DE102019126946A1

DE102019126946A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt

Info

Publication number: DE102019126946A1
Application number: DE102019126946.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Oehmichen
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-04-08
Also published as: MX2022004172A; WO2021069136A1; BR112022006621A2; AU2020362863A1; JP2022551244A; CN114502500A; EP4041670A1; US20220371872A1; CN114502500B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einem Kurzzeiterhitzer (2, 34), der einen ersten (4, 36) und zweiten Wärmetauscher (3, 35) umfasst, einer Füllstation (5), einem Kühltunnel (6, 27) zur Abkühlung abgefüllter Behälter mittels eines Kühlmittels und einer Wärmepumpe (1, 33). Vorm Abfüllen wird das Produkt im Kurzzeiterhitzer auf eine Zieltemperatur erwärmt. Wenigstens ein Teil des Kühlmittels wird vom Kühltunnel zum zweiten Wärmetauscher geleitet, so dass zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Kühlmittels mittels dieses Wärmetauschers an das Produkt übertragbar ist. Danach wird das Produkt vom ersten zum zweiten Wärmetauscher geleitet, wobei wenigstens ein weiterer Teil der Wärmeenergie mittels der Wärmepumpe durch ein Wärmeträgermittel an den zweiten Wärmetauscher zur Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur übertragbar ist. Das Wärmeträgermittel wird mittels eines zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher angeordneten Erhitzer (7) zusätzlich erwärmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Stand der Technik
EP 2 532 247 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von Flüssigkeiten, insbesondere Säften, mit einem Kurzzeiterhitzer, der einen ersten Wärmetauscher umfasst, einer Füllstation zum Abfüllen der Flüssigkeiten in Behälter und einem Kühltunnel, der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen besteht, zur Abkühlung der abgefüllten Behälter mittels einer Kühlflüssigkeit. Die Flüssigkeiten werden vor dem Abfüllen in Behälter in der Füllstation in dem Kurzzeiterhitzer erwärmt, indem Wärmeenergie der beim Abkühlvorgang erwärmten Kühlflüssigkeit des Kühltunnels mittels einer separaten Wärmepumpe zum Kurzzeiterhitzer zugeführt wird.
EP 3 057 442 B1 offenbart Verfahren zur Vorerwärmung eines Lebensmittelprodukts in einer Heißabfüllanlage, mit einem Erhitzer zur Erhitzung des Lebensmittelprodukts auf eine Füll-Temperatur, einem dem Erhitzer vorgeschalteten Vorwärmer zur Vorwärmung des Lebensmittelprodukts, einem Füller zum Abfüllen des Lebensmittelprodukts in Behältnisse, einem Kühltunnel zur Abkühlung der heiß abgefüllten Behältnisse mit einem Kühlmittel, das in einem Kühlmittel-Kreislauf über den Vorwärmer und den Kühltunnel geführt wird, mit dem Vorwärmer, der Wärmeenergie des bei der Abkühlung der Behältnisse erwärmten Kühlmittels des Kühltunnels dem Lebensmittelprodukt zuführt, mit einer separaten Wärmepumpe, die die Restwärmeenergie des aus dem Vorwärmer abströmenden Kühlmittels primärseitig dazu benutzt, um mit einem Wärmeträgermittel, das in einem Wärmeträgermittel-Kreislauf sekundärseitig über die Wärmepumpe geführt ist, die Temperatur des vorgewärmten Lebensmittelprodukts weiter zu erhöhen. Der Wärmeträgermittel-Kreislauf ist über einen dem ersten Vorwärmer nachgeschalteten und dem Erhitzer vorgeschalteten zweiten Vorwärmer für das Lebensmittelprodukt geführt. In dem zweiten Vorwärmer erfolgt mit der von der Wärmepumpe sekundärseitig mittels des Wärmeträgermittels bereitgestellten Wärmeenergie eine weitere Vorwärmung des Lebensmittelprodukts auf eine Temperatur unterhalb der Füll-Temperatur. In der 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt dargestellt, die die Offenbarung dieses Stands der Technik widerspiegelt.
Aufgabe
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt zur Verfügung zu stellen, die eine effektive Wärmepumpe und ökonomische Erwärmung ermöglichen, um das flüssige Produkt auf eine Pasteurisierungstemperatur erhitzen zu können.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, beispielsweise Säften, mit einem Kurzzeiterhitzer, der einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, einer Füllstation zum Abfüllen des Produkts in Behälter, beispielsweise Flaschen, einem Kühltunnel, der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen besteht, zur Abkühlung der abgefüllten Behälter mittels eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, und einer Wärmepumpe. Vor dem Abfüllen in die Behälter wird das Produkt in dem Kurzzeiterhitzer auf eine Zieltemperatur, beispielsweise eine Fülltemperatur, erwärmt. Wenigstens ein Teil des Kühlmittels wird von dem Kühltunnel zu dem und durch den ersten Wärmetauscher geleitet, so dass zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Kühlmittels zunächst mittels des ersten Wärmetauschers an das Produkt übertragbar ist. Danach wird das Produkt von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher geleitet, wobei wenigstens ein weiterer Teil der Wärmeenergie mittels der Wärmepumpe durch ein Wärmeträgermittel an den zweiten Wärmetauscher zur weiteren Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur übertragbar ist. Das Wärmeträgermittel, das durch den zweiten Wärmetauscher und die Wärmepumpe umläuft, wird mittels eines Erhitzers, der in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist zusätzlich erwärmt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Produkt, beispielsweise Getränkesaft, im Kurzzeiterhitzer erwärmt, und zwar bereits vor der Abfüllung. Dazu wird die Wärmeenergie aus dem Kühlmittel, das sich beim Abkühlvorgang in den Kühlzellen des Kühltunnels erwärmt, mittels der Wärmepumpe dem Kurzzeiterhitzer zugeführt. Um im Sekundärkreislauf ein höheres Temperaturniveau erreichen zu können, ist der zusätzliche Erhitzer zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher vorgesehen. Für diese Anhebung des Temperaturniveaus kann durch den Erhitzer eine Wärmemenge zugeführt werden, die beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird. Da der Erhitzer im Sekundärkreislauf vorgesehen ist, können eine Dampferhitzungsvorrichtung, Zuleitungen und Ableitungen des Dampfes bzw. des Druckheißwassers günstiger gefertigt werden als bei einem Vorsehen eines Erhitzers im Primärkreislauf. Würde der Erhitzer hingegen im Primärkreislauf vorgesehen, so würden durch den direkten Kontakt mit dem Produkt deutlich höhere Anforderungen an den Erhitzer wie auch an entsprechende Rohrleitungen gestellt. Zudem dürfte dieser Wärmetauscher nicht direkt mit dem Heizmedium Dampf beaufschlagt werden, so dass ein weiterer Wärmetauscherkreislauf zwischen dem medienberührten Wärmetauscher und dem Heizmedium Dampf dazwischengeschaltet werden müsste.
