NL8300061A - Inrichting voor het met warmte behandelen van een vloeibaar produkt, alsmede een werkwijze voor het bedrijven en voor het reinigen van een dergelijke inrichting. - Google Patents

Description

* * 82.5136/Rey/jz 1v ^

Korte aanduiding: Inrichting voor het met warmte behandelen van een vloeibaar produkt, alsmede .een werkwijze voor het bedrijven en voor het reinigen van een dergelijke inrichting.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het met warmte behandelen van een vloeibaar produkt, waarbij dit produkt kortstondig aan een hoge temperatuur wordt onderworpen, omvattende in serie geschakeld-5 meerkanaals-pijpen-warmtewisselaars, te weten een opwarm-, een hoogverhittings- en een afkoelwarmtewisselaar, waarbij de opwarm- en de afkoelwarmtewisselaar met elkaar in verbinding staan voor regeneratieve warmte uitwisseling, welke inrichting is aangesloten op leidingsystemen voor het toe-10 of afvoeren van warmte en is voorzien van meet-, controleer regelapparatuur.

Dergelijke inrichtingen worden veelvuldig toegepast voor hst steriliseren van vruchtensappen, melkprodukten en melk. Enerzijds moet het produkt bij de behandeling gedurende 15 een bepaalde tijd op een hoge temperatuur worden gehouden om te bewerkstelligen, dat bederf veroorzakende organismen in voldoende mate onwerkzaam worden gemaakt, terwijl anderzijds de tijd waarop het produkt op hoge temperatuur wordt gehouden, niet te lang mag zijn daar anders ongewenste 20 kwaliteitsveranderingen van het produkt worden veroorzaakt.

Dit is in het bijzonder het geval bij melk en melkprodukten. Goede resultaten worden bereikt door het produkt gedurende korte tijd te verhitten tot de vereiste hoge verhittings-temperatuur en het gedurende een nauwkeurig aan te houden 25 korte tijd op deze temperatuur te houden en daarna snel af te koelen.

Dit de Europese octrooiaanvrage 0 036 124 is een dergelijke inrichting bekend. Deze inrichting is opgebouwd uit een groot aantal Identieke pijpen-warmtewisselaar secties, 30 die zijn samengevoegd tot warmtewisselaars, waarin het produkt resp. wordt voorverwarmd, verhit en afgekoeld. Elke pijpen- 8300061 - 2 - .N ' % warmtewisselaarsectie bestaat hierbij uit een buisvormig huis waarin een aantal evenwijdige pijpen zijn aangebracht, die in het huis zijn gemonteerd via twee eindplaten. Het te behandelen produkt stroomt hierbij uit de gemeenschappelijke 5 ruimte voor de ene eindplaat via de pijpen naar de gemeenschappelijke ruimte achter de andere eindplaat. Tussen de beide eindplaten stroomt in het huis om de pijpen een verwarmings- resp. koelmedium. Dit betekent dat het te behandelen produkt in elke warmte-wisselaarsectie voor het 10 opnemen resp. afgeven van warmte in afzonderlijke stromen wordt verdeeld en deze stromen aan het eind van elke warmtewisselaarsectie weer worden samengevoegd waarna het produkt via een verbindingsleiding naar de volgende warmtewisselaarsectie wordt gevoerd en hier weer wordt gesplitst enz. Het 15 gevolg hiervan is dat in de verbindingsleidingen steeds de gemiddelde temperatuur heerst en men niet kan nagaan of één of meerdere pijpen van een bepaalde warmtewisselaar zijn vervuild. Tevens zal men ook bij het doorspoelen van de inrichting met een reinigingsmiddel niet kunnen constateren 20 of de meest vervuilde pijpen ook inderdaad geheel zijn dat „ ..

