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Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung US 60/073,773, die am 5.2.1998
eingereicht wurde und den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung US 60/101,378,
die am 22.9.1998 eingereicht wurde.
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HINTERGRUND
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Die
Vorhersage und Steuerung der Verweildauer eines Objektes oder Teilchens
in einem Reaktor, Wärmeaustauscher
oder Halterohr ist für
viele Durchflussverarbeitungsverfahren wichtig. Ein Beispiel eines
Durchflussverarbeitungsverfahrens ist die keimfreie Verarbeitung
von auf einer Flüssigkeit
basierenden Lebensmitteln, wie z.B. von Kartoffelsuppe. Für gewöhnlich beinhalten
auf einer Flüssigkeit basierende
Lebensmittel flüssige
Teilchen, große feste
Teilchen und kleinere feste Teilchen. Die Vorhersage und Steuerung
der Verweildauer eines Teilchens sichert die richtige Verarbeitungsdauer
für das Teilchen.
Die Verweildauer von großen
festen Teilchen ist besonders wichtig während dem keimfreien Verarbeiten
von Lebensmitteln mit großen
festen Teilchen. Durchflussverfahren beinhalten für gewöhnlich einen
durch zumindest eine Wand begrenzten Fluss. Somit kann der Fluss
der Teilchen nahe der Wand langsamer sein als weg von der Wand.
Tatsächlich
ist in einem Rohr mit laminarem Fluss der äußere Abschnitt des Flusses
für gewöhnlich wesentlich
langsamer als der mittige Abschnitt des Flusses. Dies ruft eine
Situation hervor, in der einzelne Teilchen des Flusses aufgrund
der verschiedenen Verweildauern zu lange oder zu kurz verarbeitet
sein können.
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Herkömmliche
Durchflussreaktoren, Wärmeaustauscher
und Halterohre haben relativ breite Verteilungen von Verweildauern
für einzelne
Teilchen des Flusses. Die einzelnen Teilchen können wesentlich längere oder
kürzere
Verarbeitungsdauern haben als die durchschnittliche Verarbeitungsdauer
aller Teilchen. Eine breite Verteilung der Verweildauer bedeutet,
dass einige Teilchen wesentlich kürzer verarbeitet werden, während andere
Teilchen wesentlich länger
verarbeitet werden. Zum Ausgleichen wird häufig die Verarbeitungsdauer
verlängert
um sicherzustellen, dass die sich am schnellsten bewegenden Teilchen
die geringste erlaubte Verarbeitung erfahren. Dabei ist der Nachteil,
dass die sich am langsamsten bewegenden Teilchen zu lange verarbeitet werden.
In Abhängigkeit
von der Anwendung kann dies zu einem Produkt minderer Qualität, einem
erhöhten
Energieverbrauch und verringerten Durchsatz führen.
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Verschiedene
Ansätze
wurden verwendet, um die mit der breiten Verteilung der Verweildauer
bei der Durchflussverarbeitung verbundenen Probleme zu lösen. Ein
erster Ansatz ist die Verwendung von empirischen Daten oder mathematischen
Modellen zum Bestimmen der Verteilung der Verweildauer für eine bestimmte
Gruppe von Flussbedingungen der einzelnen Teilchen. Sobald die Verteilung
festgelegt ist, kann die Verarbeitungsdauer passend eingestellt werden.
Das Problem ist, dass das genaue Modellieren der Verweildauer aufgrund
der Wechselwirkung einer Vielzahl von Faktoren ein kompliziertes
Verfahren ist. Genauso ist das Sammeln von empirischen Daten schwierig,
da scheinbar unwichtige, unkontrollierte Unterschiede in den Flussbedingungen
in wichtigen Änderungen
der Verweildauerverteilung resultieren können. Ein zweiter Ansatz ist
es, die Flussparameter, wie z.B. laminarer oder turbulenter Fluss, Röhrendurchmesser,
Röhrenlänge oder
Flusspfad so zu steuern, dass die gewünschte Verteilung der Verweildauer
erzeugt wird. Die Steuerung der Flussparameter zum Erreichen der
gewünschten
Verteilung der Verweildauer ist aus den gleichen Gründen problematisch
wie der erste Ansatz. Des weiteren, selbst wenn die Verweildauer
genau vorhergesagt oder gemessen werden kann, verbleibt die Tatsache,
dass die Verteilung oft breiter als gewünscht ist und die Flussparametersteuerung
oft ungeeignet ist, eine schmale Verteilung der Verweildauer zu
erreichen. Ein dritter Ansatz ist es, Chargenverarbeitung anstelle
von Durchflussverarbeitung zu verwenden. Die Chargenverarbeitung
kann leicht eine schmale Verteilung der Verweildauer bereitstellen
und ist oftmals die beste Lösung.
