CN102334705B - 用于混合和热处理液体产品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于混合和热处理液体产品尤其是饮料的装置和方法。本发明的装置包括：用于提供浓缩产品的第一供给管和用于提供稀释所述浓缩产品的含水稀释液体的第二供给管，以及设置在所述第一供给管处以将第一流量蒸汽引入所述浓缩产品中的第一蒸汽喷射器和设置在所述第二供给管处以将第二流量蒸汽引入到所述稀释液体中的第二蒸汽喷射器，通过根据本发明的装置，能够同时对所述浓缩产品和所述稀释液体进行热处理和稀释，并且在生产中断的情况下仅以微小的延时中断热量供给以防止产品过热。

Description

用于混合和热处理液体产品的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于混合和热处理液体产品尤其是饮料的装置和方法。

背景技术

通过将浓缩产品(product concentrate)和诸如水的稀释液体以预定的混合比率通过间歇操作和作为连续的部分产品流结合来混合成成品的饮料。在大多数情况下，在产品已混合之后，对产品进行热处理以确保特定的保存期限或产品品质。

然而，利用这种程序，在产品流中后继的灌装单元停顿的情况下，既不可能快速启动也不可能快速关闭系统。这就需要大量设备用于中间产品的存储，和/或会使得产品损失。

作为选择，WO02/094040A1提出：在第一热交换器中加热稀释液体，使经加热的稀释液体的第一部分与浓缩产品混合，并在第二热交换器中加热该混合物。热处理后的混合物之后与之前经加热的稀释液体的第二部分结合以最终混合成产品。

然而，在生产中断的情况下，这还需要大量的设备并且不能圆满地解决上面提及的问题。

因此，需要在这方面有所改进的方法和与现有技术相比简化的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的方法和与现有技术相比简化的装置。

利用根据本发明第一方案的装置实现该目的。相应地，该装置包括：第一供给管，用于供给浓缩产品；第二供给管，用于供给用来稀释浓缩产品的含水稀释液体(aqueousdilution liquid)；第一蒸汽喷射器，其设置在第一供给管处以将第一流量蒸汽(quantityflow)引入到浓缩产品中；以及第二蒸汽喷射器，其设置在第二供给管处以将第二流量蒸汽引入到稀释液体中。因此，能够同时对浓缩产品和稀释液体进行热处理和稀释。尤其是在加工中能够将浓缩产品稀释到尤其适于最终混合的浓度。蒸汽喷射能够容易地配送，并且在生产停顿的情况下能够迅速地中断蒸汽喷射，从而能够避免不期望的浓缩产品以高温长时间停留。蒸汽喷射在需要时允许频繁起动-停止的操作，从而可省去产品缓冲器或至少在更小程度上需要缓冲器。此外，能够避免由于产品过热产生的产品损失。能够将蒸汽喷射器连接到共用的蒸汽供给系统上，这能够进一步减少所需设备的数量。尤其是，可省去额外的用于稀释液体的热交换器。

根据本发明的装置的有利的实施例进一步包括混合器件，其用于使借助于所述第一蒸汽喷射器已导入有蒸汽的浓缩产品和借助于所述第二蒸汽喷射器已导入有蒸汽的所述稀释液体混合。因此，以这种方式热处理和稀释过的部分产品流在它们汇合时能够以预定的混合比率混合。因此，可省去单独的混合系统。因而，可减少投入成本、维护成本以及空间要求。

在根据本发明的装置的尤其有利的实施例中，在第一蒸汽喷射器和混合器件之间设置测量装置，所述测量装置用于确定在已导入有蒸汽的浓缩产品中代表产品的品质的成分的浓度，尤其是用于确定含糖量。通过这样，能够测量出用冷凝的第一流量蒸汽稀释的浓缩产品的浓度，并且能够观测利于后续混合的数值范围。为此，例如能够根据用第一蒸汽喷射器下游的浓度计测量到的浓度来调节第一流量蒸汽。

