DE4442709C2 - Verfahren zum Sterilisieren und nachfolgenden Abkühlen von in Dosen, Gläsern oder anderen Konservierungsbehältern verpackten Lebensmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sterili­ sieren und nachfolgenden Abkühlen von in Dosen, Gläsern oder anderen Konservierungsbehältern verpackten Lebensmit­ teln nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2.

Aus der DE 25 36 919 A1 ist bekannt, zum gleichzeitigen Ko­ chen und Sterilisieren von in Behältern befindlichen Nah­ rungsmitteln die Behälter in einen Druckbehälter einzu­ bringen, ehe dieser mit Heißwasser gefüllt und mittels Druckluft und Dampf beaufschlagt wird. Bei diesem Verfah­ ren wird das Heißwasser nach dem Koch- und Sterilisations­ vorgang in einen Speicherkessel überführt, und in den Ar­ beitskessel wird nachfolgend kaltes Wasser zum Abkühlen der Behälter eingelassen. Arbeits- und Speicherkessel sind mit ventilgesteuerten, vom Kessel ausgehenden Entlüftungs­ leitungen ausgerüstet und über ventilgesteuerte Dampf- und Wasserdruckleitungen miteinander verbunden, wobei eine die Fußräume beider Kessel verbindende Leitung vorgesehen ist. Der Arbeitskessel ist mit einer zum Fuß- und Kopfraum füh­ renden, eine Umwälzpumpe aufweisenden Zirkulationsleitung ausgerüstet, die im Kopfraum des Arbeitskessels mehrere verteilt angeordnete Stutzen aufweisen kann. Die Verwen­ dung eines Speicherkessels hat den Vorteil, daß das Pro­ zeßwasser wiederverwendet werden kann, insbesondere für seine Aufheizung eine geringere Energie aufgewendet werden muß. Gleichwohl findet ein Temperaturverlust statt. Es ist daher bekannt, das im Speicher befindliche Wasser durch direkte Dampfinjektion wieder aufzuheizen, um es als Pro­ zeßwasser für die nächste Charge zur Verfügung zu stellen.

Aus der DE 29 47 898 A1 ist ferner ein Verfahren bekanntge­ worden, das mit einer Anlage der oben beschriebenen Art durchgeführt wird und bei dem schon vor Beendigung der Sterilisationszeit der überwiegende Teil des Kochwassers aus dem Arbeitskessel in den Speicherkessel gefördert wird. Die noch im Kessel befindliche Menge wird weiter im Umlauf gefördert und von oben über die Konservierungsbehälter verteilt. Nach Beendigung der Sterilisationszeit wird das im Umlauf geförderte Restwasser des Arbeitskessels zuneh­ mend mit Kaltwasser vermischt und nach Abschluß der Küh­ lung abgelassen. Bei diesem Verfahren wird während der Überführung des Prozeßwassers in den Speicherkessel der Sterilisationsprozeß fortgesetzt. Es wird dadurch verhin­ dert, daß eine Überführung des Prozeßwassers in den Spei­ cher wie beim bekannten Verfahren dazu führt, daß die im Arbeitskessel befindlichen Behälter je nach Höhenlage un­ terschiedlich lang der Kochtemperatur ausgesetzt sind.

Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren kann sich in bezug auf die Hygiene ein Problem einstellen. Während des Sterilisationsprozesses kann das Prozeßwasser durch aus­ tretendes Kochgut verschmutzt werden, zum Beispiel durch zerbrochene Konservengläser oder fehlverschlossene Kunst­ stoffverpackungen. Beim Zurückdrücken des Mischwassers während der ersten Kühlphase gelangt ein Großteil der Ver­ schmutzungen in den Speicherkessel und damit zwangsläufig beim folgenden Prozeß wieder in den Arbeitskessel. Im un­ günstigsten Fall kann sich der Verschmutzungsgrad des Pro­ zeßwassers durch Akkumulierung weiter erhöhen. Zwar kann diesem Nachteil dadurch begegnet werden, daß das Prozeß­ wasser von Charge zu Charge verworfen wird. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß die Verluste an Wärmeenergie sehr hoch sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Sterilisieren und nachfolgenden Abkühlen von in Dosen, Gläsern oder anderen Konservierungsbehältern ver­ packten Lebensmittel in einem Überdruckautoklaven anzuge­ ben, bei dem hygienische Verhältnisse vorliegen unter Bei­ behaltung der Energierückgewinnung in vergleichbaren Maße wie bei den bekannten Verfahren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Wärmeaustauscher verwendet, durch dessen Primärkreis das Prozeßwasser ge­ pumpt wird, wenn es aus dem Fußraum des Autoklaven abge­ zogen und in den Kopfraum wieder eingeführt wird. Die Sekundärseite des Wärmeaustauschers wird mit heißem Dampf beschickt, so daß auf diese Weise die erforderliche Ste­ rilisationstemperatur aufrechterhalten wird.

