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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen einer Flüssigkeit
in einem kontinuierlichen Verfahren, wobei die Flüssigkeit
in Abwärtsrichtung
in einem freien Fall von einer Trägerplatte in einem geschlossenen
Behälter
bewegt und aus dem Behälter über eine
Ablaßabsperrvorrichtung
herausgeführt wird,
wobei Dampf zum Erhitzen der fallenden Flüssigkeit in den Behälter eingeführt wird,
welcher Dampf wenigstens teilweise in der Flüssigkeit kondensiert, wobei
Flüssigkeit
in einem Behältnis
am Boden des Behälters
gesammelt wird, welche Flüssigkeit
in dem Behältnis
für einige
Zeit gelagert wird, bevor sie über
die Ablaßabsperrvorrichtung
abgegeben wird, wobei das Niveau der Flüssigkeit in dem Behältnis gemessen
wird und die Ablaßabsperrvorrichtung in
Abhängigkeit
des gemessenen Flüssigkeitsniveaus
gesteuert wird. Ein Verfahren dieser Art ist in der WO 93/12673
vom gleichen Anmelder beschrieben.
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Mittels
eines solchen Verfahrens kann Flüssigkeit
schnell auf eine vorgegebenen Temperatur erwärmt werden und kann kurz bei
dieser Temperatur gehalten werden, beispielsweise für einen
Bruchteil einer Sekunde oder für
einige wenige Sekunden, wonach die Flüssigkeit über die Ablaßabsperrvorrichtung
abgegeben werden kann, beispielsweise in einen Expansionsbehälter, wo
die Temperatur der Flüssigkeit
schnell reduziert wird. Die Verwendung eines solchen Verfahrens
macht es beispielsweise möglich,
die Haltbarkeitsdauer von Milch zu verlängern, da Bakterien in der
Milch durch das Erhitzen abgetötet
werden, während
die kurze Dauer des Erhitzungsverfahrens den Geschmack der Milch
nicht beeinflußt.
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Um
ein optimales Ergebnis zu erhalten, ist es wichtig, daß die Temperatur
der Flüssigkeit
während des
Erhitzens und die Zeitdauer, während
welcher die Flüssigkeit
einer hohen Temperatur unterworfen wird, genau gesteuert werden.
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Durch
Sammeln der Flüssigkeit,
welche auf die gewünschte
Temperatur erwärmt
worden ist, während
sie von der Trägerplatte
herunterfällt,
in einem Behältnis
und Lagern derselben darin für
einige Zeit, kann die Zeitdauer, während welcher die Flüssigkeit
einer hohen Temperatur unterworfen wird, wie gewünscht eingestellt werden. Die
Dauer schließt wenigstens
einen Teil der Zeit ein, die es für die Flüssigkeit dauert, von der Trägerplatte
zum Behältnis
zu fallen, plus der Lagerzeit der Flüssigkeit im Behältnis.
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Das
Niveau der Flüssigkeit
im Behältnis
wird gemessen, und die Ablaßabsperrvorrichtung
wird in Abhängigkeit
von dem gemessenen Niveau gesteuert, so daß ein gewünschtes Flüssigkeitsniveau im Behältnis durch
Steuern der Ablaßabsperrvorrichtung
aufrechterhalten werden kann. Das Flüssigkeitsniveau kann dadurch
auf einem konstanten vorgegebenen Wert gehalten werden, welcher
Wert, in Kombination mit dem Volumen des Flüssigkeitsflusses in den Behälter, die
Verweilzeit der Flüssigkeit
im Behälter
bestimmt. Möglicherweise
wird es dadurch notwendig sein, die Tatsache zu berücksichtigen, daß wenigstens
ein Teil des Dampfes, der zum Behälter geliefert wird, kondensieren
wird, jedoch ist die Flüssigkeitsmenge,
die als ein Ergebnis desselben erzeugt wird, verhältnismäßig klein.
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Die
Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren bereitzustellen,
bei dem die verschiedenen Parameter des Verfahrens in einer effizienten,
verläßlichen
und genauen Art und Weise gesteuert werden können.
