CN105658083A - 用于对容器中的物品巴氏灭菌的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于对在容器内灌装的物品通过使用系统加热来消毒或巴氏灭菌的方法，所述系统包括多个处理区域，所述多个处理区域在容器的运输方向上彼此前后，所述多个处理区域形成了加热区域、巴氏灭菌区的各区域、以及冷却区域，在所述多个处理区域中，相应的容器遭受液体处理媒介，所述液体处理媒介的温度在预加热区域中与运输方向相关联地逐区域升高，在所述巴氏灭菌区的各区域中达到消毒或巴氏灭菌温度，并且在冷却区域中与运输方向相关联地逐区域降低，在以低温级别处理过程中出现的处理媒介的热能借助于至少一个热泵被使用以将处理媒介加热至更高的温度级别。

Description

用于对容器中的物品巴氏灭菌的方法和系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的方法以及根据权利要求9的前序部分的系统。

背景技术

用于对灌装到容器内的物品进行巴氏灭菌或消毒的方法和系统是已知的，这是通过将容器和物品加热至消毒或巴氏灭菌温度、例如加热至范围在60与85℃之间的温度来实现的。加热至消毒或巴氏灭菌温度并随后冷却通过用液体处理媒介(水或者带有诸如乙二醇的添加剂的水)在多个处理区域内处理、即喷洒和/或冲洗来实现，容器移动经过所述多个处理区域，并且加热的区域形成了消毒或巴氏灭菌区的区域以及冷却区域。在这种情况下原理是已知的，通过合适的引导在处理的过程中出现的处理媒介的不同的温度，但还借助于热泵，低温的处理媒介的热能可以被用于将处理媒介加热至更高的温度。

然而，对于传统的系统(参见DE102007003976A1)，仅仅存在这样的可能性，采用由热泵导回的热能直接用于加热一个处理区域的处理媒介，例如用于巴氏灭菌或消毒区与前处理区域相连的第一处理区域的处理媒介。由于借助于热泵的热量回收，实际上可以实现对于系统的操作必须的能量要求减少，并因此实现了加热成本的降低。然而，这并不实现完全令人满意的解决方案。已知的系统的不足之处还在于，热能的一部分必然不被使用，这例如是因为在一部分载荷范围内，可用的热能无法被未直接影响灌装容器内的物品地被存储，并可能出现将会影响物品的品质的过度巴氏灭菌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现低温的处理媒介的热能的最佳以及非常灵活的应用的方法。为了实现该目的，提出了一种根据权利要求1的方法。权利要求9提出了一种系统。

采用根据本发明的方法，在处理的过程中以低温级别(例如范围在20与60℃之间的温度)出现的处理媒介(例如水或者具有诸如消毒剂的添加剂的水)的热能被用于加热缓冲罐内的处理媒介至一温度，并将其保持在一(至少等于巴氏灭菌或消毒温度的)温度，例如加热至范围在70℃与95℃之间的温度。热处理媒介然后以受控和/或受调的方式从缓冲罐被导出并直接被传导至在处理中特别需要处理媒介的那些区域。这些区域特别是消毒或巴氏灭菌区的所有区域，但是也是诸如冷却区域的其它处理区域。

本发明的特别优点在于，由至少一个热泵所传导回的热能的高度灵活使用，由此，可以实现加热成本的进一步降低。本发明的另一特别优点还在于，由于具有高温的缓冲罐内的热能的缓冲，在系统的部分载荷区域内确保了热泵的更佳的利用度。适用于本发明的热泵例如描述为EP2473795A1中的高性能热泵。

本发明的基本优点还在于，由于热能的回收，无需将作为废水的热处理媒介导出系统，并因而造成热量损失。此外，系统可以相对于没有热泵的系统被减小尺寸，这是因为由于热量利用热泵的抽取，连续的冷却出现于冷却区域中的容器，并且因而容器对于同样尺寸的机器具有更低的出口温度。也避免了由于以高温离开系统的容器造成的热量损失。