在第一蒸汽喷射器和混合器件之间以及在第二蒸汽喷射器和混合器件之间，优选地分别设置流量计和温度测量装置，用于监控已导入有蒸汽的浓缩产品和已导入有蒸汽的稀释液体。因此，能够监控或调节热处理的质量和混合产品中的混合比率。

一个有利的实施例进一步包括调节器以调节第一和第二流量蒸汽。因此，能够观察用于浓缩产品和稀释液体中的热处理的最小温度，同时，尤其能够在浓缩产品中对利于混合的稀释进行调节。

优选地，进一步设置在混合器件下游连接的热保持器件。因此，能够使热处理延长，直至达到可能需要的总的处理持续时间为止。因而，能够使热处理适于特定的品质要求，例如为了巴氏灭菌或杀菌，即使是利用未改变的第一流量蒸汽。

所设定的目的进一步利用根据本发明第二方案的方法来实现。所述方法包括以下步骤：a）提供浓缩产品；b）提供用来稀释浓缩产品的含水稀释液体；c）提供蒸汽；c）将第一蒸汽流引入到提供的浓缩产品中以热处理和稀释浓缩产品；以及d）将第二蒸汽流引入提供的稀释液体中以热处理和稀释稀释液体。因而，可将两个生产过程——即热处理和适于混合的稀释调节——结合成一个过程。而且，蒸汽喷射适于多种不同的产品，例如还适于纤维产品或包含水果片的产品。

优选地，将浓缩产品和稀释液体提供成连续流并且允许蒸汽并行导入其中。因而，可对两股流同时或者至少在时间上重叠地进行处理和稀释。在需要时能够快速地中断两股流和蒸汽的供给以避免不期望地加热浓缩产品。

在所述方法的尤其有利的实施例中，在引入的蒸汽冷凝(condensation)后测量已导入有蒸汽的浓缩产品中代表产品的品质的成分的浓度，尤其是确定含糖量。因而，当测量浓度时容易想到要考虑引入的流量蒸汽，并且能够以高的精度测量浓度。优选地，此处测量白利度值即Brix值。

优选地，在引入的蒸汽冷凝后分别测量已导入有蒸汽的浓缩产品的流量和已导入有蒸汽的稀释液体的流量。因此，用于测量总内容物时会考虑到引入的蒸汽的数量以及提供的浓缩产品和稀释液体的流量。然而，还将可能的是，单独地分别测量第一和第二流量蒸汽，例如，在它们被引入到蒸汽喷射器的同时单独地分别测量第一和第二流量蒸汽，也可在引入蒸汽之前单独地分别测量浓缩产品和稀释液体的流量。

优选地，根据在混合产品中测量到的代表产品的品质的成分的浓度、尤其是含糖量来调节流量的比率。因此，在混合过程期间，能够使产品品质连续地适应目标。为此，Brix值尤其适于作为控制参数。

优选地，已导入有蒸汽的浓缩产品和稀释液体呈第一和第二含水混合相(aqueousmixing phase)的形式以预定的混合比率尤其是根据测量的流量汇合在一起以最终混合成产品。因此，能够容易地调节预定的产品品质。

在有利的实施例中，通过将蒸汽引入到浓缩产品和稀释液体中，能够获得用于所述产品的热处理的最小温度，尤其是用于产品的巴氏灭菌或杀菌。因此，可省去或至少减少对混合产品的单独加热。结果，由于生产停顿而产生的不期望的最终混合产品过热而引起的产品损失可以降低。

优选地，通过保持用于所述产品的热处理的最小温度而使最终混合产品保温，尤其是用于产品的巴氏杀菌或灭菌。因此，甚至对需要相对长处理时间的产品也能够以高的吞吐能力对其进行热处理、稀释以及混合。因而，在这些情况下，也能够精确地保持预定的混合比率。