Die Probleme bei der Chargenverarbeitung sind, dass sie Materialhandhabungsprobleme,
Planungsprobleme erzeugen und teurer ist. Ein letzter Ansatz ist
die Entwicklung von Mechanismen, welche die Verweildauer physikalisch
steuern. Derzeitige Anwendungen dieses Ansatzes sind nicht ohne
Nachteile. Einige sind schwierig zu implementieren, einige beschädigen Teilchen
des Flusses, während
andere nicht immer eine gleichmäßige Steuerung
der Verweildauer bereitstellen.
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Ein
Beispiel eines Mechanismus, der die Verweildauer physikalisch steuert,
ist in dem niederländischen
Patent NL-8700456 offenbart. Diese Druckschrift offenbart eine Segmentflussvorrichtung
für den
Transport von Lebensmitteln, wobei die Lebensmittel in Kammern transportiert
werden, die durch Barrieren derart abgedichtet sind, dass die individuelle
Verarbeitung der Lebensmittel erlaubt wird. Jedoch erlaubt die offenbarte
Segmentflussvorrichtung keine besondere Steuerung der Verweildauer
der flüssigen Teilchen
außer
den festen Teilchen in dem Fluss. Dies führt zu der zu langen Verarbeitung
einiger der Teilchen in dem Fluss, wodurch die Produktqualität vermindert
wird.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System für die gleichmäßige Verarbeitung eines
Flusses von Teilchen bereitzustellen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Steuerung der Verweildauer
einzelner Teilchen in einem Durchflussverarbeitungsverfahren bereitzustellen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen,
um die Notwendigkeit von zu lange verarbeiteten Lebensmitteln zu
vermeiden, um Sicherheitserfordernissen in einem Durchflussverarbeitungsverfahren
zu entsprechen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Segmentflussvorrichtung zum Steuern
der Verweildauer von Teilchen in einem Fluss bereit. Die Vorrichtung beinhaltet
einen Verarbeitungskanal mit einem eingangsseitigen Ende und einem
ausgangsseitigen Ende. Ein Einspeiseanschluss ist an dem eingangsseitigen
Ende zum Einbringen des zu verarbeitenden Flusses vorgesehen. Ein
Abführanschluss
ist an dem ausgangsseitigen Ende zum Entfernen des Flusses nach
dem Bearbeiten vorgesehen. Die Vorrichtung beinhaltet eine Reihe
von Barrieren, die sich durch den Verarbeitungskanal derart bewegen,
dass der Fluss während
der Verarbeitung segmentiert wird, um die Steuerung der Verweildauer
der Teilchen des Flusses zu erlauben. Ein Fortführungsabschnitt stellt einen
Pfad zwischen dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Ende
des Verarbeitungskanals bereit zum Empfangen der Barrieren von dem
ausgangsseitigen Ende und zum Zurückbringen der Barrieren zu
dem eingangsseitigen Ende. Ein erster Einlass in der Vorrichtung
ist zum Bereitstellen eines Eingangsdruckes an das eingangsseitige
Ende vorgesehen und ein zweiter Einlass ist zum Bereitstellen eines
Auslassdruckes an dem ausgangsseitigen Ende vorgesehen, so dass
der Einlass- und Auslassdruck auch zum Steuern des Flusses verwendet
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Von
den Figuren zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht von miteinander verbundenen Barrieren gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht von miteinander verbundenen Barrieren mit
Lochungen in einer Ausschnitts-Ansicht
eines Verarbeitungskanals gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines anderen Typs von miteinander verbundenen
Barrieren in einem Kanal gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
perspektivische Ansicht von nicht miteinander verbundenen Barrieren
in einer Ausschnitts-Ansicht eines Verarbeitungskanals gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
Querschnittsansicht eines Durchflussverarbeitungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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6 eine
Querschnittsansicht einer Dichtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Segmentflussvorrichtung zum Durchführen der
Funktionen eines Reaktors, Wärmeaustauschers
oder Halterohres oder ihrer Kombination. Die Vorrichtung steuert
die Verweildauer aller der flüssigen
und festen Teilchen, welche einen Fluss in der Vorrichtung ausmachen. Die
Vorhersage und Steuerung der Verweildauer ist insbesondere wichtig
bei der keimfreien Durchflussverarbeitung von auf einer Flüssigkeit
basierenden Lebensmitteln mit großen festen Teilchen. Durch Steuern
der Verweildauer wird die Vorhersage der Verweildauer während der
Verarbeitung ein geringeres Problem. Die Segmentflussvorrichtung
verringert den Unterschied in der Verweildauer zwischen den sich
am schnellsten und am langsamsten bewegenden Teilchen des Flusses.
