BR102012013682A2

BR102012013682A2 - Método de enchimento quente de líquidos e dispositivo

Info

Publication number: BR102012013682A2
Application number: BR102012013682-1A
Authority: BR
Inventors: Falko Jens Wagner; Jan Karsten Munzer
Original assignee: Krones Ag
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2014-01-21
Also published as: EP2532247B1; CN102815421B; US20120312419A1; EP2532247A1; CN102815421A; DK2532247T3; ES2449488T3; PL2532247T3; DE102011077375A1

Abstract

MÉTODO DE ENCHIMENTO QUENTE DE LÍQUIDOS E DISPOSITIVO Método de enchimento quente de líquidos, particularmente sucos, com um pasteurizador de flash, que compreende um primeiro trocador de calor, uma estação de enchimento para encher os líquidos em recipientes, tais como garrafas, e um túnel de resfriamento, que compreende uma série de células de resfriamento, para resfriar os recipientes cheios por meio de um líquido de resfriamento, tal como água, por meio do quê os líquidos são aquecidos no pasteurizador de flash antes do enchimento em recipientes na estação de enchimento, em que a energia térmica do líquido de resfriamento do túnel de resfriamento aquecido durante o processo de resfriamento é passada para o pasteurizador de flash por meio de uma bomba de calor separada.

Description

MÉTODO DE ENCHIMENTO QUENTE DE LÍQUIDOS E DISPOSITIVO

A presente invenção refere-se a um método de enchimento quente de líquidos, particularmente sucos, com um pasteurizador de flash, que compreende um primeiro trocador de calor, uma estação de enchimento para encher os líquidos em recipientes, tais como garrafas, e um túnel de resfriamento, que compreende uma série de células de resfriamento, para resfriar os recipientes cheios por meio de um líquido de resfriamento, tal como água, de acordo com a parte introdutória da reivindicação 1. A presente invenção também se refere a um dispositivo apropriado de acordo com a reivindicação 7 para implementação do método.

Sabe-se no estado . da técnica que líquidos, particularmente bebidas ou itens similares que contêm suco, são aquecidos antes do enchimento e são cheios quentes/frios em seguida. 0 enchimento quente no presente garante a esterilização do recipiente e, além disso, fornece simultaneamente pasteurização do produto, tal como a bebida. Após o enchimento do líquido nos recipientes, os produtos nos recipientes, que são tipicamente fechados, são resfriados ao menos até a temperatura ambiente ou a uma temperatura de armazenagem desejada para manipulação aprimorada e também para fins de armazenagem.

Para aquecer o suco, utiliza-se tipicamente vapor, tal como vapor d'água, que é passado através de um trocador de calor, de forma a transferir o calor do vapor para o produto a ser aquecido/previamente aquecido, ou seja, o suco de bebida. Em seguida, para fins de resfriamento, é tipicamente empregada uma torre de resfriamento e/ou uma instalação de refrigeração.

0 líquido a ser aquecido pode ser passado, por exemplo, sob temperatura próxima da ambiente para o interior do trocador de calor e ali é aquecido até temperaturas de 8 0 a 90 °C. Segue-se tipicamente então o enchimento em recipientes. Para resfriar os recipientes cheios com o produto, é tipicamente utilizada uma seção de resfriamento, tal como um túnel de resfriamento que é conectado a uma torre de resfriamento. No caso mais simples, a energia térmica presente nos recipientes com o líquido cheio ainda quente é dissipada nas vizinhanças. Essa energia é perdida do sistema em seguida.

Com relação à recuperação ao menos parcial do calor presente no líquido dos recipientes, é conhecido no estado da técnica o emprego de trocadores de calor. A água de resfriamento utilizada durante o resfriamento é aquecida devido ao processo de resfriamento. Um trocador de calor pode extrair energia térmica da água de resfriamento aquecida desta forma, de maneira a poder ser utilizada novamente para aquecimento prévio. DE 103 51 689 Al, por exemplo, exibe o retorno de líquido de processo para fins de utilização do calor do líquido de resfriamento com relação a aquecimento prévio. Um problema neste ponto é, entretanto, o fato de que um trocador de calor somente pode transferir certas energias apropriadas, de tal forma que a água de resfriamento aquecida deve atingir uma certa temperatura antes de poder ser utilizada para transferência de calor para outros líquidos.

DE 10 2007 003 976 Al também descreve um dispositivo de pasteurização com uma bomba de calor integrada, por meio do qual um dispositivo de pasteurização compreende uma série do mesmo tipo de zonas de pasteurização ou segmentos de pasteurização, por meio dos quais a energia térmica pode ser alimentada de um segmento mais frio do dispositivo de pasteurização para um segmento mais quente do dispositivo de pasteurização. Neste particular, exclusivamente recipientes cheios e fechados são tratados no dispositivo de pasteurização. Neste ponto, a bomba de calor é integrada ao dispositivo de pasteurização, por meio do quê a configuração e a complexidade do dispositivo de pasteurização aumentam.

Em vista dos problemas mencionados acima e do estado da técnica discutido, é objeto da presente invenção fornecer um dispositivo de enchimento quente de líquidos com recuperação térmica eficiente que também seja robusto e de fácil operação.

Este objeto é solucionado com um método de enchimento quente de líquidos, particularmente sucos, de acordo com a reivindicação 1. Além disso, este objeto é solucionado de forma similar com um dispositivo 15 correspondente, que é apropriado para implementação do método, de acordo com a reivindicação 7.

