DE2006489C3 - Regeleinrichtung zum Verändern des Querschnittes einer Mischwasserauslaßöffnung für Autoklaven - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zum Verändern des Querschnitts einer Mischwasserauslaßöffnung für Autoklaven zum Sterilisieren von Konserven mit einem Oberkessel, in den in einer ersten Kühlphäse nach dem Sterilisieren das durch Zufuhr von Kühlwasser entstehende Mischwasser unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckes einpreßbar ist, bei denen in einer zweiten, an die Füllung des Oberkessels anschließenden Kühlphase der Austrittsquerschnitt durch ein zeitabhängig arbeitendes Drosselorgan unter vorbestimmter Änderung des Druckes steuerbar ist.

Während in einer ersten KUhlphase bei den Autoklaven der in Frage stehenden Art ein gleichbleibender Druck, z. B. durch Erzeugen eines Dampf- oder Gasdruckpolsters im Oberkessel, aufrechterhalten wird, ist es Ziel der zweiten Kühlphase, bei unverändert offengehaltenem Zulaufquerschnitt für das Kühlwasser den im Autoklaven herrschenden Druck möglichst entsprechend einer bestimmten Gesetzmäßigkeit korrespondierend zur sinkenden Temperatur abzusenken. Die Absenkung des Druckes kann dabei temperaturabhängig oder zeitabhängig erfolgen. Bei der temperaturabhängigen Absenkung wird die Temperatur im Autoklaven oder die Temperatur des aus dem Autoklaven austretenden Mischwassers gemessen und als Steuergröße für die Regelung des Austrittsquerschnittes der Mischwasserauslaßöffnung verwendet.

Die temperaturabhängige Steuerung erweist sich in vielen Fällen als nicht zufriedenstellend, da Zweck der Einhaltung einer bestimmten Druckabfallkurve im Autoklaven nicht allein eine Entlastung der Konservendose von übermäßigem Druck ist, sondern vor allem auch eine Schonung von bestimmten druckempfindlichen Füllgütern. Die letztere Aufgabe läßt sich mit der temperaturabhängigen Steuerung nicht zufriedenstellend erfüllen.

Bei der zeitabhängigen Steuerung wird der Austrittsquerschnitt der Mischwasserauslaßöffnung in einem vorbestimmten Zeitablauf allmählich zunehmend geöffnet. Hierbei ist eine Anpassung an die Erfordernisse des jeweiligen Füllgutes zumindest in grober Annäherung relativ leicht möglich. Da sich jedoch in einem Konservenbetrieb die Druckwasserverhältnisse in den

ίο Leitungen häufig und im großen Umfange und sprunghaft ändern, führt die zeitabhängige Steuerung zu erheblichen Schwierigkeiten, da sich Druckstöße und Druckschwankungen im wesentlichen ungestört auf den Druck im Inneren des Autoklaven auswirken und dort zu erheblichen sprungartigen Druckdifferenzen führen. Solche Druckschwankungen können beispielsweise zum Platzen der Häute von Würsten führen.

Es ist beim Sterilisieren von in Weichplastik verpackten Lebensmitteln in einfachen Autoklaven bekannt, während der Sterilisation und der Abkühlung den Druck in der Weichplastikverpackung selbst zu überwachen. (Vgl. Food-Technologie 1960Bd. 14, Seiten 165—169 sowie »Verpackungsrundschau« technisch wissenschaftliche Beilage 1963 Heft 1, Seite 17.) Bei diesen bekannten Maßnahmen wird der Innendruck im Autoklaven auf ein vorbestimmtes Verhältnis zum gemessenen Innendruck im Weichplastikbehälter während des Abkühlens der Behälter eingestellt. Diese vor allem zu Versuchszwecken bekanntgewordene Methode ist zwar theoretisch am einfachsten und am zuverlässigsten, sie führt jedoch in der Praxis zu ganz erheblichen und kaum mit einer wirtschaftlichen Verfahrenweise in Einklang zu bringende Schwierigkeiten. Diese hängen u. a. zusammen mit den modernen

