WO2021069136A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HEIßABFÜLLUNG VON FLÜSSIGEM PRODUKT - Google Patents

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WO2021069136A1
WO2021069136A1 PCT/EP2020/073472 EP2020073472W WO2021069136A1 WO 2021069136 A1 WO2021069136 A1 WO 2021069136A1 EP 2020073472 W EP2020073472 W EP 2020073472W WO 2021069136 A1 WO2021069136 A1 WO 2021069136A1
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heat
heat pump
coolant
cooling
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PCT/EP2020/073472
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Thomas OEHMICHEN
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Krones Ag
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    • B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
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    • B67C3/02—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus
    • B67C3/04—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus without applying pressure
    • B67C3/045—Apparatus specially adapted for filling bottles with hot liquids
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    • B67C2003/226—Additional process steps or apparatuses related to filling with hot liquids, e.g. after-treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/90—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in food processing or handling, e.g. food conservation
    • Y02A40/963—Off-grid food refrigeration

Definitions

  • the present invention relates to a method for hot filling of liquid product according to the preamble of claim 1 and a device for hot filling of liquid product according to the preamble of claim 5.
  • EP 2 532 247 B1 discloses a method and a device for hot filling of liquids, in particular juices, with a short-term heater which comprises a first heat exchanger, a filling station for filling the liquids into containers and a cooling tunnel which consists of a plurality of cooling cells, to cool the filled container using a cooling liquid.
  • a short-term heater which comprises a first heat exchanger, a filling station for filling the liquids into containers and a cooling tunnel which consists of a plurality of cooling cells, to cool the filled container using a cooling liquid.
  • the liquids are heated in the short-term heater by adding thermal energy to the cooling liquid in the cooling tunnel heated during the cooling process by means of a separate heat pump to the short-term heater.
  • EP 3 057 442 B1 discloses a method for preheating a food product in a hot filling system, with a heater for heating the food product to a filling temperature, a preheater upstream of the heater for preheating the food product, a filler for filling the food product into containers, a cooling tunnel for cooling the hot-filled containers with a coolant that is run in a coolant circuit over the preheater and the cooling tunnel, with the preheater, the thermal energy of the coolant of the cooling tunnel heated during the cooling of the containers to the food telproduct, with a separate heat pump that uses the residual heat energy of the coolant flowing out of the preheater on the primary side to further increase the temperature of the preheated food product with a cakesachmit tel, which is routed in a heat transfer medium circuit on the secondary side via the heat pump.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a device for hot filling of liquid product, which reflects the disclosure of this prior art.
  • the invention relates to a method for hot filling of liquid product, such as juice th, with a short-term heater comprising a first heat exchanger and a second heat exchanger, a filling station for filling the product into containers, such as bottles, a cooling tunnel, which consists of a plurality of There is a cooling cell to cool the filled container by means of a coolant, for example water, and a heat pump.
  • a coolant for example water
  • a heat pump Before filling into the container, the product is heated to a target temperature, for example a filling temperature, in the short-term heater.
  • At least part of the coolant is conducted from the cooling tunnel to and through the first heat exchanger, so that at least part of the thermal energy of the coolant can initially be transferred to the product by means of the first heat exchanger.
  • the product is then passed from the first heat exchanger to the second heat exchanger, at least a further part of the thermal energy being transferable to the second heat exchanger by means of the heat pump through a heat transfer medium for further heating of the product to the target temperature.
  • the heat transfer medium which circulates through the second heat exchanger and the heat pump, is additionally heated by means of a heater which is arranged in the direction of circulation between the heat pump and the second heat exchanger.
  • the product for example beverage juice
  • the product is heated in the Kurzzei terhitzer, even before filling.
  • the thermal energy from the coolant which is heated in the cooling cells of the cooling tunnel during the cooling process, is fed to the short-term heater by means of the heat pump.
  • the additional heater is provided between the heat pump and the second heat exchanger. For this increase in the temperature level, an amount of heat can be supplied by the heater, which is provided for example via steam or pressurized hot water.
  • the heater is provided in the secondary circuit, a steam heating device, feed lines and discharges of the steam or the Druckh deviswas sers can be manufactured more cheaply than if a heater is provided in the primary circuit. If, on the other hand, the heater were provided in the primary circuit, direct contact with The product placed significantly higher demands on the heater as well as on the corresponding pipelines. In addition, this heat exchanger should not be directly exposed to the heating medium steam, so that a further heat exchanger circuit would have to be interposed between the media-touched heat exchanger and the heating medium steam.