由于热泵的使用，处理媒介的附加的冷却不再是必须的，特别是针对最后的冷却区域而言，并且与此相关的能耗可以被节省。

术语“基本上”或“大致”或“大约”在本发明的含义中表示自精确值偏差±10％、优选±5％、和/或以不会显著改变功能的变化方式的偏差。

在本发明的另一实施例中，方法和系统例如被构造成

缓冲罐还为冷却区域的至少一部分提供处理媒介

和/或

缓冲罐的处理媒介被加热至少一温度，该温度高于巴氏灭菌或消毒温度，例如被加热至范围在70与95℃之间的温度，

和/或

借助于至少一个热泵，加热区域中出现的处理媒介的热能、优选具有最低温度级别的加热区域中出现的处理媒介的热能被使用。

和/或

为了加热缓冲罐的处理媒介，自加热和/或冷却区域被收集在收集罐中的处理媒介的热能被使用，

和/或

在消毒或巴氏灭菌区的至少一个区域中出现恶处理媒介被传导至缓冲罐，

和/或

为了加热处理媒介，除了至少一个热泵以外还使用加热装置，

和/或

为了加热缓冲罐内的处理媒介，使用设有该缓冲罐的加热回路，在所述加热回路内设置循环泵、形成热泵出口的换热器、以及加热装置，其中前述特征可以分别被单独地或以任何期望组合的方式被使用。

本发明的其它实施例、优点、以及可能的应用还源自于示意性实施例的以下说明以及附图。在这种情况中，所描述的和/或被示为图片的所有特征本质上为本发明的目的，单独地或以任何期望的组合方式，而与它们在权利要求书中的关联或对它们的参照无关。权利要求书的内容也构成了说明书的组成部分。

附图说明

本发明此后基于附图更详细地被解释，附图以功能图的方式示出了用于对灌装有灌装物品的容器2进行热处理或进行消毒或巴氏灭菌的(巴氏灭菌)系统1。

具体实施方式

系统1以已知的方式包括多个在壳体3内形成的处理区域，所述多个处理区域在运输方向A上彼此前后，在所述运输方向上，容器3相应地移动经过系统1或其处理区域。处理区域在附图中由H1至H4、P1至P4、以及C4至C1来表示。在这些处理区域中，处理区域H1至H4在运输方向A上根据它们的标数值彼此前后并同样根据它们的标数值分别配置给递增处理温度的各个处理区域，所述处理区域H1至H4提供将容器2缓和预加热至最终的预加热温度(该最终的预加热温度显然低于消毒或巴氏灭菌温度)、即加热至范围在33℃与60℃之间的预加热温度。处理区域P1至P4在运输方向A上根据它们的标数值同样彼此前后，所述处理区域P1至P4用于将容器2进一步加热至需要的消毒或巴氏灭菌温度(其例如位于60℃与85℃之间的范围内)并且在特定的时间段内将加热后的容器保持在该消毒或巴氏灭菌温度，从而在对应的容器或其灌装物品上强加对于消毒或巴氏灭菌所必须的巴氏灭菌单位(温度与时间的积)。处理区域C4至C1在运输方向A上以它们的标数颠倒的次序彼此前后并且与该运输方向A相关联地分别配置给递减处理温度的各个处理区域，所述处理区域C4至C1提供将容器2缓和冷却或再次冷却至一结束温度(其例如稍微大于环境温度)并避免了容器内的灌装材料的过度巴氏灭菌。为了将各容器2移动经过各处理区域，采用了传送带/运输机，在附图中大体上由附图标记4表示。

容器2在处理区域中的处理通过用液体处理媒介喷洒或冲洗来实现，所述液体处理媒介形式为水、可以具有诸如消毒剂的添加剂，每个处理区域中的处理媒介具有与该区域的处理温度对应的温度。每个区域为此目的包括多个喷嘴5，各喷嘴例如在各容器2移动经过各处理区域的移动路径上方以及可能还在旁边布置。每个处理区域还包括位于运输机4下方用于所出现的处理媒介的收集空间。

还为每个处理区域配置一泵7，所述泵在入口侧上与为其配置的收集空间6相连。在出口侧上，各处理区域H1至H4的泵7通过管线连接至处理区域C1至C4的喷嘴5，并且特别地分别与处理区域C1至C4相连，所述处理区域C1至C4具有与对应的处理区域H1至H4相同的标数。这意味着处理区域H1的泵7连接至处理区域C1的喷嘴5，处理区域H2的泵7连接至处理区域C2的喷嘴5，等等。相反地，处理区域C1至C4的泵7在出口侧通过管道连接至处理区域H1至H4的喷嘴5，从而为了热能的最佳利用，所出现的处理媒介的交叉交换和交叉使用在各处理区域H1至H4以及C1至C4中实现。