A presente invenção fornece um método de enchimento quente de líquidos, particularmente sucos, com um pasteurizador de flash, que compreende um primeiro trocador de calor, uma estação de enchimento para encher os líquidos em recipientes, tais como garrafas, e um túnel de resfriamento, que compreende uma série de células de resfriamento, para resfriar os recipientes cheios por meio de um líquido de resfriamento, tal como água, por meio do quê os líquidos são aquecidos no pasteurizador de flash antes do enchimento em recipientes na estação de enchimento, em que a energia térmica do líquido de resfriamento do túnel de resfriamento aquecido durante o processo de resfriamento é passada para o pasteurizador de flash por meio de uma 3 0 bomba de calor separada.

No método de acordo com a presente invenção, o líquido a ser cheio, o produto, tal como suco de bebida, é aquecido no pasteurizador de flash e nomeadamente já antes do enchimento. Com este propósito, a energia térmica do líquido de resfriamento, que se aquece durante o processo de resfriamento nas células de resfriamento do túnel de resfriamento, é passada para o pasteurizador de flash por meio da bomba de calor separada. Desta forma, não é mais necessário aquecer o líquido para que seja aquecido com vapor. Consequentemente, atinge-se simplificação

significativa do dispositivo, pois o dispositivo de aquecimento de vapor, a linha de alimentação e a linha de descarga para o vapor podem ser omitidos. Além disso, não é mais necessário atingir um certo nível de temperatura do líquido de resfriamento antes que ele flua através de um trocador de calor para fornecer transferência térmica apropriada no trocador de calor. Desta forma, o grau de utilização da recuperação aumenta. O índice de desempenho, COP (Coeficiente de Desempenho) , da bomba de calor neste ponto é notadamente melhor que ao utilizar-se um trocador de calor. Neste ponto, a bomba de calor facilita tanto o resfriamento quanto o aquecimento com baixo custo. Os custos aumentam essencialmente com relação à energia elétrica consumida, que pode ser utilizada para a operação da bomba de calor.

No método de acordo com a presente invenção conforme descrito acima, a energia térmica passada da bomba de calor paa os líquidos por meio do primeiro trocador de calor pode contribuir com o seu aquecimento. Consequentemente, a energia térmica alimentada pela bomba de calor, tal como com o auxílio de um líquido apropriado, como água, pode ser transferida no primeiro trocador de calor para o líquido a ser aquecido. Após a troca de calor, o líquido resfriado pela troca de calor pode agora ser passado de volta para a bomba de calor.

No método de acordo com a presente invenção conforme descrito acima, o aquecimento dos líquidos pode ter lugar completamente pela energia térmica alimentada por meio da bomba de calor. A bomba de calor e a energia térmica retirada das células de resfriamento fornecem o aquecimento do produto.

No dispositivo de acordo com a presente invenção conforme descrito acima, o aquecimento prévio dos líquidos a serem enchidos, tais como sucos de bebida, pode ter lugar completamente pela energia térmica alimentada por meio da bomba de calor. Isso significa que, com o auxílio da energia térmica extraída do túnel de resfriamento e da bomba de calor e a energia elétrica fornecida para a bomba de calor, o aquecimento dos líquidos pode ter lugar completamente antes do enchimento sem a necessidade de estágios de aquecimento adicionais.

No método de acordo com a presente invenção conforme descrito acima, pode ser fornecido um segundo trocador de calor adicionalmente em série com a bomba de calor para aquecimento dos líquidos antes do enchimento, de tal forma que o líquido de resfriamento aquecido passe do túnel de resfriamento para o segundo trocador de calor e em seguida para a bomba de calor, de tal forma que pelo menos uma parte da energia térmica do líquido de resfriamento aquecido possa ser transferida inicialmente por meio do segundo trocador de calor para o líquido a ser aquecido e, em seguida, pelo menos uma parte adicional da energia térmica pode ser transferida por meio da bomba de calor para o pasteurizador de flash para aquecimento adicional dos líquidos.

Com relação ao aquecimento do produto antes do enchimento, o segundo trocador de calor pode ser fornecido em série com uma bomba de calor. Com relação ao aquecimento de líquidos, a conexão em série do segundo trocador de calor à bomba de calor em particular facilita o aumento do nível da temperatura na bomba de calor e, portanto, também uma melhoria do índice de desempenho da bomba de calor. Neste particular, ocorrem tipicamente duas etapas no aquecimento do líquido a ser enchido: a transferência de calor por meio do segundo trocador de calor em particular para transferência direta de energias térmicas do túnel de resfriamento para o líquido e, em seguida, o aumento do nível de energia até a temperatura especificada para aquecimento prévio do líquido, ou seja, do produto, com o auxílio da bomba de calor.

No método de acordo com a presente invenção conforme descrito acima, pode ser fornecido um segundo trocador de calor adicionalmente em paralelo com a bomba de calor para aquecimento dos líquidos antes do enchimento, de tal forma que pelo menos parte do líquido de resfriamento aquecido passe do túnel de resfriamento para o segundo trocador de calor e pelo menos uma parte adicional do líquido de resfriamento aquecido passe do túnel de resfriamento para a bomba de calor, para que pelo menos uma parte da energia térmica do líquido de resfriamento aquecido possa ser transferida por meio do segundo trocador de calor para o líquido a ser aquecido e pelo menos uma parte adicional da energia térmica possa ser transferida por meio da bomba de calor para o pasteurizador de flash para aquecimento adicional dos líquidos.

