WO2016128256A1 - Verfahren zur steuerung einer behandlungsanlage, insbesondere einer behandlungsanlage zum erhitzen von produkten, sowie behandlungsanlage - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer behandlungsanlage, insbesondere einer behandlungsanlage zum erhitzen von produkten, sowie behandlungsanlage Download PDF

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WO2016128256A1
WO2016128256A1 PCT/EP2016/052186 EP2016052186W WO2016128256A1 WO 2016128256 A1 WO2016128256 A1 WO 2016128256A1 EP 2016052186 W EP2016052186 W EP 2016052186W WO 2016128256 A1 WO2016128256 A1 WO 2016128256A1
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product
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Markus Rolland
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KHS GmbH
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    • A23B11/12—Preservation of milk or milk preparations by heating
    • A23B11/13—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked
    • A23B11/133—Preservation of milk or milk preparations by heating the materials being loose unpacked and progressively transported through the apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a treatment system according to the preamble of patent claim 10.
  • Treatment plants for treating liquid products are in
  • Short-term heating systems used for heat treatment, for example for
  • Sterilization and / or pasteurization of liquid products preferably serve drinks.
  • Treatment phase u.a. an upstream part of the plant. It may be in the simplest case u.a. one, one from one
  • Product tank coming product line with a not inconsiderable length for example, with a length of 50 meters to 100 meters, act.
  • Such plants also comprise a downstream part of the plant in which the product is treated and which, in the case of a
  • Short-term heating in particular has a short-term heater, with which a brief heating and subsequent cooling of the product take place, whereby the product is sterilized and / or pasteurized.
  • short-time heaters generally have at least one heat exchanger, via which the cold product is preheated, for example, and cooled again after the heat treatment. The heat energy present in the heat-treated product is then at least partially transferred to the still untreated cold product for preheating.
  • the short-time heater is supplied with the heat required for the actual heat treatment via a further heat exchanger.
  • a basic problem with short-term heating systems is that a correct heat treatment of the respective product with the short-time heater at the same time low energy consumption and avoiding over-treatment (over-pasteurization) only in a stable operating condition, i. in one
  • Preparation phase for setting the required for the heat treatment target temperatures of the individual plant components of the short-term heater i. the temperature profile of the short-time heater, a correct heat treatment of the product is not possible. For this reason, short-term heaters, the
  • substitution medium for example in the form of water so far and as long as preheated to within the Kurzeiterhitzers for its investment components, the set temperatures, ie the required
  • the pending for heat treatment products, especially drinks, are kept in storage tanks, which are usually in a
  • the storage tanks are above the, the upstream part of the plant forming product line with the downstream
  • the product still in the product line and in the short-time heater will be replaced by a product-neutral, i. by a liquid which does not affect the product and its quality or by the substitution medium, i. usually ejected by water and discarded, so that then the product line and the short-term heater are at least partially filled with water.
  • a product change i. that before the product change used product and after the
  • Product change product to be treated separated by introducing or pressing a sufficient volume of water into the product line, so mixing of the two products and the production of not
  • the object of the invention is a method for the control of
  • the method according to the invention provides for an organizational linking of two processes, hitherto carried out independently of one another, in such a way that until now successively or independently of one another
  • Product treatment plant is a short-term heating plant, the process steps are each the preparatory phases at the beginning of a
  • Preparation phase of the downstream part of the plant in this part of the plant is circulated. Between the upstream part of the plant and the downstream part of the plant an interface is formed, which is responsible for the liquid flow from the upstream
  • Plant part controlled to the downstream part of the plant open and closed for an interruption of this fluid flow can be closed.
  • information about at least one typical property, e.g. Type, color, electrical conductivity, etc. of the liquid present at the interface e.g. evaluated in a computer or in a system control, for example by comparing appropriate data or
  • the information or data necessary for the control of the interface is supplied, for example, from at least one sensor unit arranged in the product line of the upstream part of the installation and / or by a sensor unit
  • Shift register function for example, during commissioning of
  • Treatment plant with respect to the change of product-neutral medium (for example, water) and product in the product line maps, i. For example, that time duration and / or the quantity which is required for a given pressure and / or volume of the product line of the respective product is to completely push out the product-neutral medium with the product to be processed or treated from the product line.
  • product-neutral medium for example, water
  • product line maps i. For example, that time duration and / or the quantity which is required for a given pressure and / or volume of the product line of the respective product is to completely push out the product-neutral medium with the product to be processed or treated from the product line.
  • the production or treatment of a particular product ie the actual phase of operation only then initiated and the product provided for the treatment via the upstream part of the system only then fed to the downstream part of the plant when the preparation phase for both parts of the system is completed.
  • the method according to the invention is thus designed, for example, in such a way that
  • liquid present at the interface is suitable for use as
  • Substitution medium for the preparation phase is forwarded to the downstream part of the plant,
  • liquid arising or pending at the interface is then passed on as a substitution medium to the downstream part of the plant, if this liquid in terms of their properties, for example, in terms of type, color, electrical conductivity, etc. clearly on the properties of
  • liquid arising in the preparation phase of the upstream part of the installation is water and / or a water-product mixture
  • the treatment plant is preferably a short-term heating plant, in which the upstream part of the plant at least at least one product line to
  • Short-term heating medium flowing through the substitution medium is adjusted, and that the liquid supplied via the interface is used as a substitution medium
  • the overall system 1 reproduced in the figure in a schematic functional representation comprises, inter alia, a tank arrangement 2 (eg in a beverage cellar) with a plurality of individual or product tanks 3, which contain different products from tank to tank.
