CN216808075U - 用于将液体产品热灌装到容器中的灌装机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型说明了用于将液体产品热灌装到容器中的灌装机组。因此，产品在入口侧特别是为了其除气而被预加温，然后被巴氏灭菌，然后被调适冷却以进行灌装，并且然后被热灌装到容器中。被灌装的容器被用水冷却。在调适冷却期间回收的热量被引导到热水循环回路中，并且为了进行巴氏灭菌而从热水循环回路输送给产品。在容器冷却中和/或在加热到灌装温度并从灌装区域返回的产品的回返冷却过程中回收的热量在温水循环回路中与热水循环回路分开地受引导，并且为了进行预加温而从温水循环回路输送到产品。以这种方式实现的高温回收与低温回收的分离提高了所述灌装机组和所述方法的能源效率。

Description

用于将液体产品热灌装到容器中的灌装机组

技术领域

本实用新型涉及一种灌装机组和一种将液体产品热灌装到容器如瓶中的方法。

背景技术

在液体产品被热灌装到瓶中之前，通常要经过巴氏灭菌，并在调适冷却器(也称为修正冷却器)中冷却，基本达到灌装温度。为了节省加热能量还已知的是，将调适冷却过程中回收的热量在同一处理设施中通过热交换器中的热交换来用于对产品进行预加温。

因此，例如从DE 10 2011 082 286A1已知一种用于热灌装饮料的灌装机组，灌装机组具有第一热循环，其用于使热量从校正冷却器/调适冷却器返回到产品的预加温器，并具有第二循环，其用于将热量从瓶冷却器和用于热处理未灌装的产品的回返冷却器返回到针对热水的中间存储器，以便能够在变化的运行状态下为预加温产品提供尽可能恒定的热量。

此外，从DE 10 2008 056 597A1已知一种用于饮料热灌装的灌装机组，其包括一个用于从回返冷却器回收热量的热循环和一个用于从瓶冷却器回收热量的热循环，其中，这些热循环可以相互独立地运行。

已知的灌装机组的主要缺点是，随着巴氏灭菌温度的提高，例如在巴氏灭菌温度为95至140℃时，热回收的效率相对较低。

实用新型内容

因此，有必要在这方面改进用于将液体产品热灌装到瓶中的灌装机组和方法。

该任务通过本申请的灌装机组得到解决。

因此，该灌装机组用于将液体产品，特别是饮料，热灌装到容器中，特别是瓶中，并包括用于在输入侧加温产品，特别是为其除气的预加温级，包括用于对产品进行巴氏灭菌的巴氏灭菌级，包括用于将产品灌装到瓶中的灌装机以及用于冷却灌装有产品的容器的容器冷却器。容器冷却器特别是用于冷却装满产品的瓶的瓶冷却器。

巴氏灭菌级包括产品加热器、用于之前经巴氏灭菌的产品的调适冷却器(修正冷却器)和用于与产品加热器和调适冷却器中的产品进行热交换的热水循环回路。

预加温级包括产品加温器和与热水循环回路分开的温水循环回路，温水循环回路用于对产品加温器中的产品进行热量输送以及用于从容器冷却器和/或从针对由灌装机区域引回的产品(即之前经过巴氏灭菌和调适冷却但未灌装的产品)的回返冷却器中回收热量。

这不仅在热水循环回路中而且在温水循环回路中减少了各自的传递流体的热量吸收和热量输送之间的温差，这通常是冷却水/加热水。由此使得热回收的效率整体上得以提高。这意味着，借助热水循环回路进行的热回收所发生的温度水平始终高于通过温水循环回路进行的热回收。

优选的是，热水循环回路包括用于避开调适冷却器的旁通管路，旁通管路能借助阀特别是逐渐地接通。由此使得调适冷却器的冷却功率以及从那里传递到热水循环回路的热量可以灵活地匹配于不同的巴氏灭菌温度和灌装温度。这意味着，如果需要较低的冷却功率，则可以增加分支到旁通管路中的热水循环回路的部分流量，并且反之亦然。

旁通管路的逐渐接通优选借助相应构造的控制阀来实现无级的或多个可调节的中间阶段。可选择的是，热水循环回路因此也可以完全通过旁通管路引导，从而冷却水就不会流经调适冷却器。这使得热水循环回路能够灵活地匹配灌装机组的不同运行状态。

优选的是，灌装机组还包括调整部，调整部用于通过在阀处向调适冷却器和旁路管路按比例分配流量而使在调适冷却器下游测得的产品的实际温度与目标温度相匹配，特别是与用于紧接着的热灌装的灌装温度相匹配。通过这种方式，即使在流量波动和/或巴氏灭菌温度变化的情况下，也可以通过热水循环回路匹配预先设置的灌装温度和/或使其保持恒定。

优选的是，灌装机组还包括除气机和布置在预加温级中并且尤其是在预加温器的下游的中间加温器，中间加温器作为产品加温器的补充地用于将产品加温到除气机的除气温度。对于例如50至70℃的通常的除气温度，由于其中占主导的温度水平，从容器冷却器和/或回返冷却器中单独回收热量是特别合适的。这确保了液体产品在能量方面有效的除气。

优选的是，灌装机组还包括除气机和所属的控制部，该控制部构造用于使除气机中的除气压力与除气机中的除气温度相匹配，该除气温度由预加温级预先设置和/或与之相匹配。如果由于预加温器的可用热量相对较低而降低了除气温度，则优选也降低除气压力，即增强除气真空度，以对抗否则会由于除气温度降低而导致的除气效率下降，并且特别是防止这种下降。由此，在容器冷却器处仍然没有或只有相对较少的废热时，除气可以在不变的除气质量(除气产品中的残余气体含量)的情况下匹配于灌装机组变化的运行状态，例如在启动灌装机组时。

备选地，灌装机组包括除气机，并且所属的控制部被选择性地或永久性地构造为使除气机中的除气温度保持恒定，并且特别是也使除气机中的所配属的除气压力保持恒定。于是，对预加温级的热功率进行相应的调整，以维持以这种方式设置的除气温度。

所述方法用于将液体产品并且特别是饮料热灌装到容器中，特别是瓶中。因此，产品在入口侧特别是为了其除气而被预加温。然后产品被巴氏灭菌，并且被调适冷却以进行灌装。然后产品被热灌装到容器/瓶中。然而，被灌装的容器/瓶被用水冷却。在调适冷却期间回收的废热被引导到热水循环回路中，并且为了进行巴氏灭菌而从热水循环回路输送到产品中。在容器冷却/瓶冷却时获得的废热和/或在加热到灌装温度并在灌装前(从灌装区域)引回的产品的回返冷却过程中获得的废热在温水循环回路中与热水循环回路分开地受引导，并从温水循环回路中输送给产品进行预热。这样就可以得到根据本发明的设备所描述的优点。

优选的是，在热水循环回路中从巴氏灭菌引回的传递流体以电子控制/调整的方式被分成用于调适冷却的第一部分流和避开调适冷却的第二部分流。这意味着，热水循环回路以电子控制/调整的方式在调适冷却器的上游被分为流经调适冷却器的第一部分流和避开调适冷却器的第二部分流。这样就可以匹配调适冷却器的冷却功率和热水循环回路在那里吸收的热量。

优选的是，依赖于产品的目标温度和产品的实际温度地在调适冷却器的下游逐渐调整第一部分流。这使得冷却功率和在调适冷却器处被热水循环回路所吸收的热量能够匹配于不同的巴氏灭菌温度和/或产品的灌装温度。

优选的是，调适冷却器将产品基本上冷却到灌装温度。这意味着，在调适冷却器和灌装机之间没有安排其他的冷却器或加热器，而只有在两者之间通常出现的在管路或类似物上的热损耗。因此，调适冷却器的灌装温度可以简单且灵活地调节。

