CN114502500A - 用于热灌装液体产品的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于热灌装液体产品的方法和设备，其包括包含第一热交换器(4，36)和第二热交换器(3，35)的闪蒸巴氏灭菌器(2，34)、灌装站(5)、利用冷却剂冷却被灌装的容器的冷却通道(6，27)以及热泵(1，33)。在灌装过程之前，产品在闪蒸巴氏灭菌器中被加热到目标温度。至少一部分冷却剂被从冷却通道引导至第二热交换器，使得冷却剂的至少一部分热能可以借助该热交换器传递给产品。然后，将产品从第一热交换器引导到第二热交换器，其中，至少另一部分热能可以借助于热泵使用热传递介质传递给第二热交换器，以便将产品加热到目标温度。通过布置在热泵和第二热交换器之间的加热器(7)另外地加热热传递介质。

Description

用于热灌装液体产品的方法及设备
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于热灌装液体产品的方法，以及一种根据权利要求5的前序部分的用于热灌装液体产品的设备。
背景技术
EP 2532247 B1公开了一种热灌装液体，特别是果汁的方法和设备，其具有包括第一热交换器的闪蒸巴氏灭菌器、用于将液体灌装到容器的灌装站和由多个冷却单元组成且用于采用冷却液体冷却灌装后的容器的冷却通道。在将液体灌装到灌装站中的容器前，通过单独的热泵，将来自冷却通道的、在冷却过程中被加热的冷却液体的热能提供给闪蒸巴氏灭菌器，在闪蒸巴氏灭菌器中加热液体。
EP 3057442 B1公开了一种在热灌装设备中预热食品的方法，该方法具有用于将食品加热到灌装温度的加热器、用于预热食品且在加热器上游的预热器、用于将食品灌装到容器中的灌装机、利用冷却剂冷却热灌装后的容器的冷却通道。该冷却剂在经由预热器和冷却通道的冷却剂回路中被引导，其中，预热器将来自冷却通道的、在冷却过程中被加热的冷却剂的热能提供给食品。该方法还具有单独的热泵，该热泵利用从一次侧的预热器流出的冷却剂的剩余热能，以及通过热泵在二次侧的热传递介质回路中被引导的热传递介质，进一步提高被预热食品的温度。热传递介质回路经由在第一预热器的下游且在加热器的上游的用于食品的第二预热器引导。在该第二预热器中，将食品进一步预热到低于灌装温度的温度是通过利用热传递介质和在二次侧的热泵提供的热能来完成的。在图1中，表示了热灌装液体产品设备的示意图，其反映了该现有技术的公开内容。
目的
本发明的目的是提供一种用于热灌装液体产品的方法和设备，其允许能够利用有效的热泵和经济加热将液体产品加热到巴氏杀菌温度。
解决方案
在本发明中，该目的是通过根据权利要求1的方法和根据权利要求5的设备实现的。本发明的进一步有利发展在从属权利要求中陈述。
本发明涉及一种用于热灌装例如果汁的液体产品的方法，该方法具有包括第一热交换器和第二热交换器的闪蒸巴氏灭菌器、用于将产品灌装到例如瓶子等容器中的灌装站、用于通过例如水的冷却剂冷却灌装后的容器且包括多个冷却单元的冷却通道、以及热泵。在被灌装到容器中之前，产品在闪蒸巴氏灭菌器中被加热到目标温度，例如灌装温度。至少一部分冷却剂被从冷却通道引导到第一热交换器并通过第一热交换器，使得冷却剂的至少一部分热能可以通过第一热交换器初步传递给产品。然后将产品从第一热交换器引导到第二热交换器，其中，至少另一部分热能可通过借助热泵使用热传递介质传递到第二热交换器，以进一步将产品加热至目标温度。热传递介质循环通过第二热交换器和热泵，并沿循环方向被布置在热泵和第二热交换器之间的加热器另外加热。
在根据本发明的方法中，产品，例如饮料汁液，在其被灌装之前已经在闪蒸巴氏灭菌器中被加热。为此，在冷却过程中在冷却通道的冷却单元中加热的冷却剂的热能通过热泵被提供给闪蒸巴氏灭菌器。为了能够在二次回路中达到更高的温度水平，在热泵和第二热交换器之间设置了另外的加热器。为了提高温度水平，加热器可以提供热量，例如通过蒸汽或加压热水提供。与将加热器设置在一次回路中相比，由于将加热器设置在二次回路中，可以以更低的成本制造蒸汽加热设备、蒸汽或加压热水的给送管线和排放管线。然而，如果通过与产品直接接触将加热器设置在一次回路中，显然会对加热器和相应的管线有更高的要求。此外，加热介质蒸汽不能直接施加到该热交换器，因此必须在接触介质的热交换器和加热介质蒸汽之间插入另外的热交换器回路。
热泵提供的热能可以通过第二热交换器传递给产品，以便对其进行加热。因此，热泵提供的热能，例如通过诸如水的热传递介质，可以被传递给在第二热交换器中的待加热产品。在热交换之后，由于第一次热交换而现在较冷的热传递介质可以再次返回到热泵。
