DE102007003919A1

DE102007003919A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Pasteurisieren von abgefüllten Lebensmitteln

Info

Publication number: DE102007003919A1
Application number: DE102007003919A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-21
Filing date: 2007-01-21
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Bei einem Verfahren zur Pasteurisierung von abgefüllten Lebensmitteln, bei dem die insbesondere in Flaschen oder Dosen abgefüllten Lebensmittel durch eine Pasteurisierstraße transportiert werden, entlang derer die abgefüllten Lebensmittel in einer Aufheizzone sukzessive mit Heißwasser mit einer derartigen Temperaturverteilung in Kontakt gebracht werden, dass die abgefüllten Lebensmittel ein vorgegebenes Pasteurisier-Temperaturniveau für eine vorgegebene Dauer erreichen und im weiteren Verlauf der Pasteurisierstraße in einer Abkühlzone durch Kontakt mit Kühlwasser wieder abgekühlt werden, wird wenigstens in einem Teilbereich der Abkühlzone das sich durch die Restwärme der Produkte erwärmende Kühlwasser dazu benutzt, die Temperatur des Heißwassers wenigstens in einem Teilbereich der Aufheizzone mittels einer Wärmepumpe zu vergrößern. Hierdurch kann der Energiebedarf bei dem Pasteurisiervorgang deutlich reduziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Pasteurisierung von abgefüllten Lebensmitteln. Eine derartige Vorrichtung wird auch als Pasteur bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Energieeinsparung und ist beispielsweise für die Pasteurisierung von Fruchtsäften, Bieren oder sonstiger in Flaschen oder Dosen abgefüllten Lebensmitteln einsetzbar.
Stand der Technik
Aufgabe eines Pasteurs ist es, Keime abzutöten, um das Produkt länger haltbar zu machen.
Das geschieht beispielsweise bei Fruchtsäften durch Aufheizen des Produktes auf ca. 75°C über einen Zeitraum von ca. 15 Minuten. Vor der Lagerung wird das Produkt auf ca. 35–38°C abgekühlt.
Um einen energetisch vertretbaren Betrieb zu ermöglichen, sind bekannte Pasteure mit einer kreislaufverbundenen Wärmerückgewinnung ausgestattet, die einen indirekten Temperaturaustausch zwischen dem Produkt vor und hinter dem Erhitzer bewirkt.
Die Wärme, die bei der Abkühlung des Produktes hinter dem Erhitzer frei wird, wird zur Erwärmung des Produktes vor dem Erhitzer genutzt.
Bei einer vorhandenen Anlage erreicht diese Wärmerückgewinnung eine Leistung von 650 kW.
Dennoch tritt das Produkt um eine ca. 25°C höhere Temperatur aus dem Pasteur aus.
Es bleibt ein Wärmebedarf zur Erhitzung des Produktes hinter der Wärmerückgewinnungszone auf die erforderliche Temperatur von ca. 1.000 kW.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Energiebedarf des Pasteurs zu senken.
Die Lösung der genannten Aufgabe erfolgt mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 5.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels einer Wärmepumpe, die dem Produkt am Pasteuraustritt Wärme entzieht, auf ein höheres Potential anhebt und in das Produkt vor dem Pasteureintritt zuführt.
Wichtig dabei ist, dass die Leistung der kreislaufverbundenen Wärmerückgewinnung nicht beeinträchtigt wird.
Im Rahmen der Erfindung wird die Restwärme am Anlagenaustritt entnommen, durch die Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und in den Prozess so eingebracht, so dass weniger thermische Energie zur Pasteurisierung zugeführt werden muss.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert:
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Pasteurisierungsanlage in einer schematischen Darstellung, wobei der Temperaturverlauf in einem den Pasteur durchlaufendem Produkt durch die Kurve angedeutet wird.
Das Produkt tritt mit einer Temperatur von beispielsweise 16°C in den Pasteur ein.
In der ersten Wärmerückgewinnungszone WRG1h wird Wasser zwischen den Zonen WRG1h und WRG1c im Kreis gefahren.
In der Zone WRG1h wird das hier beispielsweise 40-grädige Wasser über das in Flaschen abgefüllte, 16-grädige Produkt versprüht.
Das Wasser kühlt sich dabei um beispielsweise 2 K ab. Das nun 38-grädige Wasser (Beckenwassertemperatur) wird nun in der Zone WRG1c zur Kühlung des Produktes hinter dem Erhitzer genutzt.
Zur Verbesserung der Wärmerückgewinnungsleistung werden mehrere – beispielsweise drei – solcher Zonen hintereinander geschaltet.
Dennoch tritt das Produkt mit einer um ca. 25°C höheren Temperatur aus dem Pasteur aus.
Die Erfindung nutzt das Wärmepotential des Produktes am Pasteuraustritt. Dieses Niveau liegt beispielsweise bei 38°C.
Mittels einer Wärmepumpe, insbesondere einer Kompressions-Wärmepumpe, wird Wasser auf ein Temperaturniveau von 15°C abgekühlt. Dieses Wasser wird über das Produkt versprüht. Es nimmt dabei eine Temperatur von beispielsweise 7 K auf. Im Verdampferteil der Wärmepumpe wird es wieder auf 15°C abgekühlt. Die Wärme geht in das Kältemittel über. In der Wärmepumpe wird das Kältemittel verdichtet und somit auf ein deutlich höheres Temperaturniveau gebracht. Im wassergekühlten Kondensator der Wärmepumpe wird das Kältemittel verflüssigt; die frei werdende Wärme geht dabei in das Wasser über.
Dieses beispielsweise auf 60°C erwärmte Wasser wird dazu genutzt, das Produkt hinter der Wärmerückgewinnungszone und vor dem Erhitzer auf ein deutlich höheres Niveau anzuheben. Die für den Antrieb der Wärmepumpenverdichter erforderliche elektrische Anschlussleistung geht bedingt durch die voll- oder halbhermetische Bauweise der Wärmepumpenverdichter ebenfalls in das Wasser über und wird so genutzt.
Die Leistungszahl einer solchen Wärmepumpe liegt bei beispielsweise 4,5. D. h., je zugeführte elektrische Leistung wird das 4,5-fache an Wärme frei.
Bei einem Anwendungsfall liegen die Energiekosten für Strom und Wärmeenergie nur um ca. 25% auseinander, so dass sich hier auch unter Berücksichtigung der höheren Stromkosten insgesamt ein deutlicher Kostenvorteil ergibt.
Dieser kann beispielsweise bei über 10 EUR/h Betriebszeit liegen. Je nach jährlicher Betriebsdauer werden die zusätzlichen Investitionen nach kurzer Zeit amortisiert.