配置给处理区域P1至P4的泵7在出口侧上分别连接至相关的处理区域P1至P4的喷嘴5。在入口侧上，处理区域P1至P4的以及处理区域C3至C1的泵7经由第一阀组的控制阀8连接至输送冷处理媒介或冷水的管道9，清水也可以经由阀10被传导至所述管道，所述管道连接至泵11的出口，借助于所述泵11，管道9提供有冷处理媒介、即自用于冷处理媒介的收集罐12提供有处理媒介，所述收集罐传输温度处于20℃与45℃之间范围内的处理媒介。在处理区域C4的收集空间6中所出现的处理媒介以及可能还有在处理区域C1的收集空间中所出现的处理媒介分别经由溢流部(run-off)13被传输到用于冷处理媒介的收集罐12中。

处理区域P1至P4的以及C4至C1的泵7进一步在入口侧上经由第二阀组的控制阀14连接至传输热处理媒介的管道。该管道15连接至提供热处理媒介的模块16的出口，所述模块的中心元件是用于热处理媒介的缓冲存储部17，其例如用于具有显然高于消毒或巴氏灭菌温度的温度的、例如在70℃与95℃之间范围内的温度的处理媒介。处理区域P1至P4中出现的处理媒介经由排出管线18被传导至缓冲存储部17，所述缓冲存储部将处于所标识温度的处理媒介输送至管道15。

缓冲罐17是加热回路的一个组成部分，所述加热回路大体上包括循环泵19、形成了热泵20的输出的换热器20.1(热源)、形式为在主侧由热的传热媒介流经的换热器21的加热器、以及多个不同的传感器22，例如还有温度传感器，并且，在所述加热回路中，处理媒介为了进行加热自缓冲罐17、例如采用循环泵19被抽出，并且在经过了换热器20.1和21之后被向回传导到缓冲罐17中。

在输入侧上，被构造为高性能热泵的热泵20包括换热器20.2，其在副侧上由热泵20的媒介流经并在主侧上由处理区域H1的收集空间6中出现的处理媒介流经，该处理媒介自收集空间6由循环泵23抽取并且在流经换热器20.2之后被向回传导至处理区域H1的收集空间6或被向回传导至配置给其的泵7的入口。

作为用于加热处理媒介的加热回路的一部分的热泵20在入口侧上包括附加的换热器20.2(热源)，其在副侧上由热泵20的媒介流经并在主侧上由来自收集罐12的处理媒介流经，该处理媒介从该罐通过循环泵24被抽取并且在经过换热器23之后被向回传导至收集罐12。

根据本发明的系统的特点因此在于，借助于热泵20，来自预处理区域——在所示的实施例中来自处理区域H1并来自用于冷处理媒介的收集罐12的热能、以及因此来自一个或多个冷却区域、即在所示的实施例中来自处理区域C4至C1的热能大体上被用于加热处理媒介。根据本发明的系统的另一特点在于，如上所述必须的热能被采用，从而将在缓冲罐17内保持的处理媒介加热至这样一高温，使得加热后的处理媒介然后可以被传导到处理区域P1至P4中的至少一个、但更加优选是所有，并且如果需要的话还被传导至在运输方向A上那些处理区域之后的处理区域。为了最佳性能，处理媒介的输送通过控制阀14被控制和/或被调节。

缓冲罐17内的、通过热量回收被加热的处理媒介因此可以从缓冲罐被直接传导至系统1的相应区域，在那里，处理媒介在处理中在特定的时间被需要，从而回收的热能到处理区域上的最佳以及非常灵活的分布也是可行的，并且因此可以实现加热成本的显著节约。特别地，通过本发明借助于热泵可以加热到这样一种程度，使得其可以在处理区域P1至P4中、即在巴氏灭菌区域中采用。

附图标记列表

1用于容器的加热处理的系统或巴氏灭菌单元

2容器

3壳体

4运输机

5喷嘴结构

6收集空间

7泵

8控制阀

9用于冷处理媒介的管道

10阀

11泵

12用于冷处理媒介的收集罐

13溢流部

14控制阀

15用于热处理媒介的管道

16用于提供热处理媒介的模块

17用于热处理媒介的缓冲罐

18排出管线

19循环泵

20热泵

20.1热泵20的出口侧换热器

20.2、20.3热泵20的入口侧换热器

21加热器或换热器

22传感器

23、24循环泵

H1至H4处理区域或加热区域

P1至P4处理区域或消毒区域

C1至C4处理区域或冷却区域

Claims (16)