Die von der Wärmepumpe zugeführte Wärmeenergie kann auf das Produkt mittels des zweiten Wärmetauschers zu dessen Erwärmung übertragen werden. Hierdurch ist die von der Wärmepumpe zugeführte Wärmeenergie, beispielsweise mit Hilfe des Wärmeträgermittels, wie etwa Wasser, in dem zweiten Wärmetauscher auf das zu erwärmende Produkt übertragbar. Nach dem Wärmeaustausch kann das durch den ersten Wärmeaustausch nunmehr kühlere Wärmeträgermittel wieder an die Wärmepumpe zurückgeleitet werden.
Zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen kann der erste Wärmetauscher in Reihe mit der Wärmepumpe derart vorgesehen sein, dass das Kühlmittel vom Kühltunnel zum ersten Wärmetauscher und danach zur Wärmepumpe gelangt. Bezüglich der Erwärmung des Produktes vor der Abfüllung kann also der erste Wärmetauscher in Reihe, also seriell mit der Wärmepumpe vorgesehen sein. Das hinsichtlich des Erwärmens des Produkts serielle Verbinden des ersten Wärmetauschers mit der Wärmepumpe kann also ermöglichen, das Temperaturniveau in der Wärmepumpe zu erhöhen und damit die Leistungszahl der Wärmepumpe zu verbessern. Hierbei erfolgen beispielsweise zur Erwärmung des abzufüllenden Produkts zwei Schritte, die Wärmeübertragung mittels des ersten Wärmetauschers insbesondere für direkt übertragbare Wärmeenergien aus dem Kühltunnel an das Produkt und anschließend das Erhöhen des Energieniveaus auf die für die Vorwärmung des Produkts vorgesehene Zieltemperatur mit Hilfe der Wärmepumpe.
Alternativ kann zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen der erste Wärmetauscher parallel zur Wärmepumpe derart vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil des Kühlmittels vom Kühltunnel zum ersten Wärmetauscher gelangt und wenigstens ein weiterer Teil des Kühlmittels von dem Kühltunnel zu der Wärmepumpe gelangt. Bezüglich der Erwärmung des Produktes vor der Abfüllung kann also der erste Wärmetauscher parallel zur Wärmepumpe vorgesehen sein. Entsprechend der hinsichtlich des Erwärmens des Produkts parallelen Schaltung der Wärmepumpe und des ersten Wärmetauschers kann beispielsweise eine erste Kaskade von Kühlzellen zur direkten Wärmeübertragung durch den ersten Wärmetauscher verwendet werden. Das Kühlmittel wird beispielsweise nach dem Wärmeaustausch im ersten Wärmeaustauscher wieder an die Kühlzellen zurückgeleitet. Eine zweite, parallele Kaskade von Kühlzellen ist beispielsweise mit der Wärmepumpe verbunden, beispielsweise zusätzlich mit Hilfe einer einfachen Pumpe, wodurch das Energieniveau von der Wärmeenergie der zweiten Kaskade erhöht werden kann, so dass dieses Energieniveau zur Erwärmung des abzufüllenden Produkts auf die Zieltemperatur angehoben werden kann.
Die Zieltemperatur kann eine Fülltemperatur sein, die beispielsweis abhängig vom Produkt sein kann.
Dabei kann der Teil des Kühlmittels, der zum ersten Wärmetauscher gelangt, wärmer sein als der Teil des Kühlmittels, der zur Wärmepumpe gelangen kann. Beispielsweise ist die Temperatur in der Gruppe der ersten Kühlzellen, die beispielsweise sequentiell angeordnet sind, höher als in der Gruppe der zweiten Kühlzellen, die ebenfalls beispielsweise sequentiell angeordnet sind. Durch die parallele Verschaltung von ersten Wärmetauscher entsprechend der ersten Kaskade und der Wärmepumpe entsprechend der zweiten Kaskade lassen sich ein noch höheres Energieniveau und damit eine höhere Leistungszahl der Wärmepumpe erzielen. Die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie oben oder weiter unten beschrieben kann beispielsweise mit einer geeigneten Steuereinheit, etwa einem Computer, erfolgen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, insbesondere Säften, umfasst einen Kurzzeiterhitzer, der einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, wobei im Kurzzeiterhitzer das Produkt den ersten und den zweiten Wärmetauscher durchfließt, eine Füllstation zum Abfüllen des Produkts in Behälter, beispielsweise Flaschen, einen Kühltunnel, der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen besteht, und eine Wärmepumpe. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Erhitzer, der ausgebildet ist, ein Wärmeträgermittel, das durch den zweiten Wärmetauscher und die Wärmepumpe umläuft, zu erwärmen, wobei der Erhitzer in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist,
Unter dem Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt ist eines der Verfahren wie oben oder weiter unten beschrieben zu verstehen.
