DE60213073T2 - Heating device for products, in particular pasty products - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum Aufheizen von, insbesondere viskosen, Produkten, umfassend mindestens eine Heizleitung zum Durchleiten der genannten Produkte. Es kann sich dabei insbesondere um Lebensmittelprodukte handeln, die einer Behandlung durch Kochen, Sterilisierung, Pasteurisierung, Thermisation oder jeder anderen wesentlichen Behandlung bei der Verarbeitung von Lebensmitteln unterzogen werden. Es kann sich ebenfalls um die Behandlung von Abprodukten für die Verwertung bestimmter Nebenprodukte handeln.The The present invention relates to a plant for heating, in particular Viscous, products, comprising at least one heating cable for passing of the named products. It may be food products in particular treated by cooking, sterilization, pasteurization, Thermisation or any other essential treatment in the Processing of food. It may too to the treatment of waste products for the recovery of certain By-products act.
Bei diesen Verarbeitungsschritten muss die Behandlung so effizient wie möglich durchgeführt werden, und die exzellente Qualität der Produkte muss erhalten bleiben – ein Ziel das in allen Bereichen der Lebensmittelindustrie verfolgt wird, wo man die Bestimmungen und Vorschriften im Zusammenhang mit dem Vitamingehalt, der Textur, der Farbe der Produkte usw. einhalten muss.at These processing steps must be as efficient as treatment possible be performed, and the excellent quality the products must be preserved - a goal in all areas the food industry is tracked where you can find the provisions and regulations relating to vitamin content, texture, the color of the products and so on.
Bei bestimmten bekannten Anlagen erfolgt eine kontinuierliche Aufheizung des Produkts, wobei dieses ohne Unterbrechung durch eine Leitung mit einer Wärme leitenden und von außen beheizten Wand fließt. Die Geschwindigkeit des Produkts ist an der Wand jedoch gleich null, und sein schichtweises Abfließverhalten ist die Ursache einer schlechten Übertragung der Wärme sowie einer stark heterogenen Aufheizung des Produkts, die in der Mitte des Stroms deutlich geringer als in der Nähe der Wand ist. Dies ist umso störender, als die Wandtemperatur aufgrund des geringen Wärmeaustauschkoeffizienten relativ hoch sein muss. Darüber hinaus ist die Aufheizzeit ebenfalls von Bedeutung, da die pro Leistungseinheit übertragbare Leistung gering ist.at certain known systems is a continuous heating of the product, this without interruption by a line with a heat conducting and from the outside heated wall flows. However, the speed of the product is zero on the wall, and its stratified discharge behavior is the cause of a bad transfer of heat as well a highly heterogeneous heating of the product in the middle the current is significantly lower than near the wall. This is all the more disturbing, as the wall temperature relative to the low heat exchange coefficient must be high. About that In addition, the heating time is also important because the per unit power transferable Performance is low.
Um
bestimmte dieser Nachteile zu beheben, wurde in
In
dieser bekannten Anlage fließen
die Produkte ohne Unterbrechung in der Längsrichtung der Leitung und
werden kontinuierlich durch Durchleiten von elektrischem Strom durch
das Produkt zwischen Elektroden aufgeheizt, bei denen es sich um
im Inneren der Leitung befestigte Querelektroden handelt, die eine
Sternform besitzen oder in gleichwertiger Weise aus jeweils einer
Reihe von Stangen oder einem quer in der Leitung angeordneten Gitter
gebildet werden. Es ist im Grunde ausreichend, durchbrochene Elektroden,
die in Ebenen quer zur Leitung befestigt sind, anzuordnen, um Hindernisse
für den
Produktstrom zu erhalten und diesen zu vermischen, wobei die Queranordnung
der Elektroden entlang der Leitung gemäß
Eine solche bekannte Anlage behebt jedoch nicht alle vorgenannten Nachteile.A However, such known system does not solve all the aforementioned disadvantages.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und die Wärmebehandlung des Produkts deutlich homogener zu gestalten, und somit die Qualität des bearbeiteten Produkts zu erhöhen, ohne die für eine bestimmte Durchflussmenge aufgewandte Heizleistung steigern zu müssen.aim It is the object of the present invention to overcome these disadvantages of the prior art Eliminate technique and heat treatment significantly more homogeneous and thus the quality of the processed product Increase product, without the for increase a certain flow rate spent heating power to have to.