  • the thermal energy supplied by the heat pump can be transferred to the product by means of the second heat exchanger in order to heat it.
  • the heat energy supplied by the heat pump can be transferred to the product to be heated in the second heat exchanger, for example with the aid of the heat transfer medium, such as water.
  • the heat transfer medium which is now cooler due to the first heat exchange, can be returned to the heat pump.
  • the first heat exchanger can be provided in series with the heat pump in such a way that the coolant passes from the cooling tunnel to the first heat exchanger and then to the heat pump.
  • the first heat exchanger With regard to the heating of the product before filling, the first heat exchanger can be seen in series, that is, in series with the heat pump. The serial connection of the first heat exchanger with the heat pump with regard to the heating of the product can thus make it possible to increase the temperature level in the heat pump and thus improve the coefficient of performance of the heat pump.
  • two steps take place to heat the product to be filled, the heat transfer by means of the first heat exchanger, in particular for directly transferable thermal energies from the cooling tunnel to the product, and then the increase in the energy level to the target temperature provided for preheating the product with the aid of the heat pump.
  • the first heat exchanger can be provided in parallel to the heat pump for heating the product before filling in such a way that at least part of the coolant reaches the first heat exchanger from the cooling tunnel and at least another part of the coolant arrives from the cooling tunnel to the heat pump.
  • the first heat exchanger can therefore be provided in parallel with the heat pump.
  • a first cascade of cooling cells can be used for direct heat transfer through the first heat exchanger. For example, after the heat exchange in the first heat exchanger, the coolant is returned to the cooling cells.
  • a second, parallel cascade of cooling cells is connected, for example, to the heat pump, for example additionally with the help of a simple pump, whereby the energy gien level can be increased by the thermal energy of the second cascade, so that this energy level for heating the product to be filled can be raised to the target temperature.
  • the target temperature can be a filling temperature, which can be dependent on the product, for example.
  • the part of the coolant that reaches the first heat exchanger can be warmer than the part of the coolant that can reach the heat pump.
  • the temperature in the group of the first cooling cells, which are arranged, for example, sequentially is higher than in the group of the second cooling cells, which are also arranged, for example, sequentially.
  • the parallel connection of the first heat exchanger corresponding to the first cascade and the heat pump corresponding to the second cascade enables an even higher energy level and thus a higher coefficient of performance of the heat pump to be achieved.
  • the control of the fiction, contemporary device as described above or below can be done, for example, with a suitable control unit, such as a computer.
  • a device for carrying out the method for hot filling liquid product, in particular juices comprises a short-term heater which comprises a first heat exchanger and a second heat exchanger, the product flowing through the first and the second heat exchanger in the short-term heater, a filling station for filling the product in containers, for example bottles, a cooling tunnel, which consists of a plurality of cooling cells, and a heat pump.
  • the device comprises a heater which is designed to heat a heat transfer medium that circulates through the second heat exchanger and the heat pump, the heater being arranged in the direction of circulation between the heat pump and the second heat exchanger,
  • the process for the hot filling of liquid product is to be understood as one of the processes as described above or below.
  • the short-term heater, the filling station, the heat pump and the cooling tunnel can each be designed separately. Each of these elements can therefore be formed separately from the other elements of the device.
  • the connections of the elements can be provided by suitable conveying and / or transport elements, for example pipes for transporting the product or other liquids that can serve as auxiliary liquids for heat transfer, as well as conveyor belts or transport devices for containers.
  • the first heat exchanger can comprise a plate heat exchanger or a tubular heat exchanger. In other words, common types of heat exchangers can be used to transfer the thermal energy supplied by the heat pump to the product to be heated.
  • the heat pump can comprise a compression heat pump, for example an electrically driven compression heat pump, an ammonia heat pump or a heat pump with a transcritical CC> 2 process.
  • a compression heat pump for example an electrically driven compression heat pump, an ammonia heat pump or a heat pump with a transcritical CC> 2 process.
  • common types of heat pumps can be used, especially those in which ammonia or CO 2 is used as a coolant.
  • the latter enables the use of particularly energy-efficient heat pumps, whereby at the same time coolants such as nitrogen or halogen-alkanes can be dispensed with, where the latter can possibly be undesirable in bottling plants and halogen-alkanes in their property as climate-damaging gases cannot be desired.
  • the heat pump can be provided between one of the cooling cells of the cooling tunnel and the first heat exchanger.
  • the heat pump can therefore be provided between the multi-cell cooling tunnel and the heat exchanger.
  • the heated coolant can be pumped from the cooling tunnel to the heat pump by means of a simple pump. After the heat exchange, the coolant coolant is then returned to the cooling tunnel, for example again with an additional pump.
