NL8200135A - Werkwijze voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties. - Google Patents

Description

* jr . ' VO 3001

Werkwijze voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties.

Ultra-hoge verhittingsinstallaties worden toegepast voor het technisch behandelen van vloeibare voedingsmiddelen, bij voorkeur melk, waarvan de houdbaarheid bij een omgevingstemperatuur van ongeveer 25°C over een tijdsperiode van ongeveer 6 weken moet worden gegarandeerd.

5 Voor de inbedrijfstelling van ultra-hoge verhittingsinstallaties is het noodzakelijk het aseptische deel van de inrichting ongeveer 30 minuten te steriliseren. De sterilisering dient ertoe, dat het aseptische deel . van de inrichtingen kiemvrij wordt gemaakt om deze houdbaarheid van ongeveer 6 weken voor vloeibare voedingsmiddelen, bij voorkeur melk, te 10 verkrijgen. Deze werkwijze wordt in hoofdzaak toegepast in zuivelbedrijven.

Er zijn werkwijzen voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinrichtingen bekend, waarbij de inrichting via de normale heet-waterkringloop wordt gesteriliseerd. Voor het steriliseren van ultra-15 hoge verhittingsinstallaties zijn temperaturen in het gebied van ongeveer 13Ö°C nodig om de inrichting kiemvrij te maken. Deze temperaturen worden bereikt, doordat men aan de normale heet-waterkringloop geschikte stoomhoeveelheden toevoert en derhalve via de heet-waterkringloop het op de produktzijde stromende steriele water op de noodzakelijke temperatuur 20 verhit. Deze inrichtingen gaan gepaard met een hoog verbruik aan energie en materiaal, daar in de regel een extra warmteoverdrager, die gewoonlijk als platenwarmteoverdrager is uitgevoerd, moet worden bijgeschakeld.

Om het energieverbruik van de tot dusver bekende werkwijzen voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties te verminderen werden 25 nieuwe werkwijzen ontwikkeld en toegepast. Bij deze bekende werkwijzen worden de uitwisselafdelingen van de platenwarmteoverdrager in de voorloop kortgesloten. Daarmede bereikt men een verkorting van de verhittingstijden van het steriele water. Nadat de inrichting met water is gevuld, vindt de verhitting van de heetwaterkringloop met rechtstreekse 30 stoominjectie plaats. Eet van de voorloophouder afkomende water voor het steriliseren van de inrichting wordt door middel van centrifugaalpompen en drukverhogingspompen naar de ultra-hoge verhittingsafdeling getransporteerd en wan ongeveer T0°C tot 13Ö°C verhit. Het aldus gewonnen steriele water stroomt door de voorkoelafdeling. Daar in deze voorkoelaf-35 deling op de voorloopzijde geen heet water stroomt, d.w.z. slechts sta- 8200135 2 tionair heet water circuleert, vindt hier geen warmteuitwisseling plaats en de steriele-watertemperatuur blijft behouden. Van de voorkoelafdeling stroomt thans het steriele water naar de homogeniseermachine en vervolgens door de steriele-koelafdeling. Ook hier vindt geen warmteuit-5 wisseling plaats, daar in de steriele-koelafdeling slechts stationair water op de voorloopzijdecirculeert, zodat het totale aseptische deel van de inrichting tot de steriele tank overeenkomstig de voorgeschreven steriliseringstemperatuur van ongeveer 138°C wordt gesteriliseerd. Daarna stroomt het steriele water via een terugvoerleiding in de voorloophou-10 der terug en de kringloop begint opnieuw. Bij terugloop van het steriele water wordt in de steriele-waterkoelafdeling in tegenstroom door middel van heet water van ongeveer 63°C het steriele water van de steriliseringstemperatuur tot ongeveer 75°C afgekoeld. Tezelfdertijd vindt in dezelfde afdeling in tegenstroom met het steriele water de verhitting van 15 het hete water van 63°C tot ongeveer 125°C plaats. Het door het steriele water verhitte hete water stroomt verder naar een stoominjector en wordt aldaar door direkte stoominjectie op de temperatuur van lUo°C verhit. Het hete water wordt dan onmiddellijk naar de ultra-hoge verhittingsafde-ling I geleid en koelt daarbij in tegenstroom met het steriele water 20 tot ongeveer 75°C af, d.w.z. dat tevens op de produktzijde het steriele water in deze afdeling op de 13Ö°C wordt verhit. Aansluitend wordt het hete water in de heet-waterkringloop-koelafdeling door middel van koud water verder tot ongeveer 63°C afgekoeld en weer aan de voorloophouder voor heet water toegevoerd.