Com relação ao aquecimento do produto antes do enchimento, o segundo trocador de calor pode ser fornecido em paralelo com a bomba de calor. Segundo a configuração paralela da bomba de calor e do segundo trocador de calor com relação ao aquecimento do produto, pode-se utilizar, por exemplo, uma primeira cascata de células de resfriamento para transferência térmica direta através do segundo trocador de calor. Este líquido de resfriamento é, por exemplo, devolvido para as células de resfriamento após a troca de calor no segundo trocador de calor. Uma segunda cascata paralela de células de resfriamento é, por exemplo, conectada à bomba de calor, tal como adicionalmente com o auxílio de uma bomba simples, por meio da qual o nível de energia da energia técnica da segunda cascata pode ser aumentado de tal forma que esse nível de energia para aquecimento dos líquidos a serem cheios possa ser elevado até a temperatura de enchimento desejada.

No método de acordo com a presente invenção conforme descrito acima, a parte do líquido de resfriamento aquecido que passa para o segundo trocador de calor pode ser mais quente que a parte do líquido de resfriamento aquecido que passa para a bomba de calor.

A temperatura no grupo das primeiras células de resfriamento, que são tipicamente dispostas em seqüência, é mais alta, por exemplo, que no grupo das segundas células de resfriamento, que são tipicamente dispostas em seqüência de forma similar. Devido à configuração paralela do segundo trocador de calor correspondente à primeira cascata e da bomba de calor correspondente à segunda cascata, pode ser atingido um nível de energia ainda mais alto e, portanto, índice de desempenho mais alto da bomba de calor. 0 controle do dispositivo de acordo com a presente invenção conforme descrito acima pode ser implementado, por exemplo, com uma unidade de controle apropriada, tal como um computador.

A presente invenção também compreende um dispositivo de implementação do método de enchimento quente de líquidos conforme descrito acima.

No dispositivo de acordo com a presente invenção, o pasteurizador de flash, a estação de enchimento e o túnel de resfriamento podem ser formados separadamente. Cada um desses elementos pode, portanto, ser formado separadamente dos demais elementos. Os elementos podem ser conectados por meio de elementos condutores e/ou de transporte apropriados, tais como canos para o transporte de produtos ou outros líquidos, que podem agir como líquidos auxiliares para transferência de calor, bem como correias transportadoras ou uma instalação de transporte para recipientes.

No dispositivo de acordo com a presente invenção, o primeiro trocador de calor do pasteurizador de flash conforme descrito acima pode compreender um trocador de calor de placas, PHE, ou um trocador de calor de tubo e cobertura, STHE. Isso significa que tipos disponíveis de trocador de calor podem ser utilizados para transferir a energia térmica fornecida pela bomba de calor para o líquido a ser aquecido. Desta forma, a transferência de calor do líquido a ser aquecido no pasteurizador de flash é tipicamente desacoplada do processo de enchimento, que tipicamente ocorre após o aquecimento, e do processo de resfriamento a seguir.

A bomba de calor utilizada no dispositivo de acordo com a presente invenção pode compreender, por exemplo, uma bomba de calor de compressão, tal como uma bomba de calor de compressão dirigida eletricamente, uma bomba de calor de amônia ou uma bomba de calor com o processo de CO2 transcrítico. Isso significa que podem ser utilizados tipos atualmente disponíveis de bomba de calor, particularmente aqueles em que amônia ou CO2 são utilizados como refrigerante. Este último permite o uso de bombas de calor particularmente eficientes no uso de energia, por meio do quê, ao mesmo tempo, refrigerante tal como nitrogênio ou alcanos de halogênio pode ser dispensado, em que este último pode possivelmente ser indesejável para sistemas de enchimento e alcanos de halogênio, adicionalmente, podem não ser desejáveis devido à sua propriedade de gases prejudiciais ao clima.

A bomba de calor do dispositivo de acordo com a presente invenção, conforme descrito acima, pode ser 5 tipicamente fornecida entre uma das células de resfriamento do túnel de resfriamento e o primeiro trocador de calor do pasteurizador de flash. A bomba de calor pode ser fornecida, portanto, entre o túnel de resfriamento multicelular e o trocador de calor. Neste ponto, por exemplo, o 10 líquido/refrigerante aquecido do túnel de resfriamento pode ser bombeado para a bomba de calor por meio de uma bomba simples. Após a troca de calor, o liquido agora mais frio retorna para o túnel de resfriamento, tal como novamente com uma bomba adicional.

No dispositivo de acordo com a presente invenção,

conforme descrito acima, as células de resfriamento do túnel de resfriamento são, por exemplo, unidas entre si, de tal forma que o líquido de resfriamento de uma célula de resfriamento possa ser bombeado para uma dentre uma série de 20 células de resfriamento vizinhas, tal como, particularmente, de uma célula de resfriamento mais fria para uma célula de resfriamento mais quente. Após o enchimento, os recipientes cheios e fechados passam através do túnel de resfriamento, ou seja, uma seção de resfriamento com uma série de células 25 de resfriamento similares ou do mesmo tipo. As células de resfriamento tipicamente diferem devido às temperaturas que prevalecem, respectivamente, em uma célula de resfriamento.

Cada uma das células de resfriamento contém tipicamente um sistema de pulverização ou um dispositivo de 3 0 pulverização para pulverizar os recipientes com líquido de resfriamento. Os recipientes a serem resfriados também são, por exemplo, pulverizados com água. Desta forma, pode ocorrer troca de calor entre a água de resfriamento e o líquido cheio nos recipientes.