  • the cooling cells can be connected to one another in such a way that the coolant can flow from one cooling cell into one or more adjacent cooling cells, for example from a colder cooling cell into a warmer cooling cell. After filling, the filled, sealed containers pass through the cooling tunnel with several similar or similar cooling cells.
  • the cold rooms typically differ in the temperatures that prevail in each cold room.
  • Each of the cooling cells may include a sprinkler device to spray the containers with the coolant.
  • the containers to be cooled are therefore, for example, sprinkled / sprayed with water. This can result in an exchange of heat between the coolant / water and the product filled in the containers.
  • the cooling liquid can be collected, for example separately for each cooling cell.
  • the collecting basins for the coolant of the cooling cells can, for example, be connected to one another so that coolant can flow from one cooling cell into an adjacent cooling cell and can also be used there again for sprinkling.
  • the heat pump can be provided between the cooling cell with the highest temperature of the heated cooling means and the first heat exchanger. For example, this is the first cooling cell in the cooling tunnel.
  • a third heat exchanger can be provided between the heat pump and a coldest cooling cell of the plurality of cooling cells.
  • the third heat exchanger can be connected on the primary side via a pipeline to a cooling tower, for example, and can be designed to cool the coolant down to the coolant temperature required at the cooling tunnel by dissipating an amount of heat Q ab.
  • a cooling tower instead of the cooling tower, other cold sources, such as customer-side refrigeration systems or cold water tanks, can also be provided. From the third heat exchanger, the coolant can be returned to the cooling tunnel or to a cooling cell via a line.
  • FIG. 1 device for hot filling of liquid product according to the prior art
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a device for hot filling of liquid product with a heat pump and a short-term heater, the heat pump and a second heat exchanger of the short-term heater being provided in series, and FIG.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a device for hot filling of liquid product with a heat pump and a short-term heater, the heat pump and a second heat exchanger of the short-term heater being provided in parallel.
  • FIG. 1 shows a device for hot filling of liquid product according to the prior art.
  • the device comprises a heat pump 1, a preheating stage 2 of a short time heater, which comprises a first heat exchanger 4 and a second heat exchanger 3 as a preheater, a filling station 5, a cooling tunnel 6 and a heater 7.
  • the heat pump 1 and the first heat exchanger 4 are serially provided.
  • the liquid product is fed to the first heat exchanger 4 via a product feed line 8.
  • the product flows through the first heat exchanger 4, with heated coolant, for example water from the cooling tunnel 6, being used in the opposite direction to heat the product in the first heat exchanger 4 to a temperature that is still below a target temperature, for example a filling temperature, lies. Preheating can thus take place.
  • the heated coolant is pumped from the cooling tunnel 6 via a line 7 and a pump 10 to and through the first heat exchanger 4.
  • the heated Coolant is used to heat the product in a first step, ie for directly transferable energies.
  • the product supplied via the supply line 8 is therefore already heated by means of the first heat exchanger 4.
  • the heated product is passed on to the second heat exchanger 3.
  • the coolant which is slightly cooled in the temperature level due to its use in the first heat exchanger 4, is conducted from the first heat exchanger 4 by means of the feed line 11 to the heat pump 1 and there to a second heat pump element 13.
  • the heat pump 1 comprises the first heat pump element 12 for heat dissipation, the second heat pump element 13 for heat absorption, as well as a compressor 14 and a throttle 15.
  • the reference numerals 16 and 17 denote the direction of flow within the heat pump 1.
  • the temperature Tc 2 of the coolant when entering the second heat pump element 13 can be about 30 to 32 ° C.
  • the temperature Tci of the coolant can be about 16.degree.
  • the temperature Ti can be around 28 ° C., the temperature T 2 around 96 ° C., the temperature T3 around 28 ° C. and the temperature T 4 around 27 ° C.
  • the coolant which has already cooled down after passing through the second heat pump element 13, is passed via a line 20 to a third heat exchanger 61.
  • the third heat exchanger 61 is connected on the primary side via the pipe 63 to, for example, a cooling tower 62 and cools the coolant by dissipating an amount of heat Q down to the coolant temperature required at the cooling tunnel 62.
  • the coolant is returned to the cooling tunnel 6 via the line 64.
  • the cooling tunnel 6 consists of six cooling cells 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. As shown by way of example in FIG. 2, the coolant is directed to the coldest of the exemplary six cells 6.1-6.6 of the cooling tunnel 6, namely cell 6.6.