Die Vorrichtung erlaubt allen Teilchen, nahezu die gleiche Verarbeitungsdauer zu
erhalten. Wenn die Teilchen eines Flusses nahezu die gleiche Verarbeitungszeit
erhalten, werden die Teilchen weniger wahrscheinlich zu kurz oder
zu lange verarbeitet. Falls gewünscht
erlaubt die Vorrichtung, dass die Verweildauer der größeren festen
Teilchen derart gesteuert wird, dass sie länger oder kürzer als der Durchschnitt der
Verweildauer der anderen Teilchen des Flusses, wie z.B. der flüssigen und kleineren
festen Teilchen, ist. Durchgehend wird die Segmentflussvorrichtung
unter Verwendung des Beispiels des Bearbeitens von auf einer Flüssigkeit
basierenden Lebensmitteln, wie z.B. Kartoffelsuppe, diskutiert.
Die Segmentflussvorrichtung erlaubt, den auf einer Flüssigkeit
basierenden Lebensmitteln, die feste Teilchen, wie z.B. Kartoffeln,
enthalten, kontinuierlich und thermisch verarbeitet zu werden. Die
Vorrichtung kann derart verwendet werden, dass auf einfache Art
und Weise sichergestellt wird, dass jedes Lebensmittelteilchen für die mikrobielle
Sicherheit eine ausreichende thermische Behandlung erhält, während die
Möglichkeit
des zu lange Verarbeitens verringert wird.
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Die
vorliegende Erfindung verwendet eine Reihe von physikalischen Barrieren 10.
Beispiele verschiedener Barrieren 10 sind in den 1 bis 4 dargestellt.
Die Barrieren 10 bewegen sich eine nach der anderen durch
einen Verarbeitungskanal 12. Die gezeigten Beispiele beinhalten
Barrieren 10, die miteinander verbunden sind, und Barrieren 10,
die nicht miteinander verbunden sind. Die Barrieren 10 können aus
einem weichen flexiblen Material oder aus einem steifen Material
sein. Der Kanal 12 kann gerade oder gekrümmt und
rund oder unrund im Querschnitt sein. 1 zeigt
eine Reihe von Barrieren 10, die feste runde Scheiben 14 sind,
welche durch Stäbe 16 miteinander
verbunden sind. Die Stäbe 16 haben
hakenförmige
Enden 18, die ineinander eingreifen. 2 zeigt
eine Reihe von Barrieren 10, die runde Scheiben 14 mit
Lochungen 20 und durch Stäbe 16 miteinander
verbunden sind. Die Scheiben 14 sind in einem runden Kanal 12 dargestellt,
wobei ein Spalt 24 zwischen der Innenwand 26 des
Kanals 12 und den Scheiben 14 vorhanden ist. 3 zeigt eine
Reihe von Barrieren 10, die rechteckige Platten 30 sind,
welche an ein Förderband 32 angebracht sind.
Die rechteckigen Platten 30 sind in einem rechteckigen
Kanal 12 dargestellt. 4 zeigt
eine Reihe von Barrieren 10, welche nicht miteinander verbundene
Kugeln 36 sind. Die Kugeln 36 werden durch die
Kraft des Flusses in dem Kanal vorwärtsgetrieben. Die nicht miteinander
verbundenen Barrieren 10 können nahezu jede geometrische
Form aufweisen. Die in den 1 bis 4 dargestellte
Spalte 24 und Lochungen 20 können in vielen Kombinationen
oder Konfigurationen angewendet werden und sind nicht beschränkt auf
die spezielle Art und Weise jedes der gezeigten Beispiele.