O líquido de resfriamento é, por exemplo, recolhido e nomeadamente separado para cada célula de resfriamento. Tipicamente, existe um gradiente de temperatura da primeira para a última dentre a série de células de resfriamento, em que, tipicamente, a primeira célula de resfriamento é a mais quente e a última célula de resfriamento é a célula de resfriamento mais fria. Os reservatórios/bacias de coleta do líquido de resfriamento/água das células de resfriamento são, por exemplo, unidos entre si, de tal forma que a água de resfriamento de uma célula de resfriamento possa ser bombeada para uma célula de resfriamento adjacente, onde pode ser novamente utilizada opcionalmente para pulverização.

No dispositivo de acordo com a presente invenção, pode ser fornecida uma bomba de calor entre a célula de resfriamento com a temperatura mais alta do refrigerante aquecido e o primeiro trocador de calor. Tipicamente, esta é a primeira célula de resfriamento do túnel de resfriamento.

No dispositivo de acordo com a presente invenção e com o uso de dois trocadores de calor, o líquido a ser aquecido flui para o primeiro e para o segundo trocador de calor. Os dois trocadores de calor são, portanto, fornecidos em série no pasteurizador de flash.

É necessário, portanto, o uso de uma bomba de calor, que pode ser fornecida separadamente do túnel de resfriamento, separadamente da estação de enchimento e do pasteurizador de flash e oferece a possibilidade de recuperação de energia alta e eficiente dentro do escopo de aquecimento prévio do produto. 0 uso de uma bomba de calor em configuração em série ou em paralelo com um trocador de calor facilita o aumento adicional da eficiência e, ao mesmo tempo, o aumento do índice de desempenho da bomba de calor. O objeto da presente invenção é explicado na forma de exemplo a seguir com base nas figuras.

São exibidas as seguintes:

Fig. 1: aquecimento prévio de produto

convencional de líquidos, tais como sucos de bebida, com resfriamento subsequente por meio de uma seção de resfriamento que é conectada a uma torre de resfriamento;

Fig. 2: ilustração esquemática do dispositivo de acordo com a presente invenção para aquecimento prévio de um produto, ou seja líquidos, em um pasteurizador de flash antes do enchimento e resfriamento subsequente;

Fig. 3: realização adicional de um dispositivo de enchimento quente de líquidos com uma bomba de calor e adicionalmente um trocador de calor, que são conectados em série;

Fig. 4: realização adicional de um dispositivo de enchimento quente de líquidos com uma bomba de calor e um trocador de calor, que são conectados em paralelo.

A Fig. 1 exibe um sistema de aquecimento prévio de produtos convencional como é conhecido no estado da técnica. O produto, ou seja, um líquido a ser aquecido e novamente resfriado após o enchimento, tal como uma bebida de suco, é passado através de uma linha de produto 1, controlada por uma válvula 2, para um trocador de calor 3. O produto flui através do trocador de calor 3. O refrigerante aquecido, tal como água de resfriamento da seção de resfriamento 20, é utilizado para aquecer parcialmente o produto. A água de resfriamento aquecida da seção de resfriamento/túnel de resfriamento 20 é bombeada através de uma linha 4 e uma bomba 5 para o trocador de calor 3.

0 produto é passado através de uma linha 11 para um trocador de calor adicional 12, que age essencialmente como pasteurizador de flash. 0 trocador de calor/pasteurizador de flash 12 possui vapor, tipicamente vapor d'água, que passa através dele e transfere a sua energia térmica para o produto que flui através do pasteurizador de flash 12. 0 vapor é passado para o trocador de calor/pasteurizador de flash 12 com o auxílio da linha 13 e o vapor, agora mais frio após a troca de calor, é conduzido para longe do pasteurizador de flash 12 através da linha 14. Neste ponto, o vapor utilizado neste processo, tal como vapor d'água, pode ser aquecido por meios convencionais.

0 aquecimento do produto no pasteurizador de flash 12 pode ter lugar sob temperaturas de 80 a 90 °C, dependendo da temperatura necessária para o produto. O produto aquecido pode ser transportado para uma estação de enchimento 15 através de linhas de alimentação apropriadas 16, que são exibidas de forma puramente esquemática com uma seta, mas que podem estar localizadas no espaço separadas do pasteurizador de flash 12. A estação de enchimento 15 pode compreender um dispositivo apropriado para enchimento quente do produto, ou seja, do líquido aquecido, em recipientes 25, tais como garrafas, conforme conhecido no estado da técnica. No interior do dispositivo 15, os recipientes 25 são tipicamente fechados e passados em seguida por meio de um dispositivo de transporte 17, que novamente é indicado de forma puramente esquemática como uma seta, para a seção de resfriamento/túnel de resfriamento 20.

O túnel de resfriamento/seção de resfriamento 20 consiste de uma série de células de resfriamento. Na Fig. 1, são ilustradas puramente como forma de exemplo seis células de resfriamento 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5 e 20.6. Os recipientes cheios 25 passam, por exemplo, através das células de resfriamento imediatamente adjacentes com o auxílio de um meio de transporte apropriado (não ilustrado no presente), tal como uma correia transportadora. No presente, os recipientes cheios 25, tais como garrafas, podem ser passados diretamente de uma célula de resfriamento para outra.