  • the entire system 1 further comprises a tank arrangement 4, which likewise comprises a plurality of individual or product tanks 5, specifically for more pure sort Each time a product of a certain kind or variety is taken after its treatment.
  • the product treatment plant 6 which serves in particular to subject the respective products taken from a product tank 3 product for sterilization or pasteurization of a short-term heat treatment before this product is forwarded to the associated product tank 5.
  • the product treatment plant 6 comprises in the illustrated embodiment a plant part 7, which is essentially formed by a supply line 8 for the respective product, and a plant part 9, which is essentially formed by a short-time heater 10 for the heat treatment of the respective product.
  • the short-time heater 10 has, for example, the usual structure, preferably with a preheating area 10.1, a heater area 10.2 and a cooling area 10.3, wherein these areas are flowed through in the above order of the product during treatment and when treating the product each with a predetermined temperature profile corresponding target Temperature are operated.
  • the system part 7 Based on the flow direction of the product during normal or continuous operation of the entire system 1, the system part 7 is upstream of the system part 9.
  • the plant part 7 is therefore also referred to as an upstream part of the plant and the plant part 9 as
  • an interface 1 1 with at least one control valve 12 which is controlled by a system controller 13 in the manner described in more detail below. Based on the flow direction of the product during normal operation of the product
  • Overall system 1 is located in the product line 8 in front of the interface 1 1, a sensor 14, which supplies at least one typical for the property (QT) of the product and / or for the property of another, different from the product liquid measurement signal to the system controller 13.
  • QT the property of the product
  • Substitution medium is at least partially or temporarily in a short-term heater 10 enclosing closed circuit is moved.
  • product-neutral medium present in the product line 8 of the plant part 7 e.g. Water or medium-product mixtures ejected from the supplied from a single tank 3 product to be treated and with closed interface 1 1 via the outlet 17 or at the open
  • Interface 1 1 is discharged or discarded via the system part 9 and the outlet 16 to a gully. In the latter case, the preparation phase of the
  • Preparatory phases of the two parts of the plant 7 and 9 result in increased consumption, a significant loss of expensive product and / or fresh water and / or a significant total duration of the preparation phases without a meaningful use of accumulating in these preparation phases amounts of liquid.
  • the invention provides that the preparation phases of the system parts 7 and 9 at a restart of the
  • the liquid arising in the preparation phase of the plant part 7 i. the resulting product-neutral medium, preferably water and / or the resulting medium-product mixture, preferably water-product mixture is used at least as a subset of the substitution medium for the preparation phase of the plant part 9.
  • the property of the liquid supplied via the interface 11 in the system part 9 is constantly monitored with the sensor 14 to determine whether this liquid in terms of their property as a substitution medium for the
  • Pre-treatment of the plant part 9 is suitable, i. product neutral medium, e.g. Water or at most a medium-product mixture, e.g. Water-product mixture is.
  • product neutral medium e.g. Water
  • medium-product mixture e.g. Water-product mixture
  • Plant control 13 stored setpoints for the approval of the feed of the pending at the interface 1 1 liquid in the system part 9. If the liquid present at the interface 1 1 meets the nominal values, then the interface 1 1 is opened. In the method according to the invention, therefore, the interface between the upstream part of the plant 7 and the downstream Plant part 9 during the preparation phase of these system parts always open dynamically when the properties of the interface 1 1 pending liquid allow use as a substituting liquid in the system part 9.
  • the resulting in the preparation phase in the system part 7 liquid flows through as substitution medium, inter alia, the short-term heater 10 of the system part 9. If supplied by the system part 7 in the preparation phase
  • Amount of liquid for the preparation phase of the system part 9 is not sufficient, is about the fresh water connection 15 and a certain amount of
  • the substitution medium is moved at least temporarily and / or at least a subset of the substitution medium during the preparation phase of the plant part 9 in a circuit enclosing the short-time heater 10.
  • the system controller 13 by closing the interface 1 1, the supply of
  • Overlap duration are performed, resulting in a significant reduction in the process time of the preparation phases as a whole, ie a significant reduction in the total duration of these phases.
  • the overlap duration is thereby preferably greater than half the process time or duration of the shorter preparation phase. In this Sensing results in a reduction of the total duration of the preparation phases, even if the discarding or draining the liquid in the
  • Preparing phase of the plant part 7 at the interface 1 1 accumulates, takes place via the plant part 9 or to the local outlet or outlet 16, at the same time or at least overlapping with the preparation phase of the plant part 9, in the fresh water connection fresh water taken from a fresh water and / or a another liquid used as a substituting medium and this medium for the preparation of the plant part 9, for example, in a short-time heater 10 enclosing circuit is performed.
  • this cycle is interrupted for the duration of the substitution.

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Behandlungsanlage zur Behandlung von flüssigen Produkten, beispielsweise von Getränken, in einer Behandlungsphase der Behandlungsanlage, mit einem, bezogen auf eine Richtung eines Produktflusses während der Behandlung vorgelagerten Anlagenteil und mit einem an den vorgelagerten Anlagenteil an einer steuerbaren Schnittstelle anschließenden nachgelagerten Anlagenteil, wobei der Behandlungsphase vorausgehend an den Anlagenteilen in einer Vorbereitungsphase jeweils wenigstens ein Verfahrensschritt zur Erzielung eines für die Behandlung des Produktes notwendigen Zustands der Anlagenteile durchgeführt wird.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Behandlungsanlage, insbesondere einer Behandlungsanlage zum Erhitzen von Produkten, sowie Behandlungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Behandlungsanlage gemäß Oberbegriff Patentanspruch 10.
