NL2019967B1 - Duurcel voor directe stoominjectie in een vloeistofstroom, procesinrichting en werkwijze voor het afdoden van micro-organismen - Google Patents

Abstract

De vinding heeft betrekking op een duurcel voor direct stoom injectie in een vloeistof en een werkwijze voor het afdoden van micro-organismen. De duurcel volgens de vinding omvat: - een houder voorzien van een vloeistofinlaat en een vloeistofuitlaat; - een tussen de vloeistofinlaat en vloeistofuitlaat aangebrachte spiraalvormige vloeistofleiding; en - een drukregulator ingericht voor het in gebruik verschaffen van een tegendruk in de vloeistofleiding voor het onder druk houden van de vloeistofstroom in de houder.

Description

Duurcel voor directe stoominjectie in een vloeistofstroom, procesinrichting en werkwijze voor het afdoden van micro-organismen

De vinding heeft betrekking op een duurcel gericht op een directe stoom injectie (DS1) in een vloeistof, in het bijzonder een zuivelproduct zoals een melkstroom.

Directe slroominjectie wordt in de praktijk toegepast voor het afdoden van micro-organismen in een vloeistofstroom, zoals een melkstroom. Hierbij wordt stoom op directe wijze in de vloeistofstroom geïnjecteerd en wordt de vloeistofstroom vervolgens gedurende een bepaalde tijd op een gewenste temperatuur gehouden. Hierdoor worden de micro-organismen afgedood als gevolg van de combinatie van tijd en temperatuur.

Een in de praktijk optredend probleem is dat de zogeheten duurcel, waarin de vloeistofstroom, zoals een melkstroom, verblijft tijdens de directe stoom injectie vervuild raakt. Ten gevolge van deze vervuiling wordt het doorstroomoppervlak en daardoor de inhoud van de cel kleiner. Hierdoor zal de snelheid van de vloeistofstroom door de cel in beginsel toenemen waardoor deze vloeistof niet de gewenste tijdsperiode aan de gewenste temperatuur wordt blootgesteld. Hierdoor wordt het gewenste afdodingseffect niet of althans niet volledig behaald. Dit kan tot gevolg hebben dat de uiteindelijke productkwaliteit negatief wordt beïnvloed en de melkstroom aan bederf wordt blootgesteld.

Een bijkomend probleem is dal eventueel losrakende vervuilingsdeelljes spoeiers of openingen in onderdelen van de installatie, zoals de verdeelplaat, kunnen verstoppen waardoor bijvoorbeeld het indamproces wordt verstoord. Dit kan eveneens de verkregen kwaliteit van het eindproduct nadelig beïnvloeden.

De onderhavige vinding heeft als doel een duurcel voor directe stoom injectie te verschaffen waarmee bovendien de problemen en nadelen worden opgeheven of ten minste worden verminderd.

Daartoe verschaft de vinding een duurcel voor directe stoom injectie in een vloeistof volgens conclusie 1.

Door het voorzien van een houder of kamer die is voorzien van een vloeistofinlaat en een vloeistofuitlaat kan een vloeistofstroom worden aangevoerd naar de duurcel. De vloeistofinlaat maakt het mogelijk een mengsel van de te behandelen vloeistof en het bij voorkeur door directe stoominjectie toegevoegde stoom. Ten gevolge van deze geïnjecteerde stoom wordt de temperatuur van de vloeistof in zeer korte tijd naar de gewenste waarde gebracht. Door vervolgens tussen de vloeistofinlaat en de vloeistofuitlaat een vloeistofleiding te voorzien wordt bewerkstelligd dat deze temperatuur voor de vloeistof gedurende een bepaalde tijdsperiode in hoofdzaak wordt gehandhaafd. Hierdoor ontstaat het gewenste afdodingseffect voor de micro-organismen die in de vloeistof aanwezig waren. De vloeistof betreft bijvoorbeeld een melkstroom die vervolgens wordt nabewerkt in bij voorbeeld een indamper.