As células de resfriamento compreendem adicionalmente sistemas de pulverização 21.1, 21.2, 21.3,

21.4, 21.5 e 21.6, que são ilustrados esquematicamente. Os mencionados sistemas de pulverização são utilizados para pulverizar os recipientes fechados 25 a serem resfriados com um líquido de resfriamento, tal como água, a fim de resfriá- Ios. A água de resfriamento é passada através das linhas de alimentação de água de resfriamento 25.1, 25.2, 25.3, 25.4,

25.5 e 25.6 para os dispositivos de pulverização. Neste ponto, o refrigerante utilizado pode ser recolhido por meio de bacias de refrigerante, que são designadas pelos algarismos de referência 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5 e

23.6. Das bacias de refrigerante designadas 23.1, 23.2,

23.3, 23.4, 23.5 e 23.6, pelo menos parte da água de resfriamento pode ser reutilizada com o auxílio das bombas

22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5 e 22.6 para pulverização. Além disso, refrigerante novo, tal como mais frio, como água, pode também ser alimentado (não ilustrado no presente). Adicionalmente, água de resfriamento aquecida que tenha dissipado parte do seu calor no produto no trocador de calor 3 e que tenha sido novamente resfriada em seguida por meio da torre de resfriamento 7 pode novamente ser passada através de uma linha de alimentação 8, uma bomba convencional 9 e uma linha de alimentação 10 para o túnel de resfriamento 20.

A Fig. 1 ilustra como exemplo que a água novamente resfriada com o auxílio da torre de resfriamento 7, ou seja, após o processo de resfriamento na torre de resfriamento 7, é alimentada para a mais fria das células de resfriamento

20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5 e 20.6, neste caso a célula de resfriamento 20.6. As bacias de coleta de refrigerante 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5 e 23.6 são adjacentes entre si, de tal forma que pelo menos duas células de resfriamento adjacentes possam ser conectadas por linhas apropriadas

24.1, 24.2, 24.3, 24.4 e 24.5. Neste exemplo, na região antes do trocador de calor 3, o refrigerante pode possuir exemplos de temperatura na faixa de cerca de 40 a 70 °C. Após a transferência de uma parte da energia térmica para o produto, o refrigerante pode possuir temperatura levemente mais baixa de cerca de 35 a 40 0C antes de ser passada por meio da linha 6 para a torre de resfriamento 7. Após o resfriamento, ou seja, após a passagem através da torre de resfriamento 7, o refrigerante pode possuir, por exemplo, temperatura de cerca de 3 0 0C. Neste ponto, entretanto, esses índices de temperatura podem variar e podem depender, por exemplo, do comprimento da máquina, do comprimento das linhas e do número das células de resfriamento. De forma similar, o rendimento da torre de resfriamento 7 pode variar de 17 m3 a 43 m3 por hora.

A Fig. 2 exibe um dispositivo de enchimento quente de líquidos/produtos, particularmente sucos de bebida, de acordo com a presente invenção. A Fig. 2 exibe novamente um túnel de resfriamento/seção de resfriamento 20, conforme já descrito na Fig. 1, de tal forma que os elementos deste túnel de resfriamento 20 não sejam descritos novamente. Na Fig. 2, o produto, ou seja, o líquido a ser aquecido, tal como um suco de bebida, é passado através de uma linha de produto 1 para um trocador de calor/pasteurizador de flash 12 .

Conforme já descrito na Fig. 1, após o aquecimento, o líquido é passado por meio de uma linha ilustrada de forma puramente esquemática 16 para uma estação de enchimento 15. Neste ponto, o líquido aquecido é cheio nos recipientes 25, tais como garrafas. Os recipientes 25 são fechados na estação de enchimento após o enchimento. Os recipientes quentes fechados 25 são passados por meio de uma seção de transporte apropriada 17 para o túnel de resfriamento/seção de resfriamento 20.

Ao contrário da Fig. I, na Fig. 2 o líquido a ser aquecido, ou seja, o produto, é aquecido no pasteurizador de flash 12 não com o auxílio de vapor, mas com o auxílio de um líquido apropriado, tal como água, que é passado de uma bomba de calor que possui o algarismo de referência 30. A bomba de calor 3 0 passa um líquido adequadamente aquecido através da linha de alimentação 19a para o pasteurizador de flash/trocador de calor 12, no qual tem lugar a transferência de calor para o produto. Após a transferência de calor, o líquido agora mais frio pode ser passado de volta através da linha 19b para a bomba de calor 3 0 com o auxílio de uma bomba 18.

A bomba de calor 3 0 compreende um elemento 34 para dissipação de calor, um elemento 31 para absorção de calor, um gargalo 33 e um compressor 32. Dentro da bomba de calor, os trajetos de circulação são exibidos pelas setas 3 5 e 36. As temperaturas no lado direito mais frio das bombas de calor são designadas com TC2 e Tci. Neste ponto, TCi pode ser, por exemplo, 16 0C, mas outras temperaturas também são possíveis dependendo das avaliações da máquina, comprimento da máquina, isolamento etc. De forma similar, a temperatura TC2 pode ser, por exemplo, de 30 a 32 °C, mas, de forma similar, também são possíveis outras temperaturas. A temperatura Ti pode ser, por exemplo, de 2 8 °C, a temperatura T2, por exemplo, de 96 °C, a temperatura T3, por exemplo, de 28 0C e a temperatura T4, por exemplo, de 27 0C. Neste ponto, esses números de temperatura deverão ser considerados puramente como exemplos e, de forma similar, outros números de temperatura também são possíveis, dependendo da avaliação da bomba de calor 30, do seu índice de desempenho, da energia elétrica recuperada e de outros parâmetros de acordo com a avaliação das máquinas.