Behandlungsanlagen zum Behandeln von flüssigen Produkten sind in
unterschiedlicher Art bekannt, insbesondere auch in Form von
Kurzzeiterhitzungsanlagen, die zur Wärmebehandlung, beispielsweise zur
Sterilisation und/oder Pasteurisation von flüssigen Produkten, vorzugsweise von Getränken dienen.
Grundsätzlich umfassen derartige Behandlungsanlagen und somit beispielsweise auch Kurzzeiterhitzungsanlagen zum Behandeln von flüssigen Produkten, bezogen auf die Richtung des Produktflusses während einer Produktions- oder
Behandlungsphase u.a. einen vorgelagerten Anlagenteil. Dabei kann es sich bei dem vorgelagerten Anlagenteil im einfachsten Fall u.a. um eine, zu von einem
Produkttank kommende Produktleitung mit einer vielfach nicht unerheblichen Länge, beispielsweise mit einer Länge von 50 Metern bis 100 Metern, handeln.
Ebenfalls umfassen solche Anlagen auch einem nachgelagerten Anlagenteil, in dem eine Behandlung des Produktes erfolgt und der im Falle einer
Kurzzeiterhitzungsanlagen insbesondere einen Kurzzeiterhitzer aufweist, mit welchem ein kurzzeitiges Erhitzen und anschließendes Abkühlen des Produktes erfolgen, wodurch das Produkt sterilisiert und/oder pasteurisiert wird.
Damit bei Kurzzeiterhitzungsanlagen Produkte sicher und in der erforderlichen Qualität sterilisiert und/oder pasteurisiert werden, und gleichzeitig ein möglichst geringer Energieverbrauch erzielt wird, verfügen Kurzzeiterhitzer grundsätzlich über wenigstens einen Wärmetauscher, über den das kalte Produkt beispielsweise vorgewärmt und nach der Wärmebehandlung wieder abgekühlt wird. Die dabei im wärmebehandelten Produkt vorhandene Wärmeenergie wird dann zumindest teilweise auf das noch unbehandelte kalte Produkt zum Vorwärmen übertragen. In der Regel wird dem Kurzzeiterhitzer die, für die eigentliche Wärmebehandlung erforderliche Wärmemenge über einen weiteren Wärmetauscher zugeführt.
Ein grundlegendes Problem bei Kurzzeiterhitzungsanlagen besteht darin, dass eine korrekte Wärmebehandlung des jeweiligen Produktes mit dem Kurzzeiterhitzer bei gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch und Vermeidung einer Überbehandlung (Überpasteurisierung) nur in einem stabilen Betriebszustand, d.h. in einem
kontinuierlichen Betrieb der Behandlungsanlage möglich ist. Aus diesem Grund wird in der Praxis angestrebt, den Kurzzeiterhitzer über sehr lange Zeiträume
kontinuierlich und in dem stabilen Betriebszustand zu betreiben.
Insbesondere während des„Warmfahrens" des jeweiligen Kurzzeiterhitzers, d.h. bei der Aufnahme einer Produktion oder Behandlung bzw. während einer
Vorbereitungsphase zur Einstellung der für die Wärmebehandlung notwendigen Solltemperaturen der einzelnen Anlagenkomponenten des Kurzzeiterhitzers, d.h. des Temperaturprofils des Kurzzeiterhitzers, ist eine korrekte Wärmebehandlung des Produktes nicht möglich. Aus diesem Grund werden Kurzzeiterhitzer, die
beispielsweise wegen Produktionsunterbrechungen oder jeweils wegen eines Produktwechsels nicht kontinuierlich betrieben werden können, zum Erreichen oder zur Aufrechterhaltung optimaler Produktions- oder Behandlungsbedingungen in einer Vorbereitungsphase zunächst mit einem das Produkt substituierenden flüssigen Medium (nachstehend allgemein„Substitutionsmedium"), beispielsweise in Form von Wasser soweit und solange vorgewärmt, bis innerhalb des Kurzeiterhitzers für dessen Anlagekomponenten die Solltemperaturen, d.h. das erforderliche
Temperaturprofil und somit die für Wärmebehandlung erforderlichen
Produktionsbedingungen erreicht sind. Im Detail folgt die Einstellung des
Temperaturprofils des Kurzzeiterhitzers dadurch, dass das Substitutionsmedium durch den den Kurzzeiterhitzer aufweisenden nachgelagerten Anlagenteil geleitet, hierbei regenerativ vorgewärmt, anschließend erhitzt und schließlich regenerativ abgekühlt wird, wobei die Temperatur der Anlagenkomponenten und/oder des Substitutionsmediums überwacht wird. Das als Substitutionsmedium verwendete Wasser wird dabei einem Frischwasseranschluss entnommen und nach dem
Passieren des Kurzzeiterhitzers verworfen, d. h. über einen Auslass in einen Gully abgeleitet. Dies bedeutet zumindest einen erhöhten und äußerst nachteiligen
Frischwasserverbrauch .
