DE19733280A1 - Heat treatment of fluid materials e.g. dairy produce and juices - Google Patents

Heat treatment of fluid materials e.g. dairy produce and juices

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Abstract

In a heating process, a liquid medium is heated to a maximum temperature and is subsequently cooled by indirect heat exchange. The rate of change of temperature remains approximately uniform throughout, as does the rate of flow through the heat exchanger tubes, with the exception of one brief phase in which the rate of temperature change is raised. Preferably the rate of temperature change is increased threefold, while the heat exchanger fluid flow is increased by a factor of 1.5-2. Simultaneously, the pressure in the liquid medium is increased.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von fließfähigen Medien, welche zum Zwecke einer Erwärmung bis zu einem Maximum und anschließender Rückkühlung unter Anwendung eines indirekten Wärmeaustausches bei in Temperaturänderungsphasen im wesentlichen gleichbleibendem Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit mit im wesentlichen konstanter Fließgeschwindigkeit durch ein Rohr- /Wärmetauscher-System gepumpt werden. Darüber hinaus offenbart die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for the heat treatment of flowable Media used for the purpose of heating up to a maximum and subsequent recooling using an indirect one Heat exchange in phases of temperature change essentially constant ratio of temperature change per unit of time with im substantially constant flow rate through a pipe / Heat exchanger system can be pumped. In addition, the Invention an apparatus for performing the method.

Zur Wärmebehandlung von fließfähigen Medien, insbesondere im Bereich der Lebensmitteltechnologie, vor allem bei Säften, Molkereiprodukten und dergleichen wird grundsätzlich zwischen zwei unterschiedlichen Verfahren unterschieden. Es werden direkte und indirekte Erhitzungs- bzw. Wärmetauscherverfahren angewandt.For heat treatment of flowable media, especially in the area of Food technology, especially juices, dairy products and The like is basically between two different processes distinguished. Direct and indirect heating or Heat exchanger process applied.

Beim direkten Wärmetauscherverfahren bzw. der direkten Erhitzung wird das Medium mittels Dampfinjektion und anschließender Entspannungskühlung schnell aufgeheizt und schnell abgekühlt. Dadurch wird das Produkt thermisch nur sehr gering belastet, was eine hohe Produktqualität hervorbringt. Insbesondere Molkereiprodukte sind sensorisch, d. h. geschmacklich und biologisch, besser als bei indirekten Erhitzungsverfahren.With the direct heat exchanger process or direct heating, this becomes Medium by means of steam injection and subsequent relaxation cooling heated up quickly and cooled down quickly. This makes the product thermal only very little load, which results in high product quality. In particular, dairy products are sensory, i.e. H. tasty and biological, better than indirect heating processes.

Beim indirekten Wärmetauscherverfahren erfolgt die Erhitzung und Abkühlung durch indirekten Wärmetausch mit einem Wärmetauschermedium, insbesondere in Röhrenwärmetauschern. Die thermische Belastung des zu behandelnden Mediums ist höher, so daß sich gegenüber dem direkten Erhitzungsverfahren schlechtere sensorische Eigenschaften einstellen. Allerdings ist das indirekte Verfahren wirtschaftlicher, da aufgrund hoher Wärmerückgewinnung die Betriebskosten verringert sind. Das Risiko bakteriologischer Rekontamination der herzustellenden Produkte ist geringer und das Verfahren technisch weniger aufwendig, so daß auch die Anschaffungskosten für entsprechende Anlagen geringer sind. Darüber hinaus ist die Anwendbarkeit einer Anlage auf unterschiedliche Produkte und die Flexibilität in der Leistung gegeben.The indirect heat exchanger process is used for heating and cooling by indirect heat exchange with a heat exchange medium, especially in tubular heat exchangers. The thermal load of the  treating medium is higher, so that compared to the direct Heating process set poorer sensory properties. However, the indirect process is more economical because it is high Heat recovery the operating costs are reduced. The risk bacteriological recontamination of the products to be manufactured is less and the process is technically less complex, so that the Acquisition costs for corresponding systems are lower. Furthermore is the applicability of a system to different products and the Flexibility in performance given.