Na Fig. 2, líquido de resfriamento aquecido da seção de resfriamento 20 é passado para a bomba de calor 30. Neste ponto, por exemplo, o líquido de resfriamento aquecido é bombeado através de uma linha de alimentação 4 por meio de uma bomba convencional 5 para a bomba de calor 30, ou seja, particularmente para o elemento 31 da bomba de calor 30, de uma das células de resfriamento da seção de resfriamento 20, tal como a partir da mais quente das células de resfriamento. Após a passagem através da bomba de calor 30, ou seja, particularmente do elemento 31 da bomba de calor 30, o líquido de resfriamento agora mais frio é passado de volta para a seção de resfriamento através da linha 10. Com este propósito, uma bomba auxiliar adicional, não ilustrada no presente, pode ser utilizada. Tipicamente, o líquido de resfriamento é passado de volta para a mais fria das células de resfriamento 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5 e 20.6, neste exemplo a célula de resfriamento com o algarismo de referência 20.6. 0 uso, exibido na forma de exemplo, de uma bomba de calor 3 0 separadamente da seção de resfriamento 20, do pasteurizador de flash 12 e da estação de enchimento 15, facilita um grau mais alto de utilização da recuperação de energia térmica e, para custos mais baixos, o uso de uma bomba de calor 3 0 facilita o resfriamento ou também o aquecimento.

A Fig. 3 exibe uma realização adicional dentro do escopo da presente invenção. Por sua vez, utiliza-se uma seção de resfriamento/túnel de resfriamento 20, como já foi descrito com referência às Figs. 1 e 2. Também neste ponto, os mesmos elementos possuem os mesmos algarismos de referência e não são mencionados novamente no presente. No dispositivo de acordo com a presente invenção na Fig. 3, o líquido a ser aquecido, ou seja, o produto, é passado, por sua vez, através da linha de produto 1 para o dispositivo. 0 dispositivo compreende no presente dois trocadores de calor, que são designados com os algarismos de referência 60 e 62. Os trocadores de calor 62 e 60 são fornecidos em série, por exemplo, no pasteurizador de flash. Os trocadores de calor 60 e 62 são conectados em série através da linha com o algarismo de referência 61.

Após o aquecimento e passagem através do trocador de calor 62, o produto é passado através de um sistema de linha apropriado 63 para a estação de enchimento 15. A estação de enchimento 15 pode ser uma estação de enchimento, conforme já foi descrito com referência à Fig. 1 e à Fig. 2. Após o processo de enchimento e o fechamento dos recipientes 25, nos quais o líquido aquecido foi cheio, o transporte dos recipientes 25 para o túnel de resfriamento 20 pode ser conduzido utilizando uma seção de transporte apropriada 17. De forma similar, o uso do refrigerante aquecido, tal como água de resfriamento da seção de resfriamento/torre de resfriamento 20, é fornecido em série. O segundo trocador de calor 60 é fornecido no presente em série para a bomba de calor 50, ou seja, com relação ao aquecimento. 0 refrigerante aquecido da seção de resfriamento 2 0 é passado ou bombeado para o trocador de calor 60 através de uma linha de alimentação 4 e da bomba 5 e por meio da linha de alimentação 66. Neste ponto, o refrigerante aquecido é utilizado, por exemplo, em uma primeira etapa, ou seja, para dirigir energias transferíveis para aquecer o produto. Desta forma, o aquecimento do produto passado através da linha de alimentação 1 tem lugar já por meio do trocador de calor 60.

Após aquecimento no trocador de calor 60, o produto aquecido é passado para o trocador de calor 62. 0 líquido de resfriamento, que possui nível de temperatura levemente mais baixo por meio de uso no trocador de calor 60, é passado do trocador de calor 60 por meio da linha de alimentação 67 para a bomba de calor 50.

A bomba de calor 50 compreende o elemento de bomba de calor 51 para absorção de calor, o elemento de bomba de calor 54 para dissipação do calor, o compressor 52 e o gargalo 53. Os algarismos de referência 55 e 56 designam a direção de fluxo na bomba de calor 50. Um líquido apropriado para a transferência de calor é passado para o primeiro trocador de calor 62 do elemento 54 da bomba de calor 50 através da linha de alimentação 64, por meio do quê o produto pode ser aquecido à temperatura alvo desejada. Após

o aquecimento no trocador de calor 62, o líquido resfriado é passado através da linha de alimentação 65 de volta para a bomba de calor 50. Neste ponto, ele é passado para o elemento 54 da bomba de calor 50. O líquido de resfriamento, resfriado após a passagem através do elemento 51, é passado de volta para o túnel de resfriamento 20 através da linha

10. No presente, conforme ilustrado na Fig. 3 como exemplo, esse líquido de resfriamento é passado para a mais fria das células 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5 e 20.6 do túnel de resfriamento, célula 20.6.

A Fig. 4 ilustra uma realização adicional da presente invenção. Na Fig. 4, é ilustrado um túnel de resfriamento/seção de resfriamento 70, que é similar às seções de resfriamento ilustradas nas Figs. 1 a 3, mas é diferente pelo fato de que grupos de células de resfriamento da seção de resfriamento podem descarregar a água de resfriamento delas extraída para elementos diferentes. Também seria possível, entretanto, utilizar uma célula de resfriamento conforme ilustrado nas Figs. 1-3. A seção de resfriamento 7 0 compreende, conforme ilustrado na forma de exemplo, seis células de resfriamento

70.1, 70.2, 70.3, 70.4, 70.5 e 70.6. Essas células de resfriamento compreendem sistemas/instalações de pulverização 71.1, 71.2, 71.3, 71.4, 71.5 e 71.6. Esses sistemas de pulverização 71.1, 71.2, 71.3, 71.4, 71.5 e