Die zur Wärmebehandlung anstehenden Produkte, insbesondere auch Getränke, werden grundsätzlich in Lagertanks vorgehalten, die in der Regel in einem
sogenannten Getränkekeller untergebracht sind. Die Lagertanks sind über die, den vorgelagerten Anlagenteil bildende Produktleitung mit dem nachgelagerten
Anlagenteil und mit dem Kurzzeiterhitzer verbunden. Endet nun beispielsweise eine Produktions- oder Behandlungsphase, so wird das noch in der Produktleitung und in dem Kurzzeiterhitzer befindliche Produkt durch eine produktneutrale, d.h. durch eine das Produkt und dessen Qualität nicht beeinträchtigende Flüssigkeit oder durch das Substitutionsmedium, d.h. in der Regel durch Wasser ausgeschoben und verworfen, so dass dann die Produktleitung und auch der Kurzzeiterhitzer zumindest teilweise mit Wasser befüllt sind. In ähnlicher Weise wird bei einem Produktwechsel verfahren, d.h. dass vor dem Produktwechsel verwendete Produkt und das nach dem
Produktwechsel zu behandelnde Produkt werden durch Einbringen oder Einpressen eines ausreichenden Wasservolumens in die Produktleitung voneinander getrennt, damit Vermischungen der beiden Produkte und die Erzeugung von nicht
verkaufsfähigen Mischphasen dieser Produkte vermieden werden. Das hierbei verwendete Wasser, auch entstandenes Wasser-Produkt-Gemisch und Reste des teuren Produktes werden bei einer Wiederaufnahme der Produktion nach einer Unterbrechung oder bei einem Produktwechsel verworfen.
Die während des„Warmfahrens" und bei einem Produktwechsel anfallenden Kosten für den Frischwasserverbrauch, aber auch der Zeitbedarf für das„Warmfahrens" und/oder das Vorziehen des nach dem Produktwechsel zu verarbeitenden Produktes bis zu dem Kurzzeiterhitzer wird in der Praxis ebenfalls als äußerst nachteilig empfunden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung von
Produktbehandlungsanlagen, insbesondere Kurzzeiterhitzungsanlagen aufzuzeigen, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Behandlungsanlage ist entsprechend dem Patentanspruch 10 ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht eine organisatorische Verknüpfung zweier, bisher unabhängig voneinander durchgeführten Prozesse vor, und zwar in der Weise, dass bisher zeitlich nacheinander oder unabhängig voneinander
durchgeführte Verfahrensschritte in zwei aufeinanderfolgenden Anlagenteilen einer Behandlungsanlage für Produkte, vorzugsweise einer Kurzzeiterhitzungsanlage derart miteinander verknüpft werden, dass der nachgelagerte Anlagenteil die für seinen Verfahrensschritt notwendige Flüssigkeitsmenge, vorzugsweise das entsprechende Substitutionsmedium zumindest zum Teil aus dem vorgelagerten Anlagenteil übernimmt und allenfalls dann auf eine eigene Flüssigkeitszufuhr zurückgreift, wenn die im Verfahrensschritt des vorgelagerten Anlagenteils
angefallene Flüssigkeitsmenge nicht ausreicht. Insbesondere dann, wenn die
Produktbehandlungsanlage eine Kurzzeiterhitzungsanlage ist, sind die genannten Verfahrensschritte jeweils die Vorbereitungsphasen am Beginn einer
Wiederaufnahme der Produktion bzw. Behandlung oder die Vorbereitungsphasen bei einem Produktwechsel, wobei die während der Vorbereitungsphase im vorgelagerten Anlagenteil anfallende und dem nachgelagerten Anlagenteil zugeführte Flüssigkeit in der Produktleitung vorhandenes produktneutrales Medium, vorzugsweise Wasser, und/oder eine Mischphase aus diesem Medium und einem Produkt ist. Diese von dem vorgelagerten Anlagenteil bereitgestellte Flüssigkeit wird dann im
nachgelagerten Anlagenteil als Substitutionsmedium für die Einstellung des
Temperaturprofils des Kurzzeiterhitzers verwendet.
Die Weiterleitung der Flüssigkeit, die in der Vorbereitungsphase des vorgelagerten Anlagenteils an der Schnittstelle ansteht, an den nachgelagerten Anlagenteil erfolgt während der Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils oder aber bereits zumindest teilweise vor der Beginn der Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils, im letzten Fall insbesondere auch dann, wenn dieses Flüssigkeit als Substitutionsmedium oder Bestandteil dieses Mediums während der
Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils in diesem Anlagenteil in einem Kreislauf geführt wird. Zwischen dem vorgelagerten Anlagenteil und dem nachgelagerten Anlagenteil ist eine Schnittstelle gebildet, die für den Flüssigkeitsfluss vom vorgelagerten
Anlagenteil an den nachgelagerten Anlagenteil gesteuert geöffnet und für eine Unterbrechung dieses Flüssigkeitsflusses gesteuert geschlossen werden kann. Zur Koordination und Steuerung werden Informationen über mindestens eine typische Eigenschaft, z.B. Art, Farbe, elektrischer Leitwert usw. der an der Schnittstelle anstehenden Flüssigkeit z.B. in einem Rechner oder in einer Anlagensteuerung ausgewertet, beispielsweise durch Vergleich entsprechender Daten oder
Informationen mit im Rechner oder in der Steuerung abgelegten Sollwerten. Bei Eignung der an der Schnittstelle anstehenden Flüssigkeit als Substitutionsmedium wird diese dann den nachgelagerten Anlagenteil bei Bedarf weitergeleitet.
Die für die Steuerung der Schnittstelle notwendigen Informationen oder Daten werden beispielsweise von wenigstens einer in der Produktleitung des vorgelagerten Anlagenteils angeordneten Sensoreinheit geliefert und/oder von einem
elektronischen Schieberegister oder einer Schieberegisterfunktion des Rechners oder der Steuerung abgeleitet, wobei dieses Schieberegister oder diese
Schieberegisterfunktion beispielsweise das während der Inbetriebnahme der
Behandlungsanlage ermittelte Anlageverhalten bezüglich des Wechsels von produktneutralem Medium (z.B. Wasser) und Produkt in der Produktleitung abbildet, d.h. beispielweise diejenige Zeitdauer und/oder diejenige Menge abbildet, die bei einem vorgegebenen Druck und/oder Volumen der Produktleitung des jeweiligen Produktes benötigt wird, um das produktneutrale Medium mit dem zu verarbeitenden oder zu behandelnden Produkt vollständig aus der Produktleitung auszuschieben.