Hierzu wird eine Anlage nach der vorliegenden Erfindung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 realisiert. Aufzuheizende Produktmengen werden sequentiell zwischen die Elektroden geführt, um dort während einer bestimmten Zeit der ohmschen Aufheizung zu verweilen, wobei der Strom zwischen den Elektroden fließt und den gesamten Querschnitt der zugeführten und zwischen diesen Elektroden gehaltenen Produktmenge durchquert, woraufhin die Menge des behandelten Produkts aus der genannten Leitung abgeleitet wird.For this is a plant according to the present invention according to the preamble realized by claim 1. Product quantities to be heated become sequential guided between the electrodes, around there while a certain time to linger the ohmic heating, wherein the current flows between the electrodes and the entire cross section the supplied and traversing the amount of product held between these electrodes, whereupon the amount of the treated product from said conduit is derived.
Auf diese Weise wird eine ohmsche Volumenaufheizung der Masse des Produkts auf vollständig gleichmäßige Weise vorgenommen, da das Produkt während seiner Behandlung nicht fließt und keine heiße Wand vorhanden ist. Das Produkt fließt lediglich während seiner Zuführung in die oder seiner Ableitung aus der Leitung. Somit kann man eine geringere Heizenergie als bei bekannten Anlagen aufwenden und aufgrund der Reduzierung der Verluste gleichzeitig ein besseres Ergebnis erzielen. Zwar wird das Produkt während seiner Behandlung in der Leitung festgehalten, doch kann durch den Einsatz mehrerer parallel gespeister Leitungen, die mit einer bestimmten Versetzung arbeiten, eine hohe Durchflussmenge mit einem praktisch ununterbrochenen Strom des behandelten Produkts erzielt werden.On This way, a volume ohmic heating of the mass of the product on complete even way made since the product during his treatment does not flow and no hot Wall is present. The product flows only during his feed into or out of the line. Thus one can one lower heating energy than in known systems and spend due At the same time, the reduction of losses is a better result achieve. Although the product is in his treatment in held the line, but can by the use of several parallel powered cables that work with a certain displacement, a high flow rate with a virtually uninterrupted flow of the treated product.
Die Anlage kann ferner Anspruch 2 entsprechen.The Appendix may further claim 2 correspond.
Ferner kann vorgesehen werden, dass jede Elektrode einerseits mechanisch mit einem Motor, der in der Lage ist, die Elektrode zwischen ihrer Öffnungsstellung und ihrer Schließstellung zu drehen, und andererseits elektrisch über eine Anschlussklemme mit der Stromversorgungsquelle verbunden ist, wobei diese mechanische und diese elektrische Verbindung durch dichte Durchführungen durch die Wand der Leitung gewährleistet werden.Further can be provided that each electrode on the one hand mechanically with a motor that is able to move the electrode between its open position and their closed position to turn, and on the other hand electrically via a terminal with the power source is connected, this mechanical and this electrical connection through tight bushings ensured by the wall of the pipe become.
Vorteilhafterweise besteht die Leitung aus mehreren Rohrabschnitten, die so ausgerichtet sind, dass sie einen durchgehenden und glatten Kanal bilden, wobei zwei benachbarte Abschnitte durch ein rohrförmiges Verbindungsstück aus elektrisch isolierendem Werkstoff, das eine Aufnahme für eine Zwischenelektrode bildet, getrennt werden, dieses Verbindungsstück durch Befestigungsflansche mit den beiden benachbarten Rohrabschnitten verbunden ist und Stücke desselben Typs Elektrodenaufnahmen bilden, die an den beiden Enden der genannten Leitung vorgesehen und durch Flansche mit Einleitungs- bzw. Ableitungsrohren mit metallischen Anschlüssen verbunden sind.Advantageously, the conduit consists of a plurality of pipe sections, which are aligned so that they form a continuous and smooth channel, wherein two adjacent sections through a tubular connector of electrically insulating material forming a receptacle for an intermediate electrode are separated, this connector is connected by mounting flanges with the two adjacent pipe sections and pieces of the same type form electrode receptacles provided at the two ends of said conduit and by flanges with inlet - And drainage pipes are connected to metallic terminals.