gereinigd. Dit kan als gevolg hebben/door nog plaatselijk aanwezige verstoppingen een deel der reinigingsvloeistof niet kan worden verwijderd, zodat deze vloeistof zich bij de volgende warmtebehandeling met het produkt kan mengen. De 25 nog aanwezige achter gebleven vervuiling geeft tevens aanleiding tot een verminderd steriliserend effect van de inrichting en een versnelde nieuwe vervuiling, zodat de frequentie van de reinigingen moeten worden opgevoerd ten koste van de warmtebehandelingsbedrijfstijd. Bovendien doet zich hierbij 30 het gevaar voor dat het produkt in sommige pijpen onvoldoende wordt verhit, zodat niet alle kiemen zijn vernietigd en dit onvoldoende behandelde produkt weer wordt gemengd met produkt dat wel de juiste behandeling heeft ondergaan.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen, 35 waarbij deze nadelen worden vermeden. Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat in elke meerpijps-warmtewisselaar de pijpen ononderbroken doorlopend zijn uitgevoerd en tenminste in dat gedeelte van de inrichting 8300061 - 3 - waar gevaar voor vervuiling aanwezig is tussen de warmtewisselaars verbindingsstukken zijn aangebracht met een aantal afzonderlijke doorgangen, die de pijpen van de ene warmtewisselaar verbinden met die van de volgende warmtewisselaar·.

5 Op deze wijze stroomt het te behandelen produkt via een aantal afzonderlijke kanalen door de inrichting en vindt er tenminste in het gebied waar de grootste vervuiling optreedt geen menging van de afzonderlijke produktstromen plaats. Bij voorkeur is tenminste het verbindingsstuk, dat is gelegen aan 10 de uitgang van de warmtewisselaar waar de hoogste temperatuur optreedt, voor elk van zijn doorgangen voorzien van een temperatuuropnemer, die is aangesloten op de controle- en regelapparatuur.

De vervuil ing door aankoeken en dergelijke zal 15. voornamelijk plaats vinden in de hoogverhittingswarmtewisselaar. Door van het te behandelen produkt, in elk kanaal de temperatuur te meten, kan precies worden nagegaan, of het produkt overal de juiste warmtebehandeling heeft ondergaan. Tevens kan uit de temperatuurmeting worden geconstateerd, 20 welk kanaal sterk is vervuild en wanneer de inrichting moet worden stil gelegd teneinde te worden gereinigd.

De uitvinding is' tevens belichaamd in een werkwijze voor het bedrijven van de inrichting volgens de uitvinding, welke werkwijze zich onderscheidt doordat nabij de overgang van de 25 hoog-verhittings-warmtewisselaar naar de afkoelwarmtewisse-laar in elk kanaal de temperatuur (T ) van het te behandelen produkt wordt gemeten, van welke temperaturen de gemiddelde temperatuur (T ) wordt bepaald, waarbij de afwijking van deze

O

gemiddelde temperatuur tot de gewenste of ingestelde 30 temperatuur (T^) een maat is voor de toevoer van warmtedragend medium naar de hoogverhittings-warmtewisselaar, en de afwijking van elke separaat gemeten temperatuur (T ) ten opzichte van de ingestelde temperatuur (T } wordt bepaald en de inrichting § wordt overgeschakeld op reinigingsbedrijf indien deze 35 afwijking bepaalde tolerantiegrenzen overschrijdt.

De inrichting is bovendien belichaamd in een werkwijze voor het reinigen van de inrichting volgens de uitvinding, 8300061 * '£ - 4 - welke werkwijze zich onderscheidt doordaê^e verschillende kanalen reinigingsmiddel wordt gevoerd en nabij de overgang van de hoogverhittings-warmtewisselaar naar de afkoel-warmtewisselaar de temperatuur (T’n) in elk kanaal wordt 5 gemeten en hiervan een gemiddelde temperatuur (Τ’) wordt

O

berekend en de· toevoer van warmtedragend medium naar de hoogverhittings-warmtewisselaar wordt gestuurd aan de hand van de afwijking van de gemiddelde temperatuur (Τ’) tot een o gewenste ingestelde temperatuur (T’^) en de reiniging zo lang 10 wordt voortgezet tot de afwijking van elke separaat gemeten temperatuur (T’n) tot de ingestelde temperatuur (T’^) binnen bepaalde tolerantiegrenzen ligt.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekening nader toegelicht. Hierin tonen: 15 Fig. 1 een schematisch aanzicht van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 op vergrote schaal een detail van de aansluiting tussen twee elementen van de inrichting volgens fig. 1;

Fig. 3 een temperatuur tijd-diagram van het te behande-20 len produkt in de inrichting volgens fig. 1.