在方法的尤其有利的实施例中，从混合后的且经热处理过的产品中提取出的热被返回(return)以用于预热稀释液体。因此，能够有效的回收热能并将其供给到稀释液体，稀释液体对于潜在的过热不是很关键的。因而能够使装置在生产停顿的情况下经济地工作并且不会限制产品品质。

附图说明

附图中示出了根据本发明的装置的优选实施例。单幅的图1示出了该装置的框图。

具体实施方式

相应地，根据本发明的装置1，其优选地允许进行连续混合，包括：用于浓缩产品K的第一供给管3和用于诸如水的稀释液体W的第二供给管5。在供给管3、5处，分别设置一个蒸汽喷射器7、9，以用于将第一蒸汽流D1引入到浓缩产品K，以及将第二蒸汽流D2引入到稀释液体W。蒸汽流D1、D2能够将浓缩产品K和稀释液体W加热到目标温度T1、T2。目标温度T1、T2优选是相同的，但是也可根据产品P而变化。蒸汽流D1、D2冷凝并与浓缩产品K和稀释液体W混合以形成含水混合相M1和M2。在处理中，浓缩产品K和第一蒸汽流D1的质量流添加到第一混合相M1的质量流，而稀释液体W和第二质量流D2的质量流添加到第二混合相M2的质量流。

装置1进一步包括可控的混合器件11，所述混合器件11例如可以为喷嘴或喷射器，以将混合相M1、M2以可调节的比率结合成最终的混合产品P。喷射器7、9借助于连接管13、15、设置于它们的每一个处的温度测量装置17a、17b和流量计19a、19b与混合器件11连接。应当理解的是，混合器件11可包括连接管13、15的多个区段以在这些区段处或在喷射器7、9的区域内调节混合相M1、M2的混合比率。

在用于混合相M1的连接管13处，进一步设置浓度计21a以测量产品P的代表成分（特征成分）的浓度，诸如含糖量，尤其是混合相M1的Brix值。在从混合器件11引出的产品管23处设置相应的浓度计21c。产品管23依次通向热保持器件25，所述热保持器件25的功能在现有技术中是公知的，因此不再详细描述。然而，优选地，所述热保持器件25被设计为使得用于产品P的热处理的最小温度或目标温度T3如在蒸汽喷射器7、9的区域内一样不会下降。优选地，另一温度测量装置17c设置在热保持装置25的出口区域中用于温度控制。如果混合相M1和M2的温度T1和T2彼此不同，则最终的混合产品P的温度T3优选地为T1和T2之间的混合温度。

可选地，根据本发明的装置1可包括回热器件27，所述回热器件27具有相对于产品流在出口侧的热交换器29和在入口侧的热交换器31，以在灌装之前从经热处理过的产品P提取热并且供给经热处理过的产品P到稀释液体W，以使稀释液体W在被引入到第二喷射器9之前被预热。因而，能够回收加热能量，原则上通过类似地方式对浓缩产品K进行预热也是可能的，此处在生产停顿的情况下对于产品品质来说，与对浓缩产品K进行预热相比，稀释液体W的预热较不关键。此外，还示出了出口侧的相关温度测量装置17d，其用于确定在出口侧的热交换器29下游的出口侧的产品温度T4。

能够在喷射器7、9处或在适合的调节器33处调节流量蒸汽D1、D2，流量优选地被限定为质量流量（每单位时间的质量）。在示例中，调节器33由共用的蒸汽管35供给并经由分配管37、39连接到喷射器7、9。然而，应当理解的是，对于每个喷射器7、9，单独的蒸汽供给是可能的。决定性的是能够调节流量蒸汽D1、D2并且能够向喷射器7、9以并行操作供给蒸汽D，从而能够允许蒸汽D基本上同时导入浓缩产品K和稀释液体W。