优选的是，将产品加热到95至140℃的巴氏灭菌温度。在这样的巴氏灭菌温度下，热水循环回路中的废热与温水循环回路分开引导是特别有能源效率的。

优选的是，将产品预加温到50至70℃的除气温度。在这样的除气温度下，温水循环回路中的废热与热水循环回路分开引导是特别有能源效率的。

优选的是，液体产品在温水循环回路中吸收引回的废热后，通过经调整的能量输入从产品中所达到的实际温度附加地被加温到除气温度。由此，即使在热循环中始流温度波动的情况下，例如在启动灌装机组时，通过附加的中间加温，例如借助电能、蒸汽或类似的方式，也能维持预先设置的除气温度。

优选的是，当在容器冷却/瓶冷却期间获得的废热和/或在回返冷却期间获得的废热低于连续运行中正常灌装的阈值时，则所述产品被附加地加温。这样，在特定运行状态下，如灌装机组的启动和/或灌装运行的中断或类似情况下，可以得到补偿，以利于恒定的除气温度。

优选的是，使除气温度和各自所属的除气压力与通过从温水循环回路中吸收热量而在产品中达到的实际温度相匹配。于是，例如当实际温度下降时，除气温度和除气压力也会降低，即除气真空度增强。通过这种方式，可以考虑到灌装机组的不同运行状态，可必要时可以没有要在预加温器和除气机之间的对产品的额外的中间加热。

灌装机组特别是用于实施上文或下文所述方法的饮料灌装机组，其具有用于将产品灌装到容器中，特别是饮料容器，例如，桶或瓶中的灌装机。

附图说明

在附图中示出了优选的实施方案。图1示出热灌装的灌装机组流程图。

具体实施方式

如图1中可以识别出，用于将液体产品2(方框箭头)热灌装到容器/瓶3中的灌装机组1包括用于在输入侧预加温产品2以使其除气的预加温级4，用于对产品2进行巴氏灭菌的巴氏灭菌级5，用于将经巴氏灭菌的产品2灌装到容器/瓶3中的灌装机6，以及用于冷却灌装有产品2的容器/瓶3的容器冷却器7。

巴氏灭菌级5包括用于将产品2加热到预先设置的巴氏灭菌温度 TP的产品加热器8，用于将产品2保持在巴氏灭菌温度TP的热保持部段9，用于将产品2从巴氏灭菌温度TP冷却到预先设置的灌装温度TA 的调适冷却器10，以及用于使在其中引导的第一传递流体12(单实线箭头)与在产品加热器8以及在调适冷却器10中的产品2进行热交换的热水循环回路11。

热水循环回路11还包括用于第一输送流体12的加热器13，优选的是蒸汽加热器的形式的加热器，以及在可机械控制/调节的并且因而可逐渐调节的阀14处分支的旁通管路15，其用于避开调适冷却器10。在阀14处，来自产品加热器8的第一传递流体12的回流16可以分为流经调适冷却器10的第一部分流17和通过旁通管路15避开调适冷却器10的第二部分流18。

例如，阀14由示意性示出的调整部19按依赖于由温度传感器20 在调适冷却器下游测得的产品2的第一实际温度Ti1和存储在调整部 19中的灌装温度TA的方式调整。

调整部19将第一实际温度Ti1与灌装机6中用于灌装产品2的在灌装温度TA按目标温度的意义进行比较。通过在阀14处将回流16适当地分成第一部分流17和第二部分流18，第一实际温度Ti1在生产运行中以调节技术中其他已知的原理方式被连续调整到预先设置的灌装温度TA。

加热器13的功率由控制部1依赖于在调适冷却器10处回收的热量和存储在调整部19中的巴氏灭菌温度TP9以适当的方式进行调整，从而使产品2在产品加热器8和热保持部段9中被加热到巴氏灭菌温度TP。为此，例如，在产品加热器8或其下游测量第二个实际温度Ti2，并与巴氏灭菌温度TP按目标温度的意义进行比较。

预加温级4包括用于第二传递流体22的温水循环回路21(单实线箭头)。

传递流体12、22例如是常规的生活用水。

预加温级4还包括用于将产品2优选地加热到预先设置的除气温度TE的预加温器23，用于附加地将热量输入到向热循环21中的可选的中间加温器24，以及可选的热交换器25，通过热交换器25将将从回返冷却器26返回的热量借助第三传递流体27(单虚线箭头)传递到温水循环回路21。

然后，在容器冷却器7中加温的第二传递流体22优选先通过热交换器25导引，然后如果有必要再通过中间加热器24导引，以便使产品2的第三实际温度Ti3匹配于预先设置的除气温度TE，从而在示意性示出的除气机28中对产品2进行除气。

第二传递流体22优选是用于已填充的容器/瓶3的冷却水。备选地或附加地，第二传递流体也可以是次级介质，例如已经在单独的热交换器(未示出)中通过用于已填充的容器/瓶3的冷却水而被加热过的水。

为此目的，例如可以存在另外的控制部29，其例如可以调节中间加热器24的热功率，从而使第三实际温度Ti3与分别设置的除气温度 TE相匹配。

如果容器冷却器7和/或回返冷却器26产生的废热是波动的，并且特别是不足以将产品2加温到除气温度TE，则中间加热器24是有利的。例如，在启动灌装机组1时，就会出现这种情况。

由于灌装机6是在先前经巴氏灭菌和调适冷却的产品2溢流的情况下运行的，所以回返冷却器26在连续运行期间产生废热。这意味着，为了机组稳定运行，通常输送到灌装机6的产品2要比灌装机6灌装到容器/瓶3中的产品多。这种所谓的产品2溢流到灌装机6的比例通常为5％到15％，其中，各自的未灌装的产品2的量通过回流循环从灌装机6返回，并且在这种情况下在回返冷却器26中冷却到输入温度/ 存储温度，以便重新加工产品2。产品2的溢流、产品回流和再冷却的功能原则上是已知的，因此不再详细解释。

备选地或替代地也可行的是，也可以通过控制部29使除气机28 中预先设置的除气温度TE和与之匹配地预先设置的除气压力PE在动态目标值的意义上匹配于热循环21中可用的热量，特别是视情况而定地，例如在启动灌装机组1时。例如，除气温度TE可以在50至70℃的范围内变化，并且除气压力PE可以相应地被匹配。在除气温度下降时，则除气压力PE必须降低，即除气机28中的真空必须增强。

例如，产品2的第三实际温度Ti3(在理想情况下对应于除气温度 TE)可以紧接在预加温器23的下游，并且因此在除气机28的上游用另外的温度传感器31测量。此外，附加的温度传感器30可以在热循环21中布置在热交换器25和中间加热器24之间，以测量第四实际温度Ti4。然后，控制部29从温度传感器30、31接收相应的测量信号，以匹配中间加热器24的热功率和/或除气温度TE连同除气压力PE。可以想象的是，例如在容器冷却器7中产生过多的废热的情况下，也可以对热循环21进行经调节的节流。

也可以想象，只有在容器冷却器7和/或回返冷却器26提供的废热出现相对较大的波动时，例如在启动灌装机组1时，才使用中间加热器24，而在热循环21中可用的热量出现相对较小的波动时，才调整规定的除气温度TE和除气压力PE。通过这种方式，必要时可以优化用于热灌装液体产品2的灌装机组1和所述方法的能源效率。

液体产品2优选的是一种饮料，其要求巴氏灭菌温度TP为95至 140℃，并且随后进行热灌装。产品2的灌装温度TA优选为80至85 ℃。产品2的除气温度TE优选为50至70℃，并且优选为55至65℃。

为了更好地概览，调整部19、29被示意性地示出为独立单元。然而，可以理解的是，调整部19、29的功能也可以通过单个控制单元或多个控制单元实现。

在高温区域中通过热水循环回路11以及在与之分开的低温区域通过温水循环回路21进行的所述热回收能够实现灌装机组1的特别有能源效率的运行方式。

产品2的所述预加温与除气不关联。在预加温器23中加温的产品 2也可以直接进入巴氏灭菌级5，而不需要中间联接的除气机28。在这种情况下，例如可以根据来自容器冷却器7和/或回返冷却器26的可用废热，将预加温器阶段4中可以传递的/可用的最大热量传递到产品2 上，并例如借助加热器13匹配巴氏灭菌级5，即产品加热器8的热功率，从而将产品2加热到巴氏灭菌温度TP。

调适冷却器10的冷却功率可以通过调节第一和第二部分流17、 18，即通过相应地逐渐调整阀14来匹配式地匹配。

然而，也可以想象到，根据预加温级5的需要，匹配预加温级4，即预加温器23的热功率。例如，从调节技术的角度来看有利的是，在尽可能恒定的条件下运行巴氏灭菌级5，即尽可能少地改变/匹配加热器13的热功率和调适冷却器10的冷却功率。

同样在这种情况下，与已知的灌装机组和方法相比，热水循环回路11和温水循环回路21的传递流体12、22、27的相互分离将为产品 2的热灌装提供更有效的热回收。

在灌装机组1的运行过程中，产品2可以例如在启动过程中，当容器冷却器7和/或回返冷却器26只有少量或没有废热时，通过接通中间加温器24而被预加温，并且因此被带到预先设置的除气温度TE。

同样可以想象，例如在灌装机组的启动过程中，暂时降低预先给定的除气温度，并随之也降低除气压力PE，以便能够通过来自容器冷却器7和/或回返冷却器26的各自可用的废热进行充分的预加温(如果有必要，也可以不开启中间加热器24)。

随后，除气温度TE和除气压力PE可以匹配到灌装机组连续运行的最佳工作点，即在容器冷却器7和回返冷却器26处可以获得为连续运行而计算出的最小废热量的情况。

Claims (9)

1.用于将液体产品(2)热灌装到容器中的灌装机组(1)，所述灌装机组具有：用于在输入侧加温产品的预加温级(4)；用于对产品进行巴氏灭菌的巴氏灭菌级(5)；灌装机(6)和容器冷却器(7)，其中，巴氏灭菌级包括：产品加热器(8)；用于之前经巴氏灭菌的产品的调适冷却器(10)；以及用于与产品加热器和调适冷却器中的产品进行热交换的热水循环回路(11)，并且其中

预加温级包括：产品加温器(23)；和与热水循环回路分开的温水循环回路(21)，所述温水循环回路用于对产品加温器中的产品进行热量输送以及用于从容器冷却器和/或从针对由灌装机的区域引回的产品的回返冷却器(26)中回收热量。

2.根据权利要求1所述的灌装机组，其中，热水循环回路(11)包括用于绕开调适冷却器(10)的旁通管路(15)，所述旁通管路能借助阀(14)接通。

3.根据权利要求2所述的灌装机组，其中，所述灌装机组还具有调整部(19)，所述调整部用于通过在阀(14)处向调适冷却器(10)和旁通管路(15)按比例分配流量而使在调适冷却器(10)下游测得的产品(2)的实际温度(Ti1)与目标温度相匹配。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的灌装机组，其中，所述灌装机组还具有除气机(28)和所属的控制部(29)，所述控制部构造用于使除气压力(PE)与借助预加温级(4)预先给出/设定的除气温度(TE)相匹配。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的灌装机组，其中，所述灌装机组还具有除气机(28)和布置在预加温级(4)中的中间加温器(24)，所述中间加温器作为产品加温器(23)的补充地用于将产品(2)加温到除气机的除气温度(TE)。

6.根据权利要求1所述的灌装机组，其中，所述容器是瓶(3)。

7.根据权利要求1所述的灌装机组，其中，所述预加温级(4)用于为产品除气。

8.根据权利要求2所述的灌装机组，其中，所述旁通管路能借助阀(14)逐渐地接通。

9.根据权利要求3所述的灌装机组，其中，所述调整部用于通过在阀(14)处向调适冷却器(10)和旁通管路(15)按比例分配流量而使在调适冷却器(10)下游测得的产品(2)的实际温度(Ti1)与用于紧接着的热灌装的灌装温度(TA)匹配。

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