Der Kurzzeiterhitzer, die Füllstation, die Wärmepumpe und der Kühltunnel können jeweils separat ausgebildet sein. Jedes dieser Elemente kann also jeweils separat von den anderen Elementen der Vorrichtung ausgebildet sein. Die Verbindungen der Elemente können durch geeignete Förder- und/oder Transportelemente vorgesehen sein, beispielsweise Rohre zum Transport des Produkts oder anderer Flüssigkeiten, die als Hilfsflüssigkeiten zur Wärmeübertragung dienen können, sowie Förderbänder oder Transporteinrichtung für Behälter.
Der erste Wärmetauscher kann einen Plattenwärmetauscher oder einen Röhrenwärmetauscher umfassen. D.h., es können gängige Wärmetauschertypen verwendet werden, um die von der Wärmepumpe zugeführte Wärmeenergie auf das zu erwärmende Produkt zu übertragen.
Die Wärmepumpe kann eine Kompressionswärmepumpe, beispielsweise eine elektrisch angetriebene Kompressionswärmepumpe, eine Ammoniak-Wärmepumpe oder eine Wärmepumpe mit transkritischem CC>₂-Prozess umfassen. D.h. es können gängige Typen von Wärmepumpen eingesetzt werden, insbesondere auch solche, in denen Ammoniak oder CO₂ als Kühlmittel eingesetzt wird. Letzteres ermöglicht den Einsatz von besonders energieeffizienten Wärmepumpen, wobei gleichzeitig auf Kühlmittel wie Stickstoff oder Halogen-Alkane verzichtet werden kann, wobei letztere in Abfüllanlagen möglicherweise unerwünscht sein können und Halogen-Alkane darüber hinaus in ihrer Eigenschaft als klimaschädliche Gase nicht gewünscht werden können.
Die Wärmepumpe kann zwischen einer der Kühlzellen des Kühltunnels und dem ersten Wärmetauscher vorgesehen sein. Die Wärmepumpe kann also zwischen dem mehrzelligen Kühltunnel und dem Wärmetauscher vorgesehen sein. Dabei kann beispielsweise das erwärmte Kühlmittel aus dem Kühltunnel mittels einer einfachen Pumpe zur Wärmepumpe gepumpt werden. Nach dem Wärmeaustausch wird das dann kühlere Kühlmittel wieder zum Kühltunnel zurückgeleitet, beispielsweise erneut mit einer zusätzlichen Pumpe.
Die Kühlzellen können derart miteinander verbunden sind, dass das Kühlmittel von einer Kühlzelle in eine oder mehrere benachbarte Kühlzellen fließen kann, beispielsweise von einer kälteren Kühlzelle in eine wärmere Kühlzelle. Nach der Abfüllung durchlaufen die abgefüllten, verschlossenen Behälter den Kühltunnel mit mehreren ähnlichen oder gleichartigen Kühlzellen. Die Kühlzellen unterscheiden sich typischerweise durch die Temperaturen, die jeweils in einer Kühlzelle herrschen.
Jede der Kühlzellen kann eine Berieselungsvorrichtung umfassen, um die Behälter mit dem Kühlmittel zu besprühen. Die zu kühlenden Behälter werden also beispielsweise mit Wasser berieselt/besprüht. Dadurch kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel/Wasser und dem in den Behältern abgefüllten Produkt entstehen.
Die Kühlflüssigkeit kann aufgefangen werden, und zwar beispielsweise für jede Kühlzelle separat. Im Allgemeinen kann es ein Temperaturgefälle von der ersten bis zur letzten der Mehrzahl der Kühlzellen geben, wobei beispielweise die erste Kühlzelle die wärmste und die letzte Kühlzelle die kälteste Kühlzelle ist. Die Sammelbecken für das Kühlmittel der Kühlzellen können beispielsweise miteinander verbunden sein, so dass Kühlmittel von einer Kühlzelle in eine benachbarte Kühlzelle fließen und dort gegebenenfalls auch erneut zur Berieselung eingesetzt werden kann.
Die Wärmepumpe kann zwischen der Kühlzelle mit der höchsten Temperatur des erwärmten Kühlmittels und dem ersten Wärmetauscher vorgesehen sein. Beispielsweise handelt es sich dabei um die erste Kühlzelle des Kühltunnels.
Zwischen der Wärmepumpe und einer kältesten Kühlzelle der Mehrzahl von Kühlzellen kann ein dritter Wärmetauscher vorgesehen sein. Der dritte Wärmetauscher kann auf der Primärseite über eine Rohrleitung an beispielsweise an einen Kühlturm angeschlossen sein und dazu ausgelegt sein, das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Q_ab auf die am Kühltunnel benötigte Kühlmitteltemperatur herunterzukühlen. Anstelle des Kühlturms können auch andere Kältequellen, wie beispielsweise kundenseitige Kälteanlagen oder Kaltwassertanks, vorgesehen sein. Vom dritten Wärmetauscher kann das Kühlmittel über eine Leitung wieder an den Kühltunnel bzw. an eine Kühlzelle zurückgeleitet werden.
Die beigefügten Figuren stellen beispielhaft zum besseren Verständnis und zur Veranschaulichung Aspekte der Erfindung dar. Es zeigt:

1 Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Stand der Technik,
2 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe und einem Kurzzeiterhitzer, wobei die Wärmepumpe und ein zweiter Wärmeaustauscher des Kurzzeiterhitzers seriell vorgesehen sind und
3 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe und einem Kurzzeiterhitzer, wobei die Wärmepumpe und ein zweiter Wärmetauscher des Kurzzeiterhitzers parallel vorgesehen sind.