25 Deze werkwijze voor het steriliseren van een ultra-hoge verhittingsinrichting bezit het nadeel, dat de ultra-hogeverhittingsinrichting gedurende de sterilisering met het nominale debiet van de inrichting, zoals deze.gedurende de thermische behandeling van voedingsmiddelen nodig is, moet worden bedreven, waardoor verhoogde energie-30 en stoomkosten optreden. Een verder nadeel bestaat hierin, dat het hete water op de voorloopzijde bij elke circulatie van Ö3°C op 140°C moet worden verhit, resp. anderzijds van 140°C tot 63°C moet worden afgekoeld. De teruggewonnen warmte gedurende de steriliseringsfase is bij deze werkwijze gering, zodat een grote stoombehoefte vereist is, in het bij-35 zonder als men in aanmerking neemt, dat de werkwijze voor het steriliseren van deze inrichting bij vol nominaal debiet van de inrichting, zoals 8200135 3 in het melkbedrijf, moet plaatsvinden. Bovendien is een omschakelbare of tweede regelkringloop vereist, daar de regelparameters vanwege de hij de sterilisering vereiste grotere warmtehoeveelheid, zijn veranderd.

Doel van de uitvinding is het, de energiebehoefte, 5 alsmede de noodzakelijke stoom- en waterbehoefte bij het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties te verminderen.

Opgave van de uitvinding is het een werkwijze voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties te verschaffen, waarbij het steriele water in hoofdzaak door de warmteterugwinning bij te-10 rugloop van het steriele water voor het in gereedheid brengen van het steriele water wordt benut en de heet-waterkringloop zodanig wordt gekozen, dat de toe te voeren stoomhoeveelheid voor het verhitten van het hete water op 1^0°C zo klein mogelijk kan worden gehouden.

Er werd thans gevonden, dat de circulatiehoeveelheid 15 voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties kan worden bepaald door de verhouding tussen stroomsnelheid tot warmteuitwisselvlak-ken in de steriele warmteuitwisselaar, d.w.z. dat voor het verzekeren van de stroomsnelheid en warmteoverdragingsgetal een debiet van steriel water ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie van 20 20% van het nominale debiet voldoende'is.

Op basis van dit nieuwe inzicht wordt de opgave volgens de uitvinding hierdoor opgelost, dat het met 85°C uit het voorloop-vat komende water ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie door middel van een pomp via de "heet-houder", het ontgassingsvat 25 en twee verdere pompen, aan de steriele water-uitwisselaar wordt toegevoerd en het water ter sterilisering van het in terugloop komende steriele water in tegenstroom tot ongeveer 133°C wordt verhit en met deze temperatuur aan de verhitter wordt toegevoerd, waarbij het steriele water door het in tegenstroom stromende hete water op 138°C wordt verhit en 30 navolgend de eerste omwisselaar, die op de voorloopwaterzijde ter vermijding van de warmteuitwisseling kortgesloten is, doorstroomt en in terugstroom via de steriele-wateruitwisselaar van 138°C op 90°C wordt afgekoeld. Tezelfdertijd wordt daarbij in de steriele-wateruitwisselaar het water ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie van 35 85°C op 133°C in tegenstroom verhit. Aansluitend stroomt het op 90°C gekoelde steriele water via een koeler en wordt met bronwater op 85°C af- 8200135 k gekoeld en weer aan het voorloopvat toegevoerd. Gedurende de sterilise-ringsfase wordt het hete water, dat in een heet-watermengbatterij op 1^0°C wordt verhit in de aansluitende verhitter van lkO°C op 135°C afgekoeld en na doorstromen van de tweede uitwisselaar en derde uitwisselaar 5 met de temperatuur van 135°C aan de heet-watermengbatterij toegevoerd.