Selbstverständlich wird auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Produktion oder Behandlung eines bestimmten Produkts, d.h. die eigentliche Betriebsphase erst dann eingeleitet und das für die Behandlung vorgesehene Produkt über das vorgelagerte Anlagenteil dem nachgelagerten Anlagenteil erst dann zugeleitet, wenn die Vorbereitungsphase für beide Anlagenteile abgeschlossen ist. In Weiterbildung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren also beispielsweise so ausgestaltet,
dass die an der Schnittstelle anstehende Flüssigkeit bei Eignung als
Substitutionsmedium für das Produkt an den nachgelagerten Anlagenteil
weitergeleitet wird,
oder
dass die an der Schnittstelle anfallende oder anstehende Flüssigkeit als
Substitutionsmedium für die Vorbereitungsphase an den nachgelagerten Anlagenteil weitergeleitet wird,
oder
dass die an der Schnittstelle anfallende oder anstehende Flüssigkeit dann als Substitutionsmedium an den nachgelagerten Anlagenteil weitergeleitet wird, wenn sich diese Flüssigkeit hinsichtlich ihrer Eigenschaften, beispielsweise hinsichtlich Art, Farbe, elektrischer Leitwert usw. deutlich von den Eigenschaften des zu
behandelnden Produktes unterscheidet,
oder
dass die Vorbereitungsphasen der Anlagenteile zeitgleich, zumindest aber zeitlich überlappend durchgeführt werden,
oder
dass die in der Vorbereitungsphase des vorgelagerten Anlagenteils anfallende Flüssigkeit Wasser und/ oder ein Wasser-Produkt-Gemisch ist,
oder
dass die Behandlungsanlage bevorzugt eine Kurzzeiterhitzungsanlage ist, bei der der vorgelagerte Anlagenteil zumindest wenigstens eine Produktleitung zum
Zuführen des jeweiligen Produktes und der nachgelagerte Anlagenteil einen
Kurzzeiterhitzer aufweisen, dem während der Betriebs- oder Behandlungsphase das jeweilige Produkt über die wenigstens eine Produktleitung zugeführt wird und dessen Temperaturprofil in der Vorbereitungsphase unter Verwendung eines den
Kurzzeiterhitzer durchströmenden Substitutionsmediums eingestellt wird, und dass die über die Schnittstelle zugeführte Flüssigkeit als Substitutionsmedium verwendet wird,
oder dass im nachgeordneten Anlagenteil während der gesamten Vorbereitungsphase ausschließlich die über die Schnittstelle zugeführte Flüssigkeit als
Substitutionsmedium verwendet wird,
oder
dass die Behandlungsanlage so gesteuert wird, dass die Weiterleitung und/oder Durchleitung der an der Schnittstelle anstehenden Flüssigkeit die
Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils und die Zeitdauer dieser Vorbereitungsphase nicht beeinträchtigt,
wobei die vorstehenden Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet sein können.
Der Ausdruck„im Wesentlichen" bzw.„etwa" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel einer Anlage zur Behandlung von flüssigen Produkten, insbesondere Getränken, durch Kurzzeiterhitzung näher erläutert.
Die in der Figur in einer schematischen Funktionsdarstellung wiedergegebene Gesamtanlage 1 umfasst u.a. eine Tankanordnung 2 (z. B. in einem Getränkekeller) mit mehreren Einzel- oder Produkttanks 3, die von Tank zu Tank unterschiedliche Produkte enthalten. Die Gesamtanlage 1 umfasst weiterhin eine Tankanordnung 4, die ebenfalls mehrere Einzel- oder Produkttanks 5 umfasst und zwar zur sortenreiner Aufnahme jeweils eines Produktes einer bestimmten Art oder Sorte nach seiner Behandlung.
Zwischen den beiden Tankanordnungen 2 und 3 befindet sich die eigentliche
Behandlungsanlage 6, die insbesondere dazu dient, das jeweilige einem Produkttank 3 entnommene Produkt für eine Sterilisation oder Pasteurisation einer kurzzeitigen Wärmebehandlung zu unterziehen, bevor dieses Produkt an den zugehörigen Produkttank 5 weitergeleitet wird. Die Produktbehandlungsanlage 6 umfasst bei der dargestellten Ausführungsform einen Anlagenteil 7, welcher im Wesentlichen von einer Versorgungsleitung 8 für das jeweilige Produkt gebildet ist, und einen Anlagenteil 9, welcher im Wesentlichen von einem Kurzzeiterhitzer 10 für die Wärmebehandlung des jeweiligen Produktes gebildet ist. Der Kurzzeiterhitzer 10 besitzt beispielsweise den üblichen Aufbau, vorzugsweise mit einem Vorwärmebereich 10.1 , einem Erhitzerbereich 10.2 und einem Abkühlbereich 10.3, wobei diese Bereiche in der vorstehenden Reihenfolge von dem Produkt beim Behandeln durchströmt werden und beim Behandeln des Produktes jeweils mit einer einem vorgegebenen Temperaturprofil entsprechende Soll-Temperatur betrieben sind. Bezogen auf die Flussrichtung des Produktes während des Normal- oder Dauerbetriebes der Gesamtanlage 1 ist der Anlagenteil 7 dem Anlagenteil 9 vorgelagert. Der Anlagenteil 7 wird daher auch als vorgelagerter Anlagenteil und der Anlagenteil 9 als nachgelagerter Anlagenteil bezeichnet.