Zoals schematisch in fig. 1 weergegeven, wordt het te behandelen produkt, bijvoorbeeld melk, aangevoerd vanuit een voorraadhouder 1 via een toevoerleiding 2 waarin een drieweg-kraan 3 is opgenomen, die is aangesloten op een watertoevoer 25 teneinde bij storingen in de aanvoer van het te behandelen produkt water toe te kunnen voeren om droogkoken van de inrichting te voorkomen. De melk wordt door middel van een in de leiding 2 opgenomen pomp 4 via een inlaat-aansluitstuk 5 naar een voorverwarmings-pijpen-warmtewisselaar 6 gevoerd.

30 Vanuit de warmtewisselaar 6 wordt de melk via een aansluitstuk 7 en een leiding 8 toegevoerd aan een homogenisator 9 en van daaruit onder verhoogde druk via een leiding 10 en een aansluitstuk 11 gevoerd naar een aantal met elkaar in verbinding staande warmtewisselaarsecties 12’ en 12", die 35 tezamen een opwarmwarmtewisselaar 12 van de inrichting vormen. Tussen de warmtewisselaarsecties 12, 12’ is een verbindings-. stuk 13 aangebracht, dat een aantal evenwijdige doorgangen heeft en de pijpen van de warmtewisselaarsectie 12’ aansluit 83 0 0 0 6 1 é" .........

- 5 - op die van de volgende warmtewisselaarsectie 12", zodat een doorgaand kanaal voor het te behandelen produkt ontstaat.

De uit de opwarnwarmtewisselaar 12 afkomstige melk wordt vervolgens weer via een verbindingsstuk 13 toegevoerd aan 5 een verhittingswarmtewisselaar 14, die eveneens is voorzien van een aantal evenwijdige pijpen en Waarin bij de aansluiting 15 stoom wordt toegevoerd en bij de aansluiting 16 condensaat wordt afgevoerd. Vanaf de verhittings-warmtewisselaar wordt de melk via een verbindingsstuk 13 toegevoerd naar een 10 pijpen-warmtewisselaar 17 van een in dit geval uit twee warmtewisselaarsecties 17’ en 17" bestaande afkoel-warmte-wisselaar van de inrichting. Vanaf deze afkoelwarmtewisselaar stroomt de melk via een verbindingsstuk 13 naar de warmtewisselaar 18 en van daaruit via een verbindingsstuk 13' naar 15 een nakoeler 19. Vanuit de koeler 19 wordt de melk via een uitlaat-aansluitstuk 20 toegevoerd aan de leiding 21 waarin een smoorklep 22 is opgenomen, waarna de melk vervolgens via driewegkranen 23 wordt afgevoerd naar één of meer vullers 24.

3ij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm van de 20 inrichting wordt bij het overdragen van warmte steeds gebruik gemaakt van een tussenmedium. Zo wordt warmte van de afkoelwarmtewisselaar overgedragen naar de opwarm-warmtewisselaar door middel van een tussenmedium dat in tegenstroom een gesloten kringloop uitvoert, die is weergegeven met de 25 streeplijn 25. Tussen de warmtewisselaar 18 en de voorverwar-mingswarmtewisselaar 6 is tevens een kringloop 26 voor een tussenmedium weergegeven. De koeler 19 wordt tenslotte in tegenstroom doorlopen door een koelmedium 27, zoals water.

In het verbindingsstuk 13, dat is gelegen tussen de 30 hoogverhittings-warmtewisselaar en de afkoel-warmtewisselaar 17 is in elke doorgang een temperatuuropnemer 28 geplaatst, die elk zijn aangesloten op een besturings- en controleapparaat 29-

Het zal duidelijk zijn dat het gebruik van een tussen-35 medium tussen het koel- en het opwarmwarmtewisselaar niet noodzakelijk is en de warmte ook direkt van het behandelde produkt naar het nog te behandelen produkt kan worden overgedragen. In dit geval is het echter niet mogelijk om het 8300061 - 6 - produkt de opwarm- en de afkoelwarmtewisselaar in doorgaande gescheiden kanalen te laten doorlopen. Dit hoeft op zichzelf geen bezwaar te zijn, daar de uitvinding in de eerste plaats is gelegen in de gedachte om het produkt slechts daar waar 5 de grootste vervuiling optreedt, door afzonderlijke kanalen te geleiden en .de grootste vervuiling in het gebied van de hoogverhittings-warmtewisselaar zal optreden.

In de weergegeven uitvoeringsvorm doorstroomt het produkt de opwarmwarmtewisselaar 12, de hoogverhittings-10 warmtewisselaar 14, de afkoelwarmtewisselaar 17, de warmtewisselaar 18 en met de koeler 19 in gescheiden kanalen.

Teneinde dit te bereiken, zijn de verschillende warmtewisselaars en/of warmtewisselaarsecties door tussenkomst van een verbindingsstuk 13 met elkaar verbonden zoals op vergrote 15 schaal in detail is weergegeven in fig. 2.

In het linker gedeelte van fig. 2 is een uiteinde van een pijpen-warmtewisselaar weergegeven zoals die worden toegepast bij de inrichting volgens de uitvinding. Deze warmtewisselaar bestaat uit een buisvormig huis 30 dat aan beide 20 uiteinden is afgesloten door een eindplaat 31. In het huis zijn een aantal evenwijdige pijpen 32 aangebracht, die via de eindplaten naar buiten uitmonden. In het buisvormige huis van de warmtewisselaar is vervolgens een inlaatstuk 33 en een niet-weergegeven uitlaatstuk aangebracht voor een koel-25 resp. verwarmingsmedium. Direkt tegen de eindplaat 31 van de warmtewisselaar wordt de eindplaat 31’ van een verbindingsstuk 13 dat is voorzien van een aantal evenwijdige doorgangen die qua opstelling en afmeting overeenkomen met die van de pijpen van de hierop aan te sluiten warmtewisselaars. De 30 verbindingsstukken kunnen geheel overeenkomstig de warmtewisselaars worden uitgevoerd dus met in een huis aangebrachte evenwijdige pijpen en eindplaten, echter zonder de aansluit-stukken voor een koel- resp. verwarmingsmedium. De ruimte tussen de pijpen kan in dit geval eventueel worden gevuld met 35 isolatiemateriaal, zodat een gebied wordt gevormd waar de temperatuur van het produkt constant blijft.

De warmtewisselaars kunnen ook spiraalvormig zijn f * * en in plaats van uit verschillende secties uit een geheel 8300061 - 7 - bestaan.

In Fig. 3 is schematisch het temperatuurverloop van de melk weergegeven bij het doorlopen van de steriliseer-inrichting volgens fig. 1. De cijfers in deze grafiek 5 corresponderen met de onderdelen van de inrichting volgens fig- 1.

Zoals· hiervoor reeds vermeld, zullen de pijpen tijdens hst bedrijf vervuilen en deze vervuiling zal het sterkst zijn daar waar de hogere temperaturen optreden.

10 Deze vervuiling gaat gepaard met een afname van de warmteoverdracht. Met behulp van de in elk afzonderlijk kanaal aangebrachte temperatuuropnemer kan gemakkelijk worden bepaald wanneer de vervuiling van een der pijpen ontoelaatbaar groot wohdt. Indien dit het geval is, wordt de 15 inrichting omgeschakeld op reinigingsbedrijf, waarbij reinigingsmiddel door de afzonderlijke kanalen wordt gevoerd. Met behulp van de inrichting volgens de uitvinding kan ook dit reinigingsbedrijf bijzonder doelmatig worden uitgevoerd daar ook tijdens het reinigingsbedrijf de 20 temperatuur in de verschillende kanalen kan worden gemeten. Ket reinigen wordt zo lang voortgezet tot de temperatuur-afwijkingen in de verschillende kanalen binnen voorafbepaalde tolerantiegrenzen liggen. Op deze wijze is er absolute zekerheid dat elk kanaal na het reinigingsbedrijf 25 geheel is gereinigd. Mochten er in één of meer kanalen hardnekkige verontreinigingen optreden, dan moet de inrichting uiteraard worden opengelegd. Een groot voordeel is dan dan men precies weet welk kanaal of welke kanalen verder moeten worden behandeld.