Het uit de mengbatterij ontwijkende condensaat van 1Uo°C wordt via de achter de steriele wateruitwisselaar geschakelde koeler geleid en aldaar van 1^0°C op 85°C afgekoeld en voor gebruik als water ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie aan het voorloopvat toegevoerd.

10 Voorbeeld

Onderstaand wordt de uitvinding aan een uitvoeringsvoor-beeld nader toegelicht. De tekening toont een stroomschema voor het steriliseren van ultra-hoge-verhittingsinstallaties.

De werkwijze volgens de uitvinding is bij de tot dus-15 ver bekende werkwijze voor ultra-hoge verhitting toepasbaar. Hiertoe wordt in de platenwarmteoverdrager een extra steriele wateruitwisselaar 1U toegevoerd. De aanbrenging van de steriele wateruitwisselaar lU vindt b.v. plaats tussen de eerste uitwisselaar 19 en de koeler 20. Voorts zijn de volgende maatregelen voor uitvoering van de werkwijze noodzake-20 lijk.

De eerste uitwisselaar 19 wordt ter vermijding van warmteuitwisseling op de voorloopzijde kortgesloten en de homogeniseer-machine 13 uit de steriele waterkringloop genomen. Ha uitvoering van deze maatregelen en omschakeling van de ultra-hoge verhittingsinstallatie 25 op steriele waterkringloop, kan de werkwijze volgens de uitvinding als volgt worden uitgevoerd:

Het op 85°C verwarmde water ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie stroomt uit het voorloopvat 1 via een pomp 2, die het water ter sterilisering via de afsluiter 3 en het diafrag-30 ma k alsmede nog een afsluiter 5 aan de "heethouder" 6 en de ontgasser 7 toevoert. Zoals reeds vermeld, is de homogeniseermachine 13 gedurende het steriliseren uit de steriele waterkringloop genomen, zodat het water ter sterilisering via een verdere pomp 8 en een bijgeschakelde afsluiter 9, alsmede de bijgeschakelde pomp 10 met een steriele-waterdruk van onge-35 veer 6 bar via de afsluiters 11 en 12 aan de steriele-wateruitwisselaar ïh wordt toegevoerd. In de steriele-wateruitwisselaar 1U wordt het water 8200135 - i -.

5 ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie door het in terugloop komende steriele water in tegenstroom tot 133°C verhit. Met deze temperatuur van 133°C· wordt het water ter sterilisering aan de ver-hitter 15 toegevoerd, waarin het water ter sterilisering op 138°C door 5 het in tegenstroom stromende hete water verder wordt verhit, zodat de steriliseringstemperatuur van 138°C is bereikt. Het uit deze verhitter uittredende water wordt thans als steriel water aangeduid en doorstroomt met het doel van sterilisering de derde uitwisselaar IJ en de eerste uitwisselaar 19. Na uittreden uit de eerste uitwisselaar 19 doorstroomt 10 bet steriele water weer de steriele-wateruitwisselaar 1l· in tegenstroom en koelt daarbij weer van 138°C op 90°C af. Tegelijkertijd wordt het nieuwe water voor de steriliseringsinstallatie, dat door deze steriele wateruitwisselaar 1¼ in tegenstroom stroomt weer op 133°C verhit. Het intussen afgekoelde steriele water, dat de steriele-wateruitwisselaar 15 lil· met 90°C verlaat wordt via de erachtergeschakelde koeler 20 van 90°C op 85°C afgekoeld en aan de voorloophouder 1 met deze temperatuur voor hernieuwd gebruik weer toegevoerd. Tevens loopt parallel de kringloop ter gereedmaking van het hete water, waarmee in de verhitter 15 de steriele temperatuur voor het steriele water wordt geschapen. Het hete wa-20 ter wordt in de heet-watermengbatterij 21 op 1^C°C door middel van stoom van 1^5°C gereedgemaakt. Daarna stroomt het hete water van de heet-watermengbatterij 21 in de verhitter 15 en verhit in tegenstroom het water ter sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie van 133°C op de steriele temperatuur van 138°C. Het hete water zelf koelt gedurende 25 deze tijd van 1U0°C op 135°C af en doorstroomt de kortgesloten tweede uitwisselaar 18 en de kortgesloten derde uitwisselaar 17 en wordt voor het opnieuw gereedmaken in de heet-watermengbatterij 21 teruggeleid. Het gedurende de voorbereidingsfase van het hete water ontwijkende condensaat wordt van de heet-watermengbatterij via een condensaatleiding aan de koe-30 Ier 20 toegevoerd en in de koeler 20 van 1^0°C op 85°C afgekoeld en aansluitend voor toepassing als water voor de sterilisering van de ultra-hoge verhittingsinstallatie aan de voorloophouder 1 toegevoerd.