71.6, que são ilustrados puramente de forma esquemática como possuindo dois braços, recebem o refrigerante, tal como água, para pulverização através das linhas 75.1, 75.2, 75.3,

75.4, 75.5 e 75.6. A água de resfriamento que goteja ou é drenada dos recipientes 25 após a pulverização é recolhida nos recipientes de coleta correspondentes 73.1, 73.2, 73.3,

73.4, 73.5 e 73.6, que podem ser abertos, nas células de resfriamento correspondentes 70.1, 70.2, 70.3, 70.4, 70.5 e

70.6. A água de resfriamento recolhida pode ser utilizada ao menos parcialmente pelas bombas 72.1, 72.2, 72.3, 72.4, 72.5 e 72.6 para pulverização. Neste ponto, água nova mais fresca de forma similar pode ser utilizada de outras fontes de linha de alimentação (não exibidas no presente). Além disso, água mais fresca, que flui de volta de uma bomba de calor 80, pode ser passada para as células de resfriamento 70.1,

70.2, 70.3, 70.4, 70.5 e 70.6 e é descrita a seguir.

Na Fig. 4, o líquido a ser aquecido, ou seja, o produto, tal como um suco de bebida, é passado, por sua vez, através da linha de alimentação de produto 1 para o pasteurizador de flash. O dispositivo compreende, por sua vez, dois trocadores de calor 92 e 90. Os trocadores de calor 92 e 90 são fornecidos em série, por exemplo, no pasteurizador de flash. O segundo trocador de calor 90 é conectado ao primeiro trocador de calor 92 através de uma linha 91. No segundo trocador de calor 90, o produto alimentado através da linha 1 é ao menos parcialmente aquecido. Para aquecimento adicional à temperatura alvo desejada, o produto passa em seguida para o trocador de calor 92. Com relação ao aquecimento do produto, o segundo trocador de calor 90 é fornecido em paralelo com uma bomba de calor 80, conforme descrito abaixo.

Após aquecimento à temperatura alvo, o produto é alimentado para uma estação de enchimento 15 através de uma linha 93 que é desenhada de forma puramente esquemática. A estação de enchimento 15 corresponde às estações de enchimento já descritas acima com relação às Figs. 1 a 3. De forma puramente esquemática, o algarismo de referência 17 indica, por sua vez, que o líquido cheio em recipientes 25, em que os recipientes 25 são fechados em seguida, pode ser passado para a seção de resfriamento/túnel de resfriamento 70. Neste ponto, o dispositivo de enchimento e a seção de resfriamento podem ser fornecidos separados no espaço entre si. 0 mesmo aplica-se ao pasteurizador de flash com os trocadores de calor 90 e 92.

A Fig. 4 também exibe a bomba de calor 80, que é equipada com o elemento de bomba de calor 81 para absorção do calor no lado mais frio da bomba de calor 80 e o elemento de bomba de calor 84 para dissipação do calor sobre o lado mais quente da bomba de calor 80. Entre o elemento 81 e o elemento 84, é fornecido um compressor 82, bem como um gargalo 83 sobre o lado em posição oposta. Os algarismos de referência 85 e 86 designam a direção de fluxo no circuito interno da bomba de calor.

Na realização ilustrada na Fig. 4, uma primeira cascata, que compreende, por exemplo, um grupo de três células de resfriamento 70.1, 70.2, 70.3, em que qualquer outro agrupamento é possível, é conectado ao trocador de calor 90. Isso significa que o líquido de resfriamento aquecido desse grupo, tipicamente extraído da bacia de coleta mais quente para o líquido de resfriamento 73.1, é passado para o trocador de calor 90 por meio de uma linha de alimentação 7 8 e uma bomba 99 e uma linha de alimentação adicional 98 para transferir energia da primeira cascata para o produto. Após o término da transferência de calor, o 5 refrigerante é devolvido para o grupo por meio de uma linha de retorno 97. Dever-se-á observar que existe uma conexão entre os elementos do grupo. A conexão é designada com os algarismos de referência 74.1 e 74.2.

A Fig. 4 ilustra um grupo adicional, que consiste,

em forma de exemplo, de três células de resfriamento 7 0.4,

70.5 e 70.6, mas outros agrupamentos também são possíveis. Estas células de resfriamento são conectadas de forma similar aos elementos de conexão 74.4 e 74.5. Neste ponto, o refrigerante é passado para a bomba de calor 80 da mais

quente das duas cascatas, que consistem das células 70.4,

70.5 e 70.6, ou seja, da célula 70.4 e sua bacia de coleta 73.4 através de uma linha de alimentação 77 e da bomba 89. Após a transferência do calor do refrigerante, que é passado através do elemento de bomba de calor 81, o refrigerante

2 0 agora mais frio é passado de volta para essa célula com o algarismo de referência 7 0.6, que é a mais fria do segundo grupo. Devido ao aquecimento paralelo do produto fornecido no presente por meio do trocador de calor 90 e da bomba de calor 80, pode-se atingir aquecimento eficiente do produto.

Para os dispositivos ilustrados nas Figuras 2 a 4,

o aquecimento e o resfriamento do produto podem ser controlados por um controlador de computador apropriado, que não é ilustrado no presente.

É evidente que os dispositivos ilustrados podem

também ser utilizados de forma análoga para o resfriamento especificado de produtos sob temperaturas mais baixas.

É evidente que as características mencionadas nas realizações descritas acima não se restringem especificamente às combinações ilustradas nas figuras, mas sim são também possíveis em outras combinações.