Nach dem Ende der Sterilisationszeit wird die Kühlung da­ durch eingeleitet, daß kaltes Wasser durch den Sekundär­ kreis des Wärmeaustauschers geschickt wird. Dadurch be­ ginnt das weiterhin umgewälzte Prozeßwasser allmählich abzukühlen. Eine Schockwirkung wird mithin vermieden. Das im Gegenstrom erwärmte kalte Wasser wird in den Speicher­ kessel geleitet, bis dieser auf das erforderliche Niveau aufgefüllt ist. Dadurch wird ein großer Teil der im Pro­ zeßwasser enthaltenen Wärmeenergie dem in den Speicherkes­ sel geführten Wasser zugeführt. Das erwärmte Wasser im Speicherkessel dient der nächsten Charge als Prozeßwasser. Die Qualität des Kühlwassers in dieser Prozeßstufe muß naturgemäß den geltenden Hygienevorschriften entsprechen. Sobald der Speicherkessel aufgefüllt ist, kann der weitere Kühlprozeß fortgesetzt werden. Hierzu kann nach einer Aus­ gestaltung der Erfindung auch ein Wasser minderer Qualität verwendet werden, zum Beispiel Wasser aus einem offenen Kühlsystem (Kühlturm). Das ablaufende erwärmte Wasser des Sekundärstroms kann dem Kühlturm wieder zugeführt werden.

Da dem Speicherkessel nur hygienisch einwandfreies Wasser zugeführt wird, ist auch das Prozeßwasser entsprechend sauber. Selbst eine Verunreinigung, die während der Be­ handlung einer Charge auftritt, beschränkt sich dann nur auf die in dieser Charge behandelten Konservierungsbehäl­ ter und wirkt sich nicht auf die nächstfolgenden Chargen aus.

Bei einer alternativen Lösung der erfindungsgemäßen Auf­ gabe nach Patentanspruch 1 wird über den Primärkreis des Wärmeaustauschers ein Teil des Prozeßwassers aus dem Ar­ beitskessel abgeleitet. Im Gegenstrom wird sauberes zuge­ führtes Wasser über den Sekundärkreis in den Speicherkessel geleitet, während das noch im Arbeitskessel befindliche Prozeßwasser weiter im Umlauf gefördert wird. Während die­ ser Phase findet nach wie vor eine Sterilisation statt. Bei diesem Verfahren werden Vermischungsverluste weitge­ hend vermieden. Die Temperatur des Speicherwassers liegt bei diesem Verfahren nach Beendigung dieses Verfahrens­ schrittes sehr nahe an der Sterilisationstemperatur. Dem­ nach ist die auf zuwendende Energiemenge zum Nachheizen des Speicherwassers auf Sterilisationstemperatur verhältnis­ mäßig gering.

Die Kühlung beginnt bei diesem Verfahren mit dem Auffüllen des Arbeitskessels mit sauberem Kühlwasser. Anschließend erfolgt die Kühlung dadurch, daß das zu kühlende Prozeß­ wasser über den Primärkreis des Wärmeaustauschers umge­ wälzt wird, während kaltes Wasser, vorzugsweise Brauchwas­ ser, durch den Sekundärkreis strömt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Anlage zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist Arbeitskessel 10 in Form eines sogenannten Überdruckautoklaven dargestellt. Oberhalb des Arbeitskes­ sels 10 befindet sich ein Speicherkessel 12. Eine Leitung 14 verbindet den Fußraum des Arbeitskessels 10 mit dem Primärkreis eines Wärmeaustauschers 16. Der Primärkreis ist über eine Leitung 18 mit dem Kopfraum des Arbeitskes­ sels 10 verbunden. In der Leitung 14 befindet sich eine Pumpe 20 zur Umwälzung des Prozeßwassers wie im Arbeits­ kessel 10. Der Fußraum des Speicherkessels 12 ist über eine Leitung 22 mit einem darin angeordneten Ventil 24 mit der Leitung 14 verbunden.

