DE60119980T2

DE60119980T2 - Verstellbarer dampfinjektor

Info

Publication number: DE60119980T2
Application number: DE60119980T
Authority: DE
Inventors: Bengt Palm
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: ATE327036T1; SE0004390L; CN1224451C; SE517823C2; EP1353745B1; MXPA03004685A; BR0115798A; DE60119980D1; EP1353745A1; ES2266314T3; SE0004390D0; US20040070090A1; US6955340B2; CN1477991A; DK1353745T3; AU2002224302A1; BR0115798B1; WO2002043848A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen verstellbaren Dampfinjektor mit einem Injektorgehäuse, das einen Einlass für ein Produkt, einen Auslass für das Produkt und einen Dampfeinlass aufweist, wobei der Injektor weiterhin ein dickwandiges Rohr enthält, das in dem Injektorgehäuse enthalten ist und eine Vielzahl von durchgehenden Löchern aufweist, die im Wesentlichen radiale Kanäle bilden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Hinblick auf die Wärmebehandlung einer Flüssigkeit oder von pumpbaren Lebensmitteln kann Dampf verwendet werden, um das Lebensmittelprodukt schnell und effizient zu erwärmen. Eines der zum direkten Injizieren von Dampf in das Produkt verwendeten Verfahren besteht in der Verwendung eines Injektors.
In Abhängigkeit von der Temperatur, auf die das Produkt erwärmt werden soll, ist es möglich, ein pasteurisiertes oder aseptisches Produkt oder als Alternative ein Produkt, das eine verlängerte Haltbarkeit bei Kaltlagerung besitzt, zu erhalten. Das gebräuchlichste Verfahren besteht darin, das Produkt, bei dem es sich zum Beispiel um Molkereiprodukte, Säfte, viskose Fruchtprodukte oder dergleichen handelt, auf eine Temperatur zu erwärmen, bei der eine völlige Zerstörung schädlicher Mikroorganismen erreicht wird. Dadurch wird ein Lebensmittelprodukt erhalten, das bei Lagerung bei Raumtemperatur stabil bleibt. Es ist keine ununterbrochene Kühlkette von der Lagerung erforderlich, was insbesondere in Entwicklungsländern ein Vorteil sein kann.
Durch direkte Erwärmung des Produkts durch Injizieren von Dampf in das Produkt ergibt sich eine schnell und effiziente Erwärmung. Infolge dieses schnellen Verfahrens, kann die Behandlungszeit verringert werden, was insgesamt zu einer verringerten Wärmewirkung auf das Produkt führt und wodurch ein Produkt erhalten wird, das vor allem im Hinblick auf den Geschmack ein höheres Qualitätsniveau behält.
Es gibt eine große Anzahl von Injektoren auf dem Mark, die alle ähnlich ausgeführt sind und einen Einlass für das zu behandelnde Produkt und einen Auslass für das fertigbehandelte Produkt aufweisen. Des Weiteren weist der Injektor einen Einlass für Dampf unter hohem Druck auf, der durch verschiedene Anordnungen mit Spalten oder Kanälen mit dem Produkt vermischt wird und das Produkt auf die gewünschte Temperatur erwärmt. In Abhängigkeit von der Ausführung des Injektors mit Spalten oder Kanälen kann er für Produkte mit verschiedenen Viskositäten geeignet sein.
Die europäische Patentschrift EP 839 461 beschreibt einen Injektor, der sich besonders für viskose Produkte eignet. In dem Injektorgehäuse befindet sich ein dickwandiges Rohr mit einer Vielzahl von durchgehenden Durchgängen oder Kanälen. Das Produkt strömt in das Rohr und Dampf wird durch die Kanäle zugeführt. Außerhalb des dickwandigen Rohrs befindet sich eine Steuerhülse, die in Längsrichtung des Rohrs verschoben werden kann, um dadurch die Menge des zugeführten Dampfes und somit die Temperatur zu regeln, auf die das Produkt erwärmt werden soll. Das dickwandige Rohr ist aus einem Kunststoffmaterial oder einer Keramik hergestellt, während die Steuerhülse aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.
Die Nachteile eines Injektors mit der oben beschriebenen Ausführung bestehen darin, dass ein Innenrohr mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine umgebende Hülse mit einem wesentlich geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten vorgesehen sind. Damit sich solch ein Injektor leicht regulieren lässt, muss zwischen den Teilen ein relativ großer Zwischenraum vorgesehen sein, was dazu führt, dass Dampf zwischen den Teilen herausleckt und eine viel schlechtere und weniger ausgeprägte Regelung des Injektors erhalten wird. Da das Produkt durch das Rohr mit mehreren kleinen Kanälen strömt, besteht eine Gefahr, dass das Produkt in den Kanälen „herausmigriert" und der Injektor dadurch schwer zu reinigen wird, was für Einrichtungen für die Lebensmittelindustrie, wo extrem hohe Anforderungen an Hygiene gestellt werden, ein großer Nachteil ist.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Herstellung eines Injektors, dank dessen Konfiguration und Ausführung die oben angesprochenen Probleme verhindert werden und der für eine effiziente variable Dampfinjektion sorgt, die besonders für viskose Produkte geeignet ist.
LÖSUNG
Diese und andere Aufgabe sind gemäß der vorliegenden Erfindung insofern gelöst worden, als dem Dampfinjektor der eingangs beschriebenen Art das kennzeichnende Merkmal verliehen wurde, dass ein Produktrohr in dem dickwandigen Rohr angeordnet und in Längsrichtung des Rohrs stufenlos verschiebbar ist.
Weiterhin sind bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die in den angehängten Unteransprüchen angeführten kennzeichnenden Merkmale verliehen worden.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden unten bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben; darin zeigen:
1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Injektors gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer ersten Ausführungsform, der auf eine maximale Position eingestellt ist;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1;
3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1;
4 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Injektors gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer ersten Ausführungsform, der auf eine minimale Position eingestellt ist; und
5 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines Injektors gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer zweiten Ausführungsform.
Die Zeichnungen zeigen nur jene Teile und Details, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlich sind, und die Position des Injektors in einer Wärmebehandlungsanlage, die einem Fachmann wohlbekannt ist, ist weggelassen worden.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5 zeigt eine zweite Ausführungsform. Der Injektor gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein geschlossenes Injektorgehäuse 1 mit im Wesentlichen röhrenförmigen Erscheinungsbild auf. Das Injektorgehäuse 1 enthält einen Einlass 2 für ein Produkt sowie einen Auslass 3 für das Produkt. Das Injektorgehäuse 1 weist des Weiteren einen Einlass 4 für Dampf auf. Das Injektorgehäuse 1 ist zweckmäßigerweise aus rostfreiem Stahl hergestellt, da es sich hierbei um ein geeignetes Material für Lebensmittel handelt und da es leicht und effizient sauberzuwaschen ist.
In einem Teil des Injektorgehäuses 1 ist ein dickwandiges Rohr 5 angeordnet. Der Teil des Injektorgehäuses 1, in dem das dickwandige Rohr angeordnet ist, ist durch Dichtungen 6 und 7 vom restlichen Teil des Injektorgehäuses 1 und vom Produktauslass 3 getrennt. Zwischen dem dickwandigen Rohr und dem Injektorgehäuse 1 befindet sich ein Raum 8 für den Dampf, der durch den Dampfeinlass 4 eintreten soll.
Das dickwandige Rohr 5 ist aus einem lebensmittelzugelassenen Kunststoff, zum Beispiel nicht recyceltem PEEK (Polyetheretherketon) hergestellt. Das Rohr 5 kann auch aus Keramik oder einem ähnlichen Material hergestellt sein, das hohen Drücken widersteht und keine Flüssigkeit absorbiert. Das Material sollte auch lebensmittelzugelassen sein. Da das Rohr 5 mit dicken Wänden aus einem schlecht wärmeleitenden Material hergestellt ist, isoliert das Rohr 5 zwischen dem dampfgefüllten Raum 8 außerhalb des Rohrs 5 und dem Inneren 10 des Rohrs 5.
