NL8802698A

NL8802698A - Temperature retaining appts. e.g. for food use - includes pump, heat exchangers, vessel and tube with helical partitions

Info

Publication number: NL8802698A
Application number: NL8802698A
Authority: NL
Original assignee: Stork Amsterdam
Priority date: 1988-11-03
Filing date: 1988-11-03
Publication date: 1990-06-01

Abstract

Temp. retaining appts. e.g. for food products, such as soup contg. meat, includes a pump, heat exchangers, vessel and tube with helical partitions. Appts. which retains food products for a pre-determined time at a pre-determined temp., includes a vertical cylindrical vessel with central mounted tube. Between vessel wall and tube wall fits a helical partition which together with the walls forms a helical duct, with at one end of the tube a prod. inlet, and at the other end, at the bottom a prod. outlet. @(12pp Dwg.No.2/2)@.

Description

Korte aanduiding: Inrichting voor het gedurende een bepaalde tijd op een bepaalde temperatuur houden van een verpompbaar produkt.Short designation: Device for keeping a pumpable product at a certain temperature for a certain time.

Door Aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:The Applicant mentions as inventor:

Willem Prederik Hermans te Amstelveen.Willem Prederik Hermans in Amstelveen.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het gedurende een bepaalde tijd op een bepaalde temperatuur houden van een verpompbaar produkt dat tevoren op deze temperatuur is gebracht.The invention relates to a device for keeping a pumpable product previously brought to this temperature at a certain temperature for a certain time.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een installatie voor het in continue doorstroming behandelen van een verpompbaar produkt, welke installatie voorzien is van een dergelijke inrichting.The invention also relates to an installation for treating a pumpable product in continuous flow, which installation is provided with such a device.

Bij het thermisch behandelen van een verpompbaar produkt, bijvoorbeeld een sterilisatie- of pasteurisatieproces voor verpompbare voedingsmiddelen, wordt in het algemeen de eis gesteld dat het produkt een bepaalde vastgestelde minimale proceswaarde krijgt, dat wil zeggen in een bepaalde mate gesteriliseerd of gepasteuriseerd wordt. De thermische behandeling van het produkt vindt in bepaalde gevallen plaats in een installatie waarin het produkt in een continue stroom wordt getransporteerd door een aantal warmtewisselaars waarin het produkt wordt verwarmd tot een gewenste temperatuur, een warmhoudinrichting en een aantal daarop aansluitende warmtewisselaars waarin het produkt tot een gewenste eindtemperatuur wordt afgekoeld. Tussen de verwarmende en koelende warmtewisselaars wordt het produkt zodanig lang op het in de verwarmende warmtewisselaars bereikte temperatuurniveau gehouden, dat het produkt de mimimaal vereiste proceswaarde krijgt. De warmhoudinrichting wordt vaak uitgevoerd als een betrekkelijk lange buis waarin het produkt, afhankelijk van de diameter en de lengte van de buis en de stroomsnelheid van het produkt, gedurende een bepaalde tijd verblijft.In the thermal treatment of a pumpable product, for example a sterilization or pasteurization process for pumpable foodstuffs, the requirement is generally that the product is given a determined minimum process value, that is to say sterilized or pasteurized to a certain extent. In certain cases, the thermal treatment of the product takes place in an installation in which the product is transported in a continuous flow by a number of heat exchangers in which the product is heated to a desired temperature, a warming device and a number of subsequent heat exchangers in which the product forms a desired final temperature is cooled. Between the heating and cooling heat exchangers, the product is kept at the temperature level reached in the heating heat exchangers for such a long time that the product obtains the minimum required process value. The holding device is often constructed as a relatively long tube in which the product remains for a period of time depending on the diameter and length of the tube and the flow rate of the product.