Es kann zum Beispiel vorgesehen werden, dass jede Leitung aus zwei aufeinander folgenden Rohrabschnitten besteht und somit drei Elektroden umfasst, die in drei entsprechenden Verbindungsstücken angeordnet sind. Die Zwischenelektrode wird in diesem Fall vorteilhafterweise über einen Isolationstransformator mit einer Phase einer Einphasenwechselstromquelle verbunden, wobei die Endelektroden mit der anderen Phase verbunden sowie geerdet werden. Für hohe Leistungen kann auch eine dreiphasige Stromversorgung, mit vier Elektroden, die drei Aufheizabschnitte definieren, eingesetzt werden, wobei die Endelektroden geerdet werden. Mit anderen Worten, die Leitung besteht in diesem Fall aus drei aufeinander folgenden Rohrabschnitten und umfasst somit vier Elektroden, die in vier entsprechenden Verbindungsstücken angeordnet sind, wobei die beiden Zwischenelektroden über einen Isolationstransformator mit den Phasen einer Dreiphasenwechselstromquelle verbunden und die beiden Endelektroden geerdet sind.It For example, it can be provided that each line consists of two consists of successive pipe sections and thus comprises three electrodes, which are arranged in three corresponding connecting pieces. The intermediate electrode is in this case advantageously via an isolation transformer connected to a phase of a single phase AC source, wherein the end electrodes are connected to the other phase and earthed. For high Power can also be a three-phase power supply, with four Electrodes that define three heating sections, are used the end electrodes are grounded. In other words, the line consists in this case of three consecutive pipe sections and thus includes four electrodes arranged in four corresponding connectors are, with the two intermediate electrodes via an isolation transformer connected to the phases of a three-phase AC power source and the two end electrodes are grounded.
Um die Durchflussmenge einer Anlage gemäß der Erfindung zu erhöhen und dafür zu sorgen, dass das behandelte Produkt nahezu kontinuierlich abfließt, ist es ferner von Vorteil vorzusehen, dass diese Anlage mehrere parallel mit Produktmengen gespeiste Leitungen mit versetzten Heizzyklen umfasst, sodass sich eine Leitung in der Produktbeschickungs- oder -ableitungsphase befindet, während sich eine andere Leitung in der Heizphase befindet. Die Stromversorgung der verschiedenen Leitungen kann durch eine gemeinsame Vorrichtung erfolgen, indem ein Leistungsstellglied eingesetzt wird, welches der Reihe nach die Stromversorgung der Leitung, deren Heizphase beginnen soll, einschaltet.Around to increase the flow rate of a plant according to the invention and for that too ensure that the treated product drains almost continuously it is also advantageous to provide that this system several parallel Lines fed with product quantities with staggered heating cycles so that there is a line in the product feed or discharge phase is located while another line is in the heating phase. The power supply The different lines can be connected by a common device be done by a power actuator is used, which in turn, the power supply of the line whose heating phase should start, turn on.
Als nicht einschränkendes Beispiel wird nachfolgend eine Ausführungsweise der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur beschrieben, in der eine Anlage mit drei Elektroden und zwei Abschnitten schematisch dargestellt ist.When not restrictive Example will be below an embodiment of the invention below Reference to the attached Figure described in which a plant with three electrodes and two sections is shown schematically.
Die
Wärmebehandlungsleitung
der Anlage umfasst zwei Rohrabschnitte
Gegenüber dem
Zwischenstück
Bezüglich des
elektrischen Schaltbildes (nicht dargestellt) wird die zentrale
Klemme
Der Betriebsablauf der Anlage, dessen einzelne Phasen durch einen Automaten kontrolliert werden können, entspricht dem folgenden Schema:
- – Befehl
zur Drehung der Elektroden
3 , um sie in eine Öffnungsstellung parallel zur Achse der Behandlungsleitung zu überführen; - – Einleitung des zu behandelnden Produkts am Einlassende der Leitung durch ein Pumpsystem und, im Falle eines extrem viskosen Produkts, eventuell durch einen Speiser;
- – Befehl
zur Drehung der Elektroden
3 , um sie in eine Schließstellung senkrecht zur Achse der Leitung zu überführen, wodurch zwei identische Heizabschnitte gebildet werden; - – Unter Spannung Setzen der Elektroden während der Zeit, die erforderlich ist, damit die Temperatur bis auf den gewählten Wert steigt, anschließend, eventuell nach einem Temperaturerhaltungszeitraum, Trennen von der Stromversorgung;
- – Drehen der Elektroden in entgegengesetzter Richtung, um sie in die Öffnungsstellung zu überführen; und
- – erneute Inbetriebsetzung des Pumpsystems, wobei das in die Leitung einfließende Produkt das behandelte Produkt verdrängt und dieses aus der Leitung abgeführt wird.
- - command to rotate the electrodes
3 to transfer them to an open position parallel to the axis of the treatment line; - - introduction of the product to be treated at the inlet end of the line through a pumping system and, in the case of an extremely viscous product, possibly through a feeder;
- - command to rotate the electrodes
3 to transfer them into a closed position perpendicular to the axis of the conduit, whereby two identical heating sections are formed; - - Under voltage setting of the electrodes during the time required for the temperature to rise to the selected value, then, possibly after a temperature maintenance period, disconnecting from the power supply;
- Turning the electrodes in the opposite direction to transfer them to the open position; and
- - Recommissioning of the pumping system, wherein the product flowing into the line displaces the treated product and this is discharged from the line.
Nun kann ein neuer Zyklus, der mit dem vorhergehenden Zyklus identisch ist, durchlaufen werden.Now can be a new cycle, identical to the previous cycle is to be gone through.
Es leuchtet ein, dass die geometrischen und elektrischen Eigenschaften der Anlage auf der Grundlage eines Lastenhefts, welches die Anfangs- und Endtemperatur des Produkts, seine elektrischen Leitfähigkeitswerte bei diesen Temperaturen sowie die stündliche Durchflussmenge des Produkts, die Anzahl der Aufheizvorgänge pro Stunde oder die Aufheizzeit spezifiziert, bestimmt werden. Die Auslegung wird unter Berücksichtigung insbesondere der an den Elektroden anlegbaren maximalen Spannung und der an ihrer Oberfläche zulässigen Stromdichte, die bei bestimmten Werkstoffen bei durchgehend ungefähr 2500 A/m2, bei einer Frequenz von 50 Hz, liegen kann, berechnet.It is clear that the geometric and electrical characteristics of the installation are based on a specification that specifies the initial and final temperature of the product, its electrical conductivity at these temperatures, the hourly flow rate of the product, the number of heating cycles per hour or the heating time to be determined. The design is calculated taking into account, in particular, the maximum voltage which can be applied to the electrodes and the current density permissible on their surface, which for certain materials may be approximately 2500 A / m 2 at a frequency of 50 Hz.
Der Werkstoff der Elektroden wird entsprechend der Beschaffenheit des behandelten Produkts, der Stromdichte und der Stromfrequenz ausgewählt. Es darf prinzipiell zu keiner Korrosion und zu keiner elektrochemischen Reaktion mit dem Produkt kommen. Solche Werkstoffe werden im französischen Patent Nr. 98 03 154 der Anmelderin vorgeschlagen.Of the Material of the electrodes is according to the nature of the treated product, the current density and the current frequency selected. It may in principle be no corrosion and no electrochemical Reaction with the product come. Such materials are in the French patent No. 98 03 154 proposed by the Applicant.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass sie die Aufheizung sehr viskoser und thermosensibler Produkte ermöglicht und eine große Zahl der Nachteile klassischer Anlagen, unabhängig von der Viskosität des Produkts, beseitigt. Da keine heiße Wand vorliegt, gibt es kein Überhitzungsrisiko und die Aufheizung des Produkts weist eine hervorragende Homogenität auf und kann, selbst bei einem reduzierten Aufwand an elektrischer Energie, relativ schnell erfolgen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Produkte vorzugsweise eine elektrische Leitfähigkeit von unter 20 S/m besitzen sollten.The The present invention has the advantage of greatly increasing the heating viscous and thermosensitive products and allows a large number of Disadvantages of classical systems, regardless of the viscosity of the product, eliminated. There is no hot wall there is no overheating risk and the heating of the product exhibits excellent homogeneity and can, even with a reduced amount of electrical energy, done relatively quickly. It should be noted that the products preferably have an electrical conductivity of less than 20 S / m should.
Wie bereits weiter oben erwähnt, kann man die Durchflussmenge einer solchen Anlage darüber hinaus weiter erhöhen, indem mehrere, bezüglich des Produkts, parallel gespeiste Leitungen mit einer zeitlichen Versetzung der einzelnen Betriebsphasen eingesetzt werden, wobei eine Leitung sich zum Beispiel in der Produktbeschickungs- oder -ableitungsphase befindet, während eine andere Leitung sich in der Heizphase befindet. Diese Phasen werden vorzugsweise durch einen Automaten oder ein anderes Steuergerät gesteuert, welches ebenfalls die Wechselstromversorgung der Elektroden der einzigen Leitung, die sich in der Heizphase befindet, über ein Leistungsstellglied, automatisch einschalten kann. Auf diese Weise kann man eine praktisch durchgehende Erzeugung des behandelten Produkts realisieren, ohne den Bedarf an installierter elektrischer Leistung zu erhöhen.As already mentioned above, You can see the flow rate of such a plant beyond continue to increase, by several, regarding the Products, parallel-fed lines with a time offset the individual operating phases are used, wherein a line for example, in the product feed or discharge phase is while another line is in the heating phase. These phases are preferably controlled by a machine or other control device, which also the AC power supply of the electrodes single line, which is in the heating phase, via a power actuator, can turn on automatically. That way you can get a handy one realize continuous production of the treated product, without to increase the demand for installed electrical power.
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