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Um
diese Aufgabe zu erfüllen
wird das Niveau der Flüssigkeit
in dem Behältnis
mittels eines Differentialdruckmeßgeräts gemessen, welches den Unterschied
des Drucks im Behälter
zwischen einer Stelle nahe der Bodenseite des Behältnisses
und einer Stelle über
dem Behältnis
mißt,
welcher Unterschied im Druck im wesentlichen bewirkt wird durch die Flüssigkeitssäule im Behältnis über der
Stelle nahe der Bodenseite des Behältnisses. In der Praxis ist
offensichtlich geworden, daß es
diese Messung ermöglicht,
das Niveau der Flüssigkeit
im Behältnis auf
eine verläßliche Art
und Weise zu bestimmen, insbesondere in einer verläßlicheren
Art und Weise als es mit einem Verfahren möglich ist, bei dem absolute
Druckwerte gemessen werden.
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Ferner
erscheint dieses Verfahren zum Bestimmen des Flüssigkeitsniveaus im Behältnis genauer
und verläßlicher
zu sein als Messungen, bei denen das Flüssigkeitsniveau direkt auf
eine Art und Weise gemessen wird, die per se für diese Materie bekannt ist.
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Bevorzugt
kann mittels eines Sensors bestimmt werden, ob eine bestimmte Stelle
im Behältnis unter
oder über
dem Flüssigkeitsniveau
ist, so daß Mittel
zum Bestimmen des Flüssigkeitsniveaus
im Behältnis
durch Variation des Flüssigkeitsniveaus während des
Messens auf eine solche Art und Weise kalibriert werden können, daß das Flüssigkeitsniveau die
bestimmte Stelle passieren wird. Auf diese Weise ist es möglich, jegliche
Abweichungen der Druckmessungen zu kompensieren, welche bewirkt
werden können
durch die Verschmutzung des Drucksensors, beispielsweise als ein
Ergebnis einer Ablagerung von Feststoffen darauf. Die Kalibration
der Differentialdruckmessung kann beispielsweise jeden Tag stattfinden,
oder jedes Mal, wenn das Verfahren gestartet wird, wodurch die Ablaßabsperrvorrichtung die
Flüssigkeitsmenge
vermindert, die abgegeben wird, bis das Flüssigkeitsniveau die bestimmte
Stelle des zuvor genannten Sensors passiert, in welchem Moment das
Differentialdruckmeßgerät auf den
damit verbundenen Wert zurückgesetzt
wird.
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Wenn
das Verfahren insbesondere in einem kontinuierlichen Verfahren verwendet
wird, wobei die Flüssigkeit,
die aus dem Behälter
abgegeben wird, in einer Verbraucherverpackung verpackt wird, nachdem
sie irgendeiner weiteren Behandlung, die erforderlich sein kann,
unterzogen worden ist, wird es vorteilhaft sein, wenn der Flüssigkeitsfluß durch
den Behälter
variiert werden kann, ohne daß dies
einen Einfluß auf
die Behandlung der Flüssigkeit
im Behälter aufweist.
Somit ist es möglich,
die Verwendung von Pufferbehältern
zum zeitweiligen Lagern der abgegebenen Flüssigkeit vor dem Verpacken
derselben zu vermeiden, was mehrere Vorteile bietet, unter anderem
die Tatsache, daß die
Möglichkeit
des Wiedereindringens von Bakterien in die Flüssigkeit somit vermindert wird.
Im Falle variierender Flüssigkeitsflüsse durch
den Behälter
ist es möglich,
ein konsistentes Behandlungsverfahren der Flüssigkeit im Behälter zu
bewahren, insbesondere in Bezug auf die Verweilzeit der Flüssigkeit
im Behälter,
mittels einer entsprechenden Steuerung des Flüssigkeitsniveaus im Behältnis. Während des
Verfahrens wird der Flüssigkeitsfluß zum Behälter reduziert,
während
das Flüssigkeitsniveau
im Behältnis
anteilig zur besagten Reduktion reduziert wird. Auf diese Weise
kann eine konstante Verweilzeit der Flüssigkeit im Behälter erreicht
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Rührer
im Behältnis
vorhanden, so daß zusätzliches Rühren der
Flüssigkeit,
die in dem Behältnis
vorhanden ist, möglich
ist. Insbesondere im Falle von weniger stabilen Flüssigkeiten,
welche Fraktionen enthalten, die dazu tendieren, sich an der Wand
des Behältnisses
abzulagern und somit irgendwelche Sensoren, die vorhanden sein können, verunreinigen,
kann beispielsweise das zusätzliche
Rühren
der Flüssigkeit
im Behältnis
Vorteile bieten.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines
oder mehrerer der zuvor genannten Verfahren.
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Weitere
Erscheinungen der Erfindung werden in der Beschreibung der Figuren
offenbart und in den Ansprüchen
definiert.