能够将流量蒸汽D1、D2调节为使得在浓缩产品K和稀释液体W中达到为热处理预定的最小温度T1、T2并将浓缩产品K稀释成适于后续混合的浓度。通过稀释，能够更精确地调节混合产品P的期望浓度。

优选地设置控制器件（未示出），所述控制器件允许根据测量装置17a、17b、19a、19b和21a的测量结果借助于喷射器7、9和/或调节器33调节流量蒸汽D1、D2。然而，浓度计21a可仅具有控制功能。优选地，用于混合产品P的出口侧浓度计21c被包括在控制中，以为了不仅监控和/或调节流量蒸汽D1、D2，而且监控和/或调节在混合器件11中的用于混合出所述产品P的混合相M1、M2的流量。

人们能够利用根据本发明的装置1如下工作：

能够将浓缩产品K例如以40°Bx至60°Bx的Brix值在室温下连续地供给到第一喷射器7。相应地，能够将淡水W例如以10至20°C的温度连续地供给到第二喷射器9作为稀释液体。可选地，可想到在入口侧上的热交换器31中的预热。例如，淡水W的流量可以高于浓缩产品K的流量三至四倍，以调节最终混合产品P中的Brix值，例如10°Bx。

经由蒸汽管35，提供例如2巴的过压的水蒸汽D，并将其分配给第一和第二流量蒸汽D1、D2，第二流量蒸汽D2例如可以大于第一流量蒸汽D1四至六倍。

可以将蒸汽流D1、D2连续且同时地引导进喷射器7、9，并允许蒸汽D导入浓缩产品K和淡水W。通过这样，能够在喷射器7、9中或在喷射器7、9的下游达到例如80°C至140°C的处理温度T1、T2，优选地90°C至100°C，并用温度测量装置17a、17b监控该温度。

根据蒸汽D在喷射器7、9和/或连接管13、15中的冷凝，能够测量通过连接管13、15的体积流率。与混合相M1中的浓度测量结合，能够调节混合产品P的期望的浓度值；在混合相M1中的浓度测量中，例如通过调节混合相M1、M2的流量能够确定Brix值与浓缩产品K的原有浓度相比减少了10%。此处，浓度计21c允许连续地监控混合产品P，并且可选地按照需要校正流量D1、D2、M1和/或M2。当然，还能够在此基础上改变供给的产品浓缩K和稀释液体W的流量。

能够将混合产品P连续地供给到制冷单元，可选地随后供给到缓冲罐以及最终供给到灌装机械。

在生产停顿的情况下，尤其是在灌装单元的生产停顿的情况下，能够快速地中断蒸汽供给D以及浓缩产品K和稀释液体W的供给，从而能够防止对装置1中驻留的浓缩产品K或混合相（诸如混合相M1）或混合产品P的不期望的加热。与在传统热交换器中的热传递不同，根据本发明的装置1紧接着起作用而不会有任何延时，并且可省去在生产停顿期间原本所需的额外的产品回路，和/或防止由于对产品成分的过度加热引起的品质损失。

根据本发明的装置1和根据本发明的方法适于多种液体产品，尤其是适于诸如果汁等的标准饮料。

Claims (19)

1.一种用于混合和热处理液体产品(P)的装置(1)，具有：

第一供给管(3)，其用于提供浓缩产品(K)；

第二供给管(5)，其用于提供稀释所述浓缩产品的含水稀释液体(W)；

第一蒸汽喷射器(7)，其设置在第一供给管处以将第一流量蒸汽(D1)引入到浓缩产品；

第二蒸汽喷射器(9)，其设置在第二供给管处以将第二流量蒸汽(D2)引入到稀释液体中；

混合器件(11)，其用于将借助于所述第一蒸汽喷射器(7)已导入有第一流量蒸汽(D1)的浓缩产品(K)和借助于所述第二蒸汽喷射器(9)已导入有第二流量蒸汽(D2)的所述稀释液体(W)混合；以及

