CN109843782A - 用于对液体进行热处理和灌装的灌装线 - Google Patents

用于对液体进行热处理和灌装的灌装线 Download PDF

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Abstract

一种用于对液体进行热处理和灌装的灌装线，以及一种用于对液体进行热处理和灌装的方法，在所述方法中使用了这样的灌装线。所述灌装线包括：预加热器(1)，其用于对液体进行预加热，加热器(2)，其用于在预加热之后对液体进行加热，冷却器(3)，其用于在加热之后对液体进行冷却，灌装单元(4)，其用于对液体进行灌装，其中所述灌装线适用于热灌装和冷灌装，其中用于热灌装的从所述预加热器至所述灌装单元的液体路径，不同于用于冷灌装的从所述预加热器至所述灌装单元的液体路径，并且所述灌装线包括用于在两个液体路径之间切换的切换选择部(5)。

Description

用于对液体进行热处理和灌装的灌装线
技术领域
本发明涉及用于液体，尤其是例如用于诸如果汁、牛奶、水等的饮料或饮料成分的灌装线。根据本发明的灌装线尤其是适用于对液体进行热处理(例如巴氏灭菌)并且随后灌装液体。
背景技术
从现有技术(例如从DE 102008056597A1或者DE 102011082286A1)已知能够热灌装液体所使用的灌装线。
例如还从DE 102011082286A1已知利用热来处理液体，例如为了延长保存期限而对其进行巴氏灭菌。
发明内容
本发明基于如下目的：提供一种改进的灌装线，其具有更宽的应用范围和/或改进的效率。
本发明包括根据权利要求1的灌装线以及根据权利要求13的用于对液体进行热处理和灌装的方法。在从属权利要求中描述了一些进一步的示例性实施例。
用于对液体进行热处理和灌装的灌装线尤其是包括用于对液体进行预加热的预加热器、用于在预加热之后对液体进行加热的加热器(用于液体的加热器)以及用于在加热之后对液体进行冷却的冷却器。
而且，根据本发明的灌装线包括用于对液体进行灌装的灌装单元。灌装线适用于液体的热灌装和冷灌装。热灌装理解为温度处于80℃至95℃，优选85℃至90℃的灌装。冷灌装温度通常在1℃与20℃之间，优选在4℃与10℃之间。冷灌装也能够理解为处于室温的灌装，其发生在20℃至30℃的温度。在根据本发明的灌装线中，用于热灌装的从预加热器至灌装单元的液体路径不同于用于冷灌装的从预加热器至灌装单元的液体路径，并且灌装线包括用于在两个液体路径之间切换的切换选择部。
液体路径通常由运送液体所通过的管限定。能够将提及的各站(诸如液体穿过的预加热器、加热器以及冷却器)例如构造为包括管段的多个管段或者热交换器等。
灌装线适用于热灌装和冷灌装，并且构造为使得液体在热灌装的情况下将要穿过的路径是与液体在冷灌装的情况下将要穿过的液体路径不同的液体路径。这尤其是能够意味着，针对热灌装和冷灌装以改变的顺序穿过现有的管。灌装线包括用于在两个液体路径之间切换的切换选择部。
例如能够通过面板形成用于在两个液体路径之间切换的切换选择部，其中能够使用能够连接和分离的连接构件来适当地连接管端。可替代地，切换选择部能够形成为阀组(valve cluster)，所述阀组允许通过阀来连接不同的管，并且由此能够实现用于针对热灌装和冷灌装而在液体路径之间切换的适当的切换。作为进一步的替代，切换选择部能够包括面板与阀的组合。
加热器通常构造为比预加热器将液体加热至更高的温度。针对热处理(例如巴氏灭菌)，必须通过加热器而能够实现的可能的温度是根据液体而定的，并且能够在例如55℃与140℃之间，尤其是在例如75℃与100℃之间。
用于处理液体的预加热器、加热器、冷却器以及其他元件在下文中通常被称作“处理站”。处理站能够分别为单级或多级(即，作为一个部件或若干部件)，例如为两级。