Eine Leitung 26 mit Ventil 28 ist mit dem Speicherkessel 12 verbunden für die Zuführung von Heißdampf. Eine Leitung 30 mit Ventil 32 ist mit dem Kopfraum des Arbeitskessels 10 verbunden und dient für die Abführung von Wrasen. Eine Leitung 34 mit Ventil 36 dient zur Versorgung des Arbeits­ kessels 10 mit Druckluft. Eine Leitung 38 mit Ventil 40 ist mit dem Sekundärkreis des Wärmeaustauschers 16 verbun­ den. Von der Leitung 38 zweigt eine Leitung 42 mit Ventil 44 ab. Die Leitung 38 ist an eine Dampfquelle und die Lei­ tung 42 an eine Kühlwasserquelle angeschlossen. Die abfüh­ rende Leitung 46 mit Ventil 48 dient der Abführung aus dem Sekundärkreis des Wärmeaustauschers. Eine Abzweigleitung 50 mit Ventil 52 weist außerdem einen Kondensatabscheider 54 auf. Zwischen dem Wärmeaustauscher 16 und dem Ventil 48 ist eine Leitung 56 mit Ventil 58 abgezweigt, die zum Speicherkessel 12 führt. Eine Leitung 60 mit Ventil 62 ist in Strömungsrichtung vor der Pumpe 20 mit der Leitung 14 verbunden.

Die beschriebene Anlage arbeitet wie folgt. Nachdem über den Schnellverschluß des Arbeitskessels 10 Konservierungs­ behälter in den Autoklaven eingebracht sind, wird heißes Prozeßwasser aus dem Speicherkessel 12 in die Leitung 14 geleitet, so daß es über die beschriebene Umwälzung in den Arbeitskessel 10 gelangt. Das Aufheizen auf Sterilisa­ tionstemperatur erfolgt über die Zufuhr von heißem Dampf über die Leitung 26 in den Speicherkessel. Die Aufrechter­ haltung der Prozeßtemperatur erfolgt dadurch, daß heißer Dampf, insbesondere Sattdampf, über die Leitung 38 dem Sekundärkreis des Wärmeaustauschers 16 zugeführt wird, über den das Prozeßwasser auf der Primärseite geleitet wird. Das dabei anfallende Kondensat wird über Ventil 52 dem Kondensatabscheider 54 zugeführt. Anstelle von Dampf kann auch überhitztes Wasser verwendet werden. Der Druck im Arbeitskessel 10 wird über die Ventile 32, 36 einge­ stellt.

Die Abkühlung nach der Sterilisationsphase erfolgt dadurch, daß kaltes Wasser von zum Beispiel 10°C über die Leitung 42 dem Sekundärkreis des Wärmeaustauschers 16 zugeführt wird. Das Wasser erwärmt sich dadurch und wird über die Leitung 56 und das geöffnete Ventil 58 dem Speicherkessel 12 zugeführt. Ein Niveaugeber 64 stellt fest, wenn die er­ forderliche Menge erreicht ist. Ist dies der Fall, wird das Ventil 58 gesperrt und das Wasser aus dem Sekundär­ kreis des Wärmeaustauschers 16 wird über die Leitung 46 abgeleitet. Nach Beendigung der Kühlphase wird das relativ kühle Prozeßwasser aus dem Autoklaven 10 über die Leitung 16 abgeleitet. Eine Temperaturkontrolle im Arbeitskessel 10 erfolgt im übrigen über einen Temperaturgeber 66 und einen Druckgeber 68. Entsprechend weist auch der Speicher­ kessel 12 einen Temperaturgeber 70 auf. Nachdem die Charge entfernt worden und eine neue Charge in den Arbeitskessel eingebracht ist, beginnt der beschriebene Ablauf von vorn.

Soweit in Fig. 2 mit Fig. 1 übereinstimmende Anlagenteile dargestellt sind, sind sie mit gleichen Bezugszeichen ver­ sehen. Man erkennt in Fig. 2, daß die Leitungen 14, 18 durch eine Bypassleitung 72 verbunden sind und eine Ab­ zweigleitung 74 von der Leitung 18 über ein Ventil 76 an den Ablauf angeschlossen ist. Zwischen den Verbindungs­ punkten der Leitungen 72, 74 an der Leitung 18 ist ein Ventil 76 angeordnet. Ferner ist mit der Leitung 18 eine Leitung 78 mit Ventil 80 verbunden. Sie ist an eine Quelle für sauberes Wasser angeschlossen. Eine Abzweigleitung 82 verbindet die Leitung 78 über ein Ventil 84 mit der Lei­ tung 38.

Die Anlage nach Fig. 2 arbeitet wie folgt. Die Sterilisa­ tionsphase findet in gleicher Weise statt wie zu Fig. 1 beschrieben. Die Sterilisationstemperatur ist zum Beispiel 120°C. Gegen Ende der Sterilisationsphase wird das Ventil 76, das vorher geöffnet war, geschlossen. Der größte Teil des Prozeßwassers zirkuliert über die Bypassleitung 72, zum Beispiel 70%, während 30% weiter über den Primärkreis des Wärmeaustauschers 16 gelangt. Durch Öffnen des Ventils 76 gelangt es als abgekühltes Prozeßwasser in den Ablauf. Seine Temperatur ist zum Beispiel 15°C. Während dieses Vorgangs wird über die Leitung 82 und 38 sauberes Wasser durch den Sekundärkreis des Wärmeaustauschers 16 geschickt, das über die Leitung 56 in den Speicherkessel 12 gelangt. Es hat hierbei zum Beispiel eine Temperatur von 115°C, d. h. sehr nahe der Sterilisationstemperatur.

