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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Pasteurisieren von Flüssigkeiten, umfassend einen RohFlüssigkeits-Behälter, einen Behälter zur Aufnahme der pasteurisierten Flüssigkeit, eine FlüssigkeitsHeizung sowie eine Einrichtung zur Förderung der Roh-Flüssigkeit vom Roh-Flüssigkeits-Behälter durch die Heizung in den Behälter der pasteurisierten Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeits-Heizung eine Regelung zur Konstanthaltung der Flüssigkeits-Temperatur am Heizungs-Ausgang aufweist und wobei eine Einrichtung zur automatischen Änderung des Flüssigkeits-Mengendurchsatzes durch die Heizung in Abhängigkeit des Mengendurchsatzes der aus dem Behälter der pasteurisierten Flüssigkeit entnommenen Flüssigkeit vorgesehen ist.
Grossanlagen, wie sie z. B. in Molkereien zur Pasteurisierung von Milch verwendet werden, weisen eine konstante Verarbeitungsgeschwindigkeit auf, d. h. es wird pro Zeiteinheit eine konstant hohe Menge Flüssigkeit pasteurisiert. Dies setzt jedoch voraus, dass die anfallende pasteurisierte Flüssigkeit auch konstant schnell weiterverarbeitet, wie in den meisten Fällen also konstant schnell in die Verkaufsverpakkung abgefüllt wird.
Bei Anlagen, die für die Behandlung von kleinen Flüssigkeits-Mengen, so wie sie insbesondere bei der Ab-Hof-Vermarktung von Getränken, wie z. B. Süssmost, Traubensaft, Wein oder Milch anfallen, ist die erwähnte konstante Verarbeitungs-Geschwindigkeit nicht in einfacher Weise einhaltbar, zumal hier das Abfüllen händisch durchgeführt wird und Behältnisse mit unterschiedlichstem Fassungsvermögen zum Einsatz kommen.
Aus der DE-A-21 45 461 ist eine Anlage zur Sterilisierung von flüssigen Nahrungsmitteln bekanntgeworden, bei der die zu behandelnde Flüssigkeit mittels einer Pumpe durch eine Heizstufe zu einer Abfüllanlage gefördert wird. Temperatur und Einwirkungszeit verhalten sich bei der Sterilisierung umgekehrt proportional zueinander, d. h. je höher die Temperatur ist, desto kürzer muss die zu sterilisierende Flüssigkeit dieser Temperatur ausgesetzt sein und umgekehrt. Folglich werden Temperatur wie auch Durchflussmenge gemessen und beide Werte geregelt. Bei einem Temperaturabfall wird die Durchflussmenge durch Verstellung der Pumpenleistung ebenfalls erniedrigt.
Der Nachteil einer solchen Anlage liegt darin, dass es durch die relativ langen Regelzeiten zu einer nachteiligen Unterkühlung bzw. Überhitzung der zu sterilisierenden Flüssigkeit kommen kann.
Weiters ist in der CH-A-429 408 eine Anlage zur Wärmebehandlung von Flüssigkeiten geoffenbart, die einen Rohflüssigkeitsbehälter, eine Einrichtung zur Zuführung von Dampf zur Flüssigkeit und eine Entspannungskammer umfasst. Mittels der Pumpe wird die zu behandelnde Flüssigkeit durch die genannten Anlagenkomponenten gefördert. Weiters ist eine an besagte Entspannungskammer angeschlossene Pumpe, eine mit dieser verbundene zweite Pumpe sowie daran anschliessende, mehrere Abfüllstationen vorgesehen.
Zwischen erster und zweiter Pumpe ist eine Einrichtung zur Durchsatzmessung eingebaut, mit welcher die momentan von den Abfüllstationen verarbeitete Menge ermittelt werden kann. Steigt diese Menge, bewirkt die Messeinrichtung eine Steigerung der Förderleistung der Pumpe, fällt umgekehrt die verarbeitete Flüssigkeitsmenge, wird die Förderleistung der Pumpe vermindert. Somit wird der Bedarf der Abfüllanlage ermittelt und eine nach der Heizung angeordnete Pumpe in ihrer Förderleistung verändert. Eine Förderleistungsänderung dieser Art ist aber nur sehr ungenau und bringt relativ grosse Unsicherheiten bei der Steuerung der Verarbeitungsmenge. Die in die Heizung eintretende Rohflüssigkeitsmenge ist gemäss der CH-A-429 408 nur händisch einstellbar.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anlage der eingangs erwähnten Art anzugeben, welche eine präzis einzustellende, zeitlich variable Verarbeitungsgeschwindigkeit der pasteurisierten Flüssigkeit zulässt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Einrichtung zur Änderung des Flüssigkeit- Mengendurchsatzes durch zumindest ein, in der Roh-Flüssigkeits-Zuflussleitung angeordnetes, in Abhängigkeit von einem im Behälter der pasteurisierten Flüssigkeit angeordneten Füllstandssensor betätigbares Ventil gebildet ist.