灌装线能够包括进一步的处理站，例如另外的冷却器和/或加热器(二者用于液体并且用于二次回路，通过所述二次回路向液体供给热或者从液体驱散热)，热保留部，其中液体能够在已经穿过加热器之后被保温，从而针对特定时期继续热处理，以及从液体处理已知的进一步的处理站，诸如能够例如布置在预加热器与加热器之间或者两级或多级预加热器的两级之间的脱氧器和/或均质器。
预加热器和/或冷却器均能够构造为热交换器。在下文中，术语“冷却剂回路”用于热交换器的二次回路，即，用于介质的循环，通过所述介质，液体(待灌装的)被供给热，或者通过所述介质从液体驱散热，并且介质独自被称作“冷却剂”。当然，这样的“冷却剂”也能够用于加热或阶梯式的预加热。例如，水通常能够被用作冷却剂。
在灌装线中，其中预加热器以及冷却器二者构造为热交换器，所述预加热器的冷却剂回路和所述冷却器的冷却剂回路通过第一设定能够操作为两个单独的冷却剂回路，并且通过第二设定能够操作为一个组合的冷却剂回路。
灌装线能够包括用于在这两个设定之间切换的开关。该开关能够例如以阀的形式构造，或者由其他已知的措施构造。
灌装线通常操作为使得预加热器的冷却剂回路和冷却器的冷却剂回路针对热灌装使用第一设定操作，即，作为两个单独的冷却剂回路，并且针对冷灌装使用第二设定操作，即，作为一个组合的冷却剂回路。这是有益的，因为冷却剂回路的待转移的热和温度的量均是不同的。
在第二设定中，冷却剂回路通常能够构造为使得冷却器的回液(直接或经由其他站，例如通过一个或多个其他的热交换器等)流至预加热器的供给流，使得在冷却器处产生的热能够被用于对液体进行预加热。在第二设定中，冷却剂回路能够构造为使得冷却剂能够恰好在一个闭合回路中穿过两个单独的冷却剂回路的一部分，并且随着其通过回路而穿过冷却器和预加热器。这例如能够包括：在组合的冷却剂回路中的冷却器的冷却剂回路与预加热器的冷却剂回路重合。在第二设定中(针对冷灌装)，热回收是特别有效的，冷却器通常针对80％至88％的热回收而设计。
灌装线能够进一步包括用于将液体冷却至特定温度的调温冷却器(通常在加热器和可选的热保留部的液体路径下游)。调温冷却器能够布置在加热器与灌装单元之间的液体路径中，其能够尤其是布置为使得其针对热灌装以及冷灌装而被穿过。该调温冷却器(修正冷却器)能够用于热灌装中以将被加热的液体冷却至灌装温度。在冷灌装中，其也能够用于在液体穿过冷却器之前稍微地冷却液体。
调温冷却器能够被设计为热交换器。
调温冷却器能够布置为使得其冷却剂回路与预加热器的冷却剂回路重合(在冷却剂回路的第一设定和第二设定二者中)，使得来自调温冷却器的回液的冷却剂能够被用于对预加热器中的液体进行预加热。
在另一个实施例中，调温冷却器布置在灌装线中使得其在穿过加热器之前的液体与已经穿过加热器之后的液体之间交换热。在该情况下，调温冷却器不具有冷却剂回路，而是在热液体与冷液体之间交换热(产物/产物再生)。
在灌装线的其他热交换器中，能够发生冷却剂(例如，水)向液体的再生。加热器和冷却器能够构造为热交换器或者传统的冷却器(例如具有冷却塔)或加热器(例如通过使用蒸汽的加热)。
灌装线还能够包括用于保存液体的罐，所述罐例如像在EP11160990.5(用于混合饮料的设备及方法)中那样适用于被用作(尤其是在热灌装中)收集水混合相的收集罐(再加工罐，rework tank)，和/或在冷灌装中被用作消毒缓冲罐(例如，抵消液体供给中的波动)。
用于根据本发明的灌装线中的热灌装的液体路径能够穿过预加热器、加热器，随后可选地经由调温冷却器并且去向灌装单元。由于灌装单元在热灌装中通常被过度供给额定性能的大约10％(例如，额定性能的5％与15％之间)用于其以稳定的方式运行，并且如果灌装单元故障排放系统也能够继续运行，所以用于热灌装的液体路径还提供了冷却液体的路径，所述液体尚未通过冷却器被灌装并且返回依然未加热的液体(通常在未加热的液体穿过预加热器之前)。灌装线通常构造为使得冷却器下游的液体能够进入到罐中或者绕开罐。