  • the filled containers 21 run through the, for example, immediately adjacent cooling cells 6.1-6.6 with the aid of a suitable transport medium (not shown here).
  • the cooling cells 6.1 - 6.6 also include sprinkling devices 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, which are shown schematically. These serve to sprinkle the closed container 21 to be cooled with the coolant in order to cool them down.
  • the coolant is fed to the sprinkling devices 20.1-20.6 through coolant feed lines 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6.
  • the coolant used can be collected by coolant basins 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6, and at least part of the coolant can be removed from the coolant basins 22.1-22.6 with the aid of pumps 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, respectively again to Sprinkling can be used.
  • the coolant basins 22.1-22.6 are each arranged adjacent so that at least two adjacent cooling cells 6.1-6.6 can be connected by suitable lines 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5.
  • the heated product is passed on via a line 9 to the second heat exchanger 3 and can be further heated there.
  • the two heat exchangers 3, 4 are provided in series in the short-term heater 2, for example.
  • the two heat exchangers 3, 4 are connected in series via line 9.
  • the further heating of the product in the second heat exchanger 3 takes place through the release of heat from a heat carrier, for example water, which circulates through the second heat exchanger 3 and the first heat pump element 12. From the first heat pump element 12, the heat transfer medium at a temperature Tsi is returned to the second heat exchanger 3 via a feed line 18.
  • a heat carrier for example water
  • the heat transfer medium cooled to a temperature Ts3 of 35 ° C.-40 ° C. is returned to the first heat pump element 12 via a feed line 19.
  • the product After passing through the second heat exchanger 3, the product is passed via a feed line 58 to a fourth heat exchanger 56 and can there be heated to the target temperature, for example the filling temperature, in order to then be passed via a suitable line system 25 to the filling station 5.
  • the containers 21 After the filling process and the closing of the containers 21 into which the heated product has been filled, the containers 21 can be transported to the cooling tunnel 6 via a suitable transport path 26.
  • the use of the heated coolant from the cooling tower 6 is also provided in series.
  • the first heat exchanger 4 is thus provided in series with the heat pump 1 with regard to the heating.
  • the product is heated to the target temperature in the fourth heat exchanger 56 by releasing heat from a heat transfer medium, for example water, which is passed through a fifth heat exchanger 57 and absorbs heat there.
  • a heat transfer medium for example water
  • the main heating stage of the short-term heater is identified with the reference symbol 55.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a device for hot filling of liquid product with a heat pump 1, a short-term heater 2 comprising a first heat exchanger 4 and a second heat exchanger 3, a filling station 5, a cooling tunnel 6 and a heater 7.
  • the heat pump 1 and the first heat exchanger 4 are serially provided.
  • the first heat exchanger 4 in the first embodiment continues to operate as a preheater, while the second heat exchanger 3 takes over the function as the main heating stage of the short-term heater 2.
  • the liquid product i.e. a liquid to be heated and cooled again after filling, such as a juice drink
  • the product flows through the first heat exchanger 4, with heated cooling medium, such as water from the cooling tunnel 6, being used in the opposite direction to heat the product in the first heat exchanger 4 to a temperature that is still below a target temperature, for example one Filling temperature. Preheating can thus take place.
  • the heated coolant is pumped from the cooling tunnel 6 via a line 7 and a pump 10 to and through the first heat exchanger 4.
  • the heated coolant is used to heat the product in a first step, i.e. for directly transferable energies.
  • the product supplied via the supply line 8 is therefore already heated by means of the first heat exchanger 4.
  • the heated product is passed on to the second heat exchanger 3.
  • the coolant which is slightly cooled in the temperature level due to its use in the first heat exchanger 4, is conducted from the first heat exchanger 4 by means of the feed line 11 to the heat pump 1 and there to a second heat pump element 13.
  • the heat pump 1 comprises the first heat pump element 12 for heat dissipation, the second heat pump element 13 for heat absorption, as well as a compressor 14 and a throttle 15.
  • the reference numerals 16 and 17 denote the direction of flow within the heat pump 1.
  • the temperature Tc 2 of the coolant when entering the second heat pump element 13 can be about 30 to 32 ° C, other temperatures are also possible.
  • the temperature Tci of the coolant can be around 16 ° C., but other temperatures are also possible depending on the machine design, length of the machine, insulation, etc.
  • the temperature Ti can be approximately 28 ° C., the temperature T 2 approximately 96 ° C., the temperature T3 approximately 28 ° C. and the temperature T 4 approximately 27 ° C.
  • These temperature specifications are intended to be purely exemplary, and other temperature specifications are also possible depending on the design of the heat pump 1, its coefficient of performance, the electrical energy supplied and other parameters corresponding to the design of the machines.
