DE10351689A1

DE10351689A1 - Verfahren zum Betreiben einer Pasteurisierungsanlage

Info

Publication number: DE10351689A1
Application number: DE10351689A
Authority: DE
Inventors: Jan Münzer; Thomas Stolte; Volker Till
Original assignee: KHS Maschinen und Anlagenbau AG
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2005-06-16
Also published as: US20050126124A1; DE502004000578D1; RU2004132542A; ES2259168T3; US7513092B2; EP1529448B1; EP1529448A1; RU2379984C2

Abstract

Vorgestellt wird ein Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Gefäßbehandlungsmaschinen, dass sich dadurch auszeichnet, dass die Abfülltemperatur des Getränks vor dem Abfüllen in Behälter durch die Wärmemenge der Pasteurisierungsanlage erhöht und die befüllten Behälter mit dieser erhöhten Produkttemperatur der Pasteurisierungsanlage zugeführt werden, wobei die rückgeführte gekühlte Prozessflüssigkeit mindestens in einer Zone der Pasteurisierungsanlage eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Pasteurisierungsanlage zum Pasteurisieren von Produkten in Behältern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

In der Getränkeindustrie ist es insbesondere bei leicht verderblichen Gütern üblich, diese zu pasteurisieren. Bei bekannten Pasteurisierungsanlagen werden dabei die Behälter mit den Produkten in praktisch gleichmäßiger Bewegung vom Eingangsbereich zum Ausgangsbereich gefördert. Während dieser Bewegung werden sie aufgeheizt, bis sie die gewünschten Pasteurisierungseinheiten aufgenommen haben, danach gekühlt, womit der Pasteurisierungsvorgang beendet ist. Ein dazu vorgesehener Pasteurisierungstunnel hat demzufolge einen Aufheizabschnitt, einen Überhitzungs- und Pasteurisierungsabschnitt mit einem nachfolgenden Abkühlabschnitt. Die einzelnen Abschnitte können weitere Unterzonen aufweisen. Die dadurch sichergestellte allmähliche Aufheizung und Abkühlung wird insbesondere bei in der Getränkeindustrie verwendeten Glasflaschen vorgezogen, um durch abrupte Temperaturänderungen ein Zerstören der Glasflaschen zu vermeiden. Die Wärmeübertragung auf das in den Behältern enthaltene Produkt geschieht normalerweise durch Besprühen dieser Behälter mit Wasser, die auf einem Förderband, welches die Sprühflüssigkeit nach unten durchtreten läßt, fortbewegt werden. Unter dem Förderband sind Auffangbehälter für die Sprühflüssigkeit angebracht, aus denen die Pumpen für die Besprühung gespeist werden. Zwischen den aufzuheizenden und abzukühlenden Abschnitten kann mit der Sprühflüssigkeit zonenweise Wärme ausgetauscht werden.

Um eine optimale Abstufung der Temperaturen in den einzelnen Abschnitten erreichen zu können, sind diese entsprechend unterteilt. Meist weist der Abschnitt „Aufheizen" drei bis vier einzelne Zonen auf, das Pasteurisierungsgebiet zwei oder drei Zonen, wobei noch eine Überhitzungszone vor der Pasteurisierungszone vorgesehen sein kann. Der anschließende Abschnitt „Abkühlen" weist wiederum drei bis vier Einzelzonen auf, in welchen die Behälter durch eine schrittweise abnehmende Temperatur der Sprühflüssigkeit bis zur gewünschten Ausgangstemperatur abgekühlt werden.

Die jeweils eingestellten Sprühtemperaturen sind genau dem Produkt, den Längen der Zonen und der Geschwindigkeit des Transporteurs angepaßt, damit sichergestellt ist, daß das in den Behältern befindliche Produkt den vorgeschriebenen Pasteurisierungsgrad erreicht.

Daraus ergibt sich, dass im Produktionsbetrieb dem Tunnelpasteur mindestens die Wärmemenge zugeführt werden muß, die erforderlich ist, um das Getränk und die Behälter von der Eintrittstemperatur bis auf die Austrittstemperatur mit zwischenzeitlicher Pasteurisationstemperatur zu erwärmen und auch wieder zu kühlen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Pasteurisieranlage vorzuschlagen, bei welcher durch Reduzierung der Austrittstemperatur der Behälter aus dem Pasteurgehäuse die zugeführte erforderliche Wärmemenge bzw. bei gleicher üblicher Austrittstemperatur die erforderliche Behandlungszeit und damit die notwendige Tunnelpasteurgröße entsprechend vermindert wird.

Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Abfülltemperatur des Getränks vor dem Abfüllen in Behälter durch die Wärmemenge der Pasteurisierungsanlage erhöht und die befüllten Behälter mit dieser erhöhten Produkttemperatur der Pasteurisierungsanlage zugeführt werden, wobei die rückgeführte gekühlte Prozessflüssigkeit mindestens in einer Zone des Abkühlungsabschnitts eingesetzt wird.

