WO2016020172A1 - Aktive behälterdrucksteuerung eines tunnelpasteurs - Google Patents

Aktive behälterdrucksteuerung eines tunnelpasteurs Download PDF

Info

Publication number
WO2016020172A1
WO2016020172A1 PCT/EP2015/066422 EP2015066422W WO2016020172A1 WO 2016020172 A1 WO2016020172 A1 WO 2016020172A1 EP 2015066422 W EP2015066422 W EP 2015066422W WO 2016020172 A1 WO2016020172 A1 WO 2016020172A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
temperature
container
partial pressure
tunnel
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/066422
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Falko Jens Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krones AG
Original Assignee
Krones AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krones AG filed Critical Krones AG
Publication of WO2016020172A1 publication Critical patent/WO2016020172A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/003—Control or safety devices for sterilisation or pasteurisation systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/20—Preservation of foods or foodstuffs, in general by heating materials in packages which are progressively transported, continuously or stepwise, through the apparatus
    • A23B2/22—Preservation of foods or foodstuffs, in general by heating materials in packages which are progressively transported, continuously or stepwise, through the apparatus with packages on endless chain or band conveyors

Definitions

  • the invention relates to a method for active container pressure control of a tunnel pasteuriser and a corresponding device.
  • Devices for the thermal treatment of products which are filled in containers are known in the prior art.
  • these devices may include pasteurization systems, heating or cooling devices.
  • these devices also occur in combination in multi-zone pasteurization systems to bring the products at least temporarily to different, defined temperature levels.
  • the heat exchange is generally carried out by sprinkling with a process fluid, such as water.
  • a process fluid such as water.
  • the term sprinkling should be understood to mean sprinkling or spraying of the containers.
  • the water used in the process also referred to as process water, is typically trickled over the product stream by means of nozzles. Due to a temperature difference to the product, the process water releases heat to the product or absorbs heat.
  • such systems include a first section of one or more zones for heating the containers, then a second section for actual pasteurization, and finally a third section for cooling the containers.
  • a first section of one or more zones for heating the containers then a second section for actual pasteurization, and finally a third section for cooling the containers.
  • a second section for actual pasteurization then a third section for cooling the containers.
  • a third section for cooling the containers In large systems can be spoken of temperature landscapes.
  • a commonly used, simple method of measuring pasteurisation of the liquid bottled in the containers is the use of Pasteurization Units (PU).
  • PU Pasteurization Units
  • the calculation of the PE is done by adding up the PE values achieved per time base, (T-Tref)
  • T indicates the current temperature in "Celsius, Tref a temperature reference, Tmin a minimum temperature, Z a value of a temperature change required to reduce the number of bacteria by a factor of 10
  • ⁇ time the time between minute and time based measurements indicate the time reference, typically in minutes
  • Typical values for canned or bottled beer may be about a 1 minute time base, a reference temperature of 60 ° C, a Z value of 7 ° C, and a minimum temperature Tmin of 50 ° C.
  • the values for other liquids with different pasteurization goals may be quite different, for example, for tomato juice a temperature reference of 80 ° C. and a Z value of 10 ° C. may be used.
  • the PE serves as a figure of merit to summarize the parameters of time and temperature for a pasteurization of a liquid, a beverage.
  • a minimum value of less than 10 PE more often a value of 15-30 PE may be used to ensure a desired stability / shelf-life of the product.
  • the control of a pasteurization system can take into account a temperature model, ie different temperatures in different sections or zones at a certain flow rate of the product stream.
  • the temperature model can be converted to PE (and vice versa).
  • a certain PE has to be achieved, at the same time an overrun of the PE and thus overpasteurisation should be avoided.
  • the cause of the pressure build-up is the different setting rates for the carbon dioxide equilibrium, as explained below with reference to water and carbon dioxide.
  • a closed container such as a can or a bottle, represents a closed system in the chemical-physical sense.
  • a can or bottle called with carbonated water.
  • the proportion of vaporized water molecules in the gas phase is practically completely negligible.
  • the water is in the liquid phase.
  • both phases there is the C0 2 .
  • the gas phase is almost exclusively filled by C0 2 .
  • the gas phase has a certain gas pressure. Gas particles are exchanged between the two phases until an equilibrium has been established.
  • the closed container there is an overpressure. In this case, the solubility of a gas in a liquid increases with increasing partial pressure of the gas proportional to according to the law of Henry.
  • the increase in solubility with an increase in pressure within the container causes the system to attempt to increase the concentration of the gas in the liquid. This reduces the number of molecules in the gas phase.
  • the solubility of carbon dioxide is increased at low temperatures and high pressures.
  • a temperature increase represents an external energy supply. This energy supply causes carbon dioxide dissolved in the water to dissolve out and collect in part in the gas space above the liquid and in part float as fine gas bubbles on the inside of the container. As the temperature increases, the pressure in the gas phase will increase rapidly. If the liquid is allowed to settle again, or if the container is cooled down again, the equilibrium is slowly restored.
  • Equation (1) merely shows that dissolved C0 2 passes into the gaseous state by supplying energy, for example in the form of heat.
  • Equations (2) and (3) are usually grouped into equation (4).
  • the pK s value of equation (4) is about 6.5.
  • the pKs value of equation (5) is about 10.5.
  • Equations (2) and (3) set their equilibrium slowly, equations (4) and (5) set the equilibrium quickly.
  • the concentration of oxonium ions H 3 0 + can be indicated by the pH.
  • concentrations of the carbonic acid species of equations (1) - (5) described above are thus related by the law of mass action.
  • Another aspect is the consideration of the thermal expansion of the liquid in the container. Temperature changes in solids and liquids result in a change in volume V. This can be represented by a material-specific, temperature-dependent volumetric expansion coefficient ⁇ , where ⁇ is given in units of K "1. Under normal conditions, the values for solids are about one to two orders of magnitude smaller than those Values for liquids.
  • the coefficient of thermal expansion is also temperature-dependent, with the thermal expansion coefficient being approximately proportional to the specific heat capacity of the material in question. For the material of the containers, this means that in the temperature range in which the pasteurization takes place, no large temperature dependence of the expansion coefficient ⁇ for the materials of the container. That is, the volume expansion of the container can be approximated by means of linear
  • AV V 0 ( ⁇ + r AT); where ⁇ represents the temperature difference, AV the volume change and V 0 the volume before the temperature increase.
  • ⁇ represents the temperature difference
  • AV the volume change
  • V 0 the volume before the temperature increase.
  • the volume change with increasing temperature is positive, ie the volume increases.
  • the volume change of the liquid within the closed container can make a contribution to the pressure increase inside the container.
  • the invention provides a method for active container pressure control of a tunnel pasteurizer for pasteurization of a product filled in containers, comprising the steps of: providing a model for determining a partial pressure within the container; Determining an upper threshold for the partial pressure and / or the temperature of the product in the container using the model; Measuring the temperature within the tunnel pasteuriser; Comparing the measured temperature and / or the thus calculated partial pressure in the container with the predetermined thresholds for the partial pressure and / or the temperature, and taking measures to reduce the partial pressure in the container if the thresholds for the partial pressure and / or the temperature exceeded are.
  • the tunnel pasteurizer can be divided into several zones and / or sections and that all of the described steps can be carried out in zones or in sections.
  • the containers typically include bottles or cans in which the product, ie a liquid such as a beverage, is filled and the containers are closed. It is also understood that the containers are typically transported on a conveyor, such as a conveyor belt, through the tunnel pasteurizer.
  • a model for determining the partial pressure within the containers may include the amount and concentration of C0 2 in the container. These can be determined empirically. In this case, the amount of C0 2 , which naturally arises during the production or ripening of the product (for example beer or wine), can also be determined empirically, as well as the amount of added C0 2 can be determined. Likewise, the temperature of the product can be determined prior to entering the tunnel pasteurizer.
  • the containers and their filling thresholds for the prevailing in the container partial pressure can be determined empirically. Likewise, it can be empirically determined when the container (s) begin to deform or even burst. It is understood that these thresholds can also be specified as ranges and that the thresholds can be provided with safety margins. Thus, the thresholds for the containers and the temperatures or pressures can be adjusted. It will be appreciated that the model may account for the various reaction rates, such as the typically slow redissolution of gas in the liquid.
  • the temperature of the product or partial pressure in a filled, sealed container can be difficult to determine. Therefore, with the aid of the model, the partial pressure in the container is calculated on the basis of the measured temperature in the tunnel pasteuriser or in a certain zone of the tunnel pasteurizer. Thus, a good estimate of the partial pressure within the container can be obtained.
  • Comparing with the predetermined thresholds may therefore indicate that measures must be taken to lower the partial pressure in the containers, as long as the thresholds are exceeded. Thus, the deformation or bursting of the containers can be avoided.
  • the measures may include lowering the temperature in the tunnel pasteurizer.
  • providing the model may be product specific, wherein providing the model may take into account the C0 2 content of the product and / or providing the model may take into account the thermal expansion of the liquid in the container.
  • the model can be adapted exactly to the product type.
  • the type of container such as can or wall thickness of a can or bottle can be taken into account.
  • the gas content for example, the C0 2 content of the product are taken into account, there are, for example, drinks "bubbly type” with a lot of carbon dioxide and on the other hand drinks “gentle kind” with little carbon dioxide.
  • the model can account for the thermal expansion of the liquid in the container. For this, empirically values for the liquid, for example water, can be included in the model, so that the model can be even more precise. To refine the model, the thermal expansion of the container materials can also be taken into account.
  • the method may further comprise the step of determining a time ⁇ for which the tunnel pasteurizer is driven at a lower temperature.