热保持器件(25)，其连接在所述混合器件(11)下游，用于延长所述液体产品(P)的热处理，

其中，第一蒸汽喷射器(7)和第二蒸汽喷射器(9)连接到共用的蒸汽供给系统上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述液体产品(P)为饮料。

3.根据权利要求1所述的装置，其中在所述第一蒸汽喷射器(7)和所述混合器件(11)之间设置测量装置(21a)，所述测量装置用于确定在已导入有第一流量蒸汽的浓缩产品(K)中代表所述液体产品(P)的品质的成分的浓度。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述测量装置(21a)用于确定在已导入有第一流量蒸汽的浓缩产品(K)中的含糖量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中在所述第一蒸汽喷射器(7)和所述混合器件(11)之间，以及在所述第二蒸汽喷射器(9)和所述混合器件(11)之间，分别设置一个流量计(19a、19b)和一个温度测量装置(17a、17b)以监控已导入有第一流量蒸汽的浓缩产品(K)和已导入有第二流量蒸汽的稀释液体(W)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，进一步包括调节器(33)以调节第一流量蒸汽(D1)和第二流量蒸汽(D2)。

7.一种用于混合和热处理液体产品(P)的方法(1)，包括以下步骤：

a)提供浓缩产品(K)；

b)提供稀释所述浓缩产品的含水稀释液体(W)；

c)提供来自共用的蒸汽供给系统的蒸汽(D)；

d)将供给的所述蒸汽(D)的第一蒸汽流(D1)引入到提供的所述浓缩产品中以热处理和稀释所述浓缩产品；

e)将供给的所述蒸汽(D)的第二蒸汽流(D2)引入到提供的所述稀释液体中以热处理和稀释所述稀释液体，

其中已导入有第一蒸汽流(D1)的所述浓缩产品(K)和已导入有第二蒸汽流(D2)的所述稀释液体(W)呈第一和第二含水混合相(M1、M2)的形式以预定的混合比率汇合在一起，

其中使混合的所述液体产品(P)保持在用于所述液体产品(P)的热处理的最小温度(T3)而保温。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述液体产品(P)为饮料。

9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述浓缩产品(K)和所述稀释液体(W)提供为允许蒸汽(D)并行导入其中的连续流。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中在引入的蒸汽(D)冷凝后测量在已导入有第一蒸汽流(D1)的所述浓缩产品(K)中代表产品的品质的成分的浓度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在引入的蒸汽(D)冷凝后确定在已导入有第一蒸汽流(D1)的所述浓缩产品(K)中的含糖量。

12.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中在引入的蒸汽(D)冷凝后分别测量已导入有第一蒸汽流的浓缩产品(K)的第一流量和已导入有第二蒸汽流的稀释液体(W)的第二流量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中根据在混合的所述液体产品(P)中测量出的代表所述产品的品质的成分的浓度来调节所述第一流量与所述第二流量的比率。

14.根据权利要求13所述的方法，其中根据在混合的所述液体产品(P)中测量出的含糖量来调节所述第一流量与所述第二流量的比率。

15.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中已导入有第一蒸汽流(D1)的所述浓缩产品(K)和已导入有第二蒸汽流(D2)的所述稀释液体(W)呈第一和第二含水混合相(M1、M2)的形式以预定的混合比率根据在蒸汽(D)冷凝后测量到的流量汇合在一起以混合成所述液体产品(P)。

16.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中通过将所述蒸汽(D)引入到所述浓缩产品(K)中以及引入到所述稀释液体(W)中，达到用于所述液体产品(P)的热处理的最低温度(T1、T2)。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述最低温度(T1、T2)用于所述液体产品(P)的巴氏灭菌或杀菌。

18.根据权利要求7所述的方法，其中所述最小温度(T3)被保持用于所述液体产品(P)的巴氏灭菌或杀菌。

19.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中从混合后的且热处理过的所述液体产品(P)提取出的热被返回用于对所述稀释液体(W)加热。