Ferner wird in eigenständiger Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Vorwärmung des Getränks mit einem Prozessmedium des Pasteurs erfolgt, dessen Temperatur nur geringfügig oberhalb der Abfülltemperatur liegt.

Demzufolge wird mit diesen Verfahrensabläufen in Kombination eines an sich bekannten rekuperativen Wärmeaustausches mit der vorgeschlagenen Getränkevorwärmung vor dem Füllvorgang eine Kühlung der Getränkebehälter im letzten Abschnitt des Tunnelpasteurs auf eine niedrigere Austrittstemperatur erzielt. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Gesamtwärmemenge für den Tunnelpasteur. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Wärmemenge, die in den aus dem Tunnelpasteur austretenden Getränkebehältern vorhanden ist, nur dann in die Aufheizung des Getränks im Sinne der Wärmerekuperation zurückfließen kann, wenn ein Sprühmedium zur Beaufschlagung der Behälter mit einem ausreichenden Temperaturgefälle in Richtung der Austrittstemperatur zur Verfügung steht. Dabei ist erfindungsgemäß durch den Einsatz eines Wärmeaustauschers in den kalten Getränkestrom vor der Füllmaschine ein wesentlich effektiverer Wärmeübergang sichergestellt. Die Kühltemperatur für die Austrittsseite des Tunnelpasteurs liegt dabei nur um einige Grad höher als die Lager- und/oder Abfülltemperatur des Getränks.

Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf eine bekannte Pasteurisierungsanlage, wie sie beispielsweise aus der DE 199 08 035 A1 bekannt ist, Bezug genommen wird.

In der Zeichnung zeigt:
1 einen Querschnitt durch eine Pasteurisierungsanlage und
2 ein Verfahrensschema mit zeichnerischer Eingliederung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Pasteurisierungsanlage nach
1.
Wie aus der Zeichnung gemäß 1 ersichtlich, besteht die Pasteurisierungsanlage aus einem in Durchlaufrichtung der jeweiligen Behälter 1 im Anfangsbereich angeordneten Aufwärmabschnitt 2, der wiederum aus einer Vielzahl von Einzelzonen 5–7 bestehen kann, wodurch die Aufwärmphase entsprechend schonend vorgenommen wird. Diesem Aufwärmabschnitt 2 schließt sich eine Überhitzungszone 8 an, dieser folgt die eigentliche Pasteurisierzone 9. Anschließend beginnt der Bereich des Abkühlabschnitts 4, der, wie auch bei den anderen Abschnitten, aus einer größeren Anzahl von Einzelzonen 10–12 bestehen kann.
Das Betriebsprogramm einer solchen Pasteurisierungsanlage wird zunächst für den Pasteurisierungsbetrieb unter optimalen Bedingungen ausgelegt. So ist beispielsweise vorgesehen, daß die erste Aufwärmzone 5 eine Besprühungstemperatur von 18°C aufweist. Entsprechend ist die Ausgangstemperatur der pasteurisierten Pro dukte mit einer Besprühungstemperatur von etwa 17°C vorgesehen. Die zweite Aufwärmzone 6 weist eine Besprühungstemperatur von geringfügig oberhalb 24°C auf, wobei die damit kommunizierende Abkühlzone wiederum etwas geringer bei 23°C liegen kann. Am Beispiel dieser beiden Zonen ist erkennbar, daß das Wasser aus den Zonen „Abkühlen" 4 jeweils der Zone im Abschnitt „Aufwärmen" 2 zugeleitet wird, deren gewollte Aufheiztemperatur der gewollten Abkühltemperatur am nächsten kommt. Zur Ausgleichung der jeweiligen Temperaturdifferenz wird dem Wasser aus dem Abkühlabschnitt 4 vorzugsweise Wasser aus dem ersten Tank 13 in geringfügigen Mengen zugegeben, dessen Wasser höherer Temperatur aus der letzten Station 7 des Aufwärmabschnitts 2 stammt. Im Anschluß an diesen Aufwärmabschnitt befindet sich die Überhitzungszone 8, deren Temperatur wiederum höher als die der Temperatur der letzten Aufwärmzone 7 ist und aus einem zweiten Behälter 15 mit gegenüber dem ersten Behälter 13 höhere Temperatur gespeist wird. Dem zweiten Behälter 15 ist ein dritter Behälter 16 zugeordnet, dem das Überschußwasser des Behälters 15 zugeleitet wird. Dieser dritte Behälter 16 wird zudem mittels einer Aufheizeinrichtung auf einer vorbestimmbaren höheren Temperatur gehalten. Aus diesem Behälter 16 wird auch die Überhitzungs- und Pasteurisierungszone 8, 9 beaufschlagt, wobei die ablaufende heiße Wassermenge in dem zweiten Behälter 15 gesammelt und mit dem Heißwasser des dritten Behälters 16 vermischt wird.
Bei einer auftretenden Störung, beispielsweise hervorgerufen durch einen Behälterrückstau in der Pasteurisierungsanlage, wird durch eine nicht weiter dargestellte Steuereinrichtung eine sofortige Ansteuerung bestimmter Ventile vorgenommen, so daß beispielsweise das Wasser geringerer Temperatur aus dem ersten Behälter 13 der Überhitzungs- und/oder Pasteurisierungszone 8, 9 zugeführt wird. Den anderen Abschnitten 2, 4 kann ebenfalls Wasser geringerer Temperatur, beispielsweise aus einem weiteren vierten Behälter 14 zugegeben werden.
Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Pasteurisierungsanlage eine Füllmaschine 18 vorgeschaltet, der das kalte Getränk mittels einer Leitung 19 zugeführt wird. Dieser Füllmaschine 18 werden die leeren Getränkebehälter auf der Einlaufseite 20 zugeführt und nach der Befüllung auf der Auslaufseite 21 in Richtung der Pasteurisierungsanlage abgeleitet. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wird die wärmere Pasteurflüssigkeit aus einem geeigneten Pasteurbereich 5–7, 10–12 oder an anderer Stelle entnommen und einem Wärmeaustauscher 22 zugeleitet, der seinerseits von dem kalten Getränk mit beispielsweise 2°C durchflossen wird. Hierbei tritt eine entsprechende Temperaturerhöhung in dem Getränk ein, so dass die Flaschen nach der Befüllung mit einer entsprechend höheren Temperatur in die Pasteurisieranlage eingeleitet werden können. Die wärmere Pasteurflüssigkeit wird in dem Wärmeaustauscher 22 entsprechend rückgekühlt, wobei sich in dem Getränk eine Temperatur einstellt, die geringfügig höher liegt als dessen Lagertemperatur. Die kühlere Pasteurflüssigkeit gelangt von dem Wärmeaustauscher 22 vorzugsweise zur Austrittsseite des Pasteurs in den Abkühlabschnitt 4 bzw. den Einzelzonen 10–12 und sorgt demzufolge für eine effektivere Kühlung am Austritt des Pasteurs. Dazu kann eine direkte Zuleitung zu dem Abkühlabschnitt 4 oder auch ein entsprechender Zwischenbehälter 23 vorgesehen sein. Es ist aber denkbar, dieses aus dem Sekundärbereich des Wärmeaustauschers zurückfließende kältere Sprühwasser an beliebig anderer Stelle des Pasteurs einzusetzen bzw. beliebig zu vermischen. Ist eine solche weitere Kühlung nicht erforderlich, kann bei der sonst üblichen Austrittstemperatur die erforderliche Behandlungszeit und damit die notwendige Tunnelpasteurgröße entsprechend reduziert werden.