.« Beschickungsverfahren für Autoklaven der in Frage stehenden Art und mit der Forderung, bei Anwendung dieses Laborverfahrens auf industrielle Zwecke den Bezugsbehälter im Inneren des Autoklaven an einer ausgewählten Stelle unterzubringen. Hinzu kommt, daß bei Wechsel des Füllgutes auch der Bezugsbehälter im Inneren des Autoklaven entsprechend ausgetauscht werden mu3.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regeleinrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß den geschilderten Schwierigkeiten in bezug auf Druckwasserschwankungen in den Versorgungsleitungen einer Konservenfabrik und der wechselnden Druckempfindlichkeit der Füllgüter und der Forderung nach einer möglichst genauen Einhaltung

so einer Druckabfallkurve während der zweiten KUhlphase in einfacher und wirtschaftlich vertretbarer Weise Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein nach einer vorbestimmten Druck/Zeit-Kurve programmierbarer Stellantrieb für das eine und ein in Abhängigkeit vom Innendruck des Autoklaven arbeitender Stellantrieb für das andere Potentiometer in dem einen Zweig einer Wheatstoneschen Brücke vorgesehen sind, die ihrerseits in den Stromversorgungskreis einer in beiden Richtungen und stromrichtungsabhängig arbeitenden Antriebseinrichtung für das den Austrittsquerschnitt steuernde Drosselorgan eingeschaltet ist. Mit dieser Maßnahme wird eine für alle Zwecke ausreichend genaue Regelung des Druckabbaus wäh-

h^r) rend der zweiten Kühlphase gewährleistet. Dies wird mit sehr einfachen Mitteln und auf sehr einfache Weise erreicht. Vor allem w rd durch diese Maßnahme der normale Autoklavenbetrieb, insbesondere der Beschik-

kungs- und Entladevorgang nicht beeinträchtigt Der Wechsel von einem Füllgut zum anderen läßt sich leicht, rasch und ohne Eingriff in den Autoklavenbetrieb berücksichtigen. Die neue Regeleinrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß auch von außen her bewußte Abweichungen von der normalen Druct.abfallkurve vorprogrammiert werden können. Alle im Wasserversorgungsnetz der betreffenden Fabrik auftretenden Druckschwankungen lassen sich mit der auf diese Weise ausgebildeten Regeleinrichtung zuverlässig und unter hinreichender Schonung von Behälter und Füllgut kompensieren.

Da der Einsatzpunkt der zweiten Kühlphase sich von Füllgut zu Füllgut ändern kann, so daQ auch der Ausgangsdruckwert für den Druckabfall in der zweiten Kühlphase unterschiedlich sein kann, ist es zweckmäßig, wenn ein Potentiometer im anderen Brückenzweig der Wheatstoneschen Brücke in Abhängigkeit von dem gewählten Sterilisationsdruck voreinstellbar ist.

Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise einer Wheatstoneschen Brücke sind selbstverständlich allgemein bekannt, wie auch die allgemeine Anwendung einer solchen Brücke in verschiedensten Steuer- und Regelkreisen allgemein üblich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Zeichnung einen Autoklaven der in Frage stehenden Art und den zugehörigen Dampf- und Wasserversorgungskreis sowie die Regeleinrichtung gemäß der Erfindung wiedergibt.

In der Zeichnung ist schematisch ein Autoklav 1 wiedergegeben, der auf bekannte Weise mit dem Füllgut gefüllt und druckdicht verschlossen werden kann. Der Autoklav 1 steht mit einem Oberkessel 2 über Leitung 3 und Ventil 4 in Verbindung. Der Oberkessel erleichtert die Einhaltung der Sterilisationstemperatur und des Sterilisationsdruckes trotz Zuführung von heißem Slerilisationsdampf. Außerdem dient der Oberkessel 2 in einer ersten Abkühlungsphase zur Aufnahme des Misch wassers aus dem Autoklaven 1. Vor Beginn eines neuen Sterilisationsvorganges wird das im Oberkessel 2 befindliche heiße Wasser in den Autoklaven 1 eingelassen und dann durch Zufuhr von Dampf das Wasser und das Füllgut auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt.