Die 1 zeigt eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Stand der Technik. Die Vorrichtung umfasst eine Wärmepumpe 1, eine Vorerwärmungsstufe 2 eines Kurzzeiterhitzers, die einen ersten Wärmetauscher 4 und einen zweiten Wärmetauscher 3 als Vorwämer umfasst, eine Füllstation 5, einen Kühltunnel 6 und einen Erhitzer 7. Die Wärmepumpe 1 und der erste Wärmeaustauscher 4 sind seriell vorgesehen.
Über eine Produktzuleitung 8 wird das flüssige Produkt zu dem ersten Wärmetauscher 4 geleitet. Das Produkt fließt durch den ersten Wärmetauscher 4 hindurch, wobei erwärmtes Kühlmittel, etwa Wasser aus dem Kühltunnel 6, dazu verwendet wird, im Gegenlauf das Produkt in dem ersten Wärmetauscher 4 auf eine Temperatur zu erwärmen, die noch unterhalb einer Zieltemperatur, beispielsweise einer Fülltemperatur, liegt. Es kann somit eine Vorerwärmung erfolgen. Das erwärmte Kühlmittel wird dazu aus dem Kühltunnel 6 über eine Leitung 7 und eine Pumpe 10 zu dem und durch den ersten Wärmetauscher 4 gepumpt. Dort wird beispielweise das erwärmte Kühlmittel verwendet, um in einem ersten Schritt, d.h. für direkt übertragbare Energien, das Produkt zu erwärmen. Es erfolgt also bereits mittels des ersten Wärmetauschers 4 eine Erwärmung des über die Zuleitung 8 zugeführten Produkts.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet. Das durch die Verwendung im ersten Wärmetauscher 4 leicht im Temperaturniveau abgekühlte Kühlmittel wird vom ersten Wärmetauscher 4 mittels der Zuleitung 11 zu der Wärmepumpe 1 und dort zu einem zweiten Wärmepumpenelement 13 geleitet.
Die Wärmepumpe 1 umfasst das erste Wärmepumpenelement 12 zur Wärmeabgabe, das zweite Wärmepumpenelement 13 zur Wärmeaufnahme, sowie einen Verdichter 14 und eine Drossel 15. Die Bezugszeichen 16 und 17 bezeichnen die Fließrichtung innerhalb der Wärmepumpe 1. Die Temperatur T_C2 des Kühlmittels beim Eintritt in das zweite Wärmepumpenelement 13 kann etwa 30 bis 32° C betragen. Beim Austritt aus dem zweiten Wärmepumpenelement 13 kann die Temperatur T_C1 des Kühlmittels etwa 16° C betragen.
Innerhalb der Wärmepumpe 1 kann die Temperatur T₁ etwa 28° C betragen, die Temperatur T₂ etwa 96° C, die Temperatur T₃ etwa 28° C und die Temperatur T₄ etwa 27° C.
Das nach Durchlaufen des zweiten Wärmepumpenelements 13 bereits abgekühlte Kühlmittel wird über eine Leitung 20 zu einem dritten Wärmetauscher 61 geleitet. Der dritte Wärmetauscher 61 ist auf der Primärseite über die Rohrleitung 63 an beispielsweise an einen Kühlturm 62 angeschlossen und kühlt das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Q_ab auf die am Kühltunnel 62 benötigte Kühlmitteltemperatur herunter. Vom dritten Wärmetauscher 61 wird das Kühlmittel über die Leitung 64 wieder an der Kühltunnel 6 zurückgeleitet. Der Kühltunnel 6 besteht aus sechs Kühlzellen 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. Dabei wird, wie beispielhaft in der 2 gezeigt, das Kühlmittel an die kälteste der exemplarischen sechs Zellen 6.1 - 6.6 des Kühltunnels 6, nämlich an die Zelle 6.6, geleitet. Die abgefüllten Behälter 21 durchlaufen mit Hilfe eines geeigneten Transportmediums (hier nicht gezeigt) die beispielsweise unmittelbar benachbarten Kühlzellen 6.1 - 6.6.
Die Kühlzellen 6.1 - 6.6 umfassen ferner Berieselungsvorrichtungen 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, die schematisch dargestellt sind. Diese dienen dazu, die zu kühlenden verschlossenen Behälter 21 mit dem Kühlmittel zu berieseln, um sie somit abzukühlen. Das Kühlmittel wird durch Kühlmittelzuleitungen 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6 den Berieselungsvorrichtungen 20.1 - 20.6 zugeleitet. Dabei kann das verwendete Kühlmittel von Kühlmittelbecken 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6 aufgefangen werden, und aus den Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 kann zumindest ein Teil des Kühlmittels mit Hilfe von Pumpen 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6 jeweils erneut zum Berieseln verwendet werden. Die Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 sind jeweils benachbart angeordnet, so dass wenigstens zwei benachbarte Kühlzellen 6.1 - 6.6 durch geeignete Leitungen 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5 verbunden sein können.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt über eine Leitung 9 an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet und kann dort weiter erwärmt werden. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind beispielsweise in Serie im Kurzzeiterhitzer 2 vorgesehen. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind seriell über die Leitung 9 verbunden.
Die weitere Erwärmung des Produkts im zweiten Wärmetauscher 3 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch den zweiten Wärmetauscher 3 und das erste Wärmepumpenelement 12 umläuft. Aus dem ersten Wärmepumpenelement 12 wird über eine Zuleitung 18 der Wärmeträger mit einer Temperatur T_S1 zu dem zweiten Wärmetauscher 3 zurückgeleitet.
Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 3 wird der auf eine Temperatur T_S3 von 35°C - 40°C abgekühlte Wärmeträger über eine Zuleitung 19 wieder zurück zu dem ersten Wärmepumpenelement 12 geleitet.