In dem dickwandigen Rohr 5 ist eine Vielzahl von kleinen durchgehenden Löchern vorgesehen, die eine große Anzahl von Kanälen 9 zwischen dem Dampfraum 8 und dem Inneren 10 des Rohrs 5 bilden. Die Kanäle 9 sind im Wesentlichen radial und sind in Reihen in Längsrichtung des Rohrs 5 verteilt. Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist jede zweite Reihe von Kanälen 9 um einen halben Abstand zwischen den Kanälen 9 versetzt.
In dem dickwandigen Rohr 5 ist ein Produktrohr 11 angeordnet. Das Produktrohr 11 weist in seinem einen Ende einen Einlass 12 für das Produkt auf, das durch den Einlass 2 eintritt. Indem der Einlass 12 so weit wie möglich von dem Produktauslass 3 weg angeordnet wird, wird bewirkt, dass das Produkt unabhängig davon, in welcher Regelposition sich der Injektor befindet, auf gleiche Weise durch den Injektor strömt.
Das Produktrohr 11 soll in dem dickwandigen Rohr 5 stufenlos verschiebbar sein. 1 zeigt eine maximale Position für das Produktrohr 11, in der der größere Teil des Produktrohrs 11 in dem Teil des Injektorgehäuses 1 angeordnet ist, in dem sich das dickwandige Rohr 5 nicht befindet. 4 zeigt eine minimale Position für das Produktrohr 11, in dem sich der größere Teil des Produktrohrs 11 im Inneren 10 des dickwandigen Rohrs 5 befindet.
In dem seinem Einlass 12 gegenüberliegenden Ende ist das Produktrohr 11 mit einer V-förmigen Kerbe 13 ausgebildet. Durch Änderung des Winkels und Bildung des V-förmig gekerbten Teils 13 kann die Regelkurve des Injektors geändert werden. Durch Verschieben des Produktrohrs 11 im dickwandigen Rohr 5 werden mehr oder weniger der Kanäle 9, durch die der Dampf strömen kann, freigelegt.
Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den 1 und 4 gezeigt wird, wird der Injektor mittels einer Gewinderegelvorrichtung 14 manuell geregelt. Als Alternative dazu ist es möglich, wie in 5, den Injektor gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Schaltvorrichtung 15 zu versehen. Die Schaltvorrichtung 15 kann durch Temperaturregelung gesteuert werden, wobei eine (nicht gezeigte) Temperaturanzeige unmittelbar hinter dem Auslass 3 des Injektors angeordnet wird. Als Alternative dazu kann die Schaltvorrichtung 15 mittels eines Konstantdruckreglers, an dem die Druckdifferenz an den Dampfkanälen 9 gemessen wird, sowie eines Temperaturfühlers, der über einen Temperaturregler oder ein standardmäßiges Regelventil den Druck des in den Injektor strömenden Dampfes erhöht oder verringert, gesteuert werden.
Das durch den Produkteinlass 2 eintretende Produkt kann ein relativ viskoses Lebensmittelprodukt, wie zum Beispiel teilweise gefrorenes Saftkonzentrat, Marmelade, Speiseeisgemische, Soßen und Suppen mit oder ohne Teilchen oder dergleichen, sein. Der Injektor kann natürlich auch für weniger viskose Produkte eingesetzt werden. Wenn das Produkt aus einem teilweise gefrorenen Saftkonzentrat besteht, kann es von größter Wichtigkeit sein, die Dampfzufuhr zu dem Injektor schnell regeln zu können, da das Saftkonzentrat große oder kleine Klumpen von Eiskristallen enthalten kann, was einen unterschiedlichen Energiezufuhrbedarf ergibt, um die gewünschte Temperatur des Produkts erreichen zu können.