Dadurch wird der Bedarf der Abfüllanlage ermittelt und die der Heizung zugeführte Menge an Rohflüssigkeit verändert, was durch eine vor der Heizung angeordnete Einrichtung sehr genau durchführbar ist. Die erfindungsgemäss ausgestaltete Einrichtung ist einfach aufgebaut, daher mit wenig Aufwand ansteuerbar und funktionszuverlässig. Damit erfolgt eine selbsttätige Anpassung der Pasteurisier-Geschwindigkeit an die Abfüllgeschwindigkeit, sodass sich der Benutzer der Anlage lediglich auf das Abfüllen konzentrieren und keinerlei aufwendige Justierungen vornehmen muss.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass der Füllstandssensor durch einen auf der Flüssigkeitsoberfläche aufschwimmenden Körper gebildet ist.
Ein solcher Schwimmer ist wenig störanfällig und weist eine für die erfindungsgemässe Anwendung ausreichende Genauigkeit auf.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Änderung des Flüssigkeits-Mengendurchsatzes durch eine Parallelschaltung von n Absperrventilen gebildet ist.
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Solche Ventile werden zur Lösung zahlreicher technischer Probleme verwendet, sind daher preisgünstig erhältlich und tragen zur Niedrighaltung der Anlagen-Gestehungskosten bei.
In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Änderung des Flüssigkeits-Mengendurchsatzes durch eine Parallelschaltung von zwei Absperrventilen gebildet ist.
Bereits mit dieser geringen Anzahl von Ventilen kann eine für die meisten Anforderungen ausreichende Änderung des Mengendurchsatzes erreicht werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform schematisch darstellt, näher erklärt.
Der wesentlichste Bestandteil der erfindungsgemässen Pasteurisier-Anlage ist die Flüssigkeits-Heizung 3, deren Hauptbauteil ein Wärmetauscher 31 ist. In der Erhitzungsvorrichtung 32 wird dabei ein flüssiges Wärmeträgermedium erhitzt, welches mittels einer Pumpe 33 durch den Wärmetauscher 31 gefördert wird und somit seine Wärmeenergie auf die zu pasteurisierende Flüssigkeit überträgt. Um sicher zu stellen, dass die Flüssigkeit stets die zur Pasteurisierung notwendige Temperatur erreicht, ist eine Regelung vorgesehen, welche die Temperatur der Flüssigkeit am Wärmetauscher-Ausgang 34 über einen Sensor 35 erfasst und entsprechend dieser Temperatur die Beheizung des Wärmeträgermediums verändert. Die Beheizung des Wärmeträgermediums kann in verschiedener Weise z.
B. mittels elektrischer Tauchsieder, Heizspiralen od. dgl. erfolgen, bevorzugt wird hiezu ein Gasbrenner eingesetzt, weil die von diesem erzeugte Wärmeenergie sehr einfach durch Veränderung des ihm zugeführten Gas-Massenstromes gesteuert werden kann.
Die zu pasteurisierende Flüssigkeit befindet sich in einem Roh-Flüssigkeits-Behälter 1. von welchem sie mittels einer Fördereinrichtung 4, die in dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung als eine von einem Elektromotor 40 angetriebene Pumpe ausgeführt ist, durch den Warmetauscher 31 hindurch in einen weiteren Behälter 2 gefördert wird.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung vorzusehen, weiche den Flüssigkeits-Mengendurch- satz durch die Heizung 3 in Abhängigkeit des Mengendurchsatzes der aus dem Behälter 2 entnommenen pasteurisierten Flüssigkeit automatisch verändert. Damit kann die Menge an pasteurisierte Flüssigkeit, die momentan tatsächlich verarbeitet werden kann jener der von der Anlage erzeugten angepasst werden. Die Anlage ist damit zu jedem Zeitpunkt optimal ausgelastet, produziert aber dennoch nie eine zu grosse, den Behälter 2 zum Überlaufen bringende Menge an pasteurisierter Flüssigkeit.
Erwähnte Einrichtung kann verschiedenartig ausgebildet sein, so z. B. als elektronischer Drehzahlsteller für den Pumpen-Motor 40, als in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbares Getriebe zwischen Motor 40 und Pumpe 4 od. dgl., bevorzugt wird sie jedoch als zumindest ein, in der Roh-Flüssigkeits-Zuflussleitung 5 angeordnetes Ventil 6 gebildet. Dabei kann die Pumpe 4 mit konstanter Drehzahl angetrieben werden, der von ihr tatsächlich geförderte Flüssigkeits-Strom wird durch Öffnen und Schliessen des bzw. der Ventile 6 verändert.