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Im
folgenden werden einige wenige Ausführungsformen einer Vorrichtung
zum Behandeln einer Flüssigkeit
veranschaulichend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
eine Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit, welche Vorrichtung
ein Behältnis zum
Lagern von Flüssigkeit
umfaßt;
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Behältnisses;
und
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3 zeigt
eine weitere Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssigkeit.
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Die
verschiedenen Figuren sind lediglich schematische Veranschaulichungen,
in denen sich entsprechende Teile durch die gleichen Zahlen bezeichnet
werden.
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1 zeigt
einen Behälter 1,
in dem eine Flüssigkeit
einer Wärmebehandlung
unterzogen werden kann. Die Flüssigkeit
wird über
eine Versorgungsleitung 2 geliefert, und das Volumen des
Flüssigkeitsflusses
zum Behälter 1 kann
mittels einer Versorgungsabsperrvorrichtung 3 gesteuert
werden. Die Flüssigkeit
wird über
Leitung 4 zu einer Trägerplatte 5 geführt, die
mit einer Anzahl von Durchlassen bereitgestellt ist, so daß die gelieferte
Flüssigkeit
in einer Anzahl von Strahlen von der Trägerplatte 5 nach unten
fällt.
Die Strahlen sind in den Figuren mittels von gestrichelten Linien 6 schematisch
gezeigt. Die Durchlasse in der Trägerplatte 5 sind in
den Figuren nicht gezeigt, sie weisen einen Durchmesser von beispielsweise
3 mm auf.
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Gemäß 1 wird
der Behälter 1 an
der Bodenseite mit einem Behältnis 7 in
der Form einer sich nach oben erstreckenden runden Röhre bereitgestellt,
die einen Durchmesser aufweist, der viel kleiner ist als der Querschnitt
des Behälters 1.
Eine verschließbare Öffnung 8 ist
an der Bodenseite des Behältnisses 7 vorhanden,
deren Durchflußfläche mittels
eines Absperrvorrichtungsbauteils 9 eingestellt und gesteuert
werden kann, das mittels eines Antriebsmotors 10 bewegt
werden kann.
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1 zeigt
ferner eine Versorgungsleitung 11 zum Liefern von Dampf
zum Behälter 1,
wodurch das Volumen des Lieferflusses mittels einer steuerbaren
Lieferungsabsperrvorrichtung 12 gesteuert wird. Innerhalb
des Behälters 1 wird
die Flüssigkeit, die
sich in einer Abwärtsrichtung
in Strahlen 6 bewegt, durch den gelieferten Dampf erhitzt,
wodurch wenigstens ein Teil des Dampfes in der Flüssigkeit kondensiert.
Die gefallene Flüssigkeit
wird im Behältnis 7 gesammelt
und darin zeitweilig gelagert, da ein vorgegebenes Flüssigkeitsniveau 13 darin
mittels des Absperrvorrichtungsbauteils 9 bewahrt wird.
Das Volumen des Flüssigkeitsversorgungsflusses
und des Flüssigkeitsniveaus 13 im
Behältnis 7 bestimmen
die Verweilzeit der Flüssigkeit
im Behälter 1. Nachdem
die Flüssigkeit
eine Ablaßabsperrvorrichtung 8, 9 passiert
hat, wird die Flüssigkeit
zu einem Expansionsbehälter
geführt,
der nicht gezeigt ist, wo die Flüssigkeit
abgekühlt
wird. Pfeil 14 zeigt die Richtung der Flüssigkeit,
die abgegeben wird, an.
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In
der Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, wird das Flüssigkeitsniveau 13 mittels
eines Differentialdruckmeßgeräts 15 bestimmt,
das, mittels einer Leitung 16, mit einem Drucksensor 17 nahe
der Bodenseite des Behältnisses 7 verbunden
ist, und das, über
eine Leitung 18, mit einem Drucksensor, der über dem
Behältnis 7 vorhanden
ist, verbunden ist. Der Unterschied zwischen dem Druck, der durch Sensor 17 gemessen
wird, und dem Druck, der durch Sensor 19 gemessen wird,
ist ein Maß für das Flüssigkeitsniveau 13.