Das durch den Einlass 2 einströmende Produkt tritt in das Injektorgehäuse 1 ein und strömt weiter durch den Einlass 12 des Produktrohrs 11. Der von dem Produkt eingeschlagene Weg wird mittels Pfeilen in 5 gezeigt. Es wird bewirkt, dass das Produkt durch das Produktrohr 11 strömt und weiter in Abhängigkeit davon, in welcher Regelposition sich das Produktrohr 11 befindet, in einen größeren oder kleineren Abschnitt des dickwandigen Rohrs 5 gelangt. Da das Produktrohr 11 die Kanäle 9 bedeckt, die dem Produkt keinen Dampf zuführen, besteht keine Gefahr, dass das Produkt in den inaktiven Kanälen 9 „herausmigriert". Wenn das Produkt in das dickwandige Rohr 5 strömt, wird Dampf unter hohem Druck durch die freigelegten Kanäle 9 zugeführt, und dann wird durch den Dampf verhindert, dass das Produkt in den Kanälen 9 „herausmigriert".
Wenn das Produktrohr 11 in der maximalen Position ( 1) angeordnet ist, liegt die maximale Anzahl von Dampfkanälen 9 frei, und eine große Dampfmenge kann in das Produkt gelangen. Da der Dampf in einer großen Anzahl von kleinen Kanälen 9 verteilt wird, wird eine äußerst gute Verteilung des Dampfes im Produkt und dadurch eine schnelle und effiziente Erwärmung des Produktes auf die erwünschte Temperatur erreicht.
Wenn sich das Produktrohr 11 in seiner minimalen Position (4) befindet, wird folglich eine minimale Anzahl von Dampfkanälen 9 freigelegt und eine minimale Dampfmenge kann in das Produkt strömen.
Nach der Erwärmung des Produkts auf die gewünschte Temperatur infolge des zugeführten Dampfes verlässt das Produkt den Injektor durch den Auslass 3. Hinter dem Auslass 3 ist normalerweise ein (nicht gezeigter) Puffertank zum Halten des Produkts auf der gewünschten Temperatur für eine gegebene, vorgewählte Zeitdauer angeordnet. Danach wird das Produkt weitergeleitet, zum Beispiel zum Kühlen und möglicherweise zur weiteren Behandlung sowie zur Endverpackung in Verbraucherpackungen.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung hervorgegangen sein wird, wird durch die vorliegende Erfindung ein verstellbarer Dampfinjektor realisiert, der sich einfach und effizient regeln lässt und der die den Injektoren nach dem Stand der Technik innewohnenden Nachteile nicht aufweist.

Claims

Verstellbarer Dampfinjektor mit einem Injektorgehäuse (1), das einen Einlass (2) für ein Produkt, einen Auslass (3) für das Produkt und einen Dampfeinlass (4) aufweist, wobei der Injektor weiterhin ein dickwandiges Rohr (5) enthält, das in dem Injektorgehäuse (1) enthalten ist und eine Vielzahl von durchgehenden Löchern aufweist, die im Wesentlichen radiale Kanäle (9) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dickwandigen Rohr (5) ein Produktrohr (11) angeordnet ist, das in Längsrichtung des Rohrs (5) stufenlos verschiebbar ist.
Verstellbarer Dampfinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktrohr (11) mittels einer Schaltvorrichtung (15) verschoben wird, wobei die Schaltvorrichtung (15) über eine unmittelbar hinter dem Auslass (3) des Injektors angeordnete Temperaturanzeige durch einen Temperaturregler gesteuert wird.
Verstellbarer Dampfinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktrohr (11) mittels einer Schaltvorrichtung (15) verschoben wird, wobei die Schaltvorrichtung (15) durch einen Konstantdruckregler gesteuert wird, wobei die Druckdifferenz an den Kanälen (9) gemessen wird.
Verstellbarer Dampfinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktrohr (11) zwischen einer maximalen Position und einer minimalen Position verschoben werden kann.
Verstellbarer Dampfinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktrohr (11) an seinem einem Ende V- förmig ausgekerbt (13) ist, um die Regelkurve des Injektors zu steuern.
Verstellbarer Dampfinjektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktrohr an seinem dem V-förmig ausgekerbten Ende (13) gegenüberliegenden Ende einen Produkteinlass (12) aufweist.
Verstellbarer Dampfinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Kanäle (9) entlang der Längsrichtung des Rohrs (5) in Reihen angeordnet sind und dass jede zweite Reihe von Kanälen (9) um einen halben Abstand zwischen den Kanälen (9) versetzt ist.