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In
jedem der obigen Fälle
bewegen sich die Barrieren 10 mit dem Fluss in dem Kanal 12 und
teilen daher den Fluss in kleinere Segmente. Die Barrieren 10 verringern
oder eliminieren das Durchmischen der Teilchen in einem Segment
mit den Teilchen eines anderen Segments. Abhängig von der Anwendung können die
physikalischen Barrieren 10 eine Dichtung ohne Spalt 24 oder
Lochungen 20 derart bereitstellen, dass im wesentlichen
das Durchmischen aller flüssigen
und festen Teilchen zwischen den Segmenten verhindert wird. Alternativ
können die
Barrieren 10 aus einer ungedichteten Abwandlung durch Einstellen
des Spaltes 24 zwischen den Barrieren 10 und der
Innenwand 26 des Kanals 12 und/oder mit den Lochungen 20 bestehen.
Der Spalt 24 und die Lochungen 20 erlauben das
Durchmischen der flüssigen
Teilchen und der kleineren festen Teilchen, während das Mischen der größeren festen Teilchen
zwischen den Segmenten verhindert wird. Wenn den flüssigen und
den kleineren festen Teilchen des Flusses erlaubt wird, sich zwischen
den Segmenten zu bewegen, kann die durchschnittliche Verweildauer
dieser Teilchen derart gesteuert werden, dass sie länger oder
kürzer
als die der zwischen den Barrieren 10 eingeschlossenen
Teilchen ist. Die Steuerung der flüssigen und kleineren festen
Teilchen wird in dieser Beschreibung weiter erklärt werden.
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Das
Beispiel der keimfreien Durchflussverarbeitung von Kartoffelsuppe
verwendend, ist es wichtig, dass die Mitten großer Kartoffelteilchen genügend thermische
Behandlung erhalten, um Mikroben und Sporen abzutöten. Es
wird angenommen, dass, wenn die großen Kartoffelteilchen ausreichend
thermische Behandlung erhalten für
eine bestimmte Verweildauer, die kleinen Kartoffelteilchen und flüssigen Teilchen
auch ausreichende Behandlung für
die gleiche Verweildauer erhalten. Daher ist es wichtig, dass die
Verweildauer der großen
Teilchen bekannt ist, so dass das Verfahren derart gesteuert werden
kann, dass die an gemessene minimale thermische Verarbeitung für die mikrobielle
Sicherheit gewährleistet ist.
Die Segmentflussvorrichtung erreicht das gewünschte Ergebnis durch Verwenden
der Reihe von physikalischen Barrieren 10. Die Barrieren 10 bewegen
sich innerhalb des Flusses der Flüssigkeit und Kartoffelteilchen
für die
Kartoffelsuppe, wobei einige oder alle der Teilchen des Flusses
zwischen diesen Barrieren 10 eingeschlossen sind. Die eingeschlossenen
Teilchen sind daran gehindert, sich von einem Segment zum anderen
zu bewegen. Die Verweildauer von eingeschlossenen Teilchen wird
dadurch gesteuert. Wenn der Abstand zwischen den Barrieren 10 klein
verglichen mit der gesamten Länge
des Verfahrens ist, haben alle eingeschlossenen Teilchen im wesentlichen
die gleiche Verweildauer. Die Verweildauer ist die Länge des
Verfahrens geteilt durch die Geschwindigkeit der Barrieren 10,
die sich durch das Verfahren bewegen. Eine gewünschte Verweildauer kann erreicht
werden durch Steuern der Länge
des Verfahrens und die Abstände
und Geschwindigkeiten der Barrieren 10.