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Die
Vorrichtung gemäß 1 ist
ferner mit einem Sensor 20 versehen, der mit einem Differentialdruckmeßgerät 15 mittels
einer Leitung 21 verbunden ist. Der Sensor 20 ist
eine Meßvorrichtung,
die detektiert, ob das Flüssigkeitsniveau 13 über oder unter
der Stelle liegt, wo der Sensor 20 vorhanden ist. Tatsächlich detektiert
der Sensor 20, ob ein Gas oder eine Flüssigkeit in dem Behältnis an
der Stelle des Sensors vorhanden ist. Die Bestimmung des Flüssigkeitsniveaus 13 mittels
der Differentialdruckmessung durch Sensoren 17, 19 kann
kalibriert werden durch Detektieren von Zeit zu Zeit, daß das Flüssigkeitsniveau 13 an
dem Niveau des Sensors 20 vorliegt, in welchem Moment die
Differentialdruckmessung auf den damit verbundenen Wert eingestellt
wird. Um ein gewünschtes
Flüssigkeitsniveau 13 zu bewahren, wird
ein Antriebsmotor 10 über
Leitung 22 mittels des Differentialdruckmeßgeräts 15 gesteuert.
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Die
Lieferung von Dampf über
Leitung 11 kann mittels einer steuerbaren Absperrvorrichtung 12 eingestellt
werden, beispielsweise in Abhängigkeit vom
Gasdruck, der im Behälter 1 vorherrscht.
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Die
gelieferte Flüssigkeitsmenge
kann während
des Verfahrens mittels einer Versorgungsabsperrvorrichtung 3 geändert werden,
während
die Verweilzeit der Flüssigkeit
im Behälter 1 auf
einem konstanten Niveau durch Verändern des Flüssigkeitsniveaus 13 bewahrt
werden kann, was durchgeführt
wird durch Steuern des Antriebsmotors 10. Ein bestimmtes
Flüssigkeitsniveau 13 wird
in Verbindung mit jedem Volumen des Flüssigkeitsversorgungsflusses
verwendet, so daß eine
vorgegebene Verweilzeit erhalten werden kann.
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Die
Vorrichtung gemäß 1 ist
ferner mit einem Infrarotsensor 23 versehen, der mit einer
Steuervorrichtung 25 mittels einer Leitung 24 verbunden ist.
Der Infrarotsensor 23 ist auf die Strahlen 6 der Flüssigkeit
gerichtet, so daß die
Temperatur der Flüssigkeitsstrahlen
auf eine verläßliche Art
und Weise gemessen werden kann. Die Steuervorrichtung 25 kann
ebenfalls andere Komponenten der Vorrichtung einstellen, beispielsweise
die Dampfversorgungsabsperrvorrichtung 12.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Behältnisses 7,
wobei die Ablaßabsperrvorrichtung 8, 9 neben
der Bodenseite des Behältnisses 7 angeordnet
ist. Der Unterschied zur Vorrichtung gemäß 1 ist das
Vorhandensein eines Rührers 26, welcher
Rührer
mittels eines Antriebsmotors 28 angetrieben wird. Der Rührer kann
Feststoffe davon abhalten, sich an der Wand des Behältnisses 7 abzulagern,
insbesondere wenn die Flüssigkeit
nicht sehr stabil ist. Auf diese Weise ist es möglich, Sensoren 17, 20 davon
abzuhalten, zu einem solchen Ausmaß verunreinigt zu werden, daß deren
Detektionsgenauigkeit beeinträchtigt
wird. Der Rührer 26 stellt
ferner eine gleichmäßige Temperaturverteilung
innerhalb der gelagerten Flüssigkeit
bereit, wodurch ein ausgedehnter Kontakt zwischen der Flüssigkeit
und der Wand des Behältnisses 7 vermieden
wird, so daß Wärmeaustausch,
der dadurch stattfindet, keine negativen Folgen für die Flüssigkeit
haben wird.
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Ein
Zwischenraum 33 ist in 1 gezeigt, um
um Rohr 4 vorhanden zu sein, welcher Zwischenraum einen
Isolationsraum zwischen Rohr 4 und dem Inneren des Behälters 1 bildet.
Es ist Tatsache, daß die
Flüssigkeit
nicht erwärmt
werden darf, bevor sie die Trägerplatte 5 verlassen
hat. In diesem Zusammenhang kann die Platte 5 aus einem
Material hergestellt werden, das Wärme nicht sehr gut leitet,
so daß es
kaum eine Erwärmung
der Flüssigkeit
gibt, wenn überhaupt,
während
der Zeit, die die Flüssigkeit
in den Durchlässen
der Trägerplatte 5 vorhanden
ist.
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Die
veranschaulichten Ausführungsformen werden
lediglich als Beispiele betrachtet, ebenfalls sind andere Ausführungsformen
möglich.