Eine Änderung des Flüssigkeits-Durchsatzes durch den Wärmetauscher 31 würde natürlich auch eine Veränderung der Temperatur nach sich ziehen. Fliesst nämlich die Flüssigkeit schneller durch den Wärmetauscher 31, so kann sie nicht mehr ausreichend-lange erhitzt werden ; umgekehrt würde sie bei Verminderung der Fliessgeschwindigkeit zu lange und somit zu hoch erhitzt werden. Diesen Nebeneffekt der Durchflussmengen-Änderung behebt jedoch die oben schon erläuterte Temperatur-Regelung (TemperaturSensoren 35, 61), sodass sichergestellt ist, dass unabhängig von der momentanen Verarbeitungsgeschwindigkeit stets vollständig pasteurisierte, jedoch nicht überhitzte Flüssigkeit produziert wird.
Die Veränderung der Durchfluss-Menge erfolgt in der Weise, dass zumindest ein Stellglied 62 vorgesehen ist, welches mittels eines im Behälter 2 angeordneten Füllstandssensors den Durchsatz der aus dem Behälter 2 entnommenen Flüssigkeits-Menge erfasst (Flüssigkeitsstand zu niedrig = > grosser Entnahme- Menge ; Flüssigkeitsstand zu hoch = > geringe Entnahme-Menge) und dementsprechend das bzw. die Ventile 6 öffnet bzw. schliesst.
Ist lediglich ein Ventil 6 vorgesehen, so muss dieses kontinuierlich geöffnet und geschlossen werden können. Nachdem aber ein derartiges Ventil 6 aufwendig anzusteuern ist, werden bevorzugterweise n Absperrventile 63 parallelgeschaltet. Diese Absperrventile 63 weisen lediglich zwei Schaltstellungen, nämlich vollkommen geöffnet und vollkommen geschlossen auf. Durch eine derartige Anordnung kann also die Funktion eines einzigen Ventiles, das n Schaltstettungen aufweist, nachgebildet werden.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist eine Parallelschaltung von zwei Absperrventilen 63 vorgesehen, welchen zusätzlich noch ein händisch betätigbares Ventil 64 nebengeschaltet ist.
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über die Ventile 63 erfolgt die automatische Festlegung der zusätzlich zu dieser Mindestmenge verarbeiteten Flüssigkeit.
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The invention relates to a system for pasteurizing liquids, comprising a raw liquid container, a container for holding the pasteurized liquid, a liquid heater and a device for conveying the raw liquid from the raw liquid container through the heater into the container of the pasteurized liquid , wherein the liquid heater has a control for keeping the liquid temperature constant at the heater output and wherein a device for automatically changing the liquid flow rate through the heater is provided depending on the flow rate of the liquid removed from the pasteurized liquid container.
Large plants such as B. used in dairies for pasteurization of milk have a constant processing speed, d. H. a constant high amount of liquid is pasteurized per unit of time. However, this presupposes that the resulting pasteurized liquid is processed constantly and quickly, as in most cases it is constantly filled into the sales packaging.
In plants that are used for the treatment of small amounts of liquid, such as those used in particular in the on-farm marketing of beverages such as B. sweet must, grape juice, wine or milk, the aforementioned constant processing speed is not easily maintained, especially since the filling is carried out manually and containers with different capacities are used.
From DE-A-21 45 461 a plant for the sterilization of liquid food has become known, in which the liquid to be treated is conveyed to a filling plant by means of a pump through a heating stage. Temperature and exposure time are inversely proportional to each other during sterilization, i. H. the higher the temperature, the shorter the liquid to be sterilized must be exposed to this temperature and vice versa. As a result, temperature and flow rate are measured and both values are regulated. If the temperature drops, the flow rate is also reduced by adjusting the pump output.
The disadvantage of such a system is that the relatively long control times can result in disadvantageous hypothermia or overheating of the liquid to be sterilized.
Furthermore, in CH-A-429 408 a system for heat treatment of liquids is disclosed, which comprises a raw liquid container, a device for supplying steam to the liquid and an expansion chamber. The liquid to be treated is conveyed through the system components mentioned by means of the pump. Furthermore, a pump connected to said expansion chamber, a second pump connected to this and a number of filling stations connected to it are provided.
A device for throughput measurement is installed between the first and second pumps, with which the quantity currently processed by the filling stations can be determined. If this amount increases, the measuring device increases the delivery rate of the pump; conversely, if the amount of liquid processed falls, the delivery rate of the pump is reduced. In this way, the needs of the filling system are determined and the delivery capacity of a pump arranged after the heating is changed. A change in delivery rate of this type is, however, only very imprecise and brings relatively great uncertainties in the control of the processing quantity. The amount of raw liquid entering the heater can only be adjusted manually according to CH-A-429 408.