  • the method may further comprise the step of increasing the temperature within the tunnel pasteurizer after the time ⁇ .
  • the partial pressure within the containers will have dropped to a desired, predetermined level.
  • This time can be determined, for example, based on the model. It can also be predetermined on the basis of empirical values. These empirical values can also serve as a guideline for the model. Thereafter, the temperature in the tunnel pasteuriser or in one or more of the affected zones or sections of the tunnel pasteurizer can be increased again.
  • the method may further comprise the step of storing the calculated and measured temperature and / or partial pressures in a database; Comparing the current values with the stored values and signaling deviations of the current values from earlier calculated and measured values.
  • An online queryable database can be taken into account in which, for example, one of the measured and the particular data can be stored.
  • an already existing parameterization of the model can be retrieved so that the model can be accessed even faster.
  • the model can be improved by improving the parameters of the model.
  • the measures may additionally comprise changing, in particular reducing, the transport speed of the containers through the tunnel pasteurizer.
  • the transport speed through the tunnel pasteuriser or through the zones of the tunnel pasteurizer can be adjusted as an additional measure. Since time and temperature are linked by the term of the pasteurization unit, in particular it is better to drive the machine more slowly, ie to reduce the transport speed. This calculation can be done online.
  • the invention further provides an apparatus for controlling a pasteurizer for pasteurization from a product filled in containers, comprising: means for providing a model for the partial pressure within the container; Means for determining an upper threshold for the partial pressure and / or the temperature of the product in the container by means of the model; Means for measuring the temperature within the tunnel pasteuriser; Means for comparing the measured temperature and / or the partial particle temperature calculated therewith pressure in the container with the predetermined thresholds for the partial pressure and / or the temperature, and means for taking measures to reduce the partial pressure in the container, if the thresholds for the partial pressure and / or the temperature are exceeded.
  • the means may comprise a control unit.
  • the device may comprise a control unit, such as a computer, wherein the tunnel pasteurizer may comprise a plurality of zones and / or sections and may comprise a plurality of control units for the individual zones and / or sections.
  • a control unit such as a computer
  • the tunnel pasteurizer may comprise a plurality of zones and / or sections and may comprise a plurality of control units for the individual zones and / or sections.
  • the measures may include lowering the temperature in the tunnel pasteurizer.
  • the provision of the model may be product-specific, wherein the provision of the model may take into account the C0 2 content of the product and / or and / or wherein the model may take into account the thermal expansion of the liquid in the container.
  • the means may be configured to determine a time ⁇ for which the tunnel pasteurizer is driven at a lower temperature.
  • the means may be configured to increase the temperature within the tunnel pasteuriser after the time ⁇ has elapsed.
  • the apparatus may further comprise a database, wherein the means may be configured to store the calculated and measured temperature and / or partial pressure values in the database; compare the current values with the stored values and signal deviations of the current values from earlier calculated and measured values.
  • the measures may additionally include changing, in particular reducing the transport speed of the containers through the tunnel pasteurizer.
  • Figure 1 Qualitative representation of a pressure build-up in containers in a
  • Figure 2 Schematic view of a tunnel pasteurizer with three zones.
  • Figure 3 Schematic view of a tunnel pasteurizer with three zones with a container pressure control.
  • Figure 4 Schematic view of a method for active container pressure control of a
  • Tunnel Pasteurizer for pasteurisation of a product filled in containers.
  • FIG. 5 Schematic view of a development of the method from FIG. 4.
  • FIG. 6 Schematic view of a development of the method of Figure 5. Detailed Description
  • FIG. 1 shows a qualitative representation of a pressure build-up in containers in a multi-zone tunnel pasteurizer.
  • zone 1, zone 2, zone 7 are shown in FIG.
  • the filled and sealed containers (not shown) are transported through the zones from left to right.
  • the transport begins at zone 1 and then progressively passes through the remaining zones to zone 7.
  • the zones are approximately equally wide, the width of the zones may be different.
  • the number of zones may be other than seven.
  • the axes of the diagram shown in Figure 1 are designated as follows.
  • the ordinate indicates the partial pressure in the containers.
  • the abscissa indicates the time.
  • the direction of the time Axis corresponds essentially to the transport direction through the zones, which are passed through successively from zone 1 to zone 7.
  • the partial pressure in the containers increases on average in most zones as a function of time, which is equivalent to the fact that the partial pressure increases as a function of the transport distance on average.
  • the partial pressure in the container after passing through the zone 7 is significantly higher than in zone 1 and higher than in all previously traversed zones.
  • FIG. 2 shows a tunnel pasteurizer 100.
  • three zones of the tunnel pasteurizer are shown, designated Z1, Z2 and Z3.
  • the three zones shown can also be considered as a section of a tunnel pasteurizer.
  • sealed container B are transported on a conveyor belt 1 1 from left to right through the zones Z1, Z2 and then Z3.
  • the containers are sprinkled with process water which is sprayed over or onto the containers by means of spray nozzles 13.1, 13.2 and 13.3.
  • the process water used can be collected at least partially in catchment zones 15.1, 15.2 and 15.3 in each zone and via lines
  • FIG. 3 a tunnel pasteurizer 200 according to the present invention is shown.
  • the tunnel pasteurizer 200 is similar to the tunnel pasteurizer 100 shown in FIG. 2. Like elements are designated by like reference numerals.
  • the tunnel pasteurizer 200 also includes three zones purely by way of example.
  • Tunnelpasteur 200 filled sealed container B are transported on a conveyor belt from left to right.
  • the containers are also sprinkled in the tunnel pasteurizer 200 with process water from a sprinkler system with spray nozzles, which are not explicitly shown in the individual zones Z1, Z2, and Z3.
  • FIG. 2 also has in each of the zones Z1, Z2 and Z3 at least one means for detecting or determining the temperature in the respective zone. These may be temperature sensors or temperature sensors. These means are denoted by the reference numeral 21 .1,
  • the means 21.1, 21 .2, 21.3 for detecting or determining the temperature in the respective zone Z1, Z2, Z3 can determine the temperature in the respective zone practically online.
  • each of the means 21.1, 21.2 and 21.3 its temperature data to a control and monitoring unit 27 on.
  • the control and monitoring unit 27 may include, for example, a computer. In principle, a wireless communication between the units 21 .1, 21 .2, 21.3 and the control and monitoring unit 27 is possible.
  • the control and monitoring unit 27 may be a mobile unit.
  • the control and monitoring unit 27 may be connected to a database 29.
  • the control and monitoring unit can be used to create a model for determining a partial pressure within a container. This model can be created empirically with the help of suitable measuring equipment and then used in standard operation of the pasteurizer.
  • the tunnel pasteurizer 200 shown in Figure 3 may further comprise one or more measuring means and control units 25 for controlling the transport speed of the containers. It is understood that the zones Z1, Z2 and Z3 need not be the same width, so that the time spent by the containers B at a mean constant transport speed in the respective zones may be different.
  • the containers B are transported on the transport conveyor belt 11 through the tunnel pasteurizer.
  • the speed of the transport can be controlled by means of the unit 25 in order to transport the containers through the pasteuriser 200 faster or slower.
  • the regulation of the temperature and the control of the transport speed can also be combined in order to achieve the best possible adaptation of the partial pressure of the containers to the model.
  • the unit 25 may include a motor or be connected to a motor (both not shown) that can drive the transport conveyor belt 1 1. Via a line 26, the unit 25 may be connected to the control and monitoring unit 27. Thus, the unit 27 can control each unit 21.1, 21 .2, 21 .3 and 25 individually in a master functions, whereby the model can be implemented.
  • Figs. 4-6 methods for active vessel pressure control of a tunnel pasteurizer for pasteurization from a product filled in containers are illustrated in Figs. 4-6.
  • FIG. 4 illustrates a corresponding method.
  • a model is provided for determining a partial pressure within the container. This can For example, done empirically and with the aid of the control unit 27.
  • product-specific and / or container-specific parameters such as CO 2 content / carbonic acid content and / or thermal expansion of the liquid in the container or specific heat capacity can be taken into account.
  • container volume, container filling etc. can be taken into account. It can also be considered the thermal expansion of the solid container material.
  • an upper threshold can be determined empirically, above which there is at least the risk that they deform or even burst or burst the containers.
  • the upper threshold may be expressed by a partial pressure of the gas / gases present in the container and / or a temperature.
  • the steps S210 and S220 may be performed before the normal operation of the tunnel pasteuriser.
  • Step S230 is typically carried out in the normal control operation of the tunnel pasteuriser.
  • the temperature is typically in all zones, i. For example, in the zones Z1, Z2 and Z3 in Figure 3, performed the tunnel pasteurizer.
  • step S240 the measured temperature and / or the partial pressure thus calculated in the container are compared with the predetermined thresholds from S220 for the partial pressure and / or for the temperature in the tunnel pasteurizer.
  • step S250 a decision may be made, for example by the control unit 27 of FIG. 3, as to whether measures should be taken.
  • the measures can be initiated, for example, when the thresholds of S220 for partial pressure and / or temperature in the tunnel pasteuriser, resulting in the model over the temperature in the container, are exceeded. Thus, it can be reacted to a high partial pressure in the container and the bursting of the container can be avoided.
  • FIG. 5 shows the same steps as FIG. 4.
  • FIG. 5 shows step S255, which includes the lowering of the temperature in the tunnel pasteuriser, if the thresholds have been exceeded in step S250.
  • step S255 includes the lowering of the temperature in the tunnel pasteuriser, if the thresholds have been exceeded in step S250.
  • FIG. 6 shows the same steps as FIG. 5.
  • FIG. 6 also shows the step S260.
  • the steps S220 - S250, S255, S260, S265 can be cycled.
  • steps S255, S260, S265 of FIGS. 5 and 6 a reduction in the transport speed may also be taken into account.
  • chemical equilibrium reactions and their reaction rates are considered.
  • the model can provide a prediction to set product-specific and container-specific pressure and temperature limits of the individual products. For example, when the thresholds are set, the pasteurization temperature may be lowered to avoid excessive pressure within the container. Thus, bursting of the containers within the tunnel pasteurizer can be avoided.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)

