EA014492B1 - Способ предстерилизации асептического танка и соединительных труб - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу предстерилизации асептического танка (1) и соединительных труб (8, 10, 11, 13, 14, 16). Определенное количество холодной воды нагнетается в танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16) и пропускается через теплообменник (6). В теплообменнике вода нагревается до 120-150°С, после чего вода прокачивается через танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16) в течение 10-20 мин.

Description

Настоящее изобретение относится к способу предстерилизации асептического танка и соединительных труб.

Асептические танки, или стерильные танки, используются в пищевой промышленности для временного хранения стерилизованного продукта, прежде чем он будет залит, при асептических условиях, в некоторый вид асептической упаковки.

Этим продуктом может быть, например, молоко, которое нагревается до высокой температуры в течение заданного интервала времени, вследствие чего оно становится стерилизованным после так называемой ультравысокотемпературной обработки (УВТ). Если стерилизованный продукт упаковывается в асептическую упаковку, он может потом храниться при комнатной температуре в течение долгого периода времени.

Асептические танки необходимы в качестве буфера между УВТ-установкой и разливными машинами, которые, например, должны разливать стерилизованный продукт в асептическую потребительскую тару. Благодаря использованию стерильных танков исключается излишняя обработка или переработка продукта, когда производительность УВТ-установки не обязательно соответствует производительности разливной машины или машин. Асептический танк может также использоваться для временного хранения при операционных нарушениях.

Прежде чем асептический танк будет готов к работе, он должен после промывки быть предварительно стерилизован. В настоящее время для обеспечения такой предстерилизации используется пар. Огромное количество пара потребляется при температуре приблизительно 130°С и высоком давлении. Для того чтобы надежно удалить весь воздух из танка и соединительных труб, вдувание пара повторяется несколько раз, прежде чем будет обеспечена надлежащая стерилизация. Пар, который используется для предстерилизации, не может использоваться повторно, но выбрасывается непосредственно в атмосферу.

Способ предстерилизации, использующий пар, не является абсолютно надежным, так как воздушные карманы в танке и трубах могут препятствовать стерилизации. Кроме того, имеет место конденсация пара, главным образом, в длинных трубах и клапанах, которая снижает температуру и в результате ухудшает стерилизацию. После предстерилизации паром как танк, так и трубы должны быть охлаждены, и это производится с помощью стерильной воды. В целом предстерилизация с последующим охлаждением продолжается приблизительно 1 ч 10 мин.

Одной из задач настоящего изобретения является реализация способа, который обеспечивает надежную предстерилизацию танка и труб.

Другими задачами настоящего изобретения являются снижение потребления пара и минимизация выброса пара в атмосферу, что сказывается на улучшении рабочей среды.

Еще одной задачей настоящего изобретения является реализация способа, который сокращает время, затрачиваемое на предстерилизацию.

И еще одной задачей настоящего изобретения является уменьшение потребления энергии и воздействия на окружающую среду за счет оптимизации потребления воды для приведения в действие этого способа.

Эти и другие задачи решаются в соответствии с настоящим изобретением за счет того, что описанный ранее способ наделяется отличительными признаками, заключающимися в том, что заданное количество холодной воды нагнетается в упомянутый танк и упомянутые трубы, вода пропускается через теплообменник, в котором вода нагрелась до 120-150°С, после чего вода прокачивается под давлением через танк и трубы в течение 10-20 мин.

Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения дополнительно имеют отличительные признаки, изложенные в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения.

Один предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет далее описан более подробно со ссылкой на сопроводительный чертеж, на котором схематически представлена блок-схема реализации способа, соответствующего изобретению.

Блок-схема включает в себя по меньшей мере один асептический танк 1, или стерильный танк. Асептический танк имеет впускное отверстие 2 для ввода продукта, расположенное предпочтительно в нижней части танка 1. Асептический танк 1 дополнительно имеет выпускное отверстие 3, расположенное в донной части танка 1. Асептический танк обычно также имеет стерильный фильтр, расположенный в верхней части танка 1. На фигуре стерильный фильтр показан в виде соединения 4. Для реализации способа асептический танк 1 также снабжен соплом 5, расположенным посредине танка 1.

Установка для реализации способа также включает в себя теплообменник 6. В предпочтительном варианте осуществления изобретения теплообменник 6 состоит из трубчатого теплообменника, но могут быть также использованы другие типы теплообменников, например пластинчатые теплообменники.