为了在灌装过程之前加热产品，可以将第一热交换器设置为与热泵串联，使得来自冷却通道的冷却剂到达第一热交换器，然后到达热泵。这意味着，针对在灌装过程之前对产品的加热，第一热交换器可以与热泵连续设置，即串联设置。这意味着，关于对产品的加热，第一热交换器与热泵的串联可以允许提高热泵的温度水平，从而提高热泵的性能系数。例如，为了加热待灌装的产品，需要执行两个步骤：通过第一热交换器进行热传递，特别是来自冷却通道的、可以直接传递给产品的热能，随后通过热泵增加能量水平至为预热产品设置的目标温度。
作为替代方案，为了在灌装过程之前加热产品，可以将第一热交换器设置为与热泵并联，使得至少一部分冷却剂从冷却通道到达第一热交换器，并且至少另一部分冷却剂从冷却通道到达热泵。这意味着，关于在灌装过程之前对产品的加热，第一热交换器可以与热泵并联设置。关于对产品的加热，对应于热泵和第一热交换器的并联连接，例如可以使用冷却单元的第一级联，该第一级联用于通过第一热交换器直接进行热传递。冷却剂例如在第一热交换器中的热交换之后返回到冷却单元。冷却单元的并联的第二级联例如与热泵连接，例如另外借助于单泵，由此可以提高第二级联的热能的能量水平，使得该能量水平可以升高到目标温度，以便加热待灌装的产品。
目标温度可以是例如取决于产品的灌装温度。
这里，到达第一热交换器的那部分冷却剂可以比到达热泵的那部分冷却剂更热。例如，例如顺次布置的第一冷却单元组中的温度高于例如也顺次布置的第二冷却单元组中的温度。通过将第一级联对应的第一热交换器和第二级联对应的热泵并联，可以实现更高的能量水平，从而实现更高的热泵性能系数。如上文和下文所述的根据本发明的设备的控制例如可以通过诸如计算机等合适的控制单元来实现。
一种用于执行热灌装液体产品，特别是果汁的方法的设备，包括闪蒸巴氏灭菌器，该闪蒸巴氏灭菌器包括第一热交换器和第二热交换器，其中，在闪蒸巴氏灭菌器中，产品流经第一热交换器和第二热交换器；该设备还包括用于将产品灌装到例如瓶子等容器中的灌装站、包含多个冷却单元的冷却通道以及热泵。此外，该设备包括加热器，该加热器被设计成加热循环通过第二热交换器和热泵的热传递介质，其中，该加热器被沿循环方向布置在热泵和第二热交换器之间。
用于热灌装液体产品的方法是指如上文或下文所述的方法之一。
闪蒸巴氏灭菌器、灌装站、热泵和冷却通道均可单独设计。这些元件中的每一个都可以分别与设备的其他元件分开设计。元件的连接可以由合适的输送元件和/或运输元件提供，合适的输送元件和/或运输元件例如用于运输产品或可作为用于热传递的辅助液体的其他液体的管道，以及用于容器的传送带或运输工具。
第一热交换器可以包括板式热交换器或管式热交换器。这意味着，常见类型的热交换器可以用于将热泵提供的热能传递给待加热的产品。
热泵可以包括压缩热泵，例如电驱动压缩热泵、氨热泵或具有跨临界CO2处理的热泵。这意味着，可以使用常见类型的热泵，特别是那些采用氨或CO2作为冷却剂的热泵。后者允许使用特别节能的热泵，这些热泵中可以同时省略例如氮或卤代烷烃等冷却剂，其中，后者在灌装设备中可能是不合需求的，并且卤代烷烃由于其作为对气候有害的气体的性质而不受欢迎。
热泵可以设置在冷却通道的一个冷却单元和第一热交换器之间。这意味着，热泵可以设置在多单元冷却通道和热交换器之间。在此，例如可以通过单泵将加热后的冷却剂从冷却通道泵送到热泵。在热交换之后，届时较冷的冷却剂再次返回冷却通道，例如再次使用另外一个泵。
冷却单元可以相互连接，使得冷却剂可以从一个冷却单元流入一个或多个相邻的冷却单元，例如从一个较冷的冷却单元流入一个较热的冷却单元。在灌装过程之后，被灌装且封闭的容器通过具有几个相似或相同的冷却单元的冷却通道。冷却单元通常因各冷却单元中的温度不同而不同。
每个冷却单元可以包括冲洗设备以将冷却剂喷洒到容器上。这意味着，待冷却的容器被诸如水等冲洗/喷洒。因此，在冷却剂/水和灌装在容器中的产品之间可以发生热交换。
冷却的液体可以在每个冷却单元中被例如单独地收集。通常，从多个冷却单元中的第一个冷却单元到最后一个冷却单元存在温度梯度，其中，例如，第一个冷却单元是最热的冷却单元，最后一个冷却单元是最冷的冷却单元。冷却单元的冷却剂的储存槽可以例如相互连接，使得冷却剂可以从一个冷却单元流入相邻的冷却单元，并且优选地还可以在那里再次用于冲洗。
热泵可以设置在具有最高温度的被加热冷却剂的冷却单元和第一热交换器之间。例如，这是冷却通道的第一冷却单元。
在热泵和多个冷却单元中最冷的冷却单元之间，可以设置第三热交换器。第三热交换器可以例如通过管线(pipeline)连接到一次侧的冷却塔，并且被设计成通过散发热量Qab将冷却剂冷却到冷却通道所需的冷却剂温度。代替冷却塔，可以提供其他冷源，例如客户侧的制冷设备或冷水箱。从第三热交换器，冷却剂可以通过导管(conduit)再次返回冷却通道或冷却单元。
所包含的图以示例的方式表示本发明的各个方面，以便更好地理解和说明本发明。在附图中：