Nach Durchlaufen des zweiten Wärmetauschers 3 wird das Produkt über eine Zuleitung 58 zu einem vierten Wärmetauscher 56 geleitet und kann dort auf die Zieltemperatur, beispielsweise die Fülltemperatur, erwärmt werden, um danach über ein geeignetes Leitungssystem 25 zur Füllstation 5 geleitet zu werden. Nach dem Abfüllvorgang und einem Verschließen der Behälter 21, in die das erwärmte Produkt abgefüllt worden ist, kann über eine geeignete Transportstrecke 26 der Transport der Behälter 21 an den Kühltunnel 6 vorgenommen werden. Ebenso ist die Verwendung des erwärmten Kühlmittels aus dem Kühlturm 6 seriell vorgesehen. Der erste Wärmetauscher 4 ist dabei also bezüglich der Erwärmung seriell zur Wärmepumpe 1 vorgesehen. Die Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur im vierten Wärmetauscher 56 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch einen fünften Wärmetauscher 57 geleitet wird und dort Wärme aufnimmt. Für diese Erwärmung wird durch den Wärmetausche 57 eine Wärmemenge Q_zu mittels einer Leitung 60 zugeführt, wobei die Wärmemenge Q_zu beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird.
Die Haupterwärmungsstufe des Kurzzeiterhitzers ist mit dem Bezugszeichen 55 gekennzeichnet.
Die 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe 1, einem Kurzzeiterhitzer 2, der einen ersten Wärmetauscher 4 und einen zweiten Wärmetauscher 3 umfasst, einer Füllstation 5, einem Kühltunnel 6 und einem Erhitzer 7. Die Wärmepumpe 1 und der erste Wärmeaustauscher 4 sind seriell vorgesehen.
Im Vergleich zum Stand der Technik aus der 1 arbeitet der erste Wärmetauscher 4 in der ersten Ausführungsform weiter als Vorerwärmer, während der zweite Wärmetauscher 3 die Funktion als Haupterwärmungsstufe des Kurzzeiterhitzers 2 übernimmt.
Über eine Produktzuleitung 8 wird das flüssige Produkt, d.h. eine zu erwärmende und nach dem Abfüllen wieder abzukühlende Flüssigkeit, etwa ein Saftgetränk, zu dem ersten Wärmetauscher 4 geleitet. Das Produkt fließt durch den ersten Wärmetauscher 4 hindurch, wobei erwärmtes Kühlmittel, etwa Wasser aus dem Kühltunnel 6, dazu verwendet wird, im Gegenlauf das Produkt in dem ersten Wärmetauscher 4 auf eine Temperatur zu erwärmen, die noch unterhalb einer Zieltemperatur, beispielsweise einer Fülltemperatur, liegt. Es kann somit eine Vorerwärmung erfolgen. Das erwärmte Kühlmittel wird dazu aus dem Kühltunnel 6 über eine Leitung 7 und eine Pumpe 10 zu dem und durch den ersten Wärmetauscher 4 gepumpt. Dort wird beispielweise das erwärmte Kühlmittel verwendet, um in einem ersten Schritt, d.h. für direkt übertragbare Energien, das Produkt zu erwärmen. Es erfolgt also bereits mittels des ersten Wärmetauschers 4 eine Erwärmung des über die Zuleitung 8 zugeführten Produkts.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet. Das durch die Verwendung im ersten Wärmetauscher 4 leicht im Temperaturniveau abgekühlte Kühlmittel wird vom ersten Wärmetauscher 4 mittels der Zuleitung 11 zu der Wärmepumpe 1 und dort zu einem zweiten Wärmepumpenelement 13 geleitet.
Die Wärmepumpe 1 umfasst das erste Wärmepumpenelement 12 zur Wärmeabgabe, das zweite Wärmepumpenelement 13 zur Wärmeaufnahme, sowie einen Verdichter 14 und eine Drossel 15. Die Bezugszeichen 16 und 17 bezeichnen die Fließrichtung innerhalb der Wärmepumpe 1. Die Temperatur T_C2 des Kühlmittels beim Eintritt in das zweite Wärmepumpenelement 13 kann etwa 30 bis 32° C betragen, es sind ebenso andere Temperaturen möglich. Beim Austritt aus dem zweiten Wärmepumpenelement 13 kann die Temperatur T_C1 des Kühlmittels etwa 16° C betragen, es sind aber ebenso andere Temperaturen je nach Maschinenauslegung, Länge der Maschine, Isolierung usw. möglich.
Innerhalb der Wärmepumpe 1 kann die Temperatur T₁ etwa 28° C betragen, die Temperatur T₂ etwa 96° C, die Temperatur T₃ etwa 28° C und die Temperatur T₄ etwa 27° C. Dabei sollen diese Temperaturangaben rein beispielhaft verstanden sein, und es sind ebenso andere Temperaturangaben möglich je nach Auslegung der Wärmepumpe 1, ihrer Leistungszahl, der zugeführten elektrischen Energie und anderer Parameter entsprechend der Auslegung der Maschinen.
Das nach Durchlaufen des zweiten Wärmepumpenelements 13 bereits abgekühlte Kühlmittel wird über eine Leitung 20 zu einem dritten Wärmetauscher 61 geleitet. Der dritte Wärmetauscher 61 ist auf der Primärseite über die Rohrleitung 63 an beispielsweise an einen Kühlturm 62 angeschlossen und kühlt das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Q_ab auf die am Kühltunnel 62 benötigte Kühlmitteltemperatur herunter. Anstelle des Kühlturms 62 sind aber auch andere Kältequellen, wie beispielsweise kundenseitige Kälteanlagen oder Kaltwassertanks, möglich. Vom dritten Wärmetauscher 61 wird das Kühlmittel über die Leitung 64 wieder an der Kühltunnel 6 zurückgeleitet. Der Kühltunnel 6 besteht aus sechs Kühlzellen 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. Dabei wird, wie beispielhaft in der 2 gezeigt, das Kühlmittel an die kälteste der exemplarischen sechs Zellen 6.1 - 6.6 des Kühltunnels 6, nämlich an die Zelle 6.6, geleitet. Die abgefüllten Behälter 21 durchlaufen mit Hilfe eines geeigneten Transportmediums (hier nicht gezeigt), etwa eines Förderbandes, die beispielsweise unmittelbar benachbarten Kühlzellen 6.1 - 6.6. Dabei können die abgefüllten Behälter 21, etwa Flaschen, von der einen zur anderen Kühlzelle 6.1 - 6.6 direkt geleitet werden.