Zwischen den beiden Anlagenteilen 7 und 9 befindet sich eine Schnittstelle 1 1 mit wenigstens einem Steuerventil 12, welches von einer Anlagensteuerung 13 in der nachstehende noch näher beschriebenen Weise gesteuert wird. Bezogen auf die Strömungsrichtung des Produktes während des normalen Betriebes der
Gesamtanlage 1 befindet sich in der Produktleitung 8 vor der Schnittstelle 1 1 ein Sensor 14, der wenigstens ein für die Eigenschaft (QT) des Produktes und/oder für die Eigenschaft einer anderen, vom Produkt unterschiedlichen Flüssigkeit typisches Messsignal an die Anlagensteuerung 13 liefert.
Bei der Aufnahme des Betriebes der Gesamtanlage 1 oder aber bei einem
Produktwechsel ist es bisher üblich, beide Anlagenteile 7 und 9 zunächst in getrennten, beispielsweise auch zeitlich aufeinander folgenden Verfahrensabschnitte oder Vorbereitungsphasen jeweils auf den für die Behandlung des jeweiligen
Produktes notwendigen Zustandes zu bringen. So ist es unter anderem erforderlich den Anlagenteil 9 und den Kurzzeiterhitzer 10 bzw. dessen Stufen 10.1 - 10.3 auf das für die Wärmebehandlung erforderliche Temperaturprofil einzustellen, und zwar unter Verwendung von Frischwasser als Substitutionsmedium, welches bei gesperrter Schnittstelle 1 1 über einen Frischwasseranschluss 15 zugeführt und nach dem Durchströmen des Kurzzeiterhitzers 10 über einen Auslass 16 verworfenen, d. h. beispielsweise in einen Gully abgeleitet wird. Während dieser Vorbereitungsphase wird der Kurzzeiterhitzer 10 zumindest so lange von dem Substitutionsmedium durchströmt, bis das erforderliche Temperaturprofil für den Kurzzeiterhitzer erreicht ist. Während dieser Vorbereitungsphase ist es auch möglich, dass das
Substitutionsmedium zumindest zum Teil oder zeitweise in einem Kurzzeiterhitzer 10 einschließenden geschlossenen Kreislauf bewegt wird. Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren aber, dass das von Frischwasser gebildete
Substitutionsmedium vor der Aufnahme des eigentlichen Betriebes der
Gesamtanlage 1 in jedem Fall über den Auslass 16 verworfen werden muss.
Vor der Aufnahme des eigentlichen Betriebes der Anlage ist bisher weiterhin eine Vorbereitung des Anlagenteils 7 in einer Vorbereitungsphase erforderlich, und zwar in der Weise, dass in der Produktleitung 8 des Anlagenteils 7 vorhandenes produktneutrales Medium, z.B. Wasser oder Medium-Produkt-Gemische von dem aus einem Einzeltank 3 zugeleiteten zu behandelnden Produkt ausgeschoben und bei geschlossener Schnittstelle 1 1 über den Auslass 17 oder bei geöffneter
Schnittstelle 1 1 über den Anlagenteil 9 und den Auslass 16 an einen Gully abgeleitet bzw. verworfen wird. Im letzten Fall erfolgt dann die Vorbereitungsphase des
Anlagenteils 7 erst zeitlich nach Abschluss der Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9. Das in der Produktleitung 8 vorhandene produktneutrale Medium und das in der Produktleitung 8 vorhandene Medium-Produkt-Gemisch resultieren daraus, dass am Ende einer zeitlich vorausgegangenen Betriebs- oder Behandlungsphase der
Gesamtanlage 1 in der Produktleitung 8 vorhandenes Produkt in den Anlagenteil 9 ausgeschoben wurde. Auch bei einem Produktwechsel ist es in der Regel erforderlich, in einer Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9 nicht nur das Temperaturprofil des Kurzzeiterhitzers 10 neu einzustellen und/ oder nach zu justieren, sondern es ist insbesondere auch erforderlich, in die Produktleitung 8 zur Produkttrennung in die Produktleitung des Anlagenteils 7 produktneutrales Medium, in der Regel Frischwasser einzubringen und mit dem nach dem Produktwechsel zu verarbeitenden Produkt bei weiterhin geschlossener Schnittstelle 1 1 das in der Produktleitung 8 des Anlagenteils 7 vorhandene produktneutrale Medium und das Medium-Produkt-Gemisch mit dem zu verarbeitenden Produkt auszuschieben und über den Auslass 17 abzuleiten. Durch die strikte Trennung der
Vorbereitungsphasen der beiden Anlagenteile 7 und 9 ergeben sich ein erhöhter Verbrauch, ein nicht unerheblicher Verlust an teurem Produkt und/oder Frischwasser und/oder eine erhebliche Gesamtdauer der Vorbereitungsphasen ohne eine sinnvolle Nutzung der in diesen Vorbereitungsphasen anfallenden Flüssigkeitsmengen.