  • the coolant which has already cooled down after passing through the second heat pump element 13, is passed via a line 20 to a third heat exchanger 61.
  • the third heat exchanger 61 is connected on the primary side via the pipeline 63 to, for example, a cooling tower 62 and cools the coolant by dissipating an amount of heat Q down to the coolant temperature required at the cooling tunnel 62.
  • a cooling tower 62 instead of the cooling tower 62, however, other cold sources, such as, for example, customer-side refrigeration systems or cold water tanks, are also possible.
  • the coolant is returned to the cooling tunnel 6 via the line 64.
  • the cooling tunnel 6 consists of six cooling cells 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. As shown by way of example in FIG.
  • the coolant is directed to the coldest of the exemplary six cells 6.1 - 6.6 of the cooling tunnel 6, namely to cell 6.6.
  • the filled containers 21 run through with the help of a suitable transport medium (not shown here), such as egg nes conveyor belt, for example, the immediately adjacent cooling cells 6.1-6.6.
  • the filled containers 21, such as bottles, can be passed directly from one to the other cooling cell 6.1 - 6.6.
  • the cooling cells 6.1 - 6.6 also include sprinkling devices 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, which are shown schematically. These serve to sprinkle the closed container 21 to be cooled with the coolant in order to cool them down.
  • the coolant is fed to the sprinkling devices 20.1-20.6 through coolant feed lines 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6.
  • the coolant used can be collected by coolant basins 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6, and at least part of the coolant can be removed from the coolant basins 22.1-22.6 with the aid of pumps 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6, respectively can be used again for sprinkling.
  • cooler coolant such as water
  • the coolant basins 22.1-22.6 are each arranged adjacent so that at least two adjacent cooling cells 6.1-6.6 can be connected by suitable lines 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5.
  • the heated product is passed on via a line 9 to the second heat exchanger 3 and can there be heated to the target temperature, for example the filling temperature.
  • the target temperature can be 80 - 90 ° C, depending on the target temperature intended for the product.
  • the two heat exchangers 3, 4 are provided in series in the short-term heater 2, for example.
  • the two heat exchangers 3, 4 are connected in series via line 9.
  • the product is heated to the target temperature in the second heat exchanger 3 by releasing heat from a heat transfer medium, for example water, which circulates through the second heat exchanger and the first heat pump element 12.
  • a heat transfer medium for example water
  • the heat transfer medium with a temperature Tsi of 50 ° C.-60 ° C. is passed via a supply line 18 to and through a heater 7, in which the heat transfer medium is raised to a higher temperature Ts2 of ll
  • an amount of heat Q zu is supplied by the heater 7 by means of a line 60, the amount of heat Q zu being made available, for example, via steam or pressurized hot water.
  • the heat transfer medium cooled to a temperature Ts3 of 35 ° C.-40 ° C. is returned to the first heat pump element 12 via a feed line 19.
  • the filling station 5 can comprise a suitable device for hot filling the product into containers 21, for example bottles, as is known in the prior art.
  • the containers 21 are typically 29los sen.
  • the transport of the Benzol ter 21 to the cooling tunnel 6 can be carried out via a suitable transport route 26.
  • the use of the heated coolant from the cooling tower 6 is also provided in series.
  • the first heat exchanger 4 is thus provided in series with the heat pump 1 with regard to the heating.
  • FIG 3 shows a second embodiment of a device for hot filling of liquid product with a heat pump 33, a short-term heater 34, which comprises a first heat exchanger 36 and a second heat exchanger 35, a filling station 5, a cooling tunnel 27 and a heater 7.
  • the first heat exchanger 36 is provided in parallel to the heat pump 33 with regard to the heating of the product.
  • a cooling tunnel 27 is shown, which is similar to the cooling tunnel 6 shown in Figure 2, but is different in that groups of cooling cells of the cooling tunnel transfer the coolant removed from them to the first heat exchanger 36 or to a second heat pump element 40 of the heat pump 33 can lead.
  • the first heat exchanger 36 in the second embodiment continues to operate as a preheater, while the second heat exchanger 35 takes on the function of the main heating stage of the short-term heater 2.
  • the cooling tunnel 27 comprises, shown by way of example, six cooling cells 27.1-27.6. These cold rooms include sprinkling devices 28.1, 28.2, 28.3, 28.4, 28.5, 28.6, which are purely schematically two- are shown poorly.
  • the sprinkling devices 28.1-28.6 receive the coolant used for sprinkling, such as water, via feed lines 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6.