Асептический танк 1 предназначен для промежуточного хранения готового к применению продукта, прежде чем этот продукт будет залит в асептическую упаковочную тару. Асептический танк 1 в большинстве случаев необходим, поскольку производительность оборудования, обрабатывающего продукт, не всегда соответствует заполняющей способности установки. Асептический танк 1 может также служить буфером в случае операционных нарушений.

- 1 014492

Готовый продукт подается из одного или более устройств тепловой обработки (не показаны), проходя через промежуточные клапаны 7 в трубу 8. Труба 8 подсоединена к клапану 9. От клапана 9 труба 10 идет к впускному клапану 2 для продукта на асептическом танке 1. Именно через эту трубу готовый продукт поступает в танк 1.

Труба 11 также отходит от клапана 9 и через центробежный насос 12 или другой соответствующий насос, подходит к теплообменнику 6. От теплообменника 6 труба 13 идет дальше к соплу 5, расположенному на танке 1.

Трубы 11 и 13 подсоединены со стороны одного потока в теплообменнике 6. Впускной канал 21 для пара подсоединен со стороны другого потока в теплообменнике 6 и этот же самый впускной канал может также использоваться в качестве впускного канала 22 для охлаждающей воды. Со стороны другого потока имеется выпускной канал 23 для конденсированного пара и нагретой охлаждающей воды соответственно.

От выпускного отверстия 3 на асептическом танке 1 отходит труба 14, которая идет к одной или более разливным машинам 15 для асептической заливки продукта в асептическую упаковку. В качестве упаковки может использоваться, например, асептическая потребительская упаковка разового применения, подлежащая утилизации.

Через систему клапанов (не показана) труба 14 может подсоединяться непосредственно к разливной машине 15. Альтернативно, труба 14 может через систему клапанов подсоединяться к трубе 16, которая через центробежный насос 17 или другой соответствующий насос подходит к группе 18 клапанов.

Группа 18 клапанов также подсоединяется к трубе 8. Группа 18 клапанов имеет впускной канал 19, который может быть подсоединен к промывочному устройству (не показано), куда подаются моющие средства и вода, и выпускной клапан 20 для отработанных моющих средств и воды, которые циркулировали по установке. Очистка установки может происходить без необходимости ее демонтажа посредством так называемой безразборной мойки.

После промывки установки асептический танк 1 и соединительные трубы 8, 10, 14 должны быть предстерилизованы, прежде чем танк 1 может быть использован для хранения готовых к применению стерилизованных продуктов.

Способ, соответствующий настоящему изобретению, предопределяет, что холодная вода нагнетается в трубы 8, 10, 11, 13, 14, 16 и в асептический танк 1, так что трубы 8, 10, 11, 13, 14, 16 заполняются водой, а танк 1 содержит только небольшое количество воды. Количество воды соответствует приблизительно 1-10% полного объема танка 1, предпочтительно 1-5% полного объема. Холодная вода может удобно нагнетаться в установку через группу 18 клапанов.

До предстерилизации в танке 1 заключен воздух при атмосферном давлении. Никакой другой воздух или газ не подается в танк 1 во время предстерилизации. Труба 4 от стерильного фильтра удерживается закрытой во время предстерилизации, чтобы защитить стерильный фильтр. Стерильный фильтр стерилизуется отдельно с помощью пара.

Вода нагнетается и циркулирует в трубах 8, 11, 14, 16, нагреваясь с помощью пара в теплообменнике 6. Вода нагревается до 120-150°С, предпочтительно до 130-150°С, и одновременно возрастает давление, с одной стороны, в танке 1, а с другой стороны, в соединительных трубах 8, 10, 11, 14, 16. Давление в системе составляет приблизительно 3 бар, когда происходит предстерилизация.

Пар подается в теплообменник 6 через впускной канал 21. Пар, который используется для нагревания, может возвращаться в бойлер для повторного использования, что уменьшает общие энергетические ресурсы, необходимые для предстерилизации.

Горячая вода будет распыляться внутри асептического танка 1 посредством сопла 5. Сопло 5 имеет высокую пропускную способность и поворачивается во всех направлениях, распыляя горячую воду по всем частям танка 1. Сопло 5 может эффективно, во время промежуточного хранения продукта, использоваться для перекачки специальных продуктов, которые могут иметь отстой или осадок, таких как ароматизированное молоко или соки, содержащие волокна.

Нагретая вода прокачивается в течение приблизительно 10-20 мин, предпочтительно 10-15 мин, что обеспечивает уменьшение времени предстерилизации танка 1 и труб 8, 10, 11, 13, 14, 16. Во время предстерилизации клапан 9 попеременно включается, так что труба 10 также будет стерилизоваться.

При предстерилизации горячей водой в танке 1 или в трубах 8, 10, 11, 13, 14, 16 не образуются воздушные карманы, и в результате должен быть исключен риск того, что оборудование не будет стерилизовано. Такой способ также исключает конденсацию, которая может возникать при предстерилизации паром, причем такая конденсация будет понижать температуру и, следовательно, ухудшать результат стерилизации. В конденсационных карманах в трубах и клапанах или в длинных трубах температура может быть на 10-20°С ниже температуры пара.

После того как предстерилизация будет выполнена, та же самая вода, которая использовалась для стерилизации, может быть использована для охлаждения оборудования. При подсоединении холодной воды к теплообменнику 6 через впускной канал 22 вода, которая циркулирует по танку 1 и трубам 8, 10, 11, 13, 14, 16, охлаждается таким же образом, как и горячая вода, циркулирующая во время предстерилизации. Затем вода выбрасывается через группу 18 клапанов.

- 2 014492

В случае использования пара для предстерилизации часто используется охлаждающая рубашка для охлаждения танка 1. Поскольку тогда в танке 1 не остается воздуха, воздух должен подаваться через стерильный фильтр. Стерильный фильтр должен иметь соответствующие размеры, что приведет к увеличению размеров стерильного фильтра. В случае предстерилизации с использованием горячей воды в танке 1 имеется как воздух, так и вода. Это приводит к тому, что охлаждение осуществляется гораздо быстрее и требуется подавать меньший объем стерильного воздуха.

При испытаниях было доказано, что общее время предстерилизации, складывающееся из нагревания, предстерилизации и охлаждения, составляет приблизительно 50 мин, что на 20 мин меньше по сравнению с общим временем, затрачиваемым при предстерилизации с использованием пара. В результате была произведена хорошая аппроксимация времени, требуемого для предстерилизации заливной машины, которое сегодня составляет приблизительно 45 мин. В результате повысился коэффициент готовности оборудования, что ведет к увеличению производственного времени.

Предстерилизация горячей водой способствует улучшению рабочих условий в помещениях, где располагается установка, так как пар не выбрасывается в помещения. Ранее применяемые способы, использующие стерилизацию паром, приводили к тому, что большое количество пара выбрасывалось в атмосферу, т.е. в производственные помещения. Предстерилизация с использованием горячей воды также обеспечивает более равномерную температуру внутри танка 1 и соединительных труб 8, 10, 11, 13, 14, 16. Уменьшается разность между самой высокой и самой низкой температурой в оборудовании. В предшествующем способе предстерилизации, использующем пар, была необходима перекомпенсация, чтобы самая низкая температура не была слишком низкой.

Установка для реализации способа в соответствии с настоящим изобретением может быть также использована при намерении произвести стерилизующую промежуточную промывку в случае изменения продукта. Стерильная вода может тогда быть взята из оборудования для тепловой обработки (не показано), и эта вода будет нагреваться в существующем теплообменнике 6 и циркулировать по асептическому танку 1 и соединительным трубам 8, 10, 11, 13, 14, 16. Стерилизующая промежуточная промывка не может быть произведена, если танк 1 был предстерилизован с помощью пара.

Как с очевидностью следует из приведенного выше описания, настоящее изобретение реализует способ предстерилизации асептического танка и соединительных труб, который является безопасным и надежным. Этот способ сокращает время для осуществления предстерилизации и также способствует улучшению рабочих условий в производственных помещениях. Потребление энергии и влияние на окружающую среду также уменьшаются, поскольку, используя этот метод, можно оптимизировать расход воды.

Claims (8)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ предстерилизации асептического танка (1) и соединительных труб (8, 10, 11, 13, 14, 16), отличающийся тем, что определенное количество холодной воды нагнетают в танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16), воду пропускают через теплообменник (6), в котором воду нагревают до 120-150°С, после чего воду прокачивают под давлением через танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16) в течение 10-20 мин.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду прокачивают через танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16) в течение 10-15 мин.
3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду нагревают в теплообменнике (6) до 130-150°С.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество воды, которую нагнетают в асептический танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16), составляет приблизительно 1-10% от полного объема асептического танка (1).
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество воды, которую нагнетают в асептический танк (1) и трубы (8, 10, 11, 13, 14, 16), составляет приблизительно 1-5% от полного объема асептического танка (1).
6. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплообменник (6) состоит из трубчатого теплообменника.
7. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагретую воду распределяют внутри асептического танка (1) с помощью сопла (5).
8. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что вода, которая была использована для предстерилизации, затем охлаждается в теплообменнике (6) и используется для охлаждения асептического танка (1) и соединительных труб (8, 10, 11, 13, 14, 16).