Die Kühlzellen 6.1 - 6.6 umfassen ferner Berieselungsvorrichtungen 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, die schematisch dargestellt sind. Diese dienen dazu, die zu kühlenden verschlossenen Behälter 21 mit dem Kühlmittel zu berieseln, um sie somit abzukühlen. Das Kühlmittel wird durch Kühlmittelzuleitungen 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6 den Berieselungsvorrichtungen 20.1 - 20.6 zugeleitet. Dabei kann das verwendete Kühlmittel von Kühlmittelbecken 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6 aufgefangen werden, und aus den Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 kann zumindest ein Teil des Kühlmittels mit Hilfe von Pumpen 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6 jeweils erneut zum Berieseln verwendet werden. Ferner kann auch frisches, beispielsweise kühleres Kühlmittel, etwa Wasser, zugeleitet werden (hier nicht gezeigt). Die Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 sind jeweils benachbart angeordnet, so dass wenigstens zwei benachbarte Kühlzellen 6.1 - 6.6 durch geeignete Leitungen 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5 verbunden sein können.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt über eine Leitung 9 an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet und kann dort auf die Zieltemperatur, beispielsweise die Fülltemperatur, erwärmt werden. Die Zieltemperatur kann 80 - 90° C betragen, abhängig von der für das Produkt vorgesehenen Zieltemperatur. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind beispielsweise in Serie im Kurzzeiterhitzer 2 vorgesehen. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind seriell über die Leitung 9 verbunden.
Die Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur im zweiten Wärmetauscher 3 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch den zweiten Wärmetauscher 3 und das erste Wärmepumpenelement 12 umläuft. Aus dem ersten Wärmepumpenelement 12 wird über eine Zuleitung 18 der Wärmeträger mit einer Temperatur T_S1 von 50°C - 60°C zu und durch einen Erhitzer 7 geleitet, in dem der Wärmeträger auf eine höhere Temperatur T_S2 von 80°C - 90°C erwärmt wird. Für diese Erwärmung wird durch den Erhitzer 7 eine Wärmemenge Q_zu mittels einer Leitung 60 zugeführt, wobei die Wärmemenge Q_zu beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird.
Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 3 wird der auf eine Temperatur T_S3 von 35°C - 40°C abgekühlte Wärmeträger über eine Zuleitung 19 wieder zurück zu dem ersten Wärmepumpenelement 12 geleitet.
Die Verwendung der Wärmepumpe 1 separat von dem Kühltunnel 6, dem Kurzzeiterhitzer 2 und der Füllstation 5, ermöglicht zusammen mit dem Erhitzer 7 einen höheren Nutzungsgrad der Rückgewinnung von Wärmeenergie und bei einem geringen Kostenaufwand ermöglicht die Verwendung der Wärmepumpe 1 gleichzeitiges Kühlen oder auch Heizen.
Nach Durchlaufen des zweiten Wärmetauschers 3 wird das Produkt über ein geeignetes Leitungssystem 25 zur Füllstation 5 geleitet. Die Füllstation 5 kann eine geeignete Vorrichtung zur Heißabfüllung des Produkts in Behälter 21, beispielsweise Flaschen, umfassen, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Innerhalb der Füllstation 5 werden die Behälter 21 typischerweise verschlossen. Nach dem Abfüllvorgang und einem Verschließen der Behälter 21, in die das erwärmte Produkt abgefüllt worden ist, kann über eine geeignete Transportstrecke 26 der Transport der Behälter 21 an den Kühltunnel 6 vorgenommen werden. Ebenso ist die Verwendung des erwärmten Kühlmittels aus dem Kühlturm 6 seriell vorgesehen. Der erste Wärmetauscher 4 ist dabei also bezüglich der Erwärmung seriell zur Wärmepumpe 1 vorgesehen.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe 33, einem Kurzzeiterhitzer 34, der einen ersten Wärmetauscher 36 und einen zweiten Wärmetauscher 35 umfasst, einer Füllstation 5, einem Kühltunnel 27 und einem Erhitzer 7. Der erste Wärmetauscher 36 ist hinsichtlich der Erwärmung des Produkts parallel zu der Wärmepumpe 33 vorgesehen. Es wird ein Kühltunnel 27 gezeigt, der zwar dem in der 2 gezeigten Kühltunnel 6 ähnelt, jedoch dahingehend unterschiedlich ist, dass Gruppen von Kühlzellen des Kühltunnels das aus ihnen entnommene Kühlmittel an den ersten Wärmetauscher 36 bzw. an ein zweites Wärmepumpenelement 40 der Wärmepumpe 33 leiten können.
Im Vergleich zum Stand der Technik aus der 1 arbeitet der erste Wärmetauscher 36 in der zweiten Ausführungsform weiter als Vorerwärmer, während der zweite Wärmetauscher 35 die Funktion als Haupterwärmungsstufe des Kurzzeiterhitzers 2 übernimmt.