Door volgens de vinding de vloeistofleiding te voorzien van een spiraalvorm wordt bewerkstelligd dat scherpe hoeken en bochten worden vermeden. Hiermee wordt een drukverschil tussen de binnenzijde en de buitenzijde van de leiding in een bocht tegengegaan. Immers, in een binnenbocht (luwe zijde) is in praktijk de druk veelal iets lager waardoor er een groter risico is op afzetting van vervuilingsdeeltjes. Door de spiraalvorm worden relatief ruime bochten aangebracht waardoor er een in hoofdzaak gelijkmatige druk is over de doorsnede van de vloeistofleiding. Bijkomend zijn de optredende krachten op de vloeistof en de eventuele deeltjes daarin gelijkmatiger verdeeld.

Door de spiraalvorm wordt vervuiling tegengegaan en blijft het doorstroom vlak beter vrij van vervuilingsdeeltjes. Hierdoor blijft de verblijftijd van de vloeistof in de leiding in tijd beter constant waardoor gedurende langere periode een goede kwaliteit van het eindproduct kan worden bewerkstelligd.

Bijkomend wordt door de meer gelijkmatige snelheid van de vloeistof de variatie in productkwaliteit tegen gegaan door de gelijkmatigere verblijftijd van de vloeistof in de vloeistofleiding onder de gewenste condities.

In een momenteel geprefereerde uitvoeringsvorm volgens de vinding wordt het verschil in snelheid over de dwarsdoorsnede van de vloeistofleiding haaks op de stromingsrichting beperkt door het voorzien van de spiraalvormige vloeistof van een daarvoor geschikte doorsnede. Hiermee wordt verdere afzetting van vervuilingsdeeltjes tegengegaan. Bij voorkeur is deze doorsnede cirkelvormig of ovaal. Het is gebleken dat hiermee een zo goed mogelijk effect op de reductie van de vervuiling of afzetting wordt gerealiseerd. Het zal duidelijk zijn dat andere doorsneden die dit effect bewerkstelligen volgens de vinding ook tot de mogelijkheden behoren.

Volgens de vinding omvat de duurcel een drukregulator voor het verschaffen van een tegendruk in de vloeistofleiding om de vloeistofstroom in de houder onder druk te houden. Hiermee wordt bijvoorbeeld het koken van de vloeistof in de houder tegengegaan. Meer in het bijzonder kan door voldoende tegendruk te verschaffen een vloeistof gedurende een bepaalde periode op een gewenste hoge temperatuur worden gehouden zonder dat er sprake is van koken van de vloeistof waardoor eventueel de kwaliteit van de vloeistof, bijvoorbeeld de melk negatief beïnvloed lean worden. Met de duurcel volgens de vinding wordt op effectieve wijze een goede behandeling van de vloeistofstroom mogelijk gemaakt.

Volgens de vinding omvat de drukregulator een vernauwing in de vloeistofleiding.

Door het aanbrengen van een vernauwing in de vloeistofleiding is gebleken dat in de praktijk voldoende tegendruk wordt verschaft. De vernauwing is hierbij bij voorkeur afgestemd op de te hanteren vloeistof. De vernauwing wordt ook wel aangeduid als een orifice en vormt een effectief middel voor het in hoofdzaak handhaven van de gewenste druk in de vloeistofleiding van de duurcel.

Aanvullend of als alternatief voor de vernauwing kan de drukregulator een stelschroef omvatten waarmee het doorstroomoppervlak in grootte kan worden aangepast zodanig dat in gebruik bij optredende condities en voorkomende vloeistofstromen voldoende tegendruk kan worden verschaft.

In een verdere voordelige uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de duurcel een regelaar voor het bewaken en aansturen van de druk en/of temperatuur in de vloeistofleiding.

Door het voorzien van een regelaar wordt bewerkstelligd dat in gebruik de procescondities in de vloeistofleiding bewaakt kunnen worden. Hiermee wordt zicht gehouden op de uiteindelijke kwaliteit van het eindproduct dat wordt verkregen met de vloeistofstroom. Hierbij wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van temperatuursensoren, zoals thermokoppels en/of andere geschikte typen sensoren, en/of zogeheten flowmeters en/of druksensoren en/of andere geschikte sensoren.

Bij voorkeur stuurt de regelaar ook het proces aan, bijvoorbeeld door de drukregulator aan te passen op basis van gemeten condities en stromen. Hiermee is het mogelijk om naast een on-line bewaking ook een on-line correctie van procescondities door te voeren. Hiermee is het mogelijk ongewenste variatie en/of verandering van de productkwaliteit door wijzigingen in de condities in de duurcel legen te gaan. Dit bevordert de kwaliteit van het uiteindelijk verkregen product.

In een verdere voordelige uitvoeringsvorm volgens de vinding is de vloeistofinlaat in gebruik met een inlaatkoppeling werkzaam verbonden met een stoominjectie en is de vloeistofuitlaat in gebruik met een uitlaatkoppeling werkzaam verbonden met een indamper.

Door de duurcel te verbinden met de stoominjectie en de indamper kan de duurcel op effectieve wijze worden geïntegreerd in het gehele proces van de behandeling van de vloeistofstroom. Hiermee wordt een effectief proces verkregen.

De vinding heeft voorts betrekking op een procesinrichting voor het behandelen van een vloeistofstroom, omvattende: een injectiesysteem ingericht voor het injecteren van stoom in een te behandelen vloeistofstroom; een duurcel volgens de beschreven vinding; en een indamper.

De procesinrichting verschaft soortgelijke effecten en voordelen zoals beschreven voor de duurcel.

De vinding heeft voorts tevens betrekking op een werkwijze voor het afdoden van micro-organismen in een vloeistof, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: het voorzien van een duurcel volgens de vinding; het toevoeren van de te behandelen vloeistof; het met de sproeier in de vloeistof brengen van een hoeveelheid sloom en het gedurende een tijdsperiode op een behandel temperatuur en behandeldruk houden van de vloeistof in de duurcel voor het afdoden van de micro-organismen; en het afvoeren van de vloeistof.

De werkwijze verschaft soortgelijke effecten en voordelen zoals beschreven voor de duurcel en/of de procesinrichting voor het behandelen van een vloeistof. De vloeistofstroom betreft bijvoorbeeld een zuivelstroom, zoals een melkstroom.

In het bijzonder realiseert de werkwijze volgens de vinding een reductie van de mate van vervuiling en vermindert daarmee het risico op verminderde kwaliteit van het eindproduct. Bijvoorbeeld wordt volgens de werkwijze in een uitvoeringsvorm volgens de vinding met behulp van de drukregulator de tegendruk in de vloeistof gereguleerd om koken daarvan in de houder van de duurcel tegen te gaan. Hiermee wordt een kwaliteitsverlies van het product vermeden.

In een voordelige uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de werkwijze de additionele stap van het aan de vloeistof toevoeren van hulpstoffen om vervuiling tegen te gaan.

Door het toevoeren van een hulpstof is het mogelijk de kans op afzetting of neerslag van vervuilingsdeeltjes in de vloeistofleiding terug te brengen. Hiermee kan de kwaliteit van het eindproduct beter worden gerealiseerd.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, waarbij verwezen wordt naar de bij gevoegde tekeningen, waarin tonen:

Figuur 1 een aanzicht van het proces voorzien van de duurcel volgens de vinding;

Figuur 2 een bovenaanzicht van de duurcel uit figuur 1; en

Figuur 3 een zijaanzicht van de duurcel uit figuur 1.

Procesinrichting 2 (Figuur 1) omvat directe stoominjectie-inrichting 4 met stoominlaat 6 en productinlaat 8, duurcel 10 en indamper 12. In de getoonde uitvoeringsvorm is injectie-inrichting 4 schematisch weergegeven, evenals een eerste trap van indamper 12. Overigens zal duidelijk zijn dat ook andere typen indampers en injecteren toegepast kunnen worden.