Claims

Verfahren zur Pasteurisierung von abgefüllten Lebensmitteln, bei dem die insbesondere in Flaschen oder Dosen abgefüllten Lebensmittel durch eine Pasteurisierstraße transportiert werden, entlang derer die abgefüllten Lebensmittel in einer Aufheizzone sukzessive mit Heißwasser mit einer derartigen Temperaturverteilung in Kontakt gebracht werden, dass die abgefüllten Lebensmittel ein vorgegebenes Pasteuerisier-Temperaturniveau für eine vorgegebene Dauer erreichen, und im weiteren Verlauf der Pasteurisierstraße in einer Abkühlzone durch Kontakt mit Kühlwasser wieder abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem Teilbereich der Abkühlzone das sich durch die Restwärme der Produkte erwärmende Kühlwasser dazu benutzt wird, die Temperatur des Heißwassers wenigstens in einem Teilbereich der Aufheizzone mittels einer Wärmepumpe zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpe als Kompressions-Wärmepumpe ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pasteurisierstraße eine Mehrzahl von Heiz- und Kühlzonen aufweist, wobei die Restwärme der Produkte in Produkttransportrichtung der letzten Kühlzone entnommen und über die Wärmepumpe der in Produkttransportrichtung ersten Heizzone zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den übrigen Heiz- und Kühlzonen eine übliche Wärmerückgewinnung vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Pasteurisieren von Lebensmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.