It is therefore an object of the invention to provide a system of the type mentioned at the outset, which permits a precisely adjustable, time-variable processing speed of the pasteurized liquid.
This is achieved according to the invention in that the device for changing the liquid throughput is formed by at least one valve which is arranged in the raw liquid inflow line and which can be actuated as a function of a fill level sensor arranged in the container of the pasteurized liquid.
As a result, the need of the filling system is determined and the amount of raw liquid supplied to the heater is changed, which can be carried out very precisely by a device arranged in front of the heater. The device designed according to the invention has a simple structure, and can therefore be controlled with little effort and is functionally reliable. This automatically adjusts the pasteurization speed to the filling speed, so that the user of the system only has to concentrate on filling and does not have to make any complex adjustments.
In this connection it can be provided that the fill level sensor is formed by a body floating on the liquid surface.
Such a float is not very susceptible to faults and has sufficient accuracy for the application according to the invention.
In a further development of the invention it can be provided that the device for changing the liquid flow rate is formed by a parallel connection of n shut-off valves.
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Valves of this type are used to solve numerous technical problems, are therefore available at low cost and contribute to keeping the cost of the plant low.
In this context, it can further be provided that the device for changing the liquid throughput is formed by a parallel connection of two shut-off valves.
Even with this small number of valves, a change in the throughput sufficient for most requirements can be achieved.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, which schematically shows a preferred embodiment.
The most important component of the pasteurizing system according to the invention is the liquid heater 3, the main component of which is a heat exchanger 31. In the heating device 32, a liquid heat transfer medium is heated, which is conveyed through the heat exchanger 31 by means of a pump 33 and thus transfers its thermal energy to the liquid to be pasteurized. In order to ensure that the liquid always reaches the temperature necessary for pasteurization, a regulation is provided which detects the temperature of the liquid at the heat exchanger outlet 34 via a sensor 35 and changes the heating of the heat transfer medium in accordance with this temperature. The heating of the heat transfer medium can be carried out in various ways, e.g.
B. by means of electric immersion heaters, heating spirals or the like., A gas burner is preferably used for this purpose, because the thermal energy generated by this can be controlled very easily by changing the gas mass flow supplied to it.
The liquid to be pasteurized is located in a raw liquid container 1, from which it is conveyed through a heat exchanger 31 into a further container 2 by means of a conveying device 4, which in the exemplary embodiment of the drawing is designed as a pump driven by an electric motor 40 is promoted.
The invention now aims to provide a device which automatically changes the liquid flow rate through the heater 3 as a function of the flow rate of the pasteurized liquid removed from the container 2. This means that the amount of pasteurized liquid that can actually be processed is matched to that of the system. The system is thus optimally utilized at all times, but nevertheless never produces too large a quantity of pasteurized liquid that overflows the container 2.
Mentioned device can be designed in various ways, such. B. as an electronic speed controller for the pump motor 40, as a variable transmission ratio between the motor 40 and the pump 4 or the like. However, it is preferably formed as at least one valve 6 arranged in the raw liquid inflow line 5. The pump 4 can be driven at a constant speed, the liquid flow actually conveyed by it is changed by opening and closing the valve (s) 6.
A change in the liquid throughput through the heat exchanger 31 would of course also entail a change in the temperature. If the liquid flows faster through the heat exchanger 31, it cannot be heated for a sufficiently long time; conversely, if the flow velocity were reduced, it would be heated too long and thus too high. However, the temperature control (temperature sensors 35, 61) already explained above eliminates this side effect of the change in the flow rate, so that it is ensured that, regardless of the current processing speed, completely pasteurized but not overheated liquid is always produced.
The change in the flow rate takes place in such a way that at least one actuator 62 is provided, which detects the throughput of the amount of liquid removed from the tank 2 by means of a fill level sensor arranged in the tank 2 (liquid level too low => large amount withdrawn; Liquid level too high => low withdrawal quantity) and accordingly the valve (s) 6 opens or closes.
If only one valve 6 is provided, it must be possible to open and close it continuously. However, since such a valve 6 is difficult to control, n shutoff valves 63 are preferably connected in parallel. These shut-off valves 63 only have two switch positions, namely completely open and completely closed. With such an arrangement, the function of a single valve, which has n switching positions, can be simulated.
In the embodiment shown in the drawing, a parallel connection of two shut-off valves 63 is provided, which is additionally connected to a manually operable valve 64.
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The valves 63 are used to automatically determine the liquid processed in addition to this minimum quantity.