Abstract

Verfahren zur aktiven Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs zur Pasteurisation von einem in Behältern abgefüllten Produkt, mit den Schritten: Bereitstellen eines Modells zur Bestimmung eines Partialdruckes innerhalb des Behälters; Bestimmen einer oberen Schwelle für den Partialdruck und/oder die Temperatur des Produkts in dem Behälter mit Hilfe des Modells; Messen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs; Vergleichen der gemessenen Temperatur und/oder des damit berechneten Partialdrucks im Behälter mit den vorbestimmten Schwellen für den Partialdruck und/oder der Temperatur, und Einleiten von Maßnahmen zur Verringerung des Partialdrucks in dem Behälter, falls die Schwellen für den Partialdruck und/oder die Temperatur überschritten sind.

Description

Aktive Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktiven Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs und eine entsprechende Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Produkten, die in Behältern, beispielsweise Flaschen, PET-Behältern oder Dosen abgefüllt sind, sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise können diese Vorrichtungen Pasteurisationssysteme, Wärme- oder Kühlvorrichtungen umfassen. Häufig treten diese Vorrichtungen auch in Kombination in mehrzonigen Pasteurisationssystemen auf, um die Produkte zumindest zeitweise auf verschiedene, definierte Temperaturniveaus zu bringen. Der Wärmeaustausch erfolgt im Allgemeinen durch Berieselung mit einer Prozessflüssigkeit, beispielsweise Wasser. Unter dem Begriff Berieselung soll das Berieseln oder Besprühen der Behälter verstanden werden. Das im Prozess verwendete Wasser, das auch als Prozesswasser bezeichnet wird, wird typischerweise mittels Düsen über den Produktstrom verrieselt. Dabei gibt das Prozesswasser aufgrund einer Temperaturdifferenz zum Produkt Wärme an das Produkt ab oder nimmt Wärme auf.
Beispielsweise umfassen derartige Systeme einen ersten Abschnitt aus ein oder mehreren Zonen zum Erwärmen der Behälter, danach einen zweiten Abschnitt zum eigentlichen Pasteurisieren, und schließlich einen dritten Abschnitt zum Abkühlen der Behälter. Bei großen Systemen kann von Temperaturlandschaften gesprochen werden.
Eine allgemein verwendete, einfache Methode, eine Pasteurisation der Flüssigkeit, die in den Behältern abgefüllt ist, zu messen, ist die Verwendung von Pasteurisationseinheiten PE, (engl. Pasteurization Unit, PU). Üblicherweise erfolgt die Berechnung der PE durch Aufsummieren der pro Zeitbasis erreichten PE-Werte,
Figure imgf000003_0001
(T-Tref)
L(T) = falls T > Tr
falls T < T,^ wobei T die gegenwärtige Temperatur in "Celsius angibt, Tref eine Temperaturreferenz, Tmin eine Minimaltemperatur, Z einen Wert einer Temperaturänderung, die erforderlich ist, um die Zahl der Bakterien um einen Faktor 10 zu reduzieren, Δ Zeit die Zeit zwischen Messungen in Minuten und Zeitbasis die Zeitreferenz, typischerweise in Minuten, angeben. Typische Werte für Bier in Dosen oder in Flaschen können etwa eine Zeitbasis von 1 min sein, eine Referenztemperatur von 60° C, ein Z-Wert von 7°C, und eine minimale Temperatur Tmin von 50°C sein. Dabei können die Werte für andere Flüssigkeiten mit anderen Pasteuri- sationszielen durchaus anders sein, beispielsweise kann für Tomatensaft eine Temperaturreferenz von 80°C und ein Z-Wert von 10°C verwendet werden.
Letztendlich dient die PE als eine Bewertungsgröße (Figure of merit), um die Parameter Zeit und Temperatur für eine Pasteurisation einer Flüssigkeit, eines Getränks, zusammenzufassen. Beispielsweise kann für Bier in Dosen oder Flaschen ein minimaler Wert von unter 10 PE, häufiger aber ein Wert von 15 - 30 PE verwendet werden, um eine gewünschte Stabilität / Haltbarkeit des Produktes zu gewährleisten.
Die Steuerung eines Pasteurisationssystems kann ein Temperaturmodell, also verschiedene Temperaturen in verschiedenen Abschnitten oder Zonen bei einer bestimmten Fließgeschwindigkeit des Produktstromes berücksichtigen. Das Temperaturmodell kann in PE umgerechnet werden (und auch umgekehrt). Eine bestimmte PE muss erreicht werden, gleichzeitig soll eine Überschreitung der PE und damit Überpasteurisation vermieden werden.
Dabei ist jedoch ein zusätzliches Problem der sich aufbauende Druck im Inneren der zu pasteurisierenden Behälter. Dieses Problem tritt insbesondere bei kohlensäurehaltigen Getränken auf.
Beim mehrmals hintereinander folgenden Aufheizen und Abkühlen zwischen zwei festgelegten Temperaturniveaus baut sich der Druck innerhalb der Behälter immer weiter auf. Ähnliches kann auch bei zu langem Verweilen bei einer konstanten hohen Temperatur auftreten. Durch zu hohen Druckaufbau innerhalb der Produkte, also der Flaschen oder Dosen, können diese sich verformen oder es kann letztlich zum Platzen der Behälter kommen. Beides ist unerwünscht, da ein verformter Behälter sich nicht wieder in seine Ausgangsform zurück formt und somit nicht verkauft werden kann und schlimmer noch, geplatzte Behälter zu einer Verschmutzung der Anlage durch Scherben oder Bruchstücke und durch den Behälterinhalt führen können. Damit kann eine baldige Reinigung des Systems erforderlich sein, was wiederum eine Stillstand der Anlage und somit eine Verringerung der Effizienz der Anlage bedeuten kann.
Die Ursache für den Druckaufbau sind die unterschiedlichen Einstellgeschwindigkeiten für das Gleichgewicht für Kohlensäure, wie nachfolgend anhand von Wasser und Kohlendioxid erläutert wird.
Ein geschlossener Behälter, etwa eine Dose oder eine Flasche, stellt ein geschlossenes System im chemisch-physikalischen Sinne dar. Als Beispiel eine Dose oder Flasche mit kohlensäurehaltigem Wasser genannt. Es gibt keinen Stoffaustausch mit der Umgebung außerhalb der Flasche. Es kann aber einen Wärmeaustausch mit der Umgebung geben. In der Flasche existieren zwei Phasen: die Gasphase und die flüssige Phase. Der Anteil an verdampften Wassermolekülen in der Gasphase ist praktisch völlig zu vernachlässigen. Somit befindet sich das Wasser in der flüssigen Phasen. In beiden Phasen befindet sich jedoch das C02. Dabei ist es als Gas in der flüssigen Phase physikalisch gelöst. Die Gasphase wird praktisch ausschließlich von C02 ausgefüllt. Die Gasphase weist einen bestimmten Gasdruck auf. Zwischen beiden Phasen werden so lange Gasteilchen ausgetauscht, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. In dem geschlossenen Behälter herrscht ein Überdruck. Dabei nimmt die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit mit steigendem Partialdruck des Gases proportional zu entsprechend dem Gesetz von Henry.
Die Zunahme der Löslichkeit mit einer Zunahme des Druckes innerhalb des Behälters führt dazu, dass das System versucht, die Konzentration des Gases in der Flüssigkeit zu erhöhen. Dadurch wird die Zahl der Moleküle in der Gasphase geringer.
Die Löslichkeit von Kohlendioxid ist bei niedrigen Temperaturen und hohen Drücken erhöht.
Eine Temperaturerhöhung stellt eine Energiezufuhr von außen dar. Diese Energiezufuhr bewirkt, dass sich im Wasser gelöstes Kohlendioxid herauslöst und zum Teil im Gasraum über der Flüssigkeit sammelt und zum Teil als feie Gasbläschen an der Behälterinnenseite schwimmt. Bei einer Temperaturerhöhung wird rasch der Druck in der Gasphase ansteigen. Lässt man die Flüssigkeit wieder zur Ruhe kommen, oder kühlt man den Behälter wieder ab, so stellt sich langsam das Gleichgewicht wieder ein.