图1示出了根据现有技术的液体产品热灌装设备。
图2示出了具有热泵和闪蒸巴氏灭菌器的液体产品热灌装设备的第一实施例，其中热泵与闪蒸巴氏灭菌器的第二热交换器串联设置。
图3示出了具有热泵和闪蒸巴氏灭菌器的液体产品热灌装设备的第二实施例，其中热泵和闪蒸巴氏灭菌器的第二热交换器并联设置。
图1示出了根据现有技术的液体产品热灌装设备。该设备包括热泵1、作为预热器的包括第一热交换器4和第二热交换器3的闪蒸巴氏灭菌器的预热阶段2、灌装站5、冷却通道6和加热器7。热泵1和第一热交换器4串联设置。
经由产品给送管线8，液体产品被引导到第一热交换器4。产品流过第一热交换器4，在第一热交换器4处经加热的冷却剂，例如来自冷却通道6的水，被用于以逆流的方式加热第一热交换器4中的产品至低于目标温度的温度，目标温度例如为灌装温度。由此，可以进行预热。为此，经加热的冷却剂通过导管7和泵10从冷却通道6泵出，到达并通过第一热交换器4。在那里，经加热的冷却剂用于例如在第一步中加热产品，即用作能被直接传递的能量。这意味着，已经借助于第一热交换器4，对通过给送管线8提供的产品进行加热。
在第一热交换器4中加热后，被加热的产品被传送到第二热交换器3。由于在第一热交换器4中使用而温度水平略微冷却的冷却剂，被从第一热交换器4通过给送管线11引导至热泵1，并在那里被引导到第二热泵元件13。
热泵1包括用于散热的第一热泵元件12、用于吸热的第二热泵元件13、以及压缩机14和节流阀15。附图标记16和17标示了热泵1内的流动方向。冷却剂进入第二热泵元件13时的温度TC2可以约为30～32℃。当它从第二热泵元件13流出时，冷却剂的温度TC1可以约为16℃。
在热泵1内，温度T1可以约为28℃，温度T2约为96℃，温度T3约为28℃，温度T4约为27℃。
在通过第二热泵元件13之后已经冷却的冷却剂通过导管20被引导到第三热交换器61。第三热交换器61通过管线63连接到例如在一次侧的冷却通道62，并通过消散热量Qab将冷却剂冷却到冷却通道62处所需的冷却剂温度。从第三热交换器61，冷却剂通过导管64再次返回到冷却通道6。冷却通道6由六个冷却单元6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6组成。这里，如图2所示，作为示例，冷却剂被引导至冷却通道6的六个示例性单元6.1-6.6中最冷的一个，即被引导至单元6.6。灌装后的容器21借助合适的运输介质(此处未示出)通过例如直接相邻的冷却单元6.1-6.6。
冷却单元6.1-6.6还包括被示意性示出的冲洗设备20.1、20.2、20.3、20.4、20.5、20.6。这些设备用于使用冷却剂冲洗待冷却的封闭容器21，从而使其冷却。冷却剂通过冷却剂给送管线21.1、21.2、21.3、21.4、21.5、21.6被输送到冲洗设备20.1-20.6。在此过程中，所使用的冷却剂可以由冷却剂储存槽22.1、22.2、22.3、22.4、22.5、22.6收集，并且从冷却剂储存槽22.2-22.6中，至少一部分冷却剂可以通过泵23.1、23.2、23.3、23.4、23.5、23.6再次用于冲洗。冷却剂储存槽22.1-22.6彼此相邻排列，使得至少两个相邻的冷却单元6.1-6.6可以通过合适的导管24.1、24.2、24.3、24.4、24.5连接。
在第一热交换器4中加热后，被加热的产品通过导管9被传送到第二热交换器3并且可以在那里被进一步加热。两个热交换器3、4例如串联设置在闪蒸巴氏灭菌器2中。两个热交换器3、4通过导管9串联连接。
在第二热交换器3中对产品的进一步加热是通过例如水的热传递介质的热辐射实现的，热传递介质循环通过第二热交换器3和第一热泵元件12。从第一热泵元件12，具有温度TS1的热传递介质通过导管18返回到第二热交换器3。
在从第二热交换器3流出之后，冷却至温度TS3(35℃至40℃)的热传递介质再次返回到第一热泵元件12。
在通过第二热交换器3后，产品通过给送管线58被引导到第四热交换器56并且可以在那里被加热到目标温度，例如灌装温度，然后通过合适的导管系统25被引导到灌装站5。在灌装过程和封闭已灌入经加热产品的容器21之后，可以通过合适的运输部件26实现将容器21运输到冷却通道6。串联使用了来自冷却塔6的被加热的冷却剂。这意味着，关于加热第一热交换器4和热泵1是串联设置的。在第四热交换器56中将产品加热到目标温度是通过诸如水等热传递介质的热辐射来完成的，该热传递介质被引导通过第五热交换器57并在其中吸收热量。对于该加热，热量Qzu可以借助导管60由热交换器57提供，热量Qzu例如通过蒸汽或加压热水提供。
闪蒸巴氏灭菌器的主加热阶段用附图标记55标记。