用于根据本发明的灌装线中的冷灌装的液体路径能够穿过预加热器，然后可选地经由调温冷却器，经由冷却器并且随后可选地经由罐(如果要求缓冲)或者绕过罐而去向灌装单元。可选地，用于冷灌装的液体路径还能够包括使尚未被灌装至未加热的液体的液体返回的路径(通常位于尚未通过预加热器加热的液体的通道的上游)。
灌装线能够构造为使得冷却器的冷却剂回路和/或预加热器的冷却剂回路包括冷却器。这意味着包括冷却器的相应的冷却剂回路被该冷却器冷却。冷却器能够被打开或关闭，使得其能够当需要时被连接，并且能够以任何已知的方式被构造，例如被构造为热交换器或其他已知的装置。如果冷却器随后例如形成为热交换器，则其能够具有用于冷却冷却剂以驱散热(例如驱散到冷却塔等中)的装置的三级回路。当预加热器的冷却剂回路与冷却器组合时，冷却器在组合的冷却剂回路中能够是可操作的，使得来自冷却剂的热在冷却剂通过冷却器之前能够被驱散。这样的冷却器例如能够提供的是：在冷却剂穿过可选的调温冷却器或冷却器之前，冷却剂冷得足以实现期望的冷却效果。
预加热器的冷却剂回路还能够包括加热器，所述加热器能够可选地打开和关闭。这意味着冷却剂回路能够被加热器加热。例如，加热器能够布置为在冷却剂穿过预加热器之前加热冷却剂使得能够提高预加热器的供给温度。这例如对于粘性液体或具有低热传导性能的液体是有用的，因为随后能够转移同样的热量而不需要扩大热交换器。
灌装线能够构造为使得加热器(用于液体)被设计为传统的加热器，所述传统的加热器以已知的方式加热液体，例如直接地加热或使用蒸汽间接地加热。加热器(用于液体)能够替代地或另外地构造为热交换器。在该情况下，加热器(用于液体)的冷却剂回路能够与预加热器的冷却剂回路重合。来自加热器的回液温度随后能够被用于对液体进行预加热。在这样的实施例中，加热器通常包括在预加热器的(以及用于液体的加热器的)冷却剂回路中。因此，在冷却剂穿过加热器或者能够转移足够的热量之前，冷却剂通常通过例如进一步的外部热源(例如，使用蒸汽)加热。
灌装线还能够构造为使得每个单独可操作的冷却剂回路包括至少一个可切换运送装置，例如泵。至少一个可切换运送装置通常安排在预加热器的冷却剂回路中或者冷却器的冷却剂回路中，使得其同样当回路组合时布置在相互连接的回路中。
用于移动液体的运送装置也能够出现在液体的路径中。在其他实施例中，液体能够被所供给的液体的压力移动，使得不需要用于移动液体的运送装置。
灌装线能够包括用于从冷却器热回收的热摆动(heat swing)。例如，热能够经由三级回路(将热供给至冷却剂回路或从冷却剂回路驱散热所使用的回路)而从冷却器回收，所述热随后能够例如被用于预加热。另外，预加热器的冷却剂回路在冷却剂穿过预加热器之前(但是，当然通常也在冷却剂穿过调温冷却器之后)能够从其他热源被供给热，诸如，例如当冷却容器通过热灌装被灌装时产生的热和/或来自其他过程的废热。在此能够使用一个或多个三级循环。向用于液体的冷却剂回路供给热/从用于液体的冷却剂回路驱散热的(一个或多个)三级回路的使用具有以下优点：有可能被污染的三级循环(诸如冷却塔、冰水等)随后能够被针对液体的冷却剂回路分离，并且因此能够防止液体(产物)的可能的污染。
灌装线能够构造为使得能够实现提到的来自一个或多个来源的热的供给，例如，通过冷却剂回路中的缓冲罐，例如像DE 102011082286A1中公开的那样，尤其是参照图1和第[0008]、[0029]段。DE 102011082286A1的公开内容目前通过参考而合并。
申请DE 102008056597A1引用了热源和热回收的示例。这样的热源尤其是也能够被根据本发明的灌装线包括。DE 102008056597A1的公开内容目前同样通过参考而合并。
