trzecia8.3. Third exchanger section

8.4. Sekcja wymiennikowa czwarta8.4. Fourth exchanger section

8.5. Sekcja wymiennikowa piąta8.5. Fifth exchanger section

8.6. Sekcja wymiennikowa szósta8.6. Sixth exchanger section

9. Mieszacz statyczny9. Static mixer

10. Pompa (wody zasilającej)10. Pump (feedwater)

11. Pompa (produktu)11. Pump (product)

12. Zbiornik (produktu)12. Tank (product)

13. Zawór sterujący13. Control valve

14. Zawór sterujący14. Control valve

15. Zawór sterujący15. Control valve

16. Linia obiegu (pary)16. Circulation line (steam)

17. Linia zasilania (wodą)17. Supply line (water)

18. Linia zasilania (produktem)18. Power line (product)

19. Linia dogrzewania (produktu)19. (product) heating line

20. Linia zasilania (wodą chłodzącą produkt)20. Power line (water cooling the product)

21. Wytworn ica pary21. Steam generator

22. Linia odbioru (kondensatu)22. Collection line (condensate)

23.1. Linia obiegu (wody gorącej)23.1. Circulation line (hot water)

23.2. Linia obiegu (wody gorącej)23.2. Circulation line (hot water)

24. Linia odzysku (wody gorącej)24. Recovery line (hot water)

25.1. Linia obiegu (produktu)25.1. Circulation (product) line

25.2 Linia obiegu (produktu)25.2 Circulation (product) line

26. Linia odbioru (produktu)26. Pickup (product) line

27. Linia odzysku (wody chłodzącej produkt)27. Recovery line (water cooling the product)

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Układ do pasteryzacji produktów spożywczych półmasowych, posiadający urządzenia ogrzewające połączone przewodami do przesyłania cieczy oraz pompy, znamienny tym, że wymiennik „para-woda” (5) połączony jest poprzez pierwszą linię obiegu (23.1) gorącej wody z pasteryzatorem wymiennikowym (8), który posiada rozmieszczone parami sekcję wymiennikową pierwszą (8.1) i sekcję wymiennikową drugą (8.2), sekcję wymiennikową trzecią (8.3) i sekcję wymiennikową czwartą (8.4) oraz sekcję wymiennikową piątą (8.5) i sekcję wymiennikową szóstą (8.6), przy czym pomiędzy sekcją wymiennikową drugą (8.2) a sekcją wymiennikową trzecią (8.3) znajduje się pierwsza linia obiegu (25.1) produktu z mieszaczem statycznym (9), sekcja wymiennikowa pierwsza (8.1) i sekcja wymiennikowa czwarta (8.4) połączone są drugą linią obiegu (23.2) gorącej wody, do sekcji wymiennikowej drugiej (8.2) podłączona jest linia zasilania (18) produktem z pompą (11) produktu i zbiornikiem (12) produktu, sekcja wymiennikowa trzecia (8.3) i sekcja wymiennikowa piąta (8.5) połączone są drugą linią obiegu (25.2) produktu, sekcja wymiennikowa piąta (8.5) połączona jest poprzez zawory sterujące (13), (14) i (15) z linią odbioru (26) produktu i linią dogrzewania (19) produktu, sekcja wymiennikowa czwarta (8.4) połączona jest z linią odzysku (24) wody gorącej, a sekcja wymiennikowa 1. System for pasteurization of semi-mass food products, having heating devices connected by lines for liquid transmission and pumps, characterized in that the "steam-water" exchanger (5) is connected through the first hot water circulation line (23.1) with the exchange pasteurizer (8) which has a first exchange section (8.1) and a second exchange section (8.2), a third exchange section (8.3) and a fourth exchange section (8.4) arranged in pairs, as well as a fifth exchange section (8.5) and a sixth exchange section (8.6), with the second exchanger section (8.2) and the third exchange section (8.3) there is the first product circulation line (25.1) with a static mixer (9), the first exchange section (8.1) and the fourth exchange section (8.4) are connected by the second circulation line (23.2) hot water, the second exchanger section (8.2) is connected to the product feed line (18) with the product pump (11) and the product tank (12), the third exchange section (8 .3) and the fifth exchange section (8.5) are connected by the second product circulation line (25.2), the fifth exchange section (8.5) is connected via control valves (13), (14) and (15) to the product receiving line (26) and the product heating line (19), the fourth heat exchanger section (8.4) is connected to the hot water recovery line (24), and the heat exchanger section PL 232 859 Β1 szósta (8.6) połączona jest z linią zasilania (20) wodą chłodzącą produkt oraz z linią odzysku (27) wody chłodzącej produkt.PL 232 859 Β1 sixth (8.6) is connected to the product cooling water supply line (20) and to the product cooling water recovery line (27). 2. Układ do pasteryzacji produktów spożywczych półmasowych według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik „para-woda” (5) połączony jest poprzez pierwszą linię obiegu (23.1) gorącej wody z sekcją wymiennikową pierwszą (8.1) pasteryzatora wymiennikowego (8) oraz połączony jest z wytwornicą (21) pary poprzez linię obiegu (16) pary i linię odbioru (22) kondensatu.2. Semi-bulk food pasteurization system according to claim 1 5. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the "steam-water" exchanger (5) is connected via the first hot water circulation line (23.1) with the first exchanger section (8.1) of the exchanger pasteurizer (8) and is connected to a steam generator (21) via a circulation line (16) steam and a condensate collection line (22).