Voor installaties met een grote capaciteit kan de vereiste lengte van de buis in de warmhoudinrichting zeer groot worden, hetgeen leidt tot een betrekkelijk zware en vaak dure warmhoudinrichting. Als alternatief wordt dan in de warmhoudinrichting een buis toegepast met een grotere diameter en een geringere lengte, zodanig dat het produkt gedurende de vereiste tijd in de warmhoudinrichting verblijft. Een korte dikke buis heeft het voordeel dat bij een gelijkblijvende capaciteit van de warmhoudinrichting, het gewicht van deze buis kleiner is dan dat van een lange dunne buis. Het nadeel van een korte dikke buis is dat de stroomsnelheid in de buis bij dezelfde capaciteit van de warmhoudinrichting, lager is. Soms kan dit leiden tot aankoeken of geleren van het door de buis stromende produkt. Daardoor wordt de doortocht van de buis kleiner en daarmee ook de verblijftijd van het produkt in de warmhoudinrichting, en wel op een niet te controleren wijze. Daarnaast zal in een buis met een grotere diameter door de lagere stroomsnelheid de stroming minder turbulent zijn. Dit kan nadelig zijn wanneer het produkt bestaat uit een mengsel van een vloeistof met daarin opgenomen vaste delen (bijvoorbeeld soep met stukken groente en vlees). Door de geringere turbulentie kunnen de vaste delen gaan bezinken, zodat het mengsel inhomogeen wordt.For installations with a large capacity, the required length of the pipe in the warming device can become very large, which leads to a relatively heavy and often expensive warming device. Alternatively, a tube with a larger diameter and a shorter length is used in the warming device, such that the product remains in the warming device for the required time. A short thick tube has the advantage that with a constant capacity of the warming device, the weight of this tube is smaller than that of a long thin tube. The drawback of a short thick tube is that the flow velocity in the tube, at the same capacity of the warming device, is lower. Sometimes this can lead to caking or gelling of the product flowing through the tube. As a result, the passage of the tube is reduced, and thus the residence time of the product in the warming device, in an uncontrollable manner. In addition, in a tube with a larger diameter, the flow will be less turbulent due to the lower flow rate. This can be disadvantageous if the product consists of a mixture of a liquid with solid parts incorporated therein (for example soup with pieces of vegetables and meat). The lower turbulence can cause the solids to settle, causing the mixture to become inhomogeneous.

De uitvinding heeft tot doel een inrichting voor het gedurende een bepaalde tijd op een bepaalde temperatuur houden van een verpompbaar produkt te verschaffen, die niet de nadelen bezit van de bekende inrichtingen.The object of the invention is to provide a device for keeping a pumpable product at a certain temperature for a certain time, which does not have the drawbacks of the known devices.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een inrichting van het aan het begin genoemde type omvattende een langwerpig, in hoofdzaak cilindrisch vat met een centraal daarin aangebrachte buis en een tussen de wand van het vat en de wand van de buis aangebracht schroefvormig schot dat samen met de wand van het vat en de wand van de buis een schroefvormig kanaal begrenst, waarbij het ene einde van de centrale buis is voorzien van een eerste aansluiting voor een produktleiding en het andere uiteinde van de centrale buis is verbonden met het nabijgelegen einde van het schroefvormige kanaal, waarvan het andere einde eveneens is voorzien van een tweede aansluiting voor een produktleiding.This object is achieved according to the invention by a device of the type mentioned at the outset, comprising an elongated, substantially cylindrical vessel with a tube arranged centrally therein and a helical partition arranged between the wall of the vessel and the wall of the tube which bounding a helical channel with the wall of the vessel and the wall of the tube, one end of the central tube being provided with a first connection for a product line and the other end of the central tube being connected to the adjacent end of the helical channel, the other end of which is also provided with a second connection for a product line.

Door deze constructie wordt bij een zeer compakte bouwwijze en een betrekkelijk laag gewicht van de inrichting een leiding verkregen met een grote lengte en een betrekkelijk gering dwarsdoorsnede-oppervlak, waarbij de inrichting een grote capaciteit kan hebben en de stroomsnelheid van het produkt voldoende groot kan zijn om de vereiste turbulentie te bereiken.Due to this construction, in a very compact construction method and a relatively low weight of the device, a pipe with a great length and a relatively small cross-sectional area is obtained, wherein the device can have a large capacity and the flow rate of the product can be sufficiently high. to achieve the required turbulence.

Bij voorkeur is het dwarsdoorsnede-oppervlak van de centrale buis in hoofdzaak gelijk aan het dwarsdoorsnede-oppervlak van het schroefvormige kanaal, zodat de stroomsnelheid van het produkt over de gehele lengte van het kanaal ongeveer gelijk is.Preferably, the cross-sectional area of the central tube is substantially equal to the cross-sectional area of the helical channel, so that the flow rate of the product is approximately equal along the entire length of the channel.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht door middel van de beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 een vereenvoudigd schema is van een installatie voorzien van een inrichting volgens de uitvinding, fig. 2 een langsdoorsnede is van een schematisch weergegeven uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.The invention will now be further elucidated by means of the description of an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which: Fig. 1 is a simplified diagram of an installation provided with a device according to the invention, Fig. 2 is a longitudinal section of a schematically shown embodiment of the device according to the invention.

In fig. 1 is een vereenvoudigd schema weergegeven van een inrichting voor het in continue doorstroming thermisch behandelen (pasteuriseren of steriliseren) van een verpompbaar produkt. Het te behandelen produkt kan bijvoorbeeld bestaan uit een vloeistof met daarin opgenomen vaste delen, zoals soep met daarin stukken groente en vlees. Het te behandelen produkt wordt via een produkttoevoer 1 en een tussenopslagvat 2 met roerorgaan 3 toegevoerd aan een pomp 4 met positieve verplaatsing.Fig. 1 shows a simplified diagram of an apparatus for thermally treating (pasteurizing or sterilizing) a pumpable product in continuous flow. The product to be treated can for instance consist of a liquid with solid parts incorporated therein, such as soup with pieces of vegetables and meat therein. The product to be treated is fed via a product feed 1 and an intermediate storage vessel 2 with stirrer 3 to a pump 4 with positive displacement.

Deze pomp 4 pompt het produkt achtereenvolgens door twee regeneratief warmtewisselaars 5 en 6, een verwarmingseenheid 7, een warmhoudinrichting 8, twee regeneratief warmtewisselaars 9 en 10, een koeleenheid 11 en een tegendrukinrichting 12, 13 naar een produktafvoer 14, welke naar hier niet weergegeven aseptische vulinrichtingen leidt. In de regeneratief warmtewisselaars 5 en 6 wordt het te behandelen produkt voorverwarmd met behulp van warmte afkomstig van het reeds behandelde produkt. Deze warmte wordt aan het reeds behandelde produkt onttrokken in de regeneratief warmtewisselaars 9 en 10 en via een tussenkringloop 15 met een pomp 16 naar de warmtewisselaars 5 en 6 getransporteerd. In de verwarmingseenheid 7 wordt het te behandelen produkt met behulp van bij 18 toegevoerde stoom of heet water indirekt verwarmd tot de gewenste temperatuur. Deze temperatuur wordt geregeld met behulp van een temperatuurregelaar 19.This pump 4 successively pumps the product through two regenerative heat exchangers 5 and 6, a heating unit 7, a warming device 8, two regenerative heat exchangers 9 and 10, a cooling unit 11 and a counter-pressure device 12, 13 to a product discharge 14, which are not shown here aseptic filling devices. In the regenerative heat exchangers 5 and 6, the product to be treated is preheated using heat from the already treated product. This heat is extracted from the already treated product in the regenerative heat exchangers 9 and 10 and transported via an intermediate circuit 15 with a pump 16 to the heat exchangers 5 and 6. In the heating unit 7, the product to be treated is heated indirectly to the desired temperature by means of steam or hot water supplied at 18. This temperature is controlled by means of a temperature controller 19.

In de hierna nog nader te beschrijven warmhoudinrichting wordt het produkt vervolgens enige tijd op de gewenste temperatuur gehouden teneinde het produkt de vereiste proceswaarde, dat wil zeggen de vereiste sterilisatie- of pasteurisatiegraad, te laten verkrijgen.In the warming device to be further described hereinafter, the product is then kept at the desired temperature for some time in order to allow the product to obtain the required process value, i.e. the required degree of sterilization or pasteurization.

In de regeneratief warmtewisselaars 9 en 10 wordt het behandelde produkt voorgekoeld en in de koeler 11 met behulp van water dat bij 20 wordt toegevoerd, tot de vereiste eindtemperatuur afgekoeld. De eindtemperatuur wordt geregeld met behulp van een temperatuurregelaar 21.In the regenerative heat exchangers 9 and 10, the treated product is pre-cooled and cooled in the cooler 11 using water supplied at 20 to the required final temperature. The final temperature is controlled by means of a temperature controller 21.