Der Kühltunnel 27 umfasst, beispielhaft gezeigt, sechs Kühlzellen 27.1 - 27.6. Diese Kühlzellen umfassen Berieselungsvorrichtungen 28.1, 28.2, 28.3, 28.4, 28.5, 28.6, die rein schematisch zweiarmig gezeigt sind. Die Berieselungsvorrichtungen 28.1 - 28.6 erhalten das zum Berieseln verwendete Kühlmittel, etwa Wasser, über Zuleitungen 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6. Das nach der Berieselung von den Behältern 21 abtropfende oder ableckende Kühlmittel wird in jeweiligen Kühlmittelbecken 30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 30.6 der jeweiligen Kühlzellen 27.1 - 27.6 aufgefangen. Das aufgefangene Kühlmittel kann zumindest teilweise über Pumpen 31.1, 31.2, 31.3, 31.4, 31.5, 31.6 wieder zur Berieselung verwendet werden. Dabei kann - hier nicht gezeigt - ebenfalls kühleres Kühlmittel aus anderen Zuleitungsquellen verwendet werden. Ferner kann kühleres Kühlmittel, das von der Wärmepumpe 33 zurückströmt, den Kühlzellen 27.4, 27.5, 27.6 zugeführt werden.
Die Kühlmittelbecken 30.1 - 30.6 sind jeweils benachbart angeordnet, so dass die erste drei Kühlzellen 27.1, 27.2, 27.3 durch geeignete Leitungen 32.1, 32.2 und die letzten drei Kühlzellen 27.4, 27.5, 27.6 durch geeignete Leitungen 32.3. 32.4 verbunden sein können. Über eine Produktzuleitung 8 wird das Produkt, d.h. eine zu erwärmende und nach dem Abfüllen wieder abzukühlende Flüssigkeit, etwa ein Saftgetränk, zu dem zweiten Wärmetauscher 36 geleitet. Der erste Wärmetauscher 36 ist über eine Leitung 37 mit dem zweiten Wärmetauscher 35 verbunden, wobei die Wärmetauscher 35, 36 beispielsweise seriell im Kurzzeiterhitzer 34 vorgesehen sind. Im ersten Wärmetauscher 36 wird das durch die Leitung 8 zugeführte Produkt auf eine Temperatur erwärmt, die unterhalb einer Zieltemperatur, beispielsweise einer Fülltemperatur, liegt. Das erwärmte Produkt wird dann zur weiteren Erwärmung auf die Zieltemperatur dem zweiten Wärmetauscher 35 zugeleitet.
Nach der Erwärmung auf die Zieltemperatur wird über eine Leitung 38, das Produkt der Füllstation 5 zugeführt. Die Füllstation 5 entspricht den bereits oben geschilderten Füllstationen im Zusammenhang mit der 1. Rein schematisch ist wiederum durch das Bezugszeichen 26 angedeutet, dass die befüllten und verschlossenen Behälter 21 an den Kühltunnel 27 weitergegeben werden können. Dabei können die Füllstation 5 und der Kühltunnel 27 räumlich getrennt voneinander vorgesehen sein. Gleiches gilt für den Kurzzeiterhitzer 34 mit den beiden Wärmetauschern 35, 36.
Die 3 zeigt ferner die Wärmepumpe 33, die mit einem ersten Wärmepumpenelement 39 zur Wärmeabgabe und dem zweiten Wärmepumpenelement 40 zur Wärmeaufnahme versehen ist. Zwischen dem zweiten Wärmepumpenelement 40 und dem ersten Wärmepumpenelement 39 sind ein Verdichter 41 sowie auf der gegenüberliegenden Seite eine Drossel 42 vorgesehen. Mit den Bezugszeichen 43 und 44 ist die Strömungsrichtung innerhalb des inneren Kreises der Wärmepumpe 33 bezeichnet.
Die Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur im zweiten Wärmetauscher 35 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch den zweiten Wärmetauscher 35 und das erste Wärmepumpenelement 39 umläuft. Aus dem ersten Wärmepumpenelement 39 wird über eine Zuleitung 45 der Wärmeträger zu und durch einen Erhitzer 7 geleitet, in dem der Wärmeträger auf eine höhere Temperatur erwärmt wird. Für diese Erwärmung wird durch den Erhitzer 7 eine Wärmemenge Q_zu mittels einer Leitung 60 zugeführt, wobei die Wärmemenge Q_zu beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird.
Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 35 wird der abgekühlte Wärmeträger über eine Pumpe 54 und eine Zuleitung 53 wieder zurück zu dem ersten Wärmepumpenelement 39 geleitet.
In der in der 3 gezeigten Weiterbildung wird eine erste Kaskade, beispielsweise umfassend eine Gruppe von drei Kühlzellen 27.1, 27.2, 27.3, wobei eine beliebige andere Gruppierung möglich ist, mit dem ersten Wärmetauscher 36 verbunden. D.h., das erwärmte Kühlmittel aus dieser Gruppe, typischerweise entnommen aus dem wärmsten Kühlmittelbecken 30.1, wird über eine Zuleitung 46, eine Pumpe 47 und eine weitere Zuleitung 48 an den ersten Wärmetauscher 36 geleitet, um Energie aus der ersten Kaskade auf das Produkt zu übertragen. Über eine Rückleitung 49 wird das Kühlmittel nach der erfolgten Wärmeübertragung wieder an die Gruppe von drei Kühlzellen 27.1, 27.2, 27.3 zurückgeleitet.
Die 3 zeigt eine weitere Gruppe, die beispielhaft aus drei Kühlzellen 27.4, 27.5, 27.6 besteht, wobei aber auch eine andere Gruppierung möglich ist. Dabei wird aus der wärmsten der zweiten Kaskade, bestehend aus den Zellen 27.4, 27.5, 27.6, d.h. aus der Zelle 27.4 und deren Kühlmittelbecken 30.4 über eine Zuleitung 50 und eine Pumpe 51 Kühlmittel an die Wärmepumpe 33, d.h. an das zweite Wärmepumpenelement 40 geleitet. Nach Übertragung der Wärme aus dem Kühlmittel, das durch das zweite Wärmepumpenelement 40 hindurchgeleitet wird, wird das nunmehr kühlere Kühlmittel über die Zuleitung 52 zu einem dritten Wärmetauscher 61 geleitet. Der dritte Wärmetauscher 61 ist auf der Primärseite über die Rohrleitung 63 an beispielsweise an einen Kühlturm 62 angeschlossen und kühlt das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Q_ab auf die am Kühltunnel 62 benötigte Kühlmitteltemperatur herunter. Anstelle des Kühlturms 62 sind aber auch andere Kältequellen, wie beispielsweise kundenseitige Kälteanlagen oder Kaltwassertanks, möglich. Vom dritten Wärmetauscher 61 wird das Kühlmittel über die Leitung 64 wieder an die Kühlzelle mit dem Bezugszeichen 27.6, also der kältesten der zweiten Gruppe, zurückgeleitet. Durch die hiermit vorgesehene parallele Erwärmung des Produkts mittels des ersten Wärmetauschers 36 und der Wärmepumpe 33, kann eine effiziente Produktvorerwärmung erzielt werden.