' -conclusies- 8 3 0 0 0 6 1

Claims (4)

1. Inrichting voor het met warmte behandelen van een vloeibaar produkt, waarbij dit produkt kortstondig aan een hoge temperatuur wordt onderworpen, omvattende in serie geschakeld meerkanaals-pijpen-warmtewisselaars, te weten 5 een opwarm-, een hoogverhittings- en een afkoelwarmtewisselaar, waarbij de opwarm en de afkoelwarmtewisselaar met elkaar in verbinding staan voor regerafatieve warmteuitwisseling, welke inrichting is aangesloten op leidingsystemen voor het toe-of afvoeren van warmte en is voorzien van meet, controle-10 en regelapparatuur, met het kenmerk, dat in elke meerpijps-warmtewisselaar de pijpen ononderbroken doorlopend zijn uitgevoerd en tenminste in dat gedeelte van de inrichting waar gevaar voor vervuiling aanwezig is tussen de warmtewisselaars verbindingsstukken 15 zijn aangebracht met een aantal afzonderlijke doorgangen, die de pijpen van de ene warmtewisselaar verbinden met die van de volgende warmtewisselaar.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat tenminste het verbindingsstuk, dat is 20 gelegen aan de uitgang van de warmtewisselaar waar de hoogste temperatuur optreedt, voor elk van zijn doorgangen is voorzien van een temperatuuropnemer die is aangesloten op de controle- en regelapparatuur.

3. Werkwijze voor het regelen en sturen van de inrichting 25 volgens één of meer der voorafgaande conclusies 1-2, met het kenmerk, dat nabij de over- gang van de hoogverhittings- naar de koelwarmtewisselaar in elk kanaal de temperatuur (T ) van het te behandelen produkt wordt gemeten, van welke temperaturen de gemiddelde 30 temperatuur (T ) wordt bepaald, waarbij de afwijking van o deze gemiddelde temperatuur tot een gewenste of ingestelde temperatuur (1L) een maat is voor de toevoer van warmtedragend medium naar de hoogverhittingswarmtewisselaar, en de afwijking van elke separaat gemeten temperatuur (T ) ten opzichte 8300061 ......"... «.·£ - 9 - van de ingestelde temperatuur (T^) wordt bepaald, en de inrichting wordt overgeschakeld op reinigingsbedrijf indien deze afwijking bepaalde tolerantiegrenzen overschrijdt.

4. Werkwijze voor het reinigen van de inrichting volgens 5 één of meer der voorafgaande conclusies 1-3, met het kenmerk, dat door de verschillende kanalen reinigingsmiddel wordt gevoerd, waarbij in de hoogverhittingswarmtewisselaar warmte wordt toegevoerd en nabij de overgang van het hoogverhittings- naar de 10 koelwarmtewisselaar de temperatuur (Τ’ ) in elk kanaal wordt gemeten en hiervan een gemiddelde temperatuur (Τ' ) O wordt berekend en de toevoer van warmtedragend medium naar de hoogverhittingswarmtewisselaar wordt gestuurd aan de hand van de afwijking van de gemiddelde temperatuur 15 (Τ' ) tot een gewenste ingestelde temperatuur (Τ’.) en de S i reiniging zo lang wordt voortgezet tot de afwijking van elke separaat gemeten temperatuur (T’ ) tot de ingestelde temperatuur (T’^) binnen bepaalde tolerantiegrenzen ligt. t 8300061