Claims

1. MÉTODO DE ENCHIMENTO QUENTE DE LÍQUIDOS, particularmente sucos, com um pasteurizador de flash (12, 60, 62, 90, 92), que compreende um primeiro trocador de calor (12, 62, 92), uma estação de enchimento (15) para encher os líquidos em recipientes (25), tais como garrafas, e um túnel de resfriamento (20, 70), que consiste de uma série de células de resfriamento (20.1 - 20.6, 70.1 - 70.6) para resfriar os recipientes cheios (25) por meio de um líquido de resfriamento, tal como água, caracterizado em que os líquidos são aquecidos antes do enchimento em recipientes (25) na estação de enchimento (15) no pasteurizador de flash (12, 60, 62, 90, 92), pelo fato de que a energia térmica do líquido de resfriamento do túnel de resfriamento (20, 70) que é aquecido durante o processo de resfriamento é alimentada para o pasteurizador de flash (12,60, 62, 90, 92) por meio de uma bomba de calor separada (30, 50, 80) .

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a energia térmica alimentada pela bomba de calor (30, 50, 80) para os líquidos é transferida para o seu aquecimento por meio do primeiro trocador de calor (12,62, 92) .

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado em que o aquecimento dos líquidos é completamente implementado pela energia térmica alimentada por meio da bomba de calor (30, 50, 80) .

4. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações1 a 3, caracterizado em que um segundo trocador de calor (60, 90) pode ser fornecido adicionalmente em série com a bomba de calor (30, 50, 80) para aquecimento dos líquidos antes do enchimento, de tal forma que o líquido de resfriamento aquecido passe do túnel de resfriamento (20, 70) para o segundo trocador de calor (60, 90) e em seguida para a bomba de calor (30, 50, 80), de tal forma que pelo menos uma parte da energia térmica do líquido de resfriamento aquecido possa ser transferida inicialmente por meio do segundo trocador de calor (60, 90) para o líquido a ser aquecido e, em seguida, pelo menos uma parte adicional da energia térmica pode ser transferida por meio de uma bomba de calor (30, 50, 80) para o pasteurizador de flash (12, 60, 62, 90, 92) para aquecimento adicional dos líquidos.

5. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado em que um segundo trocador de calor (60, 90) pode ser fornecido adicionalmente em paralelo com a bomba de calor (30, 50, 80) para aquecimento dos líquidos antes do enchimento, de tal forma que pelo menos uma parte do líquido de resfriamento aquecido passe do túnel de resfriamento (20, 70) para o segundo trocador de calor (60, 90) e pelo menos uma parte adicional do líquido de resfriamento aquecido passe do túnel de resfriamento (20, 70) para a bomba de calor (30, 50, 80), de tal forma que pelo menos uma parte da energia térmica do líquido de resfriamento aquecido possa ser transferida por meio do segundo trocador de calor (12, 62, 92) para o líquido a ser aquecido e pelo menos uma parte adicional da energia térmica pode ser transferida por meio de uma bomba de calor (30, 50,80) para o pasteurizador de flash (12, 60, 62, 90, 92) para aquecimento adicional dos líquidos.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado em que a parte do líquido de resfriamento aquecido que passa para o segundo trocador de calor (60, 90) é mais quente que a parte do líquido de resfriamento aquecido que passa para a bomba de calor (30, 50, 90).

7. DISPOSITIVO, caracterizado por ser para implementação do método de enchimento quente de líquidos, conforme definido em uma das reivindicações 1 a 6.

8.. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado em que o pasteurizador de flash (12, 60, 62,90, 92), a estação de enchimento (15) e o túnel de resfriamento (20, 70) são formados separadamente entre si.

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado em que o primeiro trocador de calor (12, 62,92) compreende um trocador de calor de placas ou um trocador de calor de tubo e cobertura.

10. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado em que a bomba de calor (3 0, 50, 80) compreende uma bomba de calor de compressão, tal como uma bomba de calor de compressão dirigida eletricamente, uma bomba de calor de amônia ou uma bomba de calor com o processo de CO2 transcrítico.

11. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado em que a bomba de calor (3 0, 50, 80) é fornecida entre uma das células de resfriamento (20.1 - 20.6, 70.1 - 70.6) do túnel de resfriamento (20, 70) e o primeiro trocador de calor (12,62, 92) .

12. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação11, caracterizado em que a bomba de calor (30, 50, 80) é fornecida entre a célula de resfriamento com a temperatura mais alta do refrigerante aquecido e o primeiro trocador de calor (12, 62, 92).

13. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado em que as células de resfriamento (20.1 - 20.6, 70.1 - 70.6) são conectadas entre si de tal forma que o líquido de resfriamento possa ser bombeado de uma célula de resfriamento para uma ou uma série de células de resfriamento vizinhas (20.1 - 20.6, 70.1 - 7 0.6), tal como de uma célula de resfriamento mais fria para uma célula de resfriamento mais quente.

14. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 7 a 13, caracterizado em que cada uma das células de resfriamento (20.1 - 20.6, 70.1 - 70.6) compreende um sistema de pulverização (21.1 - 21.6, 71.1 -71.6) para pulverizar os recipientes (25) com liquido de resfriamento.

15. DISPOSITIVO, de acordo com uma das reivindicações 7 a 14 em combinação com uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado em que o líquido a ser aquecido flui através dos primeiro e segundo trocadores de calor (60, 90) no pasteurizador de flash (12, 60, 62, 90,