Ist der Speicherkessel 12 aufgefüllt, beginnt unmittelbar oder in Kürze danach die Kühlphase. Zu diesem Zweck wird kaltes Wasser von zum Beispiel 10°C über die Leitung 78 und das geöffnete Ventil 80 in die Leitung 18 und damit in den Arbeitskessel eingeführt, bis im Arbeitskessel die Prozeßwassermenge, die für das Kühlen notwendig ist, er­ reicht ist. Während dieser Phase wird ständig das Prozeß­ wasser über die Bypassleitung 72 umgefördert. Nach dem Auffüllen des Arbeitskessels 10 wird kaltes Brauchwasser über die Leitung 42 in den Sekundärkreis des Wärmeaustau­ schers 16 geschickt. Warmes Brauchwasser tritt über die Leitung 46 aus. Durch entsprechende Einstellung des Ven­ tils 76 kann dafür gesorgt werden, wieviel Prozeßwasser über den Primärkreis des Wärmeaustauschers 16 gelangt, um hier gekühlt zu werden. Es kann zum Beispiel eine 50 : 50%- Aufteilung vorgenommen werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Sterilisieren und nachfolgenden Abkühlen von in Dosen, Gläsern oder anderen Konservierungsbehäl­ tern verpackten Lebensmitteln in Überdruckautoklaven, mit einem Arbeitskessel und einem Speicherkessel, bei dem das Kochwasser im Speicherkessel mittels Dampf er­ hitzt, in den mit den Konservierungsbehältern gefüllten Arbeitskessel überführt, dort mittels Dampf auf die Sterilisierungstemperatur gebracht und bei Förderung im Umlauf unter Verteilung von oben über die Behälter auf dieser Temperatur bis zum Ende der Sterilisationszeit gehalten wird und bei dem nach dem Ende der Sterilisa­ tionszeit mittels kaltem Wasser die Konservierungsbe­ hälter im Arbeitskessel gekühlt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während der Sterilisationsphase das Pro­ zeßwasser über den Primärkreis eines Wärmeaustauschers geführt wird, dessen Sekundärseite mit Dampf beschickt wird und daß während der Kühlphase das Prozeßwasser im Wärmeaustausch mit dem Sekundärkreis des Wärmeaustau­ schers mit kaltem Wasser gekühlt wird und das im Gegen­ strom des Prozeßwassers erwärmte Kühlwasser des Sekun­ därkreises in den Speicherkessel geleitet wird, bis er gefüllt ist.

2. Verfahren zum Sterilisieren und nachfolgenden Abkühlen von in Dosen, Gläsern oder anderen Konservierungsbehäl­ tern verpackten Lebensmitteln in Überdruckautoklaven, mit einem Arbeitskessel und einem Speicherkessel, bei dem das Prozeßwasser im Speicherkessel mittels Dampf erhitzt, in den mit den Konservierungsbehältern gefüll­ ten Arbeitskessel überführt, dort mittels Dampf auf die Sterilisierungstemperatur gebracht und auf dieser Tem­ peratur bis zum Ende der Sterilisationszeit gehalten wird unter Förderung des Prozeßwassers im Umlauf und Verteilung aus die Konservierungsbehälter von oben und bei dem nach dem Ende der Sterilisationszeit die Kon­ servierungsbehälter mittels Kaltwasser gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß während der Sterilisations­ phase das Prozeßwasser über den Primärkreis eines Wär­ meaustauschers geführt wird, dessen Sekundärseite mit Dampf beschickt wird, daß vor Beendigung der Sterilisa­ tionszeit ein Teil des Prozeßwassers aus dem Arbeits­ kessel über den Primärkreis des Wärmeaustauschers abge­ leitet und sauberes Wasser über den Sekundärkreis in den Speicherkessel geleitet wird, während der noch im Arbeitskessel befindliche Teil des Prozeßwassers weiter im Umlauf gefördert wird und daß nach Beendigung der Sterilisationszeit Kühlwasser in den Arbeitskessel ein­ geleitet wird und anschließend die Kühlung des Prozeß­ wassers im Wärmeaustausch erfolgt im Gegenstrom mit kaltem Wasser im Sekundärkreis.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Kühlphase Brauchwasser durch den Se­ kundärkreis des Wärmeaustauschers geleitet wird.