Nach Beendigung der Sterilisation wird zur Abkühlung in einer ersten Abkühlphase Kühlwasser über die Leitungen 5 und das Ventil 6 aus einer Wasserversorgungsleitung der Fabrik in den Autoklaven eingeleitet. Um eine möglichs'. gleichmäßige Temperatur im ganzen Autoklaven zu gewährleisten, ist eine Umwälzpumpe 7 zur Umwälzung und innigen Vermischung des heißen Wassers im Autoklaven mit dem über die Leitung 5 zuströmenden Kühlwasser vorgesehen. Das entstehende Mischwasser wird entsprechend der Füllung des Autoklavens 1 in den Oberkessel 2 gedrückt, und zwar unter Aufrechterhaltung des Druckes. Diese erste Kühlphase setzt sich fort, bis im Oberkessel 2 der vor Beginn der Füllung des Autoklavens I herrschende Füllungsgrad des Oberkessels 2 wieder erreicht ist.

Danach setzt eine zweite Kühlphase ein, während der der Sterilisationsdruck mehr oder weniger lange, bei Frühstücksfleisch z. B. bis zu 6 Stunden, bei dünnen Suppen in kleinen Dosen nur einige Sekunden, annähernd gehalten und dann in einer vorgegebenen Zeit sprungfrei abgesenkt wird. Die zweite Kühlphase wird durch öffnen des Ventils 8 eingeleitet, so daß Mischwasser aus dem Autoklaven 1 über ein Drosselorgan 9 in eine Abführleitung abfließen kann, und zwar unter unverminderter Zuführung von Kühlwasser in den Autoklaven. Der Austrittsquerschnitt der durch das Drosselorgan 9 gebildeten Mischwasseraustrittsöffnung bestimmt im Verhältnis zur Menge des zulaufenden Kühlwassers den Verlauf und die Geschwindigkeit der Absenkung des Druckes im Autoklaven. Da der Druck des zugeführten Kühlwassers im starken Umfange und sehr rasch schwanken kann, muß über Veränderung des Austrittsquerschnittes den dadurch in· Autoklaven entstehenden Druckänderungen entgegengewirkt werden. Dem Drosselorgan 9 ist daher eine Antriebseinrichtung 10 zur Verstellung des Austrittsquerschnittes zugeordnet, welche durch einen Regelkreis 11 gesteuert wird. Die Antriebseinrichtung 10 kann auf das Drosselorgan sowohl im Sinne einer Vergrößerung als auch im Sinne einer Verkleinerung des Austrittsquerschnittes einwirken.

Der Regelkreis 11 weist eine Wheatstonesche Brücke 12 auf, an deren beiden Brückenpunkten Π zwei stromrichtungsabhängig arbeitende Relais 14 in Gegenparallelschaltung in der aus der Figur ersichtlichen Weise angeschlossen sind. Die Relais 14 steuern den Stromversorgungskreis der Antriebseinrichtung 10 je nach der erforderlichen Stellrichtung. Wegen der Stromrichtungsabhängigkeit der Relais sprechen sie auf die Richtung des Stromflusses in der Wheatstoneschen Brücke 12 an.

Die Wheatstonesche Brücke 12 weist in dem einen Brückenzweig zwei Potentiometer 15 und 16 auf, während in dem anderen Brückenkreis ein Widerstand 17 und ein Potentiometer 18 angeordnet sind.

Das Potentiometer 15 wird durch eine Druckmeßeinrichtung 20 verstellt, welche ständig den Innendruck im Autoklaven 1 mißt. Das Potentiometer 16 wird durch einen nach einer vorbestimmten Druck/Zeit-Kurve programmierbaren Stellantrieb 21 verstellt. Die Kurve, nach der der Stellantrieb 21 arbeitet, läßt sich durch Erfahrungswerte und durch empirische Untersuchungen ermitteln, wobei die Abkühlzeit und die Drucksenkung in den im Autoklaven 1 befindlichen Füllgutbehälter für eine bestimmte Behälterart und für eine bestimmte Füllgutsorte jeweils berücksichtigt werden. Der Stellantrieb 21 ist so ausgebildet, daß er auf einen vorbestimmten Zeitwert einstellbar ist und innerhalb dieses Zeitwertes oder dieser Zeitdauer das Potentiometer 16 nach der vorgegebenen Druck/Zeit-Kurve von einem vorbestimmten Ausgangswert bis zu einem vorbestimmten Endwert verstellt. Durch den Stellantrieb 21 werden somit Analogwerte für den Druck in den Behältern eingespeist, die als Sollwerte in den Regelkreis 11 eingehen und dort in der Wheatstoneschen Brücke mit den Istwerten des von der Druckmeßeinrichtung 20 gemessenen Druckes im Autoklaven 1 verglichen werden. Gewollte Unterschiede zwischen dem Innendruck in dem Behälter und dem Innendruck im Autoklaven lassen sich in der Arbeitskurve des Stellantriebes 2t vorprogrammieren.