  • the coolant that drips or licks off the containers 21 after the sprinkling is collected in the respective coolant basins 30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 30.6 of the respective cooling cells 27.1-27.6.
  • the collected coolant can at least partially via pumps 31.1, 31.2, 31.3,
  • cooler coolant flowing back from the heat pump 33 can be fed to the cooling cells 27.4, 27.5, 27.6.
  • the coolant basins 30.1-30.6 are each arranged adjacent, so that the first three cooling cells 27.1, 27.2, 27.3 through suitable lines 32.1, 32.2 and the last three cooling cells 27.4,
  • the product i.e. a liquid to be heated and cooled again after filling, such as a juice drink
  • the first heat exchanger 36 is connected to the second heat exchanger 35 via a line 37, the heat exchangers 35, 36 being provided in series in the short-term heater 34, for example.
  • the product supplied through the line 8 is heated to a temperature which is below a target temperature, for example a filling temperature.
  • the heated product is then fed to the second heat exchanger 35 for further heating to the target temperature.
  • the product After heating to the target temperature, the product is fed to the filling station 5 via a line 38.
  • the filling station 5 corresponds to the filling stations already described above in connection with FIG. 1.
  • the reference symbol 26 indicates that the filled and closed containers 21 can be passed on to the cooling tunnel 27.
  • the filling station 5 and the cooling tunnel 27 can be provided spatially separated from one another. The same applies to the short-term heater 34 with the two heat exchangers 35, 36.
  • FIG. 3 also shows the heat pump 33, which is provided with a first heat pump element 39 for heat dissipation and the second heat pump element 40 for heat absorption.
  • a compressor 41 and a throttle 42 on the opposite side are provided between the second heat pump element 40 and the first heat pump element 39.
  • the reference numerals 43 and 44 denote the direction of flow within the inner circle of the heat pump 33.
  • the product is heated to the target temperature in the second heat exchanger 35 by releasing heat from a heat transfer medium, for example water, which circulates through the second heat exchanger 35 and the first heat pump element 39.
  • the heat transfer medium is passed via a feed line 45 to and through a heater 7, in which the heat transfer medium is heated to a higher temperature.
  • an amount of heat Q zu is supplied by the heater 7 by means of a line 60, the amount of heat Q zu being made available, for example, via steam or pressurized hot water.
  • the cooled heat transfer medium is conducted back to the first heat pump element 39 via a pump 54 and a supply line 53.
  • a first cascade for example comprising a group of three cooling cells 27.1, 27.2, 27.3, with any other grouping being possible, is connected to the first heat exchanger 36. That is, the heated coolant from this group, typically taken from the warmest coolant basin 30.1, is fed via a feed line 46, a pump 47 and a further feed line 48 to the first heat exchanger 36 in order to transfer energy from the first cascade to the product. After the heat transfer has taken place, the coolant is returned to the group of three cooling cells 27.1, 27.2, 27.3 via arastlei device 49.
  • FIG. 3 shows a further group which, for example, consists of three cooling cells 27.4, 27.5, 27.6, although another grouping is also possible.
  • coolant is passed to the heat pump 33, ie to the second heat pump element 40 .
  • the coolant which is now more cool is passed via the supply line 52 to a third heat exchanger 61.
  • the third heat exchanger 61 is connected on the primary side via the pipeline 63 to a cooling tower 62, for example, and cools the coolant down to the coolant temperature required at the cooling tunnel 62 by dissipating an amount of heat Q.
  • a cooling tower 62 instead of the cooling tower 62, however, other cold sources, such as customer-side refrigeration systems or cold water tanks, are also possible.
  • the coolant is returned via the line 64 to the cooling cell with the reference number 27.6, that is to say the coldest of the second group.