图2示出了液体产品热灌装设备的第一实施例，该设备具有热泵1、包括第一热交换器4和第二热交换器3的闪蒸巴氏灭菌器2、灌装站5、冷却通道6和加热器7。热泵1和第一热交换器4串联设置。
与图1的现有技术相比，第一热交换器4在第一实施例中仍然作为预热器运行，而第二热交换器3承担了闪蒸巴氏灭菌器2的主加热阶段的功能。
通过产品给送管线8，液体产品，即待加热并在灌装过程后待再次冷却的液体，例如果汁饮料，被引导到第一热交换器4。产品流过第一热交换器4，在第一热交换器4处经加热的冷却剂，例如来自冷却通道6的水，被用于以逆流的方式将第一热交换器4中的产品加热到仍低于目标温度的温度，目标温度例如为灌装温度。由此，可以进行预热。为此，经加热的冷却剂通过导管7和泵10从冷却通道6泵出，到达并通过第一热交换器4。在那里，经加热的冷却剂用于例如在第一步中加热产品，即用作能被直接传递的能量。这意味着，已经借助于第一热交换器4，对通过给送管线8提供的产品进行加热。
在第一热交换器4中加热后，被加热的产品被传送到第二热交换器3。由于在第一热交换器4中使用而温度水平略微冷却的冷却剂，被从第一热交换器4通过给送管线11引导至热泵1，并在那里被引导到第二热泵元件13。
热泵1包括用于散热的第一热泵元件12、用于吸热的第二热泵元件13、以及压缩机14和节流阀15。附图标记16和17标示了热泵1内的流动方向。冷却剂进入第二热泵元件13时的温度TC2可以约为30～32℃，其他温度也是可能的。当它从第二热泵元件13流出时，冷却剂的温度TC1可以约为16℃，然而，其他温度也是可能的，这取决于机器设计、机器长度、绝缘性能等。
在热泵1中，温度T1可以约为28℃，温度T2约为96℃，温度T3约为28℃，温度T4约为27℃。在此，这些温度指示仅被理解为示例，其他温度指示也是可能的，这取决于热泵1的设计、性能系数、供应的电能以及与机器设计相对应的其他参数。
在通过第二热泵元件13之后已经冷却的冷却剂通过导管20被引导到第三热交换器61。第三热交换器61通过管线63连接到例如在一次侧的冷却塔62，并通过消散热量Qab将冷却剂冷却到冷却通道处所需的冷却剂温度。然而，代替冷却塔62，其他冷源，例如在客户侧的制冷设备或冷水箱也是可能的。从第三热交换器61，冷却剂通过导管64再次返回到冷却通道6。冷却通道6由六个冷却单元6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6组成。这里，如图2所示，作为示例，冷却剂被引导至冷却通道6的六个示例性单元6.1-6.6中最冷的一个，即被引导至单元6.6。被灌装的容器21借助合适的运输介质(此处未示出)通过例如直接相邻的冷却单元6.1-6.6。在此，被灌装的容器21，例如瓶子，可以直接从冷却单元6.1-6.6中的一个被引导到另一个。
冷却单元6.1-6.6还包括被示意性示出的冲洗设备20.1、20.2、20.3、20.4、20.5、20.6。这些设备用于使用冷却剂冲洗待冷却的封闭容器21，从而使其冷却。冷却剂通过冷却剂给送管线21.1、21.2、21.3、21.4、21.5、21.6被输送到冲洗设备20.1-20.6。在此过程中，所使用的冷却剂可以由冷却剂储存槽22.1、22.2、22.3、22.4、22.5、22.6收集，并且从冷却剂储存槽22.2-22.6中，至少一部分冷却剂可以通过泵23.1、23.2、23.3、23.4、23.5、23.6再次用于冲洗。此外，可以提供新鲜的，例如冷却的，诸如水等冷却剂(在此未示出)。冷却剂储存槽22.1-22.6彼此相邻排列，使得至少两个相邻的冷却单元6.1-6.6可以通过合适的导管24.1、24.2、24.3、24.4、24.5连接。
在第一热交换器4中的加热过程之后，被加热的产品通过导管9被传送到第二热交换器3，并且可以在那里被进一步加热到目标温度，例如灌装温度。目标温度可以是80到90℃，取决于为产品提供的目标温度。两个热交换器3、4例如串联设置在闪蒸巴氏灭菌器2中。两个热交换器3、4通过导管9串联连接。
在第二热交换器3中将产品加热到目标温度是通过例如水的热传递介质的热辐射实现的，该热传递介质循环通过第二热交换器3和第一热泵元件12。从第一热泵元件12，具有温度TS1(50℃～60℃)的热传递介质经由导管18被引导至并通过加热器7，在该加热器7中，热传递介质被加热至较高的温度TS2(80℃～90℃)。对于该加热，热量Qzu借助导管60由加热器7提供，热量Qzu例如通过蒸汽或加压热水提供。
在从第二热交换器3流出之后，冷却至温度TS3(35℃至40℃)的热传递介质再次返回到第一热泵元件12。
与冷却通道6、闪蒸巴氏灭菌器2和灌装站5分离的热泵1的使用，可以与加热器7一起对回收的热能进行更高程度地利用，同时，热泵1的使用允许以非常低的成本进行冷却或加热。
在通过第二热交换器3之后，产品通过合适的传导系统25被引导到灌装站5。灌装站5可以包括用于将产品热灌装到诸如瓶子等容器21中的合适装置，如现有技术中已知的。在灌装站5内，容器21通常是封闭的。在灌装过程和封闭已灌入经加热产品的容器21之后，可以通过合适的运输部件26实现将容器21运输到冷却通道6。串联使用了来自冷却塔6的被加热的冷却剂。这意味着，在加热方面第一热交换器4和热泵1是串联设置的。
图3示出了液体产品热灌装设备的第二实施例，该设备具有热泵33、包括第一热交换器36和第二热交换器35的闪蒸巴氏灭菌器34、灌装站5、冷却通道27和加热器7。关于对产品的加热，第一热交换器36与热泵33并联设置。冷却通道27被示出，它与图2所示的冷却通道6相似，但不同之处在于该冷却通道的各组冷却单元可以将从其中抽取的冷却剂引导至第一热交换器36或热泵33的第二热泵元件40处。
与图1的现有技术相比，第一热交换器36在第二实施例中仍然作为预热器运行，而第二热交换器35承担了闪蒸巴氏灭菌器2的主加热阶段的功能。
冷却通道27包括作为示例示出的六个冷却单元27.1-27.6。这些冷却单元包括冲洗设备28.1、28.2、28.3、28.4、28.5、28.6，这些设备仅示意性地显示为两个臂。冲洗设备28.1-28.6通过给送管线29.1、29.2、29.3、29.4、29.5、29.6获得用于冲洗的冷却剂，例如水。冲洗之后从容器21滴下或泄漏的冷却剂被收集在各冷却单元27.1-27.6的相应冷却剂储存槽30.1、30.2、30.3、30.4、30.5、30.6中。收集到的冷却剂可以至少部分地由泵31.1、31.2、31.3、31.4、31.5、31.6重新用于冲洗。这里，也可以使用来自其他给送源的较冷的冷却剂，此处未示出。此外，从热泵33回流的、较冷的冷却剂可以被提供给冷却单元27.4、27.5、27.6。
冷却剂储存槽30.1-30.6彼此相邻排列，使得前三个冷却单元27.1、27.2、27.3可以通过合适的导管32.1、32.2连接，而后三个冷却单元27.4、27.5、27.6可以通过合适的导管32.3、32.4连接。通过产品给送管线8，产品，即待加热并在灌装过程之后待再次冷却的液体，例如果汁饮料，被引导到第二热交换器36。第一热交换器36与第二热交换器35通过导管37连接，其中，热交换器35、36例如串联地设置在闪蒸巴氏灭菌器34内。在第一热交换器36中，通过导管8提供的产品被加热到低于目标温度的温度，目标温度例如为灌装温度。然后，将经加热的产品提供给第二热交换器35以将其进一步加热到目标温度。
在加热到目标温度之后，产品被通过导管38提供给灌装站5。灌装站5对应于上文中已经结合图1描述的灌装站。同样，附图标记26仅示意性地表示被灌装且封闭的容器21可以被传送到冷却通道27。这里，灌装站5和冷却通道27可以被设置为在空间上彼此分开。这同样适用于具有两个热交换器35、36的闪蒸巴氏灭菌器34。
图3还示出了热泵33，其设有用于散热的第一热泵元件39和用于吸热的第二热泵元件40。在第二热泵元件40和第一热泵元件39之间设置有压缩机41，并且在另一侧设置有节流阀42。附图标记43和44标示了热泵33内部回路内的流动方向。
在第二热交换器35中将产品加热到目标温度是通过例如水的热传递介质的热辐射来完成的，该热传递介质循环通过第二热交换器35和第一热泵元件39。从第一热泵元件39处，热传递介质通过导管45被引导到并通过加热器7，在该加热器7中热传递介质被加热到更高的温度。对于该加热，热量Qzu借助导管60由加热器7提供，热量Qzu例如通过蒸汽或加压热水提供。
在从第二热交换器35流出之后，冷却下来的热传递介质经由泵54和给送管线53再次返回到第一热泵元件39。
在图3所示的进一步发展中，例如包括三个冷却单元27.1、27.2、27.3的组形成的第一级联，与第一热交换器36相连接，任何其他分组都是可能的。这意味着，来自该组的、经加热的冷却剂，通常从最热的冷却剂储存槽30.1中抽取，被通过给送管线46、泵47和另一给送管线48引导到第一热交换器36，以将能量从第一级联传递给产品。在发生热传递后，冷却剂通过回流管线49被送回到三个冷却单元27.1、27.2、27.3的组中。
图3示出了另外的组，举例来说，该组由三个冷却单元27.4、27.5、27.6组成，然而，不同的分组是可能的。在这里，从由单元27.4、27.5、27.6组成的第二级联中最热的一个，即从冷却单元27.4及其冷却剂储存槽30.4，冷却剂被通过给送管线50和泵51引导至热泵33，即第二热泵元件40。在被引导通过第二热泵元件40的冷却剂的热量转移之后，当前较冷的冷却剂被通过给送管线52引导到第三热交换器61。第三热交换器61通过管线63与例如在一次侧的冷却塔62连接，并且通过散发热量Qab将冷却剂冷却到冷却通道所需的冷却剂温度。然而，代替冷却塔62，其他冷源，例如客户侧的制冷设备或冷水箱也是可能的。从第三热交换器61，冷却剂通过导管64再次返回到具有附图标记27.6的冷却单元，这意味着第二组中最冷的一个。通过本文提供的第一热交换器36和热泵33对产品的并行加热，可以实现高效的产品预热。
对于图2和图3所示的设备，产品的加热和冷却可以通过合适的计算机控制来控制，此处未示出。
可以理解的是，所示设备也可以类似地用于将产品选择性地冷却至低温。
可以理解的是，上述示例实施例中提到的特征不限于附图中特别示出的组合，也可以是任何其他组合。

Claims (13)

1.一种用于热灌装例如果汁的液体产品的方法，所述方法利用了包括第一热交换器(4，36)和第二热交换器(3，35)的闪蒸巴氏灭菌器(2，34)、将所述产品灌装到例如瓶子的容器(21)中的灌装站(5)、包括多个冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)以便通过例如水的冷却剂冷却被灌装的所述容器(21)的冷却通道(6，27)、以及热泵(1，33)，
其中，所述产品在被灌装入所述容器(21)之前在所述闪蒸巴氏灭菌器(2，34)中被加热到目标温度，例如灌装温度；
其中，至少一部分所述冷却剂从所述冷却通道(6，27)被引导到所述第一热交换器(4，36)并通过所述第一热交换器(4，36)，使得所述冷却剂的至少一部分热能通过所述第一热交换器(4，36)初步传递到所述产品；
其中，所述产品从所述第一热交换器(4，36)被引导到所述第二热交换器(3，35)，借助所述热泵(1，33)将至少另一部分热能通过热传递介质传递到所述第二热交换器(3，35)，以进一步将产品加热到所述目标温度，
其特征在于，
循环通过所述第二热交换器(3，35)和所述热泵(1，33)的所述热传递介质，被沿循环方向布置在所述热泵(1，33)与所述第二热交换器(3，35)之间的加热器(7)另外加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了在灌装过程之前加热所述产品，所述第一热交换器(4)与所述热泵(1)串联设置，使得所述冷却剂从所述冷却通道(6)到达所述第一热交换器(4)，再到达所述热泵(1)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，为了在灌装过程之前加热所述产品，所述第一热交换器(36)与所述热泵(33)并联设置，使得至少一部分所述冷却剂从所述冷却通道(27)到达所述第一热交换器(36)，并且至少另一部分所述冷却剂从所述冷却通道(27)到达所述热泵(33)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，到达所述第一热交换器(36)的所述部分冷却剂比到达所述热泵(33)的所述部分冷却剂更热。
5.一种用于执行热灌装液体产品，特别是果汁的方法的设备，包括：包含第一热交换器(4，36)和第二热交换器(3，35)的闪蒸巴氏灭菌器(2，34)，其中，在所述闪蒸巴氏灭菌器(2，34)中，所述产品流经所述第一热交换器(4，36)和所述第二热交换器(3，35)；用于将所述产品灌装到例如瓶子的容器(21)中的灌装站(5)；包括多个冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)的冷却通道(6，27)；以及热泵(1，33)，
其特征在于，
加热器(7)，被设计为加热循环通过所述第一热交换器和所述热泵的热传递介质，其中，所述加热器(7)沿循环方向布置在所述热泵(1，33)和所述第二热交换器(3，35)之间，
其中，所述设备被设计为执行根据权利要求1至4中任一项所述的热灌装液体产品的方法。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述闪蒸巴氏灭菌器(2，34)、所述灌装站(5)、所述热泵(1，33)以及所述冷却通道(6，27)分别单独设计。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其中，所述第二热交换器(3，35)包括板式热交换器或管式热交换器。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的设备，其中，所述热泵(1，33)包括压缩热泵，例如电驱动压缩热泵、氨热泵或具有跨临界CO2处理的热泵。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的设备，其中，所述热泵(1，33)设置在所述冷却通道(6，27)的冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)中的一个冷却单元与所述第二热交换器(3，35)之间。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述热泵(1，33)设置在具有最高温度的被加热冷却剂的冷却单元和所述第二热交换器(3，35)之间。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的设备，其中，所述冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)相互连接，使得能够将所述冷却剂从一个冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)泵送到一个或多个相邻的冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)中，例如从更冷的冷却单元到更暖的冷却单元。
12.根据权利要求5至11中任一项所述的设备，其中，所述冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)中的每一个包括冲洗设备(20.1-20.6，28.1-28.6)，以便用所述冷却剂喷洒所述容器(21)。
13.根据权利要求5至12中任一项所述的设备，其中，第三热交换器(61)设置在所述热泵(1，33)和所述多个冷却单元(6.1-6.6,27.1-27.6)中的一个最冷冷却单元(6.6,27.6)之间。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1738762A (zh) * 2002-12-12 2006-02-22 三得利株式会社 液体灌装方法和装置
CA2545868A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-06 The Quaker Oats Company Hot-fill beverage production with flavor injection
CN101734591A (zh) * 2008-11-10 2010-06-16 克朗斯股份公司 利用热回收的热灌装系统
CN102190099A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 克朗斯公司 用于热灌装饮料的设备和方法
US20120288603A1 (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Krones Ag Device and Method for the Treatment of a Liquid Foodstuff Product
CN102815421A (zh) * 2011-06-10 2012-12-12 克朗斯股份公司 利用热泵的产品预热
EP3057442A1 (de) * 2013-10-17 2016-08-24 GEA TDS GmbH Verfahren und vorrichtung zur vorerwärmung eines pumpfähigen lebensmittelprodukts in einer heissabfüllung mit einer wärmepumpe
CN109422223A (zh) * 2017-09-04 2019-03-05 克朗斯股份公司 用于巴氏灭菌并灌装介质的装置和方法
CN109843782A (zh) * 2016-09-12 2019-06-04 克朗斯股份公司 用于对液体进行热处理和灌装的灌装线

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1094380A (en) * 1913-07-28 1914-04-21 Godfrey M S Tait Process of treating milk and other liquids.
ES281380A1 (es) * 1961-12-04 1963-02-01 Ab Separator Método y aparato para hacer innocuos los microorganismos contenidos en líquidos mediante tratamiento térmico
DE1617968C3 (de) * 1966-04-25 1980-03-27 Alfa-Laval Ab, Tumba (Schweden) Anlage zum kontinuierlichen Pasteurisieren oder Sterilisieren einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungssystem
NL8105524A (nl) * 1981-12-08 1983-07-01 Stork Amsterdam Werkwijze en installatie voor het toepassen van een regelbare warmtewisseling in een regeneratieve warmtewisselaar.
DE102005053005B4 (de) * 2005-11-05 2014-05-22 Kelterei Walter Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Abfüllen von Getränken
US8468936B2 (en) * 2007-06-27 2013-06-25 Stokely-Van Camp, Inc. Energy and water conservation in cooling of containers containing heated products
ES2552388T3 (es) * 2010-05-20 2015-11-27 Miteco Ag Instalación y procedimiento para la pasteurización de al menos un líquido
DE102011082286A1 (de) * 2011-09-07 2013-03-07 Krones Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen eines flüssigen Produkts
DE102012219759A1 (de) * 2012-10-29 2014-04-30 Krones Ag Wärmerückgewinnung aus Tunnelrückkühlerprozess
DE102013112398A1 (de) * 2013-11-12 2015-05-13 Khs Gmbh Verfahren sowie Anlage zum Pasteurisieren von Produkten in Behältern
CN110294445A (zh) * 2019-07-23 2019-10-01 同方节能装备有限公司 一种瓶装饮料生产中的低温烟气余热综合利用系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1738762A (zh) * 2002-12-12 2006-02-22 三得利株式会社 液体灌装方法和装置
CA2545868A1 (en) * 2005-05-06 2006-11-06 The Quaker Oats Company Hot-fill beverage production with flavor injection
CN101734591A (zh) * 2008-11-10 2010-06-16 克朗斯股份公司 利用热回收的热灌装系统
CN102190099A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 克朗斯公司 用于热灌装饮料的设备和方法
US20120288603A1 (en) * 2011-04-20 2012-11-15 Krones Ag Device and Method for the Treatment of a Liquid Foodstuff Product
CN102815421A (zh) * 2011-06-10 2012-12-12 克朗斯股份公司 利用热泵的产品预热
EP3057442A1 (de) * 2013-10-17 2016-08-24 GEA TDS GmbH Verfahren und vorrichtung zur vorerwärmung eines pumpfähigen lebensmittelprodukts in einer heissabfüllung mit einer wärmepumpe
CN109843782A (zh) * 2016-09-12 2019-06-04 克朗斯股份公司 用于对液体进行热处理和灌装的灌装线
CN109422223A (zh) * 2017-09-04 2019-03-05 克朗斯股份公司 用于巴氏灭菌并灌装介质的装置和方法

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