Claims

Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs in Gefäßbehandlungsmaschinen, insbesondere zur Verbesserung des Wärmehaushaltes in einer Pasteurisierungsanlage zum Pasteurisieren von Getränken in Behältern, die von einer Füllmaschine herangeführt und in einem Behälterstrom durch aufeinanderfolgende Abschnitte zum Aufwärmen, Pasteurisieren und Abkühlen unter Einsatz von übersprühender Flüssigkeit durch die Behandlungsanlage transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülltemperatur des Getränks vor dem Abfüllen in Behälter durch die Wärmemenge der Pasteurisierungsanlage erhöht und die befüllten Behälter mit dieser erhöhten Produkttemperatur der Pasteurisierungsanlage zugeführt werden, wobei die rückgeführte gekühlte Prozessflüssigkeit mindestens in einer Zone der Pasteurisierungsanlage eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmung des Getränks mit einem Prozessmedium des Pasteurs erfolgt, dessen Temperatur nur geringfügig oberhalb der Abfülltemperatur liegt.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorwärmung des Getränks die Wärmeenergie der aus der Pasteurisierungsanlage austretenden Behälter im Abkühlungsabschnitt verwertet wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das nach dem Wärmeübergang zurückgeführte kühlere Prozessmedium der letzten Abkühlzone der Pasteurisieranlage zugeteilt wird.
Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung in den kälteren Getränkestrom mittels Wärmeaustauscher im Zulaufbereich zur Füllmaschine erfolgt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen mit einer Abfüll- und Pasteurisieranlage, dadurch gekennzeichnet, dass in der Getränke-Leitung 19 ein Wärmeaustauscher (22) zwischengeschaltet ist und dieser sekundärseitig mit dem gegenüber der Getränketemperatur wärmeren Prozessflüssigkeit der Pasteurisierungsanlage beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundärseitig rückfließende und kühlere Prozessflüssigkeit einem separaten Behälter und/oder einer Zone des Abkühlbereichs (4) oder einer anderweitigen Zone der Pasteurisierungsanlage zuleitbar ist.