Für Kohlendioxid, C02, und Wasser, H20, sind folgende Gleichgewichte beteiligt, die sich unterschiedlich schnell einstellen.
(1 ) C02(gasförmig) + H20 ^ C02 (gelöst) + Energie (2) C02 (gelöst) + H20 ^ H2C03
(3) H2C03 + H20 ^ H30+ + HC03 "
(4) C02 + 2H20 ^ H30+ + HCO3-
(5) HCO3 " + H20 ^ C03 2" + H30+
Die Gleichung (1 ) stellt lediglich dar, dass gelöstes C02 durch Zufuhr von Energie, beispielsweise in Form von Wärme, in den gasförmigen Zustand übergeht.
In der Gleichung (2) liegt das Gleichgewicht sehr weit auf der Seite des gelösten Gases. Der Anteil des Säuremoleküls liegt nur bei etwa 0,2 %.
Die Gleichungen (2) und (3) werden in der Regel zur Gleichung (4) zusammengefasst. Der pKs-Wert der Gleichung (4) liegt bei circa 6.5. Der pKs-Wert der Gleichung (5) liegt bei etwa 10,5.
Die Gleichungen (2) und (3) stellen ihr Gleichgewicht langsam ein, die Gleichungen (4) und (5) stellen das Gleichgewicht schnell ein.
Die Konzentration der Oxoniumionen H30+ kann durch den pH Wert angegeben werden. Die Konzentrationen der Kohlensäurespezies der oben bezeichneten Gleichungen (1 ) - (5) stehen somit durch das Massenwirkungsgesetz in einem Zusammenhang.
Für die gefüllten, geschlossenen Behälter bedeutet dies, dass der Druck innerhalb des Behälters beim Aufheizen schneller ansteigt als er beim Abkühlen fällt. Somit besteht zumindest die Gefahr, dass der Druck zunehmend wächst. Nur wenn lange genug bei einer Ausganstemperatur verweilt wird oder sogar abgekühlt wird, fällt der Druck wieder auf sein ursprüngliches Niveau.
Ein weiterer Aspekt ist die Berücksichtigung der Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter. Temperaturänderungen führen bei Festkörpern und Flüssigkeiten zur Änderung des Volumens V. Diese kann durch einen materialspezifischen, temperaturabhängigen Volumenausdehnungskoeffizienten γ angegeben werden, wobei γ in Einheiten von K"1 angegeben wird. Bei Normalbedingungen sind die Werte für Feststoffe etwa ein bis zwei Größenordnungen kleiner als die Werte für Flüssigkeiten. Der thermische Volumenausdehnungskoeffizient ist ebenfalls temperaturabhängig. Dabei gilt, dass der thermische Volumenausdehnungskoeffizient in etwa proportional zur spezifischen Wärmekapazität des betreffenden Materials ist. Für das Material der Behälter bedeutet dies, dass man in dem Temperaturbereich, in dem die Pasteurisation stattfindet, keine große Temperaturabhängigkeit des Ausdehnungskoeffizienten γ für die Materialien der Behälter. D.h. die Volumenausdehnung der Behälter kann linear angenähert werden mittels
AV = V0(\ + rAT) ; wobei ΔΤ die Temperaturdifferenz darstellt, AV die Volumenänderung und V0 das Volumen vor der Temperaturerhöhung angibt. Für die typischen Materialien für Behälter ist die Volumenänderung bei steigender Temperatur positiv, d.h. das Volumen nimmt zu.
Diese Änderung ist jedoch gering gegenüber der Volumenänderung der Flüssigkeit in dem Behälter. Diese kann nicht linear genähert werden, sondern kann nur empirisch erfasst werden. Der Ausdehnungskoeffizient γ ist stark temperaturabhängig. Beispielsweise sind typische Werte von γ im Bereich von typischen, bei der Pasteurisation vorkommenden Temperaturen.
Figure imgf000007_0001
Damit kann die Volumenänderung der Flüssigkeit innerhalb des geschlossenen Behälters einen Beitrag zur Druckerhöhung im Inneren des Behälters leisten.
Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integrierten Lösungsansatz bereitzustellen, der die Quellen für Verformungen oder Platzen von gefüllten, geschlossenen Behältern in dem System minimiert oder gar ausschließt und somit die Effizienz des Systems erhöhen kann.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs zur Pasteurisation von einem in Behältern abgefüllten Produkt gemäß Anspruch 1 sowie einer entsprechenden Vorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst. Die Erfindung stellt ein Verfahren zur aktiven Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs zur Pasteurisation von einem in Behältern abgefüllten Produkt, mit den Schritten: Bereitstellen eines Modells zur Bestimmung eines Partialdruckes innerhalb des Behälters; Bestimmen einer oberen Schwelle für den Partialdruck und/oder die Temperatur des Produkts in dem Behälter mit Hilfe des Modells; Messen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs; Vergleichen der gemessenen Temperatur und/oder des damit berechneten Partialdrucks im Behälter mit den vorbestimmten Schwellen für den Partialdruck und/oder der Temperatur, und Einleiten von Maßnahmen zur Verringerung des Partialdrucks in dem Behälter, falls die Schwellen für den Partialdruck und/oder die Temperatur überschritten sind.
Es versteht sich, dass der Tunnelpasteur in mehrere Zonen und/oder Abschnitte aufgeteilt sein kann und dass sämtliche der beschriebenen Schritte zonenweise oder abschnittweise ausgeführt werden können. Es versteht sich ferner, dass die Behälter typischerweise Flaschen oder Dosen umfassen, in denen das Produkt, also eine Flüssigkeit wie etwa ein Getränk, abgefüllt ist und die Behälter verschlossen sind. Es versteht sich zudem, dass die Behälter typischerweise auf einem Fördermittel wie etwa einem Transportband durch den Tunnelpasteur transportiert werden.
Ein Modell für die Bestimmung des Partialdruckes innerhalb der Behälter kann die Füllmenge und die C02-Konzentration im Behälter umfassen. Diese können empirisch bestimmt werden. Dabei kann die Menge an C02, die bei der Herstellung oder Reifung des Produkts (etwa Bier oder Wein) natürlich entsteht, ebenso empirisch bestimmt werden wie auch die Menge an zugesetztem C02 bestimmt werden kann. Ebenso kann die Temperatur des Produkts vor dem Eintreten in den Tunnelpasteurs bestimmt werden.
Für die Behälter und ihre Befüllung können empirisch Schwellen für den im Behälter herrschenden Partialdruck bestimmt werden. Ebenso kann empirisch bestimmt werden, wann der / die Behälter beginnen, sich zu verformen oder gar zu platzen. Es versteht sich, dass diese Schwellen auch als Bereiche angegeben werden können und dass die Schwellen mit Sicherheitsmargen versehen werden können. Somit können die Schwellen für die Behälter und die Temperaturen beziehungsweise Drücke abgestimmt werden. Es versteht sich, dass das Modell die verschiedenen Reaktionsgeschwindigkeiten, beispielsweise das typischerweise langsame erneute Lösen von Gas in der Flüssigkeit, berücksichtigen kann.
Es versteht sich, dass die Temperatur des Produkts oder Partialdruck in einem abgefüllten, verschlossenen Behälter nur schwierig bestimmbar sein können. Daher wird unter Zuhilfenahme des Modells der Partialdruck im Behälter auf der Basis der gemessenen Temperatur im Tunnelpasteur beziehungsweise in einer bestimmten Zone des Tunnelpasteurs bestimmt. Somit kann eine gute Abschätzung für den Partialdruck innerhalb des Behälters erhalten werden.
Ein Vergleichen mit den vorbestimmten Schwellen kann daher Anzeigen, dass Maßnahmen eingeleitet werden müssen, um den Partialdruck in den Behältern zu senken, sofern die Schwellen überschritten werden. Somit kann das Verformen oder Platzen der Behälter vermieden werden.