Da der Druck, von dem aus die Druckabsenkung

M) während der zweiten Kühlphase erfolgt, sich nach Art des Füllgutes und der Behälter ändern kann, läßt sich der jeweilige Ausgangspunkt über das Potentiometer 18 im zweiten Brückenzweig voreinstellen. Während des Betriebes werden der Widerstand 17 und das Potcntio-

h) meter 18 nicht mehr verändert.

Aufgrund der Einspeisung des Sollwertes durch cien Stellantrieb 21 in die Wheatstonesche Brücke vollzieht sich eine SDrunefreie Absenkung i\pk Drurkp« wiihn-nil

der zweiten Kühlphase, wobei die Absenkung durch äußere Einflüsse, insbesondere durch erhebliche und abrupte Druckschwankungen im Speisenetz des Kühlwassers nicht beeinträchtigt wird.

Solange der Innendruck im Autoklaven 1 dem durch den Stellantrieb 21 vorgegebenen Wert entspricht, bleibt die Wheatstonesche Brücke 12 im abgestimmten Zustand, so daß der Austrittsquerschnitt an dem Drosselorgan 9 nicht verändert wird. Verändert sich dieser Zustand aus irgendeinem Grunde etwa bei Druckschwankungen im Versorgungsnetz des Kühlwassers, dann wird die Brücke in üblicher Weise verstimmt, und es fließt zwischen den Brückenpunkten 13 ein

Strom, der je nach der Stromrichtiing das eine oder da; andere Relais 14 zur Steuerung der Antriebseinrichtung 10 ansprechen läßt, bis der ausgeglichene Brücken/u stand wieder hergestellt ist.

Im allgemeinen werden lineare Druckabsenkunger bevorzugt. Die Ausbildung der neuen Regeleinrichtung gestattet jedoch auch Druckabsenkungen nach anderer Kurven, falls dies z. B. aufgrund der besonderer Eigenschaften des Füllgutes erforderlich ist. So kanr über den Stellantrieb 21 eine logarithmische oder eine andere Druckabsenkungskurve als Sollwert in der Regelkreis 11 eingespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung zum Verändern des Querschnittes einer Mischwasserauslaßöffnung für Autoklaven zum Sterilisieren von Konserven mit einem Oberkessel, in den in einer ersten Kühlphase nach dem Sterilisieren das durch Zufuhr von Kühlwasser entstehende Mischwasser unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Druckes einpreßbar ist, bei denen in einer zweiten, an die Füllung des Oberkessels anschließenden Kühlphase der Austrittsquerschnitt durch ein zeitabhängig arbeitendes Drosselorgan unter vorbestimmter Änderung des Druckes steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach einer vorbestimmten Druck/Zeit-Kurve programmierbarer Stellantrieb (21) für das eine und ein in Abhängigkeit vom Innendruck des Autoklaven arbeitender Stellantrieb (20) für das andere Potentiometer (16, 15) in dem einen Zweig einer Wheatstoneschen Brücke (12) vorgesehen ist, die ihrerseits in den Stromversorgungskreis einer in beiden Richtungen und stromrichtungsabhängig arbeitenden Antriebseinrichtung (10) für das den Austrittsquerschnitt steuernde Drosselorgan (9) eingeschaltet ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Potentiometer (18) im anderen Brückenzweig in Abhängigkeit von dem gewählten Sterilisationsdruck voreinstellbar ist.