Um den vorgenannten Nachteil zu vermeiden sieht die Erfindung vor, dass die Vorbereitungsphasen der Anlagenteile 7 und 9 bei einem Wiederanfahren der
Gesamtanlage und/oder bei einem Produktwechsel nicht nur parallel, d.h. zeitgleich oder im Wesentlichen zeitgleich ablaufen, sondern insbesondere auch die in der Vorbereitungsphase des Anlagenteils 7 anfallende Flüssigkeit, d.h. das anfallende produktneutrale Medium, vorzugsweise Wasser und/oder das anfallende Medium- Produkt-Gemisch, vorzugsweise Wasser-Produkt-Gemisch zumindest als Teilmenge des Substitutionsmediums für die Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9 verwendet wird. Hierfür wird mit dem Sensor 14 die Eigenschaft der über die Schnittstelle 1 1 im Anlagenteil 9 zugeführte Flüssigkeit ständig dahin gehend überwacht, ob diese Flüssigkeit hinsichtlich ihrer Eigenschaft als Substitutionsmedium für die
Vorbehandlung des Anlagenteils 9 geeignet ist, d.h. produktneutrales Medium, z.B. Wasser oder allenfalls ein Medium-Produkt-Gemisch, z.B. Wasser-Produkt-Gemisch ist. Die von der Sensoreinrichtung 14 und/oder von dem Schieberegister oder der Schieberegisterfunktion gelieferten Informationen werden mit in der
Anlagensteuerung 13 hinterlegten Sollwerten für die Zulassung der Einspeisung der an der Schnittstelle 1 1 anstehenden Flüssigkeit in den Anlagenteil 9 abgeglichen. Erfüllt die an der Schnittstelle 1 1 anstehende Flüssigkeit die Sollwerte, so wird die Schnittstelle 1 1 geöffnet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also die Schnittstelle zwischen dem vorgelagerten Anlagenteil 7 und dem nachgelagerten Anlagenteil 9 während der Vorbereitungsphase dieser Anlagenteile immer dann dynamisch geöffnet, wenn die Eigenschaften an der Schnittstelle 1 1 anstehenden Flüssigkeit eine Verwendung als substituierende Flüssigkeit im Anlagenteil 9 erlauben.
Die in der Vorbereitungsphase im Anlagenteil 7 anfallende Flüssigkeit durchströmt als Substitutionsmedium unter anderem den Kurzzeiterhitzer 10 des Anlagenteils 9. Falls die von dem Anlagenteil 7 in der Vorbereitungsphase gelieferte
Flüssigkeitsmenge für die Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9 nicht ausreichend ist, wird über den Frischwasseranschluss 15 auch eine gewisse Menge an
Frischwasser zugeführt. Weiterhin besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Möglichkeit, dass während der Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9 das Substitutionsmedium zumindest zeitweise und/oder zumindest eine Teilmenge des Substitutionsmediums währende der Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9 in einem den Kurzzeiterhitzer 10 einschließenden Kreislauf bewegt wird.
Beispielsweise in Abhängigkeit von dem Messsignal des Sensors 14 wird über die Anlagensteuerung 13 durch Schließen der Schnittstelle 1 1 das Zuführen von
Flüssigkeit aus dem Anlagenteil 7 an den Anlagenteil 9 zunächst dann gesperrt, wenn die Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9 noch nicht abgeschlossen ist und reines Produkt aus einem Einzeltank 3 an der Schnittstelle 1 1 bzw. an dem Sensor 14 ansteht. Nach Abschluss der Vorbereitungsphase des Anlagenteils wird bei geöffneter Schnittstelle 1 1 mit dem über den Anlagenteil 8 zugeführten Produkt das Substitutionsmedium aus dem Anlagenteil 9 ausgeschoben und das am Ausgang des Anlagenteils 9 anstehende, behandelte Produkt dem zugehörigen Produkttank 5 zugeführt.
Schon allein dadurch, dass die Vorbereitungsphasen der Anlagenteile 7 und 9 zeitgleich oder zumindest zeitlich überlappend, bevorzugt mit großer
Überlappungsdauer durchgeführt werden, ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Prozesszeit der Vorbereitungsphasen insgesamt, d.h. eine deutliche Reduzierung der Gesamtdauer dieser Phasen. Die Überlappungsdauer ist dabei bevorzug größer als die halbe Prozesszeit oder Dauer der kürzeren Vorbereitungsphase. In diesem Sinne ergibt sich eine Reduzierung der Gesamtdauer der Vorbereitungsphasen auch dann, wenn das Verwerfen oder Ableiten der Flüssigkeit, die in der
Vorbereitungsphase des Anlagenteils 7 an der Schnittstelle 1 1 anfällt, über den Anlagenteil 9 bzw. an den dortigen Gully oder Auslass 16 erfolgt, und zwar zeitgleich oder zumindest zeitlich überlappend mit der Vorbereitungsphase des Anlagenteils 9, in der einem Frischwasseranschluss entnommenes Frischwasser und/oder eine andere Flüssigkeit als substituierendes Medium verwendet und dieses Medium für die Vorbereitung des Anlagenteils 9 beispielsweise in einem den Kurzzeiterhitzer 10 einschließenden Kreislauf geführt wird. Vorzugsweise wird dieser Kreislauf für die Dauer der Substitution unterbrochen.
Weiterhin ergibt sich durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise eine
Reduzierung des Flüssigkeits- oder Wasserverbrauchs dadurch, dass in der
Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils 9 im Gegensatz zu
herkömmlichen Verfahrensweisen zumindest teilweise auf Frischwasser verzichtet werden kann. Lediglich eventuelle Fehlmengen an Substitutionsmedium werden durch Frischwasser aus dem Frischwasseranschluss 15 ergänzt.