In dem Verfahren können die Maßnahmen das Absenken der Temperatur in dem Tunnelpasteur umfassen.
Durch die Verringerung der Temperatur kann sich ein niedrigerer Partialdruck in den Behältern einstellen. Damit kann die Gefahr des Platzens von Behältern und damit verbundener Produktverlust verringert werden. Dabei kann die notwendige Verringerung der Temperatur online, d.h. direkt im Betrieb berechnet werden.
In dem Verfahren kann das Bereitstellen des Modells produktspezifisch erfolgen, wobei das Bereitstellen des Modell den C02-Gehalt des Produkts berücksichtigen kann und/oder das Bereitstellen des Modells die Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter berücksichtigten kann.
Damit kann das Modell genau an die Produktart angepasst werden. Damit können auch die Behälterart, beispielsweise Dose beziehungsweise Wandstärke einer Dose oder Flasche berücksichtigt werden. Ebenso kann der Gasgehalt, beispielsweise der C02-Gehalt des Produktes berücksichtigt werden, so gibt es zum Beispiel Getränke„sprudelnder Art" mit viel Kohlensäure und andererseits Getränke„sanfter Art" mit wenig Kohlensäure. Ebenso kann das Modell die Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter berücksichtigen. Dazu können empirisch Werte für die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, in das Modell aufgenommen werden, so dass das Modell noch präziser werden kann. Zur Verfeinerung des Modells können auch noch die Wärmeausdehnung der Behältermaterialien berücksichtigt werden.
Das Verfahren kann ferner den Schritt Bestimmen einer Zeit ΔΤ, für die der Tunnelpasteur mit einer geringeren Temperatur gefahren wird, umfassen. Das Verfahren kann ferner den Schritt, Erhöhen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs nach der Zeit ΔΤ umfassen.
Es kann berücksichtigt werden, dass nach einer vorbestimmten Zeit ΔΤ der Partialdruck innerhalb der Behälter auf ein gewünschtes, vorbestimmtes Niveau abgesunken sein wird. Diese Zeit kann beispielsweise anhand des Modells bestimmt werden. Sie kann auch anhand von Erfahrungswerten vorgegeben sein. Diese Erfahrungswerte können dem Modell auch als Richtwerte dienen. Danach kann die Temperatur im Tunnelpasteur beziehungsweise in ein oder mehreren der betroffenen Zonen oder Abschnitte des Tunnelpasteurs wieder erhöht werden.
Das Verfahren kann ferner den Schritt Speichern der berechneten und der gemessenen Temperatur und/oder Partiald ruckwerte in einer Datenbank; Vergleichen der aktuellen Werte mit den gespeicherten Werten und Signalisieren von Abweichungen der aktuellen Werte gegenüber früheren berechneten und gemessenen Werten umfassen.
Es kann eine online-abfragbare Datenbank berücksichtigt werden, in der beispielsweise eine die gemessenen und die bestimmten Daten abgespeichert werden können. Insbesondere kann eine bereits bestehende Parametrisierung des Modells abgerufen werden, so dass noch schneller auf das Modell zugegriffen werden kann. Ebenso kann das Modell nachgebessert werden durch Verbesserung der Parameter des Modells.
In dem Verfahren können die Maßnahmen zusätzlich das Verändern, insbesondere das Verringern der Transportgeschwindigkeit der Behälter durch den Tunnelpasteur umfassen.
Die Transportgeschwindigkeit durch den Tunnelpasteur beziehungsweise durch die Zonen des Tunnelpasteurs hindurch kann als eine zusätzliche Maßnahme angepasst werden. Da Zeit und Temperatur über den Begriff der Pasteurisationseinheit verknüpft sind, kann es insbesondere besser, die Maschine langsamer zu fahren, also die Transportgeschwindigkeit zu senken. Diese Berechnung kann online erfolgen.
Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Steuern eines Tunnelpasteurs zur Pasteuri- sation von einem in Behältern abgefüllten Produkt, bereit, umfassend: Mittel zum Bereitstellen eines Modells für den Partialdruck innerhalb des Behälters; Mittel zum Bestimmen einer oberen Schwelle für den Partialdruck und/oder die Temperatur des Produkts in dem Behälter mit Hilfe des Modells; Mittel zum Messen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs; Mittel zum Vergleichen der gemessenen Temperatur und/oder des damit berechneten Partial- drucks im Behälter mit den vorbestimmten Schwellen für den Partialdruck und/oder der Temperatur, und Mittel zum Einleiten von Maßnahmen zur Verringerung des Partialdrucks in dem Behälter, falls die Schwellen für den Partialdruck und/oder die Temperatur überschritten sind.
Die Vorteile der Vorrichtung entsprechen den bereits oben beschriebenen Vorteilen des entsprechenden Verfahrens.
In der Vorrichtung können die Mittel eine Steuereinheit umfassen.
Die Vorrichtung kann insbesondere eine Steuereinheit, etwa einen Computer umfassen, wobei der Tunnelpasteur mehrere Zonen und/oder Abschnitte umfassen kann und mehrere Steuereinheiten für die einzelnen Zonen und/oder Abschnitte umfassen kann.
In der Vorrichtung können die Maßnahmen das Absenken der Temperatur in dem Tunnelpasteur umfassen.
In der Vorrichtung kann das Bereitstellen des Modells produktspezifisch erfolgen, wobei das Bereitstellen des Modells den C02-Gehalt des Produkts berücksichtigen kann und / oder und/oder wobei das Modell die Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter berücksichtigen kann.
In der Vorrichtung können die Mittel ausgebildet sein, eine Zeit ΔΤ zu bestimmen, für die der Tunnelpasteur mit einer geringeren Temperatur gefahren wird.
In der Vorrichtung können die Mittel ausgebildet sein, die Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs zu erhöhen, nachdem die Zeit ΔΤ verstrichen ist.
Die Vorrichtung kann ferner eine Datenbank umfassen, wobei die Mittel ausgebildet sein können, die berechneten und die gemessenen Temperatur und/oder Partialdruckwerte in der Datenbank zu speichern; die aktuellen Werte mit den gespeicherten Werten zu vergleichen und Abweichungen der aktuellen Werte gegenüber früheren berechneten und gemessenen Werten zu signalisieren.
In der Vorrichtung können die Maßnahmen zusätzlich das Verändern, insbesondere das Verringern der Transportgeschwindigkeit der Behälter durch den Tunnelpasteur umfassen. Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen und verschiedene Kombinationen der angeführten Merkmale sind in der Erfindung eingeschlossen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
Figur 1 : Qualitative Darstellung eines Druckaufbaus in Behältern in einem mehrzonigen
Tunnelpasteur.
Figur 2: Schematische Ansicht eines Tunnelpasteurs mit drei Zonen.
Figur 3: Schematische Ansicht eines Tunnelpasteurs mit drei Zonen mit einer Behälterdrucksteuerung.
Figur 4 Schematische Ansicht eines Verfahrens zur aktiven Behälterdrucksteuerung eines
Tunnelpasteurs zur Pasteurisation von einem in Behältern abgefüllten Produkt.
Figur 5 Schematische Ansicht einer Weiterbildung des Verfahrens aus Figur 4.
Figur 6 Schematische Ansicht einer Weiterbildung des Verfahrens aus Figur 5. Detaillierte Beschreibung
Die Figur 1 zeigt eine qualitative Darstellung eines Druckaufbaus in Behältern in einem mehrzonigen Tunnelpasteur. Rein beispielhaft sind in Figur 1 sieben Zonen, die mit Zone 1 , Zone 2, Zone 7 bezeichnet sind, dargestellt. Die gefüllten und verschlossenen Behälter (nicht gezeigt) werden durch die Zonen von links nach rechts transportiert. Der Transport beginnt bei Zone 1 und führt dann sukzessive durch die übrigen Zonen bis zur Zone 7. Obwohl die Zonen in etwa gleich breit dargestellt sind, kann die Breite der Zonen unterschiedlich sein. Ebenso kann die Anzahl an Zonen eine andere als sieben sein.
Die Achsen des in Figur 1 gezeigten Diagramms sind wie folgt bezeichnet. Die Ordinate zeigt den Partialdruck in den Behältern an. Die Abszisse gibt die Zeit an. Die Richtung der Zeit- achse entspricht im Wesentlichen der Transportrichtung durch die Zonen hindurch, die nacheinander von Zone 1 bis Zone 7 durchlaufen werden. In Figur 1 ist dargestellt, dass der Partialdruck in den Behältern im Mittel in den meisten Zonen als Funktion der Zeit steigt, was gleichbedeutend damit ist, dass der Partialdruck als Funktion der Transportdistanz im Mittel steigt. Im gezeigten Beispiel ist der Partialdruck im Behälter nach Durchlaufen der Zone 7 deutlich höher als in Zone 1 und höher als in allen vorher durchlaufenen Zonen.
Anhand der qualitativen Darstellung von Figur 1 wird deutlich, wie sich - modellhaft - der Partialdruck in den Behältern aufbauen kann. Die deutliche Zunahme des Partialdruckes bei dem Durchlaufen des Tunnelpasteurs kann durch Energiezufuhr durch Temperaturerhöhung entstehen. Dadurch kann das Risiko des Verformens (bei Dosen) oder Platzens (bei Dosen oder Flaschen) deutlich erhöht werden.
In Figur 2 ist ein Tunnelpasteur 100 gezeigt. Rein beispielhaft sind drei Zonen des Tunnelpasteurs gezeigt, die mit Z1 , Z2 und Z3 bezeichnet sind. Die drei gezeigten Zonen können ebenso als ein Ausschnitt eines Tunnelpasteurs betrachtet werden. In dem Tunnelpasteur 100 werden gefüllte, verschlossene Behälter B auf einem Transportförderband 1 1 von links nach rechts durch die Zonen Z1 , Z2 und dann Z3 transportiert. Die Behälter werden mit Prozesswasser berieselt, das mittels Sprühdüsen 13.1 , 13.2 und 13.3 über oder auf die Behälter gesprüht wird. Das verwendete Prozesswasser kann in jeder Zone zumindest teilweise in Auffangzonen 15.1 , 15.2 und 15.3 wieder aufgefangen werden und über Leitungen
17.1 , 17.2 und 17.3 erneut verwendet werden.
In Figur 3 ist ein Tunnelpasteur 200 entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Tunnelpasteur 200 ähnelt dem in der Figur 2 gezeigten Tunnelpasteur 100. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auch der Tunnelpasteur 200 umfasst rein beispielhaft drei Zonen. Im Tunnelpasteur 200 werden gefüllte, verschlossene Behälter B auf einem Transportförderband von links nach rechts transportiert. Die Behälter werden auch in dem Tunnelpasteur 200 mit Prozesswasser aus einer Berieselungsanlage mit Sprühdüsen berieselt, die in den einzelnen Zonen Z1 , Z2, und Z3 nicht explizit gezeigt sind. Die Figur 2 weist außerdem in jeder der Zonen Z1 , Z2 und Z3 wenigstens ein Mittel zum Erfassen oder Bestimmen der Temperatur in der jeweiligen Zone auf. Dabei kann es sich um Temperatursensoren oder Temperaturfühler handeln. Diese Mittel sind mit den Bezugszeichen 21 .1 ,
21 .2, und 21.3 bezeichnet. Es versteht sich, dass auch mehr als ein Mittel pro Zone vorgesehen sein können. Prinzipiell ist es auch möglich, dass Zonen, in denen beispielsweise lediglich abgekühlt wird, kein Temperaturfühler oder dergleichen vorgesehen sind. Die Mittel 21.1 , 21 .2, 21.3 zum Erfassen oder Bestimmen der Temperatur in der jeweiligen Zone Z1 , Z2, Z3 können praktisch online die Temperatur in der jeweiligen Zone bestimmen. Über Leitung 23.1 , 23.2 und 23.3 kann jedes der Mittel 21.1 , 21.2 und 21.3 seine Temperaturdaten an eine Steuer- und Kontrolleinheit 27 weiter. Die Steuer- und Kontrolleinheit 27 kann beispielsweise einen Computer umfassen. Prinzipiell ist auch eine drahtlose Kommunikation zwischen den Einheiten 21 .1 , 21 .2, 21.3 und der Steuer- und Kontrolleinheit 27 möglich.
Die Steuer- und Kontrolleinheit 27 kann eine mobile Einheit sein. Die Steuer- und Kontrolleinheit 27 kann mit einer Datenbank 29 verbunden sein. Dabei kann die Steuer- und Kontrolleinheit dabei verwendet werden, ein Modell zur Bestimmung eines Partialdruckes innerhalb eines Behälters zu erstellen. Dieses Modell kann empirisch mit Hilfe von geeigneten Messmitteln erstellt werden und dann im Regelbetrieb des Pasteurs eingesetzt werden.
Der in Figur 3 gezeigte Tunnelpasteur 200 kann ferner einen oder mehrere Messmittel und Kontrolleinheiten 25 zum Steuern der Transportgeschwindigkeit der Behälter umfassen. Es versteht sich, dass die Zonen Z1 , Z2 und Z3 nicht gleich breit sein müssen, so dass die Zeit, die die Behälter B bei im Mittel konstanter Transportgeschwindigkeit in den jeweiligen Zonen verbringen, unterschiedlichen sein können. Die Behälter B werden auf dem Transportförderband 1 1 durch den Tunnelpasteur transportiert Dabei kann die Geschwindigkeit des Transports mittel der Einheit 25 gesteuert werden, um die Behälter schneller oder langsamer durch den Pasteur 200 zu transportieren. Somit ergibt sich zusätzlich zur direkten Temperaturregelung eine weitere Einwirkmöglichkeit, um die Temperatur indirekt zu regeln. Insbesondere können das Regeln der Temperatur und das Steuern der Transportgeschwindigkeit auch kombiniert werden, um die bestmögliche Anpassung des Partialdrucks der Behälter an das Modell zu erzielen. Die Einheit 25 kann einen Motor enthalten oder mit einem Motor verbunden sein (beide nicht gezeigt), die das Transportförderband 1 1 antreiben können. Über eine Leitung 26 kann die Einheit 25 mit der Steuer- und Kontrolleinheit 27 verbunden sein. Damit kann die Einheit 27 in einer Masterfunktionen alle Einheiten 21.1 , 21 .2, 21 .3 und 25 jeweils einzeln steuern, wodurch das Modell umgesetzt werden kann.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind Verfahren zur aktiven Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs zur Pasteurisation von einem in Behältern abgefüllten Produkt in den Figuren 4 - 6 dargestellt.
Die Figur 4 stellt ein entsprechendes Verfahren dar. Im Schritt S210 erfolgt das Bereitstellen eines Modells zur Bestimmung eines Partialdruckes innerhalb des Behälters. Dieses kann beispielsweise empirisch und unter Zuhilfenahme der Steuereinheit 27 geschehen. Dabei können produktspezifische und/oder behälterspezifische Parameter wie C02-Gehalt / Kohlensäuregehalt und/oder Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter respektive spezifische Wärmekapazität berücksichtigt werden. Ferner können Behältervolumen, Behälterbefüllung etc. berücksichtigt werden. Es kann ebenso die Wärmeausdehnung des festen Behältermaterials berücksichtigt werden.
Im Schritt S220 kann empirisch eine obere Schwelle bestimmt werden, oberhalb von der - zumindest die Gefahr besteht, dass sie die Behälter verformen oder gar platzen oder bersten. Die obere Schwelle kann durch einen Partialdruck des im Behälter vorhandenen Gases / Gase und / oder einer Temperatur ausgedrückt werden.
Die Schritte S210 und S220 können vor dem Regelbetrieb des Tunnelpasteurs erfolgen.