Ein erfindungswesentlicher Anwendungsbereich sind thermische Behandlungsverfahren wie z. B. Ultrahochtemperatur-Behandlungsverfahren, welche beispielsweise beim Thermisieren, Pasteurisieren oder Sterilisieren angewandt werden. Insbesondere ist ein erfindungswesentlicher Anwendungsbereich der Erfindung die Ultrahochtemperaturbehandlung von Molkereiprodukten.Thermal applications are an essential area of application for the invention Treatment methods such as B. ultra high temperature treatment process, which, for example, during thermization, pasteurization or sterilization be applied. In particular, an essential to the invention Scope of the invention the ultra high temperature treatment of Dairy products.

Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei welchen das fließfähige Medium, beispielsweise ein Molkereiprodukt, durch ein Röhren- und Röhrenwärmetauschersystem geführt wird. Die Röhrenwärmetauscher werden im Gegenstrom mit Wasser oder einem anderen Wärmetauschermedium betrieben. Dabei wird ein im wesentlichen gleichförmiges Verhältnis von Temperaturänderung pro Zeiteinheit eingestellt. Bei einem bestimmten, einstellbaren Gegendruck wird das fließfähige Medium mit einer gegebenen Geschwindigkeit durch das System gepumpt und zunächst erwärmt. In der Erwärmungsphase können Phasen konstanter Temperatur eingestellt werden, sogenannte Temperaturhaltephasen, in denen beispielsweise Molkenproteine stabilisiert werden, um die übrige Anlage zu schonen. Im wesentlichen unter Aufrechterhaltung des gleichen Verhältnisses der Temperaturänderung pro Zeiteinheit wird das Medium bis zu einem Maximum erwärmt und anschließend in gleicher Weise rückgekühlt. Herkömmliche Anlagen arbeiten bis zu ca. 2 m/s bis 2,5 m/s Fließgeschwindigkeit, wobei aufgrund des Gesamtaufbaus und unter Berücksichtigung des Druckes und der gewählten Querschnitte Wärmeübertragungswerte (K-Werte) erzielt werden, die deutlich unter den im nachstehenden Verfahren beschriebenen liegen. So sind bisher Werte von maximal etwa 3.500 W/m2K möglich. Methods are known in the prior art in which the flowable medium, for example a dairy product, is passed through a tube and tube heat exchanger system. The tubular heat exchangers are operated in countercurrent with water or another heat exchange medium. An essentially uniform ratio of temperature change per unit of time is set. At a certain, adjustable back pressure, the flowable medium is pumped through the system at a given speed and first heated. In the heating phase, phases of constant temperature can be set, so-called temperature holding phases, in which, for example, whey proteins are stabilized in order to protect the rest of the system. Maintaining the same ratio of temperature change per unit of time, the medium is heated to a maximum and then recooled in the same way. Conventional systems operate at a flow rate of up to approx. 2 m / s to 2.5 m / s, whereby due to the overall structure and taking into account the pressure and the selected cross-sections, heat transfer values (K values) are achieved which are significantly lower than those described in the following procedure lie. So far, values of a maximum of about 3,500 W / m 2 K have been possible.

Da bei den üblichen Geschwindigkeiten auch in den Röhrenwärmetauschern größere Eiweißablagerungen ständig den Röhrenquerschnitt verringern, wählt man eine möglichst große Austauscherfläche, d. h. eine möglichst große Anzahl von Röhren und eine möglichst großen Rohrquerschnitt.Because at the usual speeds also in the tube heat exchangers larger protein deposits continuously reduce the tube cross-section one has the largest possible exchanger area, d. H. the largest possible Number of tubes and the largest possible tube cross-section.

Wie bereits ausgeführt, ist die thermische Belastung des Produktes beim indirekten Erhitzungsverfahren höher und die sensorischen Ergebnisse sind schlechter als beim direkten Erhitzungsverfahren, welches jedoch teurer und risikoreicher ist.As already stated, the thermal load on the product is indirect heating processes are higher and the sensory results are worse than with the direct heating process, which however is more expensive and is riskier.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß die thermische Belastung des zu behandelnden Mediums trotz Anwendung eines indirekten Erhitzungsverfahrens verringert und damit die sensorische Qualität des Produktes verbessert werden.Based on this prior art, the present invention Task based on a method of the generic type to improve in that the thermal load of the treating medium despite the use of an indirect Heating process reduced and thus the sensory quality of the Product can be improved.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensseitig das gattungsgemäße Verfahren dadurch verbessert, daß in wenigstens einer Verfahrensphase wenigstens kurzzeitig das Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit erhöht wird.On the procedural side, this becomes the technical solution to this task generic method improved in that in at least one Procedural phase at least briefly the ratio of Temperature change per unit of time is increased.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es nunmehr möglich, das gattungsgemäße Verfahren zu ergänzen um wenigstens kurzzeitige Phasen starker Temperaturänderungen, sowohl im Hinblick auf die Erhitzung als auch im Hinblick auf die Rückkühlung. Hierdurch kann die thermische Belastung des zu behandelnden Produktes insgesamt verringert werden.With the method according to the invention, it is now possible to to supplement generic methods by at least short-term phases strong temperature changes, both in terms of heating and in terms of recooling. As a result, the thermal load on the total product to be treated.

Eine einfache Erhöhung der Fließgeschwindigkeit bei gattungsgemäßen Verfahren ist nicht möglich, da die Gesamtanlage in bezug auf Volumenstrom und Abfüllmenge, Fließgeschwindigkeit, Druck, Länge der Wärmetauscher und Temperatur des Wärmetauschermediums zur Erzielung der erforderlichen Behandlungsphasen optimiert ist. Würde man einfach die Fließgeschwindigkeit erhöhen, so würden sich nicht mehr die Maximaltemperaturen und die möglicherweise erforderlichen Haltephasen und produktschonende Erwärmungs- und Rückkühlphasen erreichen lassen. A simple increase in the flow rate with generic Process is not possible because the entire system in terms of volume flow and filling quantity, flow rate, pressure, length of the heat exchanger and Temperature of the heat exchange medium to achieve the required Treatment phases is optimized. Would you just consider the flow rate increase, the maximum temperatures and the possibly required holding phases and gentle on the product Allow heating and cooling phases to be achieved.  

Erst durch die Erfindung wird es möglich, ein herkömmliches Verfahren zu er­ gänzen, indem in Zwischenstufen mehrere Temperaturveränderungsverhält­ nisse wenigstens kurzzeitig eingebracht werden.It is only through the invention that it becomes possible to use a conventional method complete by several temperature change ratios in intermediate stages nisse be introduced at least briefly.

Es ergibt sich somit eine sehr viel kürzere Temperaturbelastung, insbesondere Hochtemperaturbelastung, der zu behandelnden Produkte als bei gattungsgemäßen Temperaturbehandlungsverfahren, so daß sich auch bei Anwendung eines indirekten Wärmetauscherverfahrens geschmacklich und biologische Ergebnisse erzielen lassen, die den Ergebnissen bei direkten Erhitzungsverfahren entsprechen.This results in a much shorter temperature load, in particular High temperature load, of the products to be treated than at Generic temperature treatment process, so that even Use of an indirect heat exchanger process in taste and biological results that can be achieved with direct results Heating procedures.

In vorteilhafter Weise wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß sich das Temperaturänderungsverhältnis pro Zeiteinheit wenigstens kurzzeitig in den erfindungsgemäßen Phasen vervielfacht, vorzugsweise verdreifacht. Mit besonderem Vorteil wird vorgeschlagen, die Geschwindigkeit zu erhöhen, wobei kurzzeitig Geschwindigkeitserhöhungen um den Faktor 1,5 bis 2 realisierbar sind.Advantageously, the invention proposes that the Temperature change ratio per unit of time at least briefly in the phases according to the invention are multiplied, preferably tripled. With it is particularly advantageous to increase the speed with brief increases in speed by a factor of 1.5 to 2 are realizable.

In besonders vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gesamte Austauscherquerschnittsfläche bei annähernd gleicher Übertragungsfläche während der erfindungsgemäßen kurzzeitigen Verfahrensphasen zu verringern, d. h. die Wärmeübertragungsfläche wird, bezogen auf eine gegebene Wärmetauscherlänge, vergrößert. Durch diese Maßnahme läßt sich bei erhöhter Geschwindigkeit in sehr viel kürzerer Zeit eine sehr viel höhere Temperaturänderung erreichen. In vorteilhafter Weise werden die Medienströme in erfindungswesentlicher Weise während der erfindungsgemäßen Verfahrensphase schlanker, so daß eine bessere Wärmedurchdringung im Wärmeaustausch gewährleistet ist.In a particularly advantageous manner, it is proposed that method according to the invention the total cross-sectional area approximately the same transmission area during the invention reduce short-term procedural phases, d. H. the Heat transfer area is based on a given Heat exchanger length, enlarged. This measure can be used increased speed in a much shorter time a much higher Reach temperature change. Advantageously, the Media flows essential to the invention during the process phase according to the invention leaner, so that a better Heat penetration is guaranteed in the heat exchange.

Durch die Vergrößerung der Wärmeübertragungsflächen durch Aufteilung des Medienstroms in eine Vielzahl schlankerer Teilströme ergeben sich bei erhöhter Geschwindigkeit höhere Turbulenzneigungen des Mediums, welch es um so leichter ausdampft. Aus diesem Grunde wird mit der Erfindung vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Druck zu erhöhen, wobei die Druckerhöhung in Proportion zur Turbulenzbildung erfolgt. In vorteilhafter Weise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Wärmeübertragungswerte < 5000 W/m2K eingestellt.By increasing the heat transfer areas by dividing the media flow into a number of leaner sub-flows, the medium has a higher tendency to turbulence at higher speeds, which makes it easier for it to evaporate. For this reason, the invention proposes to increase the pressure in the method according to the invention, the pressure increasing in proportion to the formation of turbulence. Heat transfer values <5000 W / m 2 K are advantageously set in the method according to the invention.

Mit besonderem Vorteil wird vorgeschlagen, die kurzzeitigen Verfahrensphasen mit erhöhten Temperaturänderungsverhältnis im Bereich der maximalen Behandlungstemperatur einzusetzen. Üblicherweise wird das zu behandelnde Medium in einer ersten Phase in an sich bekannter Weise erwärmt und in Anwendung auf Molkereiprodukte, eine längere Temperaturhaltephase eingestellt, in welcher Molkenproteinstabilisierung durchgeführt wird. In erfindungswesentlicher Weise schließt sich die erfindungsgemäße kurzzeitige Phase mit erhöhtem Temperaturänderungsverhältnis direkt an diese Haltephase an, führt das Medium bis zum Temperaturmaximum und in einer entsprechenden Phase mit erhöhtem Temperaturänderungsverhältnis wird das Medium wieder um etwa den gleichen Betrag rückgekühlt, um dann in an sich bekannter Weise im herkömmlichen Rückkühlungsverfahren weiterbehandelt zu werden. Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensführung läßt sich ein Bereich von etwa 60 °C bis zur Erzielung des Maximums und Wiederrückkühlung in kürzester Zeit durchführen, wobei gemäß der Erfindung die Erhitzungsphase und die entsprechende Rückkühlungsphase jeweils auf etwa 5 s bis 15 s, insbesondere auf ca. 10 s eingestellt werden.The short-term is proposed with particular advantage Process phases with increased temperature change ratio in the range of maximum treatment temperature. Usually this becomes treating medium in a first phase in a manner known per se warmed and applied to dairy products, a longer one Temperature maintenance phase set in which whey protein stabilization is carried out. In an essential manner according to the invention, the short-term phase according to the invention with increased Temperature change ratio directly to this holding phase, that leads Medium up to the maximum temperature and in a corresponding phase with increased temperature change ratio, the medium becomes around again recooled the same amount, then in the conventional manner in to be treated further in conventional recooling processes. By this procedure according to the invention can be in a range of approximately 60 ° C until the maximum is reached and recooling in the shortest possible time perform, according to the invention, the heating phase and the corresponding cooling phase to about 5 s to 15 s, in particular to be set to approx. 10 s.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ergänzt um kurzzeitige Phasen mit erhöhtem Temperaturänderungsverhältnis und verbessert die Qualität des Produktes sensorisch, insbesondere geschmacklich und biologisch im Vergleich zu herkömmlichen indirekten Erhitzungsverfahren, ohne daß der wirtschaftliche Aufwand oder die Rekontaminierungsrisiken größer werden.The method according to the invention is supplemented by short-term phases with increased temperature change ratio and improves the quality of the Product sensory, especially taste and organic in Compared to conventional indirect heating processes without the economic effort or the risk of recontamination will increase.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit der Erfindung auch eine Vorrichtung vorgeschlagen. Zur technischen Lösung der oben genannten Aufgabe wird vorrichtungsseitig vorgeschlagen eine Vorrichtung zur Durchführung einer Wärmebehandlung von fließfähigen Medien unter Anwendung des vorbeschriebenen Verfahrens, wobei die Medien zum Zwecke einer Erwärmung bis zu einem Maximum und anschließender Rückkühlung unter Anwendung eines indirekten Wärmeaustausches bei in Temperaturänderungsphasen im wesentlichen gleichbleibendem Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit mit im wesentlichen konstanter Fließgeschwindigkeit durch ein Rohr- /Wärmetauscher-System gepumpt werden, wobei das Wärmetauscher-System Röhrenwärmetauscher mit auf ein normales der Temperaturänderung pro Zeiteinheit angepaßte Anzahl von durch das zu behandelnde fließfähige Medium durchflossenen Innenrohren mit einem angepaßten Durchmesser in einem vom Wärmetauschermedium durchströmten Außenrohr aufweist, wobei die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch verbessert wird, daß die Vorrichtung wenigstens einen Röhrenwärmetauscher mit einer Röhrenanzahl von Innenrohren mit verkleinertem Durchmesser im Vergleich zu den übrigen Röhrenwärmetauschern aufweist.The invention is used to carry out the method according to the invention also proposed a device. To the technical solution of Above object is proposed on the device side Device for performing heat treatment of flowable Media using the method described above, the Media for the purpose of heating up to a maximum and subsequent recooling using an indirect one Heat exchange in phases of temperature change essentially  constant ratio of temperature change per unit of time with im substantially constant flow rate through a pipe / Heat exchanger system being pumped, the heat exchanger system Tube heat exchanger with a normal change in temperature per Unit of time adjusted number of flowable through the to be treated Medium-flowed inner tubes with an adapted diameter in has an outer tube through which the heat exchange medium flows, wherein the device is improved according to the invention in that the Device at least one tube heat exchanger with a number of tubes of inner tubes with reduced diameter compared to the rest Has tubular heat exchangers.

Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen, in einer an sich bekannten Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Wärmebehandlungsverfahrens neuartige Röhrenwärmetauscher einzusetzen, die eine größere Anzahl von Innenrohren mit kleinerem Durchmesser im Vergleich zu den im übrigen in der Vorrichtung eingesetzten Röhrenwärmetauschern aufweisen. Durch diese Maßnahme wird der Medienstrom in eine Vielzahl schlanker Ströme aufgeteilt, automatisch die Geschwindigkeit erhöht und die Wärmeübertragungsfläche weitestgehend beibehalten bzw. erhöht. Somit kann selbst bei erheblicher Erhöhung des Temperaturänderungsverhältnisses der Röhrenwärmetauscher sehr viel kürzer ausgelegt werden, da die Wärmeübertragung insbesondere auch aufgrund der durch die Schlankergestaltung der Medienströme auftretenden Turbulenzen erheblich verbessert ist.The invention therefore proposes a method known per se Device for carrying out an indirect heat treatment process to use novel tube heat exchangers that have a larger number of Inner tubes with a smaller diameter compared to the rest of the in the Have device used tube heat exchangers. Through this Measure, the media stream is divided into a multitude of lean streams, automatically increases the speed and the heat transfer area largely maintained or increased. Thus, even with significant Increasing the temperature change ratio of the tube heat exchangers can be designed much shorter because the heat transfer in particular also due to the streamlining of media flows occurring turbulence is significantly improved.

In vorteilhafter Weise werden mehrere erfindungsgemäße Wärmetauscher mit der erhöhten Zahl engerer Medienröhren aufeinanderfolgend eingesetzt, vorzugsweise zwei Röhrenwärmetauscher zur kurzzeitigen Erhitzung des Mediums bei erheblich erhöhtem Temperaturänderungsverhältnis und eine anschließende ebenso kurzzeitige Rückkühlung bei im wesentlichen gleichem Temperaturänderungsverhältnis. Vor und hinter den erfindungsgemäßen Röhrenwärmetauschern können vorrichtungsseitig die standardgemäß eingesetzten Röhrenwärmetauscher eingesetzt werden, um die Verfahrenssteuerung in herkömmlicher Weise durchzuführen. Advantageously, several heat exchangers according to the invention are included the increased number of narrower media tubes used sequentially, preferably two tube heat exchangers for brief heating of the Medium with a significantly increased temperature change ratio and a subsequent short-term recooling at essentially the same Temperature change ratio. Before and after the invention Tubular heat exchangers can be standard on the device side used tube heat exchangers to be used Process control in a conventional manner.  

Mit der Erfindung werden ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zur Wärmebehandlung von fließfähigen Medien, insbesondere Lebensmitteln, vorzugsweise Molkereiprodukten angegeben. Durch die Ergänzung der herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen durch zusätzliche Vorrichtungseinheiten, die bei ansonsten unveränderter Verfahrensführung die kurzfristige Erhöhung des Verhältnisses der Temperaturänderung pro Zeiteinheit ermöglichen, beispielsweise durch den zusätzlichen Einsatz neuartiger Röhrenwärmetauscher der beschriebenen Art, lassen sich trotz Anwendung des indirekten Wärmetauscherverfahrens Produktergebnisse erzielen, wie sie üblicherweise nur bei Anwendung direkter Erhitzungsverfahren möglich sind.With the invention, a novel method and a novel Device for the heat treatment of flowable media, in particular Food, preferably dairy products specified. Through the The conventional methods and devices are supplemented by additional ones Device units that the otherwise unchanged procedure short-term increase in the ratio of temperature change per Allow unit of time, for example through additional use novel tube heat exchanger of the type described, can be despite Application of the indirect heat exchanger process product results achieve, as usually only when using more direct Heating procedures are possible.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:Further advantages and features of the invention result from the following Description based on the figures. Show:

Fig. 1 ein Temperatur-Zeitdiagramm zur Erläuterung des Verfahrensverlaufs eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren und Fig. 1 is a temperature-time diagram to explain the course of the method of an embodiment for an inventive method and

Fig. 2 eine geschnittene schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Wärmetauscherrohr. Fig. 2 is a sectional schematic representation of an embodiment for a heat exchanger tube according to the invention.

Fig. 1 zeigt im Rahmen eines Temperatur-Zeitdiagramms den Ablauf eines Ausführungsbeispiels für ein Erhitzungsverfahren. Auf der Abszisse (X-Achse) ist die Zeit in Sekunden aufgetragen, auf der Ordinate (Y-Achse) die Temperatur in °C. Zu Verfahrensbeginn wird zunächst in an sich bekannter Weise, das heißt bei an sich üblicher Fließgeschwindigkeit, beispielsweise 2 m/s, das zu behandelnde Medium auf etwa 70°C erwärmt, wozu knapp 48 s Wärmebehandlung durchgeführt wurden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Wärmebehandlung von Molkereiprodukten. Es erfolgt bei 70°C eine etwa 2 s währende temperaturkonstante Haltezeit im Homogenisator, also eine Homogenisierung. Anschließend wird bei im wesentlichen ähnlicher Temperaturänderung pro Zeiteinheit das Gut auf 90°C erhitzt und schließlich für gut 180 s auf dieser Temperatur gehalten. Man spricht vom sogenannten Heißhalter, wobei in erster Linie eine Molkenproteinstabilisierung erfolgt. Beim Ablauf von 240 s bei 90° setzt die erfindungsgemäße Behandlungsweise ein, wobei das Produkt in knapp 5 bis 15 s um etwa 60°C auf eine Endtemperatur von 140°C bis 150°C erhitzt wird. Wie beschrieben geht dieses erhöhte Temperaturänderungsverhältnis einher mit einer Erhöhung der Fließgeschwindigkeit bei Verwendung neuartiger Röhrenwärmetauscher. Nach etwa 1 s Haltezeit erfolgt in gleicher Weise eine Rückkühlung in etwa 10 s zurück auf 90°C, wonach sich wiederum die Rückkühlung in an sich bekannter Weise anschließt, wobei standardgemäße Temperaturänderungsverhältnisse bei den genannten üblichen Geschwindigkeiten von etwa 2 m/s eingestellt sind. Während der Maximalerhitzungsphase mit erhöhtem Temperaturänderungsverhältnis beträgt die Geschwindigkeit etwa 3 m/s bis 4 m/s. Fig. 1 of a temperature-time diagram shows under the flow of an exemplary embodiment of a heating process. The time in seconds is plotted on the abscissa (X-axis) and the temperature in ° C on the ordinate (Y-axis). At the start of the process, the medium to be treated is first heated to about 70 ° C. in a manner known per se, that is to say at a conventional flow rate, for example 2 m / s, for which purpose almost 48 s of heat treatment were carried out. The exemplary embodiment relates to the heat treatment of dairy products. At 70 ° C there is an approximately 2 s temperature constant holding time in the homogenizer, that is to say homogenization. The material is then heated to 90 ° C. with a substantially similar temperature change per unit of time and finally kept at this temperature for a good 180 s. One speaks of the so-called hot holder, whereby primarily whey protein stabilization takes place. When 240 s at 90 ° has elapsed, the method of treatment according to the invention begins, the product being heated in about 5 to 15 s by about 60 ° C. to a final temperature of 140 ° C. to 150 ° C. As described, this increased temperature change ratio is accompanied by an increase in the flow rate when using novel tubular heat exchangers. After a holding time of about 1 s, a recooling takes place in the same way in about 10 s back to 90 ° C., after which the recooling takes place in a manner known per se, standard temperature change ratios being set at the usual speeds mentioned of about 2 m / s. During the maximum heating phase with an increased temperature change ratio, the speed is approximately 3 m / s to 4 m / s.

Die langsame Dämpfung der Rückkühlung erfolgt produktschonend und in an sich bekannter Weise.The slow damping of the recooling is gentle on the product and on well-known way.

Ein Beispiel für einen zur Durchführung des Verfahrens einzusetzenden Röhrenwärmetauscher zeigt die Fig. 2. In einem Außenrohr 1 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel 37 Innenrohre aufgenommen. FIG. 2 shows an example of a tubular heat exchanger to be used to carry out the method. In the exemplary embodiment shown, 37 inner tubes are accommodated in an outer tube 1 .

Bei gattungsgemäßen Wärmetauscheranlagen ist ein entsprechendes Außenrohr, welches vom Wärmetauschermedium im Gegenstrom zum zu behandelnden Medium geführt wird, mit maximal 19 Rohren bestückt. Die Rohrwandungen sind beim Außenrohr wie bei den Innenrohren etwa 0,5 mm bis 2 mm. Es ergibt sich erfindungsgemäß bei annähernd gleichbleibender bzw. bei vergrößerter Wärmetauscherfläche und eine größere Zahl schlankerer Medienströme.A corresponding is the case with generic heat exchanger systems Outer tube, which flows from the heat exchange medium in counterflow to treating medium is guided, equipped with a maximum of 19 tubes. The Pipe walls are about 0.5 mm for the outer pipe as for the inner pipes up to 2 mm. According to the invention, this results in approximately the same or with an enlarged heat exchanger surface and a larger number of slimmer ones Media flows.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung und sind nicht beschränkend. The exemplary embodiments described serve for explanation and are not restrictive.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Röhrenwärmetauscher
Tubular heat exchanger

22nd

Außenrohr
Outer tube

33rd

Innenrohr
Inner tube

Claims (17)

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von fließfähigen Medien, welche zum Zwecke einer Erwärmung bis zu einem Maximum und anschließender Rückkühlung unter Anwendung eines indirekten Wärmeaustausches bei in Temperaturänderungsphasen im wesentlichen gleichbleibendem Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit mit im wesentlichen konstanter Fließgeschwindigkeit durch ein Rohr-/Wärmetauscher-System gepumpt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Verfahrensphase wenigstens kurzzeitig das Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit erhöht wird.1. Process for the heat treatment of flowable media, which for the purpose of heating up to a maximum and subsequent recooling using indirect heat exchange with a substantially constant ratio of the temperature change per unit time in temperature change phases with a substantially constant flow rate through a pipe / heat exchanger system are pumped, characterized in that the ratio of the temperature change per unit of time is increased at least briefly in at least one process phase. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit in der wenigstens einen Verfahrensphase vervielfacht, vorzugsweise verdreifacht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio the temperature change per unit of time in the at least one The process phase is multiplied, preferably tripled. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der wenigstens einen Verfahrensphase die Fließgeschwindigkeit erhöht wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that in the at least one process phase Flow rate is increased. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließgeschwindigkeit wenigstens um den Faktor 1,5 bis 2 erhöht wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the Flow rate is increased at least by a factor of 1.5 to 2. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Vergleich zu Wärmebehandlungsverfahren ohne die wenigstens eine Verfahrensphase mit erhöhtem Temperaturänderungsverhältnis erhöht wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the pressure compared to Heat treatment process without the at least one process phase is increased with an increased temperature change ratio. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der wenigstens einen Verfahrensphase die Wärmeübertragungsfläche bezogen auf eine gegebene Wärmtauscherlänge erhöht wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that in the at least one process phase Heat transfer area based on a given Heat exchanger length is increased.   7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der wenigstens einen Verfahrensphase Wärmeübertragungswerte < 5000 W/m2K eingestellt werden.7. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that heat transfer values <5000 W / m 2 K are set in the at least one process phase. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Verfahrensphase im Bereich des Maximums eingesetzt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the at least one process phase in the area of Maximum is used. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Verfahrensphase im Anschluß an eine Phase konstanter Temperatur angewandt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the at least one process phase afterwards is applied to a phase of constant temperature. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der wenigstens einen Verfahrensphase Temperaturänderungen um etwa 50°C bis 60°C ausgeführt werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that in the at least one process phase Temperature changes of about 50 ° C to 60 ° C are carried out. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Verfahrensphase auf auf etwa 5 s bis 15 s, vorzugsweise ca. 10 s eingestellt wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the at least one process phase to approximately 5 s to 15 s, preferably about 10 s. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses auf Lebensmittelprodukte, vorzugsweise Molkereiprodukte angewandt wird.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that this is preferably on food products Dairy products is applied. 13. Vorrichtung zur Durchführung einer Wärmebehandlung von fließfähigen Medien unter Anwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Medien zum Zwecke einer Erwärmung bis zu einem Maximum und anschließender Rückkühlung unter Anwendung eines indirekten Wärmeaustausches bei in Temperaturänderungsphasen im wesentlichen gleichbleibendem Verhältnis der Temperaturänderung pro Zeiteinheit mit im wesentlichen konstanter Fließgeschwindigkeit durch ein Rohr-/Wärmetauscher-System gepumpt werden, wobei das Wärmetauscher-System Röhrenwärmetauscher mit auf ein normales der Temperaturänderung pro Zeiteinheit angepaßte Anzahl von durch das zu behandelnde fließfähige Medium durchflossenen Innenrohren mit einem angepaßten Durchmesser in einem vom Wärmetauschermedium durchströmten Außenrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens einen Röhrenwärmetauscher mit einer Röhrenanzahl von Innenrohren mit verkleinertem Durchmesser im Vergleich zu den übrigen Röhrenwärmetauschern aufweist.13. Device for performing a heat treatment of flowable Media using the method of at least one of the Claims 1 to 12, wherein the media for heating up to a maximum and subsequent re-cooling using an indirect heat exchange during temperature change phases essentially constant ratio of temperature change per unit of time with an essentially constant flow rate be pumped through a pipe / heat exchanger system, the Heat exchanger system with a normal heat exchanger Temperature change per unit of time adjusted by that too Treated flowable medium through which inner tubes flow adjusted diameter in one of the heat exchange medium  has flow through the outer tube, characterized in that the Device at least one tube heat exchanger with a Number of tubes of inner tubes with reduced diameter in Compared to the other tubular heat exchangers. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Röhrenwärmetauscher eine kürzere Innenrohrlänge aufweist als die übrigen Röhrenwärmetauscher.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the at least one tube heat exchanger has a shorter inner tube length has than the other tubular heat exchangers. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aufeinanderfolgende Röhrenwärmetauscher mit erhöhter Innenrohranzahl mit kleinerem Durchmesser hintereinandergeschaltet sind.15. The device according to one of claims 13 or 14, characterized characterized in that several successive tubular heat exchangers with an increased number of inner tubes with a smaller diameter are connected in series. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Röhrenwärmetauscher mit höherer Innenrohranzahl in einer Erwärmungsphase hintereinandergeschaltet sind.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that two Tube heat exchanger with a higher number of inner tubes in one Heating phase are connected in series. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Röhrenwärmetauscher mit höherer Innenrohranzahl in einer Rückkühlungsphase hintereinandergeschaltet sind.17. The device according to one of claims 13 to 16, characterized characterized in that two tube heat exchangers with higher Number of inner tubes connected in series in a recooling phase are.
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