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Auch
die Durchschnittsverweildauer der nicht eingeschlossenen Teilchen
kann derart gesteuert werden, dass sie länger oder kürzer als die Verweildauer der
eingeschlossenen Teilchen ist. Beim keimfreien Bearbeiten von Lebensmitteln
oder anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, nur die größeren festen
Teilchen auf eine schmale Verweildauer einzuschränken. In dem Fall der Kartoffelsuppe
kann der Flüssigkeit
und den kleineren festen Teilchen erlaubt werden, die Barrieren 10 zu
umgehen oder von den Barrieren 10 passiert zu werden. Wie
oben beschrieben, erlaubt der Spalt 24 zwischen den Barrieren 10 und
dem Kanal 12 und/oder die Lochungen 20 in den
Barrieren 10 der Flüssigkeit
und den kleineren festen Teilchen, sich unabhängig von den Barrieren 10 zu
bewegen. Durch Steuern des Flusses der Flüssigkeit und der kleineren
festen Teilchen unabhängig
von der Barrierengeschwindigkeit kann die durchschnittliche Verweildauer
dieser Teilchen länger
oder kürzer
als die der großen
festen Teilchen sein. Unabhängige
Steuerung der Flüssigkeit
und der kleineren festen Teilchen kann erreicht werden durch einen
Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verfahrens.
Wenn der Druck geringer ist an dem Ausgang als bei dem Eingang,
wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeit und
der kleineren festen Teilchen schneller sein, wobei, wenn der Druck
höher an
dem Ausgang ist als bei dem Eingang, die Geschwindigkeit der gleichen Teilchen
langsamer sein wird. Einstellung des Differenzdrucks wie beschrieben
erlaubt, dass die Bewegung der Flüssigkeit und der kleineren
festen Teilchen schneller oder langsamer als der durch die Barrieren 10 segmentierte
Fluss ist. Diese Steuerung des Druckes und des Flusses kann auch
verwendet werden, um die Leckage um die Barrieren 10 zu
verhindern.
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Keimfreie
Lebensmittelverarbeitungsvorrichtungen enthalten normalerweise einen
Wärmeaustauscher
zum Erhitzen des Lebensmittels, ein Halterohr und einen Wärmeaustauscher
zum Kühlen
des Lebensmittels. 5 zeigt eine Konfiguration der vorliegenden
Erfindung zum Arbeiten als ein keimfreies Verarbeitungshalterohr.
Dieser Aufbau könnte auch
als ein Reaktor betrachtet werden. Als Teil des Halterohrs ist ein
Verarbeitungskanal 50 mit einem eingangsseitigen Ende 52 und
einem ausgangsseitigen Ende 54 enthalten. Zwischen dem
eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Ende 52, 54 und diese
verbindend ist ein Kanalfortführungsabschnitt 56.
An dem eingangsseitigen Ende 52 ist ein Einspeiseanschluss 58 zum
Empfangen von Lebensmitteln, wie z.B. der Kartoffelsuppe, zum Bearbeiten
vorgesehen. Eine Einspeisepumpe 60 ist dargestellt an dem eingangsseitigen
Ende 52, um das Lebensmittel in den Einspeiseanschluss 58 des
Kanals 50 zu pumpen. An dem ausgangsseitigen Ende 54 ist
ein Abführanschluss 62 zum
Entfernen des verarbeiteten Lebensmittels von dem Kanal 50.
Eine Gegendruckpumpe 64 ist dargestellt an dem ausgangsseitigen Ende 54,
um die Freigabe des Lebensmittels von dem Abgabeanschluss 62.
Eine Reihe von Barrieren 10 ist dargestellt, die kontinuierlich
durch den Kanal 50 laufen. In 5 sind die
Barrieren 10 miteinander verbunden dargestellt, aber es
könnte
jede der Barrieren 10, die oben beschrieben wurden, sowie
andere gleichwertige verwendet werden. Das kontinuierliche Laufen
der Barrieren 10 wird erreicht durch den Fortführungsabschnitt 56.
In diesem Fall beinhaltet der Fortführungsabschnitt 56 eine
motorisierte Antriebseinheit 66, um die miteinander verbundenen
Barrieren 10 voranzutreiben. Die Antriebseinheit 66 beinhaltet
wie dargestellt eine Art von Stachelrad, das eingreift in die Barrieren 10 und
diese vorantreibt, wobei das Stachelrad durch einen Motor angetrieben wird.