Schritt S230 wird typischerweise im normalen Regelbetrieb des Tunnelpasteurs ausgeführt. Die Temperatur wird typischerweise in allen Zonen, d.h. beispielsweise in den Zonen Z1 , Z2 und Z3 in Figur 3, des Tunnelpasteur durchgeführt. Es erfolgt im Schritt S240 das Vergleichen der gemessenen Temperatur und/oder des damit berechneten Partialdrucks im Behälter mit den vorbestimmten Schwellen aus S220 für den Partialdruck und/oder für die Temperatur im Tunnelpasteur. Im Schritt S250 kann eine Entscheidung getroffen werden, beispielsweise von der Kontrolleinheit 27 aus Figur 3, ob Maßnahmen einzuleiten sind. Die Maßnahmen können beispielsweise dann eingeleitet werden, wenn die Schwellen aus S220 für Partialdruck und/oder Temperatur in dem Tunnelpasteur, woraus sich über das Modell auch die Temperatur im Behälter ergibt, überschritten werden. Somit kann auf einen zu hohen Partialdruck in den Behälter reagiert werden und das Platzen der Behälter vermieden werden.
Die Figur 5 zeigt dieselben Schritte wie die Figur 4. Zusätzlich zeigt die Figur 5 den Schritt S255, welcher das Absenken der Temperatur im Tunnelpasteur umfasst, sofern die Schwellen in Schritt S250 überschritten worden sind. Somit kann der Partialdruck in den Behältern gesenkt werden und das Platzen der Behälter vermieden werden.
Die Figur 6 zeigt dieselben Schritte wie Figur 5. Zusätzlich zeigt die Figur 6 noch den Schritt S260. Auf der Basis des Modells lässt sich berechnen, wie lange die Temperatur des Tunnelpasteurs oder zumindest von ein oder mehreren Zonen des Tunnelpasteurs verringert werden muss, um den Partialdruck in den Behältern auf ein gewünschtes Maß zu reduzieren. Dabei können Kontrollmessungen der Temperatur in den jeweiligen Zonen erfolgen. Ist eine berechnete Zeit ΔΤ vergangen so kann im Schritt S265 die Temperatur im Tunnelpasteur wieder erhöht werden. Somit kann die Effizienz des Tunnelpasteurs optimiert werden. Es versteht sich, dass die Schritt S220 - S250, S255, S260, S265 zyklisch durchlaufen werden können. Zusätzlich kann bei den Schritten S255, S260, S265 der Figuren 5 und 6 auch eine Verringerung der Transportgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
Es gilt also: Es wird modellhaft u.a. der Partialdruck innerhalb einer Behälters bestimmt, welcher den Tunnelpasteur durchläuft. Dabei werden chemische Gleichgewichtsreaktionen und deren Reaktionsgeschwindigkeiten berücksichtigt. Das Modell kann eine Vorhersage liefern, produktspezifische und behälterspezifische Druck- und Temperaturgrenzen der einzelnen Produkte festzulegen. Bei Überschreiten der festgelegten Schwellen kann beispielsweise die die Pasteurisationstemperatur abgesenkt werden, um einen zu hohen Druck innerhalb des Behälters zu vermeiden. Somit kann ein Platzen der Behälter innerhalb des Tunnelpasteurs vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur aktiven Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs zur Pasteurisati- on von einem in Behältern abgefüllten Produkt, mit den Schritten:
Bereitstellen eines Modells zur Bestimmung eines Partialdruckes innerhalb des Behälters;
Bestimmen einer oberen Schwelle für den Partialdruck und/oder die Temperatur des Produkts in dem Behälter mit Hilfe des Modells;
Messen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs;
Vergleichen der gemessenen Temperatur und/oder des damit berechneten Partial- drucks im Behälter mit den vorbestimmten Schwellen für den Partialdruck und/oder der Temperatur, und
Einleiten von Maßnahmen zur Verringerung des Partialdrucks in dem Behälter, falls die Schwellen für den Partialdruck und/oder die Temperatur überschritten sind.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die Maßnahmen das Absenken der Temperatur in dem Tunnelpasteur umfassen.
3. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 2, wobei das Bereitstellen des Modells produktspezifisch erfolgt und wobei das Bereitstellen des Modells den C02- Gehalt des Produkts berücksichtigt und/oder wobei das Modell die Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter berücksichtigt.
4. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 3, ferner mit dem Schritt Bestimmen einer Zeit ΔΤ, für die der Tunnelpasteur mit einer geringeren Temperatur gefahren wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, ferner mit dem Schritt, Erhöhen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs nach der Zeit ΔΤ.
6. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 5, ferner mit dem Schritt Speichern der berechneten und der gemessenen Temperatur und/oder Partialdruckwerte in einer Datenbank; Vergleichen der aktuellen Werte mit den gespeicherten Werten und Signalisieren von Abweichungen der aktuellen Werte gegenüber früheren berechneten und gemessenen Werten.
7. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die Maßnahmen zusätzlich das Verändern, insbesondere das Verringern der Transportgeschwindigkeit der Behälter durch den Tunnelpasteur umfassen.
8. Vorrichtung zum Steuern eines Tunnelpasteurs zur Pasteurisation von einem in Behältern abgefüllten Produkt, umfassend:
Mittel zum Bereitstellen eines Modells für den Partialdruck innerhalb des Behälters;
Mittel zum Bestimmen einer oberen Schwelle für den Partialdruck und/oder die Temperatur des Produkts in dem Behälter mit Hilfe des Modells;
Mittel zum Messen der Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs;
Mittel zum Vergleichen der gemessenen Temperatur und/oder des damit berechneten Partialdrucks im Behälter mit den vorbestimmten Schwellen für den Partialdruck und/oder der Temperatur, und
Mittel zum Einleiten von Maßnahmen zur Verringerung des Partialdrucks in dem Behälter, falls die Schwellen für den Partialdruck und/oder die Temperatur überschritten sind.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Mittel eine Steuereinheit umfassen.
10. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 - 9, wobei die Maßnahmen das Absenken der Temperatur in dem Tunnelpasteur umfassen.
1 1 . Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 - 10, wobei das Bereitstellen des Modells produktspezifisch erfolgt und wobei das Bereitstellen des Modells den C02- Gehalt des Produkts berücksichtigt und/oder wobei das Modell die Wärmeausdehnung der Flüssigkeit im Behälter berücksichtigt.
12. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 9 - 1 1 , wobei die Mittel ausgebildet sind, eine Zeit ΔΤ zu bestimmen, für die der Tunnelpasteur mit einer geringeren Temperatur gefahren wird.
13. Vorrichtung gemäß wenigsten Anspruch 12, wobei die Mittel ausgebildet sind, die Temperatur innerhalb des Tunnelpasteurs zu erhöhen, nachdem die Zeit ΔΤ verstrichen ist.
14. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 - 13, ferner mit einer Datenbank, wobei die Mittel ausgebildet sind, die berechneten und die gemessenen Temperatur und/oder Partialdruckwerte in der Datenbank zu Speicher; die aktuellen Werte mit den ge- speicherten Werten zu vergleichen und Abweichungen der aktuellen Werte gegenüber früheren berechneten und gemessenen Werten zu signalisieren.
15. Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 8 - 14, wobei die Maßnahmen zusätzlich das Verändern, insbesondere das Verringern der Transportgeschwindigkeit der Behälter durch den Tunnelpasteur umfassen.
PCT/EP2015/066422 2014-08-07 2015-07-17 Aktive behälterdrucksteuerung eines tunnelpasteurs Ceased WO2016020172A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014111280.6A DE102014111280A1 (de) 2014-08-07 2014-08-07 Aktive Behälterdrucksteuerung eines Tunnelpasteurs
DE102014111280.6 2014-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016020172A1 true WO2016020172A1 (de) 2016-02-11