Bezugszeichenliste
Gesamtanlage
Tankanordnung
Produkttank
Tankanordnung
Produkttank
Behandlungsanlage
Anlagenteil
Produktleitung
Anlagenteil
Kurzzeiterhitzer
Stufen oder Bereiche d<
Schnittstelle
Steuerventil
Anlagensteuerung
Sensoranordnung
Frischwasseranschluss
Auslass

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Steuerung einer Behandlungsanlage (6) zur Behandlung von flüssigen Produkten, beispielsweise von Getränken, in einer
Behandlungsphase der Behandlungsanlage, mit einem bezogen auf eine Richtung eines Produktflusses während der Behandlung vorgelagerten Anlagenteil (7) und mit einem an den vorgelagerten Anlagenteil an einer steuerbaren Schnittstelle (1 1 ) anschließenden nachgelagerten Anlagenteil (9), wobei der Behandlungsphase vorausgehend an den Anlagenteilen in einer Vorbereitungsphase jeweils wenigstens ein Verfahrensschritt zur Erzielung eines für die Behandlung des Produktes notwendigen Zustands der Anlagenteile (7, 9) durchgeführt wird, wobei während der
Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils (9) dieser von einem das Produkt ersetzenden flüssigen Arbeits- oder Substitutionsmedium durchströmt wird, und wobei an der Schnittstelle (1 1 ) aus der
Vorbereitungsphase des vorgelagerten Anlagenteils (7) anfallende oder anstehende Flüssigkeit an den nachgelagerten Anlagenteil (9) weitergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass Daten oder Informationen betreffend die Eigenschaft der an der
Schnittstelle (1 1 ) aktuell anstehenden Flüssigkeit ausgewertet und diese Flüssigkeit nur bei Eignung über die Schnittstelle (1 1 ) dem nachgelagerten Anlagenteil (9) gesteuert zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schnittstelle (1 1 ) anfallende oder anstehende Flüssigkeit bei Eignung als Substitutionsmedium für das Produkt an den nachgelagerten Anlagenteil (9) weitergeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schnittstelle (1 1 ) anfallende oder anstehende Flüssigkeit zur Verwendung als Substitutionsmedium in der Vorbereitungsphase des nachgelagerten
Anlagenteils (9) weitergeleitet wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schnittstelle (1 1 ) anfallende oder anstehende Flüssigkeit dann als Substitutionsmedium an den nachgelagerten Anlagenteil (9) weitergeleitet wird, wenn sich diese Flüssigkeit hinsichtlich ihrer Eigenschaften,
beispielsweise hinsichtlich Art, Farbe, elektrischer Leitwert usw. deutlich von den Eigenschaften des zu behandelnden Produktes unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorbereitungsphasen der Anlagenteile (7, 9) zeitgleich, zumindest aber zeitlich überlappend durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die in der Vorbereitungsphase des vorgelagerten Anlagenteils (7) anfallende oder anstehende Flüssigkeit Wasser und/ oder ein Wasser-Produkt-Gemisch und/oder Produkt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Behandlungsanlage (6) eine
Kurzzeiterhitzungsanlage ist, bei der der vorgelagerte Anlagenteil zumindest wenigstens eine Produktleitung (8) zum Zuführen des jeweiligen Produktes und der nachgelagerte Anlagenteil einen Kurzzeiterhitzer (10) aufweisen, dem während der Betriebs- oder Behandlungsphase das jeweilige Produkt über die wenigstens eine Produktleitung (8) zugeführt wird und dessen Temperaturprofil in der Vorbereitungsphase unter Verwendung eines den Kurzzeiterhitzer (10) durchströmenden Substitutionsmediums eingestellt wird, und dass die über die Schnittstelle (1 1 ) zugeführte Flüssigkeit als Substitutionsmedium verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im nachgeordneten Anlagenteil während der gesamten Vorbereitungsphase ausschließlich die über die Schnittstelle (1 1 ) zugeführte Flüssigkeit als Substitutionsmedium verwendet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsanlage (6) so gesteuert wird, dass die Weiterleitung und/oder Durchleitung der an der Schnittstelle (1 1 )
anstehenden Flüssigkeit die Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils (9) und die Zeitdauer dieser Vorbereitungsphase nicht beeinträchtigt.
0. Behandlungsanlage zur Behandlung von flüssigen Produkten, beispielsweise von Getränken, in einer Behandlungsphase der Behandlungsanlage, mit einem, bezogen auf eine Richtung eines Produktflusses während der Behandlung vorgelagerten Anlagenteil (7), mit einem an den vorgelagerten Anlagenteil an einer steuerbaren Schnittstelle (1 1 ) anschließenden nachgelagerten Anlagenteil (9), und mit einer Anlagensteuerung (13), mit der gesteuert der Behandlungsphase vorausgehend jeweils an den Anlageteilen in einer Vorbereitungsphase wenigstens ein Verfahrensschritt zur Erzielung eines für die Behandlung des Produktes notwendigen Zustands der
Anlagenteile (7, 9) durchgeführt wird, wobei während der
Vorbereitungsphase des nachgelagerten Anlagenteils (9) von einem flüssigen das Produkt ersetzenden Substitutionsmedium durchströmt wird und an der Schnittstelle (1 1 ) aus der Vorbereitungsphase des vorgelagerten Anlagenteils (7) anstehende oder anfallende Flüssigkeit an den
nachgelagerten Anlagenteil (9) weitergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die die Schnittstelle (1 1 ) steuernde
Anlagensteuerung (13) für die Steuerung der Behandlungsanlage (6) nach einem der Ansprüche 1 - 9 ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010030955A1 (de) * 2010-07-05 2012-01-05 Krones Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Medienführung in einer Brauanlage
EP2409580A1 (de) * 2010-07-23 2012-01-25 Krones AG Verfahren und Vorrichtung zur Medienführung durch eine thermische Behandlungsanlage für ein flüssiges Produkt

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