. Door toepassing van deze werkwijze voor het steriliseren van ultra-hoge verhittingsinstallaties worden de energiekosten essen-35 tieel door de uitgevoerde maatregelen in de steriele waterkringloop verlaagd. Tezelfdertijd wordt het steriele waterdebiet bij de sterilisering i 8200135 6 van de ultra-hoge verhittingsinstallatie tot 20$ van het nominale debiet verlaagd. De verhitting van het water als steriel water voor het steriliseren van de inrichting wordt met een zeer hoog eigen gehalte uit de warmteterugwinning bereikt. De noodzakelijke stoomtoevoer aan het hete 5 water wordt vanwege de geringe temperatuurverhoging van het hete water van slechts 5°C sterk verminderd. Tevens werd bereikt, dat het zich afscheidende condensaat uit de heet-watermengbatterij onmiddellijk na koeling in de steriliseringskringloop kan worden betrokken. De tot dusver bekende hoge-temperatuurverschillen tussen het water voor het sterilise-10 ren van de inrichting tegenover de noodzakelijke temperaturen van het steriele water konden derhalve zeer gering worden gehouden, d.w.z. dat het gereedmaken van het water voor het steriliseren van de ultra-hoge verhit-tingsinstallatie door het in terugloop stromende steriele water ter voorbereiding van het water voor het steriliseren van de installatie wordt 15 benut. Bovendien kan door bijschakeling van de steriele waterafvoer in de platen-warmteoverdrager van een bijkomende platenwarmteoverdrager, die bij bekende installaties noodzakelijk was, worden afgezien. De elektrische besturingsinrichting voor het steriliseren van ultra-hoge verhit-tingsinstallaties wordt vereenvoudigd en een 100$'s sterilisering van 20 de totale ultra-hoge verhittingsinstallatie wordt bereikt.

» 8200135

Claims (3)

1, Werkwijze voor het steriliseren van ultra-hoge verhit- tingsinstallaties met een steriliseringstemperatuur van ongeveer 138°C, met het kenmerk, dat het dehiet van het steriele water tegenover het nominale debiet van de ultra-hoge-verhittingsinstallatie in het melk-5 bedrijf tot een maximum van 20% wordt verminderd en het van het voorloop-vat (1) door middel van heetvaterpomp (2) ^via de "heethouder" (6), ontgassingsvat (j) en centrifugaalpompen (8, 10) naar de steriele-water-uitwisselaar (1^·) komende steriele water door het in terugloop komende steriele water in tegenstroom tot ongeveer 133°C wordt verhit.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het condensaat uit de heet-watermengbatterij (21) via de steriele koeler (20) tot op ongeveer 85°C wordt afgekoeld en voor gebruik als steriel water aan het voorloopvat (1) wordt toegevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 15 het hete water van de tweede en derde uitwisselaar (18, 17) ongekoeld weer aan de heet-watermengbatterij (21) wordt toegevoerd. 8200135