Family

ID=53783679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/066422 Ceased WO2016020172A1 (de) 2014-08-07 2015-07-17 Aktive behälterdrucksteuerung eines tunnelpasteurs

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014111280A1 (de)
WO (1) WO2016020172A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4397814A (en) * 1980-06-19 1983-08-09 Fmc Corporation Apparatus for providing overriding pressure in heat processing sealed containers
US4801466A (en) * 1986-10-31 1989-01-31 Anheuser-Busch, Incorporated Pasteurization monitoring process

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739699A (en) * 1986-08-14 1988-04-26 Steeltin Can Corporation Apparatus for pasteurizing or sterilizing edible foodstuffs
US5199297A (en) * 1991-10-04 1993-04-06 Anheuser-Busch, Incorporated Thin walled can temperature and pressure monitoring device and method
US5283033A (en) * 1991-11-29 1994-02-01 Advanced Retort Systems, Inc. Process for sterilizing the contents of a sealed deformable package

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4397814A (en) * 1980-06-19 1983-08-09 Fmc Corporation Apparatus for providing overriding pressure in heat processing sealed containers
US4801466A (en) * 1986-10-31 1989-01-31 Anheuser-Busch, Incorporated Pasteurization monitoring process

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014111280A1 (de) 2016-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3414747C2 (de) Abfüllverfahren und -vorrichtung
DE102007039010B4 (de) Dosier- und Versorgungssystem für Vorrichtungen zum H2O2-Sterilisieren von Packmitteln sowie Verfahren hierzu
EP3531844B1 (de) Pasteurisierungsanlage mit ionenaustauschvorrichtung und membranfiltrationsvorrichtung und verfahren zum betreiben einer pasteurisierungsanlage
EP2571372B1 (de) Anlage und verfahren zur pasteurisierung mindestens einer flüssigkeit
EP3322664B1 (de) Verfahren sowie füllsystem zum befüllen von behältern
EP3531842B1 (de) Pasteurisierungsanlage und verfahren zum betreiben einer pasteurisierungsanlage
EP4116781B1 (de) Verfahren zum überwachen einer produktionsanlage zum behandeln von getränken und überwachungssystem für die produktionsanlage
EP2781335B1 (de) Vorrichtung zum Steuern eines Temperiergeräts einer Blasform-Maschine und Verfahren zum Steuern eines Temperiergeräts einer Blasform-Maschine
WO2017076651A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines fermentationsprozesses
WO2016020172A1 (de) Aktive behälterdrucksteuerung eines tunnelpasteurs
US5853786A (en) Process for continuous production of processed cheese
EP2833742B1 (de) Pasteurisiervorrichtung
EP3370511B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung der schaumbildung in behältern für flüssigkeiten oder schäume und registersystem für eine solche vorrichtung
EP3678982B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum befüllen eines behälters mit einem füllprodukt
DE10225075A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Nachkondensation von Kunststoffgranulat, wie beispielsweise Polyester oder Nylon
EP0100833A2 (de) Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Citrusfruchtsäften und Getränken auf der Grundlage von Citrusfruchtsäften mit Fruchtfleisch
WO2017093078A1 (de) Verfahren zum befüllen von durch streckblasen hergestellten kunststoffbehältern
EP2757342B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines Produkts
CH636829A5 (de) Einrichtungen und verfahren zum betrieb von einrichtungen zur regeneration von ionenaustausch- und adsorptionsmassen insbesondere in wasseraufbereitungs-anlagen.
AT270362B (de) Pasteurisationsanlage für die Herstellung von Sauermilch mit kontinuierlichem Verbleiben und intensiver laufender Selbstansäuerung
WO2026087553A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung eines fetts oder öls
DE102012018650A1 (de) Verfahren zum Trennen von Einstreu aus Gülle
DE3034720A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum chargenweisen aufheizen und abkuehlen einer reaktionsmasse, insbesondere von klaerschlamm
DE102013113955A1 (de) Verfahren sowie Vorrichtung zum Aufschäumen eines in Behälter, insbesondere Flaschen eingebrachten flüssigen Füllgutes, insbesondere Bier
CH300007A (de) Verfahren zur Konservierung von Flüssigkeiten und Apparat zur Ausübung des Verfahrens.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15747398

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15747398

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1