De tegendrukinrichting omvat twee vaten 12 en 13. Het gekoelde produktmengsel wordt aan één van de beide vaten toegevoerd, waarbij de druk in het vat met behulp van bij 22 toegevoerde steriele lucht op een zodanige waarde gehouden dat er in het voorgaande transporttraject nergens dampvorming door koken kan optreden. Wanneer het betreffende vat vol is, wordt de produktstroom naar het andere vat geleid en wordt het eerste vat op de voor de vulinrichting vereiste toevoerdruk gebracht, zodat het in het vat aanwezige produkt via de produktafvoer 14 naar aseptische vulinrichting kan worden geleid.The counter-pressure device comprises two vessels 12 and 13. The cooled product mixture is supplied to one of the two vessels, the pressure in the vessel being kept at such a value by means of sterile air supplied at 22 that no vapor is formed by boiling in the previous transport path may occur. When the vessel in question is full, the product flow is passed to the other vessel and the first vessel is brought to the supply pressure required for the filling device, so that the product present in the vessel can be led via the product discharge 14 to aseptic filling device.

Voor eenvoud zijn diverse afsluiters in de steriele luchtleidingen en in de transportleidingen niet getekend.For simplicity, various valves in the sterile air lines and in the transport lines are not shown.

Afgezien van de warmhoudinrichting 8 is de hierboven beschreven warmtebehandelingsinrichting bekend.Apart from the warming device 8, the heat treatment device described above is known.

De warmhoudinrichting 8 die in fig. 2 nader is weergegeven, omvat een langwerpig, in hoofdzaak cylindrisch vat 23 met een centraal daarin aangebrachte buis 24 en een tussen de wand 25 van het vat 23 en de wand 26 van de buis 24 aangebracht schroefvormig schot 27. Het schot 27 begrenst samen met de wand 25 van het vat 23 en de wand 26 van de buis 23 een schroefvormig kanaal 28. Het ene einde 29 van de centrale buis 24 is voorzien van een eerste aansluiting 30 voor een produktleiding 31, in dit geval een toevoerleiding. Het andere uiteinde 32 van de centrale buis 24 is verbonden met het daarbij gelegen einde 33 van het schroefvormige kanaal 28. Het andere einde 34 van het schroefvormige kanaal 28 is voorzien van een tweede aansluiting 35 voor een produktleiding 36, in dit geval een afvoerleiding.The warming device 8 shown in more detail in Fig. 2 comprises an elongated, substantially cylindrical vessel 23 with a tube 24 arranged centrally therein and a helical partition 27 arranged between the wall 25 of the vessel 23 and the wall 26 of the tube 24 The bulkhead 27, together with the wall 25 of the vessel 23 and the wall 26 of the tube 23, defines a helical channel 28. One end 29 of the central tube 24 is provided with a first connection 30 for a product line 31, in this in case of a supply line. The other end 32 of the central tube 24 is connected to the adjacent end 33 of the helical channel 28. The other end 34 of the helical channel 28 is provided with a second connection 35 for a product line 36, in this case a discharge line.

Het dwarsdoorsnede-oppervlak van de centrale buis 24 zal in het algemeen in hoofdzaak gelijk zijn aan het dwarsdoorsnede-oppervlak van het schroefvormige kanaal 28, zodat de stroomsnelheid van het produkt in de centrale buis . 24 en in het schroefvormige kanaal 28 ongeveer gelijk zal zijn.The cross-sectional area of the center tube 24 will generally be substantially equal to the cross-sectional area of the helical channel 28, so that the flow rate of the product in the center tube. 24 and will be approximately equal in the helical channel 28.

Door de constructie van de inrichting van fig. 2 kan bij een compakte bouw toch een lang stromingskanaal met een betrekkelijk klein dwarsdoorsnede-oppervlak worden verkregen, zodat de stroomsnelheid van het produkt in de inrichting voldoende groot kan zijn om de vereiste turbulentie te verkrijgen.Due to the construction of the device of Fig. 2, in a compact construction, a long flow channel with a relatively small cross-sectional area can nevertheless be obtained, so that the flow velocity of the product in the device can be sufficiently high to obtain the required turbulence.

Het vat 23 is in de in fig. 2 weergegeven uitvoeringsvorm voorzien van een dubbele wand 25,25'. De door de dubbele wand 25,25' omsloten ruimte 37 is aangesloten op leidingen 38 en 39 voor het toevoeren respectievelijk afvoeren van een verwarmings- of koelmedium. Deze uitvoeringsvorm zal in het bijzonder worden toegepast in het geval het te behandelen produkt bestaat uit een mengsel van een vloeistof met de daarin opgenomen vaste delen, bijvoorbeeld soep met stukken groente en vlees. Wanneer dit produkt de inrichting binnenkomt, zal de vloeistof reeds de vereiste temperatuur hebben bereikt, maar de kern van de vaste delen veelal nog niet. In de inrichting treedt dan een temperatuuregalisatie op, waarbij de temperatuur van de vloeistof zal dalen. Om dit te voorkomen kan het mengsel met behulp van een verwarmingsmedium dat door de dubbele wand 25,25' van het vat omsloten ruimte wordt geleid extra worden verwarmd, zodanig dat de temperatuur van de vloeistof gelijk blijft.In the embodiment shown in Fig. 2, the vessel 23 is provided with a double wall 25, 25 '. The space 37 enclosed by the double wall 25, 25 'is connected to pipes 38 and 39 for supplying or discharging a heating or cooling medium, respectively. This embodiment will be used in particular in case the product to be treated consists of a mixture of a liquid with the solid parts contained therein, for instance soup with pieces of vegetables and meat. When this product enters the device, the liquid will already have reached the required temperature, but the core of the solid parts often has not yet. A temperature equalization then occurs in the device, whereby the temperature of the liquid will drop. To prevent this, the mixture can be additionally heated by means of a heating medium which is passed through the space enclosed by the double wall 25, 25 'of the vessel, such that the temperature of the liquid remains the same.

Bij een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is de wand 25 van het vat 23 voorzien van een isolatielaag, teneinde warmte-uitwisseling met de omgeving te voorkomen.In another embodiment of the device according to the invention, the wall 25 of the vessel 23 is provided with an insulating layer, in order to prevent heat exchange with the environment.

De voordelen van de inrichting volgens de uitvinding kunnen als volgt worden samengevat.The advantages of the device according to the invention can be summarized as follows.

- Door het betrekkelijk lange stromingskanaal met een betrekkelijk gering dwarsdoorsnede-oppervlak kan een hogere stroomsnelheid van het te behandelen produkt worden bereikt waardoor een goede turbulente, een goede menging en een goede warmte uitwisseling in het produkt kan worden bereikt.Due to the relatively long flow channel with a relatively small cross-sectional area, a higher flow rate of the product to be treated can be achieved, whereby a good turbulent, a good mixing and a good heat exchange in the product can be achieved.

- De verblijftijd van het produkt in de inrichting kan goed gedefinieerd worden.- The residence time of the product in the establishment can be well defined.

- De inrichting is compakt, waarbij een efficient gebruik is gemaakt van het materiaal. De wand van de binnenbuis doet tevens dienst als wand van het schroefvormige kanaal, terwijl het schroefvormige schot tweezijdig als wand van het schroefvormige kanaal dienst doet.- The interior is compact, with efficient use of the material. The inner tube wall also serves as the wall of the helical channel, while the helical partition serves as the wall of the helical channel on both sides.

- Binnen de inrichting kan een goede warmte-uitwisseling plaatsvinden tussen het zich in de verschillende, delen van de inrichting bevindende produkt. Dit is vooral van belang indien het produkt bestaat uit een vloeistof met daarin opgenomen vaste delen.Within the device, a good heat exchange can take place between the product located in the different parts of the device. This is particularly important if the product consists of a liquid with solid parts contained therein.

Claims

Device for keeping a pumpable product previously brought to this temperature at a certain temperature, comprising an elongated, substantially cylindrical vessel (23) with a tube (24) centrally disposed therein and one between the wall (25) of the vessel (23) and the wall (26) of the tube (24) provided a helical partition (27) which, together with the wall (25) of the vessel (23) and the wall (26) of the tube defines a helical channel (28), one end (29) of the center tube (24) having a front connection (30) for a product line (31) and the other end (32) of the center tube (24) is connected to the adjacent end (33) of the helical channel (28), the other end (34) of which also includes a second connection (35) for a product line (36).

The device according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the central tube (24) is substantially equal to the cross-sectional area of the helical channel (28).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the vessel (23) is provided with a double wall (25.25 '), the space (37) enclosed by the double wall (25.25'). are connected to pipes (38, 39) for supplying or extracting a heating or cooling medium.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the wall (25) of the vessel (23) is provided with an insulating layer.

Installation for the continuous flow treatment of a pumpable product, comprising one or more heat exchangers (5,6,7) in which the product is heated to a determined desired temperature and one or more heat exchangers (9,10,11) in which the product is cooled to the desired final temperature, which installation is provided with a device according to one or more of claims 1 to 5.