Sensoren 68 überwachen
den Pegel des Flusses an Punkten 67, 69 des eingangsseitigen
Endes 52 bzw. des ausgangsseitigen Endes 54. Die
Sensoren 68 stellen Daten bereit an automatisierte elektronische
Steuereinheiten (nicht dargestellt) zum Steuern der Gegendruckpumpe 64,
der Einspeisepumpe 60 und der Antriebseinheit 66.
Die Gegendruckpumpe 64, die Einspeisepumpe 60 und
die Antriebseinheit 66 könnten auch manuell gesteuert
sein. Eingangsleitungen 70, 71 werden ggf. verwendet
zum Bereitstellen eines Gases, um das System unter Druck zu setzen.
Die Leitung 70 stellt Druck bereit an dem eingangsseitigen
Ende 52 und die Leitung 71 stellt Druck bereit
an dem ausgangsseitigen Ende 54. Eine optionale Dichtungseinheit 72 erlaubt
dem Druck, unterschiedlich zu sein an dem eingangsseitigen und dem
ausgangsseitigen Ende 52, 54. Andere Steuerungen,
wie z.B. Temperatur- und Drucksteuerungen, werden bei dem System
verwendet, aber sind nicht dargestellt.
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Der
Flusspegel wird in der folgenden Art und Weise gesteuert. Die Geschwindigkeit
der Einspeisepumpe 60 kann in wirksamer Weise konstant
gemacht werden und die Geschwindigkeit der Barrieren 10 durch
die Antriebseinheit 66 auf der Grundlage des Pegels des
Flusses an dem eingangsseitigen Ende 52 des Kanals 50 eingestellt
werden. Alternativ kann die Geschwindigkeit der Barrieren 10 konstant sein
und der Pegel des Flusses an dem eingangsseitigen Ende 52 verwendet
werden, um die Geschwindigkeit der Einspeisepumpe 60 zu
steuern. In beiden Fällen
wird der Flusspegel relativ konstant gehalten. Wenn der Flusspegel
zu hoch steigt, kann der Fluss den Fortführungsabschnitt 56 erreichen,
und wenn der Pegel zu niedrig fällt,
können
Gase in den Fluss eintreten. Ähnlich
wird der Flusspegel an dem ausgangsseitigen Ende 54 des
Kanals 50 gesteuert durch Einstellen der Geschwindigkeit
der Gegendruckpumpe 64. Wenn dieser Pegel zu hoch steigt, kann
der Fluss zu dem Fortführungsabschnitt 56 getragen
werden, und wenn der Pegel zu niedrig fällt, können Gase in den Fluss eintreten.
In jedem Fall muss für
den richtigen Betrieb der richtige Pegel des Flusses an dem eingangsseitigen
und dem ausgangsseitigen Ende 52, 54 gehalten
werden.
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Beispiele
des Gases für
das Unterdrucksetzen des Systems können Dampf, Luft oder Stickstoff sein.
Das Gas wird verwendet, um den gewünschten Druck zu erreichen,
und den Fluss daran zu hindern, in den Fortführungsabschnitt 56 einzutreten.
Höhere Drücke erlauben
höhere
Prozesstemperaturen zum Bearbeiten des Lebensmittels, während sie
das Kochen der Flüssigkeit
in dem Fluss verhindern. Wasserdampf ist ein bevorzugtes Gas, mit
dem der Fortführungsabschnitt 56 für das Bearbeiten
von Lebensmitteln unter Druck gesetzt wird. Die Verwendung von Hochdruckwasserdampf
erhält
die Sterilität
des Fortführungsabschnittes 56.
Der Wasserdampf dient in wirksamer Weise als eine Barriere zwischen
nicht verarbeiteten und verarbeiteten Lebensmitteln.
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Wasserdampf
oder andere Sterilisierungsmittel können auch verwendet werden
zum Sterilisieren der gesamten Vorrichtung, bevor das Bearbeiten beginnt.
Die Vorrichtung ist relativ einfach zu reinigen. Z.B. können Bürsten (nicht
dargestellt) zeitweise zwischen einem oder mehreren Sätzen von
Barrieren 10 hinzugefügt
werden, um beim Reinigen des Kanals 50 zu helfen. Auch
können
Sprühdüsen (nicht dargestellt)
in dem Fortführungsabschnitt 56 verwendet
werden zum automatischen Reinigen der Barrieren 10, wenn
sie sich durch den Fortführungsabschnitt 56 bewegen.