1.一种用于对在容器(2)内灌装的物品通过使用系统(1)加热来消毒或巴氏灭菌的方法，所述系统包括多个处理区域(H1至H4；P1至P4；C4至C1)，所述多个处理区域在容器(2)的运输方向(A)上彼此前后，所述多个处理区域形成了加热区域、巴氏灭菌区的区域、以及冷却区域，在所述多个处理区域中，相应的容器(2)遭受液体处理媒介，所述液体处理媒介的温度在预加热区域中与运输方向(A)相关联地逐区域升高，在所述巴氏灭菌区的各区域中达到消毒或巴氏灭菌温度，并且在冷却区域中与运输方向(A)相关联地逐区域降低，在以低温级别处理过程中出现的处理媒介的热能借助于至少一个热泵(20)被使用以将处理媒介加热至更高的温度级别，

其特征在于

处于低温级别的处理媒介的热能被用于借助于一加热回路在一缓冲罐(17)内加热处理媒介，所述加热回路包括至少一个热泵(20)，所述缓冲罐传输处于与巴氏灭菌或消毒温度至少相等的温度的处理媒介，并且所述缓冲罐(17)至少为巴氏灭菌区的一个区域提供该处理媒介。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐(17)还为冷却区域的至少一部分经由控制阀(14)至少部分地直接提供处理媒介。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述缓冲罐(17)的处理媒介被加热至一温度，该温度高于巴氏灭菌或消毒温度，例如所述处理媒介被加热至范围在70与95℃之间的温度。

4.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，借助于所述至少一个热泵(20)，在加热区域中出现的处理媒介的热能、优选地在具有最低温度级别的加热区域(H1)中出现的媒介的热能被使用。

5.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，为了加热所述缓冲罐(17)的处理媒介，自加热和/或冷却区域被收集在收集罐(12)内的处理媒介的热能被使用。

6.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，在收集罐(12)内包含的、由于热能的提取而被冷却的处理媒介被再次传导到至少一个处理区域、优选冷却区域之一。

7.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，为了加热所述缓冲罐(17)的处理媒介，除了所述至少一个热泵(20)以外还使用加热装置(21)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为了加热所述缓冲罐(17)中的处理媒介，使用包括该缓冲罐的加热回路，在所述加热回路中设置循环泵(19)、形成所述热泵(20)出口的换热器(20.1)、以及加热装置(21)。

9.一种对在容器(2)内灌装的物品通过加热来消毒或巴氏灭菌的系统，所述系统包括处理区域(H1至H4；P1至P4；C4至C1)，各所述处理区域在容器(2)的运输方向(A)上彼此前后，各所述处理区域形成了加热区域、巴氏灭菌区的区域、以及冷却区域，并且在各所述处理区域中，相应的容器(2)由液体处理媒介碰撞，所述液体处理媒介的温度在预加热区域中与运输方向(A)相关联地逐区域升高，在所述巴氏灭菌区的各区域中达到消毒或巴氏灭菌温度，并且在冷却区域中与运输方向(A)相关联地逐区域降低，并且所述系统还包括至少一个热泵(20)，用于使用在以低温级别处理过程中出现的处理媒介的热能来将处理媒介加热至更高的温度级别，

其特征在于

所述至少一个热泵(20)是用于加热缓冲罐(17)内的处理媒介的加热回路的一部分，所述缓冲罐传输处于与巴氏灭菌或消毒温度至少相等的温度的处理媒介，并且所述缓冲罐至少为巴氏灭菌区的所有区域经由控制阀(14)提供该处理媒介。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述缓冲罐(17)经由控制阀(14)并还至少为所述冷却区域的一部分至少部分地提供处理媒介。

11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，所述缓冲罐(17)传输处于一温度的处理媒介，该温度高于巴氏灭菌或消毒温度，例如处于范围在70与95℃之间的温度。

12.根据前述权利要求任一所述的系统，其特征在于，所述至少一个热泵(20)在入口侧与收集空间(6)相连，所述收集空间收集加热区域的处理媒介、优选地收集具有最低温度级别的加热区域(H1)的处理媒介。

13.根据前述权利要求任一所述的系统，其特征在于，所述至少一个热泵(20)在入口侧与收集罐(12)相连，所述收集罐用于收集来自加热和/或冷却区域的处理媒介。

14.根据前述权利要求任一所述的系统，其特征在于，还包括连接装置(18)，在消毒或巴氏灭菌区的至少一个区域中出现的处理媒介经由所述连接装置被传导至所述缓冲罐(17)。

15.根据前述权利要求任一所述的系统，其特征在于，为了加热缓冲罐(17)的处理媒介，除了所述至少一个热泵(20)以外还设置加热装置(20)。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，为了加热所述缓冲罐(17)的处理媒介，设置包括该缓冲罐的加热回路，在所述加热回路中布置循环泵(19)、形成所述热泵(20)出口的换热器(20.1)、以及加热装置(21)。