本发明还包括对液体进行热处理和灌装的方法，其中通常采用如上所述的用于对液体进行热处理和灌装的灌装线。
尤其是，这样的方法能够包括热灌装和冷灌装。其还包括通过切换选择部将用于热灌装的液体路径切换至用于冷灌装的液体路径和/或将用于冷灌装的液体路径切换至用于热灌装的液体路径。而且，其能够包括如下的步骤：当热灌装时将预加热器的冷却剂回路和冷却器的冷却剂回路作为两个单独的冷却剂回路操作，和/或将前述的冷却剂回路作为组合的冷却剂回路操作以及使用开关在这两个设定之间切换。
附图说明
现在将在附图中示出本发明的进一步的方案，其中：
图1示出了灌装线的示意性描绘；
图2示出了灌装线的一部分的示意性描绘；
图3示出了灌装线的示意性描绘；以及
图4示出了灌装线的示意性描绘。
具体实施方式
图1示出了灌装线的示意性描绘。通过示例的方式，在图1中示出了预加热器1、加热器2、冷却器3以及灌装单元4。另外，示出了在用于热灌装的液体路径与用于冷灌装的液体路径之间切换的切换选择部5。如在该示例中示出的，加热器2能够形成为具有二次回路(冷却剂回路)2a的热交换器，所述热交换器转而被供给有诸如蒸汽的外部热源。在其他实施例中，加热器能够直接加热液体或者另外地形成(未示出)。
在示例性实施例中，示出了能够分别单独运行的预加热器的冷却剂回路6和冷却器的冷却剂回路7。通过开关(目前通过示例的方式示出为阀9a、阀9b、阀9c以及阀9d)，预加热器的冷却剂回路和冷却器的冷却剂回路能够运行为组合的冷却剂回路8。
冷却剂回路8能够形成为使得冷却器的回液经由阀9d被传送到调温冷却器的供液中，并且从调温冷却器的回液传送到预加热器的供液中。(进一步的处理站能够可选地安排在提到的处理站之间。)来自调温冷却器的热于是能够被用于对液体预加热，凭此能够优化系统的总能耗。而且，可选的运输装置10a和10b通过示例的方式被引进，并且例如能够构造为泵等，从而分别驱动冷却剂回路6和7或者冷却剂回路8。这些运输装置能够被打开和关闭，使得只有当需要时才能够使用它们。尤其是，能够布置两个运输装置中的至少一个(在示出的示例中为两个)，使得它们也能够在组合的冷却剂回路中传送冷却剂(为此目的，不应当将它们布置在当冷却剂回路组合时没有冷却剂流过的区域中)。
而且，如通过示例的方式在图1中示出的，灌装线能够包括调温冷却器12和热保留部14。尤其是，调温冷却器12能够适用于将液体冷却至用于灌装的特定温度(修正冷却)的热灌装过程。
冷却器的冷却剂回路能够可选地包括进一步的冷却器13，所述冷却器13能够例如形成为热交换器或者以其他已知的方式形成，并且能够向外部驱散热。在其他实施例中，灌装线能够构造为使得因此获得的热能够在另一个地点返回灌装线并且在那里使用。
灌装线能够进一步包括罐11和罐的旁通管线，通过所述旁通管线液体能够绕开罐。所述罐能够例如构造为用作再加工罐(例如，用于热灌装)和/或无菌缓冲罐(asepticbuffer tank)(用于冷灌装)。图1还能够包括进一步的如上所述的处理站(未示出)，并且示出的处理站能够分别构造为具有两级或多级(同样未示出)。
在图1所示的示例中，液体路径穿过预加热器1、加热器2、热保留部14以及调温冷却器12直到切换选择部5。当使用灌装线用于热灌装时，液体随后进入灌装单元4并在那里进行灌装。尚未由灌装单元灌装的液体从灌装单元经由冷却器3返回并且可选地穿过罐11或者穿过罐11的旁通管线，经由切换选择部5回到尚未加热的液体。
针对冷灌装，图1的示例中的液体路径穿过预加热器1、加热器2、热保留部14以及调温冷却器12直到切换选择部5，从那里到冷却器3，并且可选地穿过罐11或者穿过罐11的旁通管线，经由切换选择部5到灌装单元4。可能尚未灌装的液体随后能够返回尚未加热的液体。
图2示出了具有如能够在本发明的一些实施例中使用的预加热器1、加热器2、调温冷却器12的替代布置和构造的灌装线的一部分。作为图1所示的预加热器、加热器以及调温冷却器的布置和构造的替代，这样的布置例如能够包括在图1所示的灌装线中。引入的可选的处理站和包括在灌装线中的部件例如能够对应于在图1中描述的部件，并且以指定的程度由对应的附图标记指定，而且将不详细说明。
在图2的示例中，调温冷却器12构造为使得液体在通往加热器2的路上穿过调温冷却器12，并且在通过热保留部14之后通过调温冷却器12返回，使得当液体在已经通过调温冷却器之后被冷却至期望的温度时热能够被用于对液体进行预加热(加热之前)。在示出的示例中，调温冷却器12因此能够尤其是被看作和用作进一步的预加热器(或者预加热器的第二级)。随后在没有二次回路的情况下的热从热液体向冷液体的直接传递是可能的(液体/液体再生或者产物/产物再生)。
图3示出了灌装线的进一步的示意性实施例，其中加热器2的冷却剂回路与预加热器1的冷却剂回路重合。尤其是来自调温冷却器12的回液的冷却剂通过加热器15而能够被加热，并且随后进入到能够加热液体的加热器2的供液中。加热器15能够以一种已知的方式提供热，例如使用蒸汽。在示出的示例中，来自加热器的回液的冷却剂被供给到预加热器的供液中，使得保留的热能够被用于对液体进行预加热。额外地引入的可选的处理站以及可选地包括在灌装线中的部件能够对应于在图1中描绘的部件，并且以指定的程度由对应的附图标记指定。因此将不对它们进行详细的说明。
图4示出了灌装线的进一步的示意性表示。在图4中示出的另外的或替代的元件当然也能够单独地包括在由图1至图3前述的任一个中或者组合中，或者替代图1至图3所示的元件。
进一步引入的(可选的)处理站和包括在灌装线中的部件例如能够对应于在图1中描述的部件，并且以指定的程度由对应的附图标记指定，而且将不详细说明。
在示出的示例中，预加热器构造为具有预加热器1a和预加热器1b的两级预加热器。安排在两个预加热级之间的能够是诸如脱气器20和/或均质器21的可选的处理站。冷却器3的冷却剂回路7(或者组合的冷却剂回路的冷却剂回路8)能够额外地被构造为热交换器的可选的冷却器13冷却，使得供给至冷却器的冷却剂具有合适的温度。适于将热从冷却器的冷却剂上游除去的三级回路16能够构造为目前通过示例的方式经由热交换器22将热供给至能够被运送至缓冲罐17的冷却剂流。该冷却剂以及尤其是缓冲罐17也能够供给有来自进一步的外部来源(诸如，例如，通过示例的方式示出的瓶装饮料冷却器19，其中瓶子在热灌装之后被冷却)的热，或者供给有来自其他来源的废热。热能够被存储在缓冲罐中并且当需要时被运送至冷却剂回路。通过使用具有多个热源的缓冲罐，产生的热能够被均匀地转移至二级回路，即使一个或其他热源有时不提供热。
而且，如通过图4中的示例的方式所示，灌装线能够包括以可切换的方式(通过阀18a和18b)对预加热器1a的冷却剂回路上游进行加热的加热器18，使得能够供给更多的热而没有扩大预加热器的需求。这尤其是对于粘性液体或者具有低热传导能力的液体是有益的，因为能够增加热转移而不需要扩大预加热器1a。
能够在图4中看出切换选择部能够以若干部分构造，参见切换选择部的部分5a、5b。除了通过示例的方式示出的阀5b以外，在示出的示例中通过示例的方式还包括区域5a，所述区域5a能够同样构造为阀组，或者另外例如构造为面板等。可替代地，切换选择部能够构造为面板、阀组或者以其他方式构造(未示出)。
而且，如能够在图4中看出的，另一个冷却器15能够包括在冷却器3的灌装线下游中，用于适当地调节液体的温度，如果其在通过用于待使用的冷却器之后仍然太高。该冷却器15能够在需要时被打开和关闭，并且能够以从现有技术已知的任何方式构造，例如构造为热交换器。

Claims (15)

1.一种用于对液体进行热处理和灌装的灌装线，包括
预加热器(1)，其用于对液体进行预加热，
加热器(2)，其用于在预加热之后对液体进行加热，
冷却器(3)，其用于在加热之后对液体进行冷却，以及
灌装单元(4)，其用于对液体进行灌装，
其中所述灌装线适用于热灌装和冷灌装，其中用于热灌装的从所述预加热器(1)至所述灌装单元(4)的液体路径，不同于用于冷灌装的从所述预加热器(1)至所述灌装单元(4)的液体路径，并且所述灌装线包括用于在两个液体路径之间切换的切换选择部(5)。
2.根据权利要求1所述的灌装线，其中所述预加热器(1)构造为热交换器而且其中所述冷却器(3)构造为热交换器，并且其中所述预加热器的冷却剂回路(6)和所述冷却器的冷却剂回路(7)通过第一设定能够操作为两个单独的冷却剂回路，并且通过第二设定能够操作为一个组合的冷却剂回路(8)，其中所述灌装线包括用于在这两个设定之间切换的开关(9)。
3.根据前面权利要求中的一项所述的灌装线，进一步包括调温冷却器(12)，其用于将液体冷却至特定温度，并且位于所述灌装线中使得液体在已经被加热之后并且在穿过冷却器之前从其穿过。
4.根据前面的权利要求所述的灌装线，其中所述调温冷却器(12)构造为热交换器。
5.根据权利要求6所述的灌装线，其中所述调温冷却器(12)的冷却剂回路与所述预加热器的冷却剂回路重合。
6.根据权利要求6所述的灌装线，其中所述调温冷却器(12)布置在所述灌装线中，使得其适于在穿过所述加热器之前的液体与在已经穿过所述加热器之后的液体之间进行交换热。
7.根据前面权利要求中的一项所述的灌装线，其中所述灌装线还包括用于液体的罐(11)，所述罐适用于用作尤其是用于热灌装的再加工罐，以及用于冷灌装的消毒缓冲罐。
8.根据前面权利要求中的一项所述的灌装线，
其中用于热灌装的液体路径可选地经由所述调温冷却器(12)而延伸向所述灌装单元(4)，并且针对尚未灌装的液体，经由所述冷却器(3)并且可选地经由所述罐(11)或者所述罐的旁通管线而回到尚未加热的液体，和/或
其中用于冷灌装的液体路径可选地经由所述调温冷却器(12)，经由所述冷却器(3)，并且可选地经由所述罐(11)或者所述罐的旁通管线而延伸向所述灌装单元(4)，并且可选地针对尚未灌装的液体回到尚未加热的液体。
9.根据前面权利要求中的一项所述的灌装线，其中所述冷却器(3)的冷却剂回路和/或所述预加热器的冷却剂回路(6)包括冷却器(13)，其当所述预加热器的冷却剂回路和所述冷却器的冷却剂回路组合时可选地也能够在组合的冷却剂回路中操作，和/或其中所述预加热器的冷却剂回路(6)包括加热器(15)。
10.根据前面权利要求中的一项所述的灌装线，其中构造为热交换器的加热器的冷却剂回路与所述预加热器的冷却剂回路组合。
11.根据前面的权利要求所述的灌装线，其中每个单独地能够操作的冷却剂回路(6，7，8)包括至少一个能够切换的运送装置(10a，10b)。
12.根据前面权利要求中的一项所述的灌装线，其中所述灌装线包括用于从所述冷却器热回收的热摆动。
13.一种用于对液体进行热处理和灌装的方法，其中根据权利要求1至12中的一项所述的灌装线被用于对液体进行热处理和灌装，其中所述灌装线可选地被用于热灌装和/或冷灌装。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括通过切换选择部将用于热灌装的液体路径切换至用于冷灌装的液体路径，和/或将用于冷灌装的液体路径切换至用于热灌装的液体路径。
15.根据权利要求13或15所述的方法，进一步包括当热灌装时将预加热器的冷却剂回路和冷却器的冷却剂回路操作为两个单独的冷却剂回路，和/或将前述的冷却剂回路操作为组合的冷却剂回路并且使用开关在这两个设定之间切换。
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