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6 zeigt
einen Aufbau der Dichtungseinheit 72. Zwischen dem ausgangsseitigen
Ende 54 des Kanals 50 und dem Fortführungsabschnitt 56 ist ein
flexibler Kanal 74 aus einem flexiblen Material, wie z.B.
Gummi, vorgesehen. Der flexible Kanal 74 ist derart abgemessen,
dass er entlang der Aussenseite 76 der Barrieren 10 abdichtet,
wenn sich diese durch die Dichtungseinheit 72 bewegen und
das flexible Material ausweiten. Durch Hinzufügen des dargestellten optionalen
Mantels 78 und Unterdrucksetzen zwischen dem Mantel 78 und
dem flexiblen Kanal 74 kann die Dichtungseffizienz erhöht werden.
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Keimfreie
Lebensmittelverarbeitungssysteme beinhalten normalerweise einen
Wärmetauscher gefolgt
von einem Halterohr, das gefolgt wird von einem Wärmetauscher
zum Kühlen.
Die Segmentflussvorrichtung kann verwendet werden in jedem Teil oder
allen von diesen Verfahrensschritten. Durch Erwärmen oder Abkühlen der
Segmentflussvorrichtung mit einem Heiz- oder Kühlmechanismus dient die Vorrichtung
als ein Wärmetauscher.
Unabhängige Segmentflussvorrichtungen
können
verwendet werden für
jeden Verfahrensschritt, oder eine Vorrichtung kann alle diese Funktionen
bedienen. Z.B. könnte
eine erste Abschnittslänge
der Vorrichtung erwärmt
werden mit einem Wasserdampfmantel, eine Mittenabschnittslänge könnte als
ein Halterohr dienen, und eine dritte Abschnittslänge könnte mit
einem Glykolmantel gekühlt
werden. Somit werden das Heizen, Halten und Kühlen alle durch die gleiche
Einheit durchgeführt
und die Verweildauer der eingeschlossenen Teilchen wird durchgehend
in allen diesen drei Hauptschritten der keimfreien Lebensmittelverarbeitung
gesteuert.
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Auch
wenn das vorgestellte Beispiel mit dem keimfreien Bearbeiten von
auf einer Flüssigkeit
basierenden Lebensmitteln mit festen Teilchen befasst ist, ist die
Erfindung praktisch auf jedes Verfahren anwendbar, bei dem es wichtig
ist, eine nahezu konstante Verweildauer der festen Teilchen und/oder flüssigen Teilchen
eines Flusses zu erhalten. Solche Anwendungen beinhalten Wärmeaustausch,
Halten zum thermischen Bearbeiten und Reaktionen (chemische, katalytische,
enzymatische, biologische, etc.). In dem Fall der Wärmeübertragungsanwendungen
können
die Barrieren zusätzlich
dazu dienen, Wärmetransport
zu verstärken.
Barrieren 10, welche die innere Oberfläche eines Kanals oder Zurückhaltungsbehälters abwischen,
erlauben der Vorrichtung, als ein Wärmetauscher mit einer abgekratzten
Oberfläche
zu dienen. Der Wärmetransport
kann weiter verstärkt
werden durch abwechselndes Bewegen der Barrieren 10 vorwärts und
rückwärts. Die
Gesamtmenge der Vorwärtsbewegung
sollte größer sein
als die Menge der Rückwärtsbewegung,
um eine Netto-Vorwärtsbewegung
zu erreichen, die benötigt
wird, um die gewünschte
Verweildauer bereitzustellen. Als ein Beispiel könnte eine Zyklusbewegung vorwärts 0,5
X und rückwärts 0,4
X sein, wobei X die Entfernung zwischen den Barrieren 10 ist.
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Während Ausführungsformen
der Erfindung hier im Detail beschrieben wurden, wird es durch die Fachleute
gewürdigt
werden, dass verschiedene Abwandlungen und Alternativen zu den Ausführungsformen
im Lichte der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt werden können. Folglich
sind die speziellen Anordnungen nur illustrativ und nicht beschränkend für den Schutzbereich
der Erfindung, welcher in der gesamten Breite durch die angehängten Ansprüche und
jede oder alle Entsprechungen davon gegeben ist.