  • the heating and cooling of the product can be controlled by a suitable computer control, not shown here.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einem Kurzzeiterhitzer (2, 34), der einen ersten (4, 36) und zweiten Wärmetauscher (3, 35) umfasst, einer Füllstation (5), einem Kühltunnel (6, 27) zur Abkühlung abgefüllter Behälter mittels eines Kühlmittels und einer Wärmepumpe (1, 33). Vorm Abfüllen wird das Produkt im Kurzzeiterhitzer auf eine Zieltemperatur erwärmt. Wenigstens ein Teil des Kühlmittels wird vom Kühltunnel zum zweiten Wärmetauscher geleitet, so dass zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Kühlmittels mittels dieses Wärmetauschers an das Produkt übertragbar ist. Danach wird das Produkt vom ersten zum zweiten Wärmetauscher geleitet, wobei wenigstens ein weiterer Teil der Wärmeenergie mittels der Wärmepumpe durch ein Wärmeträgermittel an den zweiten Wärmetauscher zur Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur übertragbar ist. Das Wärmeträgermittel wird mittels eines zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher angeordneten Erhitzer (7) zusätzlich erwärmt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Stand der Technik
EP 2 532 247 B1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von Flüssigkei ten, insbesondere Säften, mit einem Kurzzeiterhitzer, der einen ersten Wärmetauscher umfasst, einer Füllstation zum Abfüllen der Flüssigkeiten in Behälter und einem Kühltunnel, der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen besteht, zur Abkühlung der abgefüllten Behälter mittels einer Kühlflüs sigkeit. Die Flüssigkeiten werden vor dem Abfüllen in Behälter in der Füllstation in dem Kurzzei terhitzer erwärmt, indem Wärmeenergie der beim Abkühlvorgang erwärmten Kühlflüssigkeit des Kühltunnels mittels einer separaten Wärmepumpe zum Kurzzeiterhitzer zugeführt wird.
EP 3 057 442 B1 offenbart Verfahren zur Vorerwärmung eines Lebensmittelprodukts in einer Heißabfüllanlage, mit einem Erhitzer zur Erhitzung des Lebensmittelprodukts auf eine Füll-Tem- peratur, einem dem Erhitzer vorgeschalteten Vorwärmer zur Vorwärmung des Lebensmittelpro dukts, einem Füller zum Abfüllen des Lebensmittelprodukts in Behältnisse, einem Kühltunnel zur Abkühlung der heiß abgefüllten Behältnisse mit einem Kühlmittel, das in einem Kühlmittel-Kreis lauf über den Vorwärmer und den Kühltunnel geführt wird, mit dem Vorwärmer, der Wärmeenergie des bei der Abkühlung der Behältnisse erwärmten Kühlmittels des Kühltunnels dem Lebensmit telprodukt zuführt, mit einer separaten Wärmepumpe, die die Restwärmeenergie des aus dem Vorwärmer abströmenden Kühlmittels primärseitig dazu benutzt, um mit einem Wärmeträgermit tel, das in einem Wärmeträgermittel-Kreislauf sekundärseitig über die Wärmepumpe geführt ist, die Temperatur des vorgewärmten Lebensmittelprodukts weiter zu erhöhen. Der Wärmeträger mittel-Kreislauf ist über einen dem ersten Vorwärmer nachgeschalteten und dem Erhitzer vorge schalteten zweiten Vorwärmer für das Lebensmittelprodukt geführt. In dem zweiten Vorwärmer erfolgt mit der von der Wärmepumpe sekundärseitig mittels des Wärmeträgermittels bereitgestell ten Wärmeenergie eine weitere Vorwärmung des Lebensmittelprodukts auf eine Temperatur un terhalb der Füll-Temperatur. In der Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt dargestellt, die die Offenbarung dieses Stands der Technik widerspiegelt.
Aufgabe Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt zur Verfügung zu stellen, die eine effektive Wärmepumpe und ökonomi sche Erwärmung ermöglichen, um das flüssige Produkt auf eine Pasteurisierungstemperatur er hitzen zu können.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Vorrichtung nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, beispielsweise Säf ten, mit einem Kurzzeiterhitzer, der einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetau scher umfasst, einer Füllstation zum Abfüllen des Produkts in Behälter, beispielsweise Flaschen, einem Kühltunnel, der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen besteht, zur Abkühlung der abgefüllten Behälter mittels eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, und einer Wärmepumpe. Vor dem Ab füllen in die Behälter wird das Produkt in dem Kurzzeiterhitzer auf eine Zieltemperatur, beispiels weise eine Fülltemperatur, erwärmt. Wenigstens ein Teil des Kühlmittels wird von dem Kühltunnel zu dem und durch den ersten Wärmetauscher geleitet, so dass zumindest ein Teil der Wärme energie