Duurcel 10 is voorzien van inlaatkoppeling 14 voor koppeling met stoominjectie-inrichting 4. Gezien in stromingsrichting A van de vloeistofstroom is in de getoonde uitvoeringsvorm van duurcel 10 na koppeling 14 achtereenvolgens verloop 16, recht leidingdeel 18, gebogen leidingdeel 20, recht leidingdeel 22, neerwaarts gebogen leidingdeel 24, recht leidingdeel 26 en verloop 28 voorzien. Na verloop 28 is drukregulator 32 voorzien in de vorm van een vernauwing van het doorstroomoppervlak. Na regulator 32 is koppeling 34 met uitlaat 36 voorzien die duurcel 10 verbinden met indamper 12 zodanig dat de vloeistofstroom in de getoonde uitvoeringsvorm in een in hoofdzaak neerwaartse richting B uit duurcel 10 stroomt om terecht te komen in indamper 12.

Voorts zijn sensoren 38, 40 voorzien in of aan duurcel 10, bijvoorbeeld thermokoppels of andere geschikte sensoren. hi de getoonde uitvoeringsvorm is duurcel 10 (Figuren 2 en 3) voorzien van een spiraalvorm met gebogen leidingdeel 20 voorzien van straal R. In de getoonde uitvoeringsvorm ligt straal R in het bereik van 400 tot 650 mm. Het zal duidelijk zijn dat de straal enerzijds een grote straal dient te zijn vanwege het beperken van snelheidsverschillen en het daarbij neerslaan van deeltjes, alsook niet te groot dient te zijn om toch een compacte installatie mogelijk te maken. Een straal in het genoemde bereik is voor een melkstroom effectief gebleken. De wanddikte ligt bij voorkeur in het bereik van 1 tot 5 mm met een diameter in het bereik van 50 tot 100 mm. Het zal duidelijk zijn dat deze afmetingen met name bepalend zijn voor de capaciteit van duurcel 10. Het aantal omwentelingen van leidingdeel 20 in duurcel 10 is in de getoonde uitvoeringsvorm één. Het zal duidelijk zijn dat een ander aantal omwentelingen, of zelfs delen daarvan, mogelijk is volgens de vinding. Het hoogteverschil H2 in één omwenteling bedraagt bijvoorbeeld zo’n 100 mm. Gebogen leidingdeel 24 buigt de stromingsrichting van de vloeistof in duurcel 10 af van richting A in een in hoofdzaak horizontaal vlak naar richting B in een in hoofdzaak verticale richting. In de getoonde uitvoeringsvorm bedraagt de totale hoogte H2 van duurcel 10 tussen inlaatkoppeling 14 en uitlaatkoppeling 34 zo’n 850-950 mm.

Het zal duidelijk zijn dat andere afmetingen volgens de vinding ook mogelijk zijn. Zo kunnen afmetingen bijvoorbeeld worden afgestemd op de te behandelen vloeistofstroom ten aanzien van eigenschappen en hoeveelheden.

Voorts is in de getoonde uitvoeringsvorm regelsysteem 42 (Figuur 1) voorzien. Hierin worden instellingen 44 gevoerd aan regelaar 46. Op basis van metingen 48, 50, bijvoorbeeld afkomstig van sensoren 38, 40, worden stuursignalen 52 bepaald. In de getoonde uitvoeringsvorm wordt met behulp van stuursignaal 52 instelling 54, bijvoorbeeld met een stelschroef, van regulator 32 aangepast. Hiermee kan de druk en verblijftijd worden aangepast. Regelsysteem 42 kan optioneel worden geïntegreerd met de totale procesregeling voor het gehele proces van de verwerking van bijvoorbeeld de melkstroom. Instellingen 44 zijn dan afkomstig van het centrale regelsysteem en/of van een operator.

Duurcel 10 voor directe stoom injectie is getest bij de behandeling van een melkstroom. Hierbij is gebleken dat de spiraalvormige vloeistofleiding 20 waarin de melkstroom zich bevindt in de gewenste tijdsperiode op de gewenste temperatuur vrijwel geheel vrij blijft van vervuiling of afzetting of neerslag of anderszins een reductie van de dwarsdoorsnede van de leiding. Tevens blijven de verdeelplaten van indamper 12 die is geplaatst na duurcel 10 en directe stoominjectie-inrichting 4 in hoofdzaak schoon. Hiermee kan op effectieve wijze een vloeistofstroom worden behandeld door het afdoden van micro-organismen. Deze vloeistofstroom heeft in het bijzonder betrekking op een melkstroom. Het zal duidelijk zijn dat er ook andere stromen, waarin (an)organische vervuiling optreedt, kunnen worden toegepast. Het is gebleken dat met name de vervuiling ten gevolge van eiwit wordt gereduceerd. Bijkomend worden het aantal verstoringen in het indampproces gereduceerd die kunnen optreden doordat vervuiling de vloeistofverdeling in indamper 12 verstoort.

De onderhavige vinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

Claims (12)

1. Duurcel voor directe stoom injectie in een vloeistof, de duurcel omvattende: een houder voorzien van een vloeistofinlaat en een vloeistofuitlaat; een tussen de vloeistofinlaat en vloeistofuitlaat aangebrachte spiraal vormige vloeistofleiding; en een drukregulator ingericht voor het in gebruik verschaffen van een tegendruk in de vloeistofleiding voor het onder druk houden van de vloeistofstroom in de houder, waarbij de drukregulator een vernauwing in de vloeistofleiding omvat, en waarbij stoom is geïnjecteerd in de duurcel.

2. Duurcel volgens conclusie 1, waarin de spiraalvormige vloeistofleiding is voorzien van een zodanige doorsnede dat in gebruik snelheidsverschillen over de doorsnede van de vloeistofleiding worden tegengegaan.

3. Duurcel volgens conclusie 2, waarin de doorsnede cirkelvormig of ovaal is.

4. Duurcel volgens conclusie 1, waarin de drukregulator verder een stelschroef omvat.

5. Duurcel volgens één van de voorgaande conclusies, verder omvattende een regelaar ingericht voor het bewaken en aansturen van de druk en/of temperatuur in de vloeistofleiding.

6. Duurcel volgens conclusie 5, waarbij de regelaar is voorzien van ten minste één in de vloeistofleiding aangebrachte temperatuursensor.

7. Duurcel volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de vloeistofinlaat in gebruik met een inlaatkoppeling werkzaam is verbonden met een stoominjectie en de vloeistofuitlaat in gebruik met een uitlaatkoppeling werkzaam is verbonden met een indamper.

8. Procesinrichting voor het behandelen van een vloeistofstroom, omvattende: een injectiesysteem ingericht voor het injecteren van stoom in een te behandelen vloeistofstroom; een duurcel volgens één van de voorgaande conclusies; en een indamper.

9. Werkwijze voor het afdoden van micro-organismen in een vloeistof, de werkwijze omvattende de stappen: het voorzien van een duurcel volgens één van de voorgaande conclusies; het toevoeren van de te behandelen vloeistof; het met de sproeier in de vloeistof brengen van een hoeveelheid stoom en het gedurende een tijdsperiode op een behandeltemperatnur en behandeldruk houden van de vloeistof in de duurcel voor het afdoden van de micro-organismen; en het afvoeren van de vloeistof.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, verder omvattende de stap van het met een drukregulator reguleren van een tegendruk in de vloeistof om koken van de vloeistof tegen te gaan.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, verder omvattende de stap van het aan de vloeistof toevoegen van een hulpstof om vervuiling tegen te gaan.

12. Werkwijze volgens conclusie 9, 10 or 11, waarbij de vloeistof een vloeibaar melkproduct omvat.