Für die in den 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen kann die Erwärmung und Abkühlung des Produktes durch eine geeignete Computersteuerung, hier nicht gezeigt, gesteuert werden.
Es versteht sich, dass sinngemäß die gezeigten Vorrichtungen auch für eine gezielte Kühlung von Produkten zu kleinen Temperaturen hin verwendet werden können.
Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale sich nicht auf die speziell in den Figuren gezeigten Kombinationen beschränken, sondern auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2532247 B1 [0002]
EP 3057442 B1 [0003]

Claims

Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, beispielsweise Säften, mit einem Kurzzeiterhitzer (2, 34), der einen ersten Wärmetauscher (4, 36) und einen zweiten Wärmetauscher (3, 35) umfasst, einer Füllstation (5) zum Abfüllen des Produkts in Behälter (21), beispielsweise Flaschen, einem Kühltunnel (6, 27), der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) besteht, zur Abkühlung der abgefüllten Behälter (21) mittels eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, und einer Wärmepumpe (1, 33), wobei vor dem Abfüllen in die Behälter (21) das Produkt in dem Kurzzeiterhitzer (2, 34) auf eine Zieltemperatur, beispielsweise Fülltemperatur, erwärmt wird, wobei wenigstens ein Teil des Kühlmittels von dem Kühltunnel (6, 27) zu dem und durch den ersten Wärmetauscher (4, 36) geleitet wird, so dass zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Kühlmittels zunächst mittels des ersten Wärmetauschers (4, 36) an das Produkt übertragbar ist, wobei danach das Produkt von dem ersten Wärmetauscher (4, 36) zu dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) geleitet wird, wobei wenigstens ein weiterer Teil der Wärmeenergie mittels der Wärmepumpe (1, 33) durch ein Wärmeträgermittel an den zweiten Wärmetauscher (3, 35) zur weiteren Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermittel, das durch den zweiten Wärmetauscher (3, 35) und die Wärmepumpe (1, 33) umläuft, mittels eines Erhitzers (7), der in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe (1, 33) und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) angeordnet ist zusätzlich erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen der erste Wärmetauscher (4) in Reihe mit der Wärmepumpe (1) derart vorgesehen ist, dass das Kühlmittel vom Kühltunnel (6) zum ersten Wärmetauscher (4) und danach zur Wärmepumpe (1) gelangt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen der erste Wärmetauscher (36) parallel zur Wärmepumpe (33) derart vorgesehen ist, dass wenigstens ein Teil des Kühlmittels vom Kühltunnel (27) zum ersten Wärmetauscher (36) gelangt und wenigstens ein weiterer Teil des Kühlmittels von dem Kühltunnel (27) zu der Wärmepumpe (33) gelangt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Teil des Kühlmittels, der zum ersten Wärmetauscher (36) gelangt, wärmer ist als der Teil des Kühlmittels, der zur Wärmepumpe (33) gelangt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, insbesondere Säften, mit einem Kurzzeiterhitzer (2, 34), der einen ersten Wärmetauscher (4, 36) und einen zweiten Wärmetauscher (3, 35) umfasst, wobei im Kurzzeiterhitzer (2, 34) das Produkt den ersten (4, 36) und den zweiten Wärmetauscher (3, 35) durchfließt, einer Füllstation (5) zum Abfüllen des Produkts in Behälter (21), beispielsweise Flaschen, einem Kühltunnel (6, 27), der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) besteht, und einer Wärmepumpe (1, 33), gekennzeichnet durch einen Erhitzer (7), der ausgebildet ist, ein Wärmeträgermittel, das durch den ersten Wärmetauscher und die Wärmepumpe umläuft, zu erwärmen, wobei der Erhitzer (7) in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe (1, 33) und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kurzzeiterhitzer (2, 34), die Füllstation (5), die Wärmepumpe (1, 33) und der Kühltunnel (6, 27) jeweils separat ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Wärmetauscher (3, 35) einen Plattenwärmetauscher oder einen Röhrenwärmetauscher umfasst
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Wärmepumpe (1, 33) eine Kompressionswärmepumpe, beispielsweise eine elektrisch angetriebene Kompressionswärmepumpe, eine Ammoniak-Wärmepumpe oder eine Wärmepumpe mit transkritischem CO₂-Prozess umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Wärmepumpe (1, 33) zwischen einer der Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) des Kühltunnels (6, 27) und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Wärmepumpe (1, 33) zwischen der Kühlzelle mit der höchstens Temperatur des erwärmten Kühlmittels und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) derart miteinander verbunden sind, dass das Kühlmittel von einer Kühlzelle (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) in eine oder mehrere benachbarte Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) pumpbar ist, beispielsweise von einer kälteren Kühlzelle in eine wärmere Kühlzelle.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei jede der Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) eine Berieselungsanlage (20.1 - 20.6, 28.1 - 28.6) umfasst, um die Behälter (21) mit dem Kühlmittel zu besprühen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei zwischen der Wärmepumpe (1, 33) und einer kältesten Kühlzelle (6.6, 27.6) der Mehrzahl von Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) ein dritter Wärmetauscher (61) vorgesehen ist.