des Kühlmittels zunächst mittels des ersten Wärmetauschers an das Produkt übertragbar ist. Danach wird das Produkt von dem ersten Wärmetauscher zu dem zweiten Wärmetauscher geleitet, wobei wenigstens ein weiterer Teil der Wärmeenergie mittels der Wärmepumpe durch ein Wärmeträgermittel an den zweiten Wärmetauscher zur weiteren Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur übertragbar ist. Das Wärmeträgermittel, das durch den zweiten Wärmetau scher und die Wärmepumpe umläuft, wird mittels eines Erhitzers, der in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist zusätzlich erwärmt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Produkt, beispielsweise Getränkesaft, im Kurzzei terhitzer erwärmt, und zwar bereits vor der Abfüllung. Dazu wird die Wärmeenergie aus dem Kühl mittel, das sich beim Abkühlvorgang in den Kühlzellen des Kühltunnels erwärmt, mittels der Wär mepumpe dem Kurzzeiterhitzer zugeführt. Um im Sekundärkreislauf ein höheres Temperaturni veau erreichen zu können, ist der zusätzliche Erhitzer zwischen der Wärmepumpe und dem zwei ten Wärmetauscher vorgesehen. Für diese Anhebung des Temperaturniveaus kann durch den Erhitzer eine Wärmemenge zugeführt werden, die beispielsweise über Dampf oder Druckheiß wasser bereitgestellt wird. Da der Erhitzer im Sekundärkreislauf vorgesehen ist, können eine Dampferhitzungsvorrichtung, Zuleitungen und Ableitungen des Dampfes bzw. des Druckheißwas sers günstiger gefertigt werden als bei einem Vorsehen eines Erhitzers im Primärkreislauf. Würde der Erhitzer hingegen im Primärkreislauf vorgesehen, so würden durch den direkten Kontakt mit dem Produkt deutlich höhere Anforderungen an den Erhitzer wie auch an entsprechende Rohrlei tungen gestellt. Zudem dürfte dieser Wärmetauscher nicht direkt mit dem Heizmedium Dampf beaufschlagt werden, so dass ein weiterer Wärmetauscherkreislauf zwischen dem medienberühr ten Wärmetauscher und dem Heizmedium Dampf dazwischengeschaltet werden müsste.
Die von der Wärmepumpe zugeführte Wärmeenergie kann auf das Produkt mittels des zweiten Wärmetauschers zu dessen Erwärmung übertragen werden. Hierdurch ist die von der Wärme pumpe zugeführte Wärmeenergie, beispielsweise mit Hilfe des Wärmeträgermittels, wie etwa Wasser, in dem zweiten Wärmetauscher auf das zu erwärmende Produkt übertragbar. Nach dem Wärmeaustausch kann das durch den ersten Wärmeaustausch nunmehr kühlere Wärmeträger mittel wieder an die Wärmepumpe zurückgeleitet werden.
Zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen kann der erste Wärmetauscher in Reihe mit der Wärmepumpe derart vorgesehen sein, dass das Kühlmittel vom Kühltunnel zum ersten Wärme tauscher und danach zur Wärmepumpe gelangt. Bezüglich der Erwärmung des Produktes vor der Abfüllung kann also der erste Wärmetauscher in Reihe, also seriell mit der Wärmepumpe vorge sehen sein. Das hinsichtlich des Erwärmens des Produkts serielle Verbinden des ersten Wärme tauschers mit der Wärmepumpe kann also ermöglichen, das Temperaturniveau in der Wärme pumpe zu erhöhen und damit die Leistungszahl der Wärmepumpe zu verbessern. Hierbei erfolgen beispielsweise zur Erwärmung des abzufüllenden Produkts zwei Schritte, die Wärmeübertragung mittels des ersten Wärmetauschers insbesondere für direkt übertragbare Wärmeenergien aus dem Kühltunnel an das Produkt und anschließend das Erhöhen des Energieniveaus auf die für die Vorwärmung des Produkts vorgesehene Zieltemperatur mit Hilfe der Wärmepumpe.
Alternativ kann zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen der erste Wärmetauscher parallel zur Wärmepumpe derart vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil des Kühlmittels vom Kühltun nel zum ersten Wärmetauscher gelangt und wenigstens ein weiterer Teil des Kühlmittels von dem Kühltunnel zu der Wärmepumpe gelangt. Bezüglich der Erwärmung des Produktes vor der Abfül lung kann also der erste Wärmetauscher parallel zur Wärmepumpe vorgesehen sein. Entspre chend der hinsichtlich des Erwärmens des Produkts parallelen Schaltung der Wärmepumpe und des ersten Wärmetauschers kann beispielsweise eine erste Kaskade von Kühlzellen zur direkten Wärmeübertragung durch den ersten Wärmetauscher verwendet werden. Das Kühlmittel wird bei spielsweise nach dem Wärmeaustausch im ersten Wärmeaustauscher wieder an die Kühlzellen zurückgeleitet. Eine zweite, parallele Kaskade von Kühlzellen ist beispielsweise mit der Wärme pumpe verbunden, beispielsweise zusätzlich mit Hilfe einer einfachen Pumpe, wodurch das Ener- gieