DE19908035A1 - Verfahren zum Betreiben einer Pasteurisierungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Pasteurisierungs­ anlage zum Pasteurisieren von Produkten in Behältern gemäß Oberbegriff des An­ spruchs 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 Ein­ gangsbereich 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 Abkühlab­ schnitt. 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 nor­ malerweise 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 aufzu­ heizenden und abzukühlenden Abschnitten kann mit der Sprühflüssigkeit zonen­ weise Wärme ausgetauscht werden.

Um eine optimale Abstufung der Temperaturen in den einzelnen Abschnitten er­ reichen 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 vorge­ sehen 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 ab­ gekühlt werden.

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

Da ein solcher Pasteurisierapparat jedoch in einer kompletten Abfüllanlage installiert ist und nur einen Teil dieser Anlage darstellt, treten Störungen bei der kontinuierli­ chen Zufuhr, also eine Lücke im Behälterstrom, oder Störungen bei der Abfuhr der Behälter, also ein Produktionsstop, mehr oder weniger häufig auf. Die Folge eines Produktionsstops ist, daß die Produkte, die momentan die Pasteurisationstemperatur haben, nach einiger Zeit durch Überpasteurisierung geschmacklich beeinträchtigt werden.

Eine Lücke im Behälterstrom oder auch das Leerfahren der Anlage hat zur Folge, daß das wärmetechnische Gleichgewicht zwischen aufzuheizenden und ab­ zukühlenden Produkten so gestört wird, daß zunächst die Produkte die Anlage mit zu hoher Auslauftemperatur verlassen, später die pasteurisierten Produkte nicht mehr schnell genug abgekühlt werden und schließlich die in den Pasteurisierabschnitt einlaufenden Produkte nicht mehr die erforderliche Pasteurisationstemperatur ha­ ben.

Die beschriebenen Folgen einer Produktionsstörung werden durch gezielte Zufuhr oder Abfuhr von Wärmeenergie vermieden. Üblicherweise wird die Wärme entweder indirekt über Wärmeaustauscher dem Prozeß zugeführt oder heißes Wasser wird direkt aus einer zentralen Wärmequelle zugeführt und mit kälterer Temperatur zurückgeleitet. Die Wärmeabfuhr aus dem Prozeß wird bekanntlich durch Zufuhr von kalter Flüssigkeit, die mit höherer Temperatur wieder abgeführt wird, realisiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer sol­ chen Pasteurisationsanlage vorzuschlagen, mit welchem unter Minimierung der Res­ sourcen Wasser und Wärme Störungen im Behälterstrom in optimaler Weise bewältigt werden können.

Charakteristisch für den Prozeß ist, daß jede zur Regelung erforderliche Wärme­ zufuhr zeitlich versetzt eine Wärmeabfuhr (und umgekehrt) in gleicher Größenord­ nung nach sich zieht. Daher sind Vorschläge zur Speicherung der Wärme nahelieg­ end und bekannt.

Nachteilig ist bei den bekannten Verfahren jedoch, daß durch Sammlung der aus der Anlage überlaufenden Flüssigkeit in einem Kanal oder mehreren Speicherbehältern eine Vermischung der Temperatur so stattfindet, daß die sich im Speicher einstel­ lende Temperatur der Flüssigkeit weder zum gezielten Kühlen noch zum gezielten Heizen verwendbar ist. Weiterhin ist nachteilig, daß zwar auf niedrigem Temperatur­ niveau Wärme gespeichert wird, jedoch Flüssigkeit zur Kühlung nicht gewonnen werden kann, also eine Wassereinsparung nicht erfolgt.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die durch den Ein­ stellprozeß den Zonen zugeführte, im Verfahren überschüssige Flüssigkeit im Ab­ schnitt "Aufwärmen" (2) kaskadenförmig von Zone zu Zone steigender Überschüt­ tungstemperatur und im Abschnitt "Abkühlen" (4) kaskadenförmig von Zone zu Zone fallender Überschüttungstemperatur überströmt und von der jeweils letzten, also von der heißesten Zone (7) im Abschnitt "Aufwärmen" in einen warmen Flüssigkeits­ speicher (13) überströmt und von der kältesten Zone (10) im Abschnitt "Abkühlen" in einen kalten Flüssigkeitsspeicher (14) überströmt sowie die durch den Einstellprozeß zugeführte, im Verfahren überschüssige Flüssigkeit im Abschnitt "Pasteurisieren" von den Zonen in einen heißen Flüssigkeitsspeicher (15) überströmt.

In eigenständiger Ausbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß die im kalten Flüssigkeitspeicher (14) enthaltene Flüssigkeit zwangsgesteuert zum Kühlen mindestens der Zonen im Abschnitt "Kühlen" und im Abschnitt "Pasteurisieren", die im warmen Flüssigkeitsspeicher (13) enthaltene Flüssigkeit zwangsgesteuert zum Heizen mindestens der Zonen im Abschnitt "Aufwärmen" oder zum Kühlen der Zonen im Abschnitt "Pasteurisieren" und die im heißen Flüssigkeitsspeicher enthal­ tene Flüssigkeit nach Zufuhr von Wärmeenergie zwangsgesteuert zum Heizen mindestens der Zonen im Abschnitt "Pasteurisieren" verwendbar ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergehen aus den Unteransprüchen sowie dem Vor­ richtungsanspruch.

Durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung wird das kalte Wasser am An­ fangsbereich des Aufwärmabschnitts allmählich auf die jeweils höhere Betriebstem­ peratur der nachfolgenden Zonen erwärmt und das im Abkühlabschnitt eingesetzte Wasser wiederum allmählich entsprechend der Temperatur der Einzelzonen herun­ tergekühlt, was zu einem besonders vorteilhaften Energieeinsatz führt. Darüber hinaus kann bei Eintreten eines Störfalles die jeweils in den Behältern gehaltene Wassermenge zum schnellen Abkühlen der kritischen Zonen wie auch zum schnel­ len Aufwärmen dieser und der weiteren Zonen in Anspruch genommen werden, wodurch beispielsweise der Frischwasserverbrauch erheblich vermindert wird.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstel­ lenden Zeichnung näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, besteht die Pasteurisierungsanlage aus einem in Durchlaufrichtung der jeweiligen Behälter 1 im Anfangsbereich angeordneten Auf­ wärmabschnitt 2, der wiederum aus einer Vielzahl von Einzelzonen 5-7 bestehen kann, wobei die Aufwärmphase entsprechend schonend vorgenommen wird. Diesem Aufwärmabschnitt 2 schließt sich eine Überhitzungszone 8 an, dieser folgt die eigent­ liche Pasteurisierzone 9. Anschließend beginnt der Bereich des Abkühlabschnitts 4, der, wie auch bei den anderen Abschnitten, aus einer größeren Anzahl von Ein­ zelzonen 10-12 bestehen kann.

Das Betriebsprogramm einer solchen Pasteurisierungsanlage wird zunächst für den Pasteurisierungsbetrieb unter optimalen Bedingungen ausgelegt. So ist beispiels­ weise 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 Auf­ wärmzone 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 näch­ sten 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 Aufwärm­ abschnitt befindet sich die Überhitzungszone 8, deren Temperatur wiederum höher als die der Temperatur der letzten Aufwärmzone 7 ist und aus einem zweiten Be­ hälter 15 mit gegenüber dem ersten Behälter 13 höhere Temperatur gespeist wird. Dem zweiten Behälter 15 ist ein dritter Behälter 16 zugeordnet, dem das Über­ schußwasser des Behälters 15 zugeleitet wird. Dieser dritte Behälter 16 wird zudem mittels einer Aufheizeinrichtung auf einer vorbestimmbaren höheren Temperatur ge­ halten. Aus diesem Behälter 16 wird auch die Überhitzungs- und Pasteurisierungs­ zone 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 Behälter­ rückstau 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.

Claims (7)

1. Verfahren zur Pasteurisierung von Produkten in Behältern in einem kontinuierli­ chen Behälterstrom (1) durch ortsfeste, aufeinanderfolgende Abschnitte zum Aufwärmen (2), Pasteurisieren (3) und Abkühlen (4) mit Hilfe von überschüt­ tender Flüssigkeit, wobei die Abschnitte zueinander in ihrer Flüssigkeitstem­ peratur gestuft sind und zur Wärmerekuperation je paarweise ablaufende Flüs­ sigkeit einer Zone "Aufwärmen" zum Überschütten in einer Zone "Abkühlen" und die ablaufende Flüssigkeit dieser Zone "Abkühlen" zum Überschütten in der Zone "Aufwärmen" gefördert wird und zum Einstellen der gewollten Überschüt­ tungstemperatur heißere oder kältere Flüssigkeit in die geförderte Flüssigkeit zugegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Einstellprozess den Zonen zugeführte, im Verfahren überschüssige Flüssigkeit im Abschnitt "Aufwärmen" (2) kaskadenförmig von Zone zu Zone steigender Überschüttungs­ temperatur und im Abschnitt "Abkühlen" (4) kaskadenförmig von Zone zu Zone fallender Überschüttungstemperatur überströmt und von einer der letzten, also der heißesten Zone (7) im Abschnitt "Aufwärmen" (2) in einen warmen Flüssig­ keitsspeicher (13) und von der kältesten Zone (12) im Abschnitt "Abkühlen" in einen kalten Flüssigkeitsspeicher (14) überströmt sowie die durch den Einstell­ prozess den Zonen zugeführte, im Verfahren überschüssige Flüssigkeit im Ab­ schnitt "Pasteurisieren" (3) von den Zonen in einen heißen Flüssigkeitsspeicher (15) überströmt.

2. Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im kalten Flüssigkeitsspeicher (14) enthaltene Flüssigkeit zwangsgesteuert zum Kühlen mindestens der Zonen im Abschnitt "Kühlen" (4) und im Abschnitt "Pasteurisieren" (3), die im warmen Flüssigkeitsspeicher (13) enthaltene Flüssig­ keit zwangsgesteuert zum Heizen mindestens der Zonen im Abschnitt "Aufwärmen" (2) oder zum Kühlen der Zonen im Abschnitt "Pasteurisieren" (3) und die im heißen Flüssigkeitsspeicher (15) enthaltene Flüssigkeit nach Zufuhr von Wärmeenergie zwangsgesteuert zum Heizen mindestens der Zonen im Ab­ schnitt "Pasteurisieren" (3) verwendbar ist.

3. Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der kalte Flüssigkeitsspeicher (14) in den warmen Flüssigkeitsspeicher (13) überströmen kann.

4. Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Flüssigkeitsspeicher (15) in den warmen Flüssigkeitsspeicher (13) überströmen kann.

5. Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der warme Flüssigkeitsspeicher (13) und der heiße Flüssigkeitsspeicher (15) in Strömungsrichtung unterteilt sind.

6. Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß dem warmen und heißen Flüssigkeitsspeicher (13, 15) je ein weiterer Be­ hälter (16, 17) zum Überlaufen der Flüssigkeit zugeordnet ist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden An­ sprüchen mit einem Förderer und mehreren aufeinanderfolgenden Behandlungs­ abschnitten in einem Tunnelpasteur, dadurch gekennzeichnet, daß das Was­ ser der Aufwärmzonen (5-7) mindestens teilweise der jeweils folgenden Zone höherer Temperatur zugeleitet und spätestens vor der Überhitzungszone (8) in einen ersten Behälter (13) höherer Temperatur abgeleitet wird und das Wasser mindestens der Überhitzungszone (8) und/oder der Pasteurisierzone (9) einem zweiten Behälter (15) höherer Temperatur zuleitbar ist und dieser zweite Be­ hälter (15) mit einem weiteren dritten Behälter (16) korrespondiert, der als Heißwasserbehälter mit einer Heizvorrichtung ausgebildet ist und ein vierter Be­ hälter (14) vorgesehen ist, dem das Wasser aus der Abkühlzone (12) zugeleitet wird, wobei dieses Wasser zwangsgesteuert auch der Aufwärmzone (5) zuleitbar ist und das Wasser des dritten Behälters (16) mindestens der Überhitzungs- und/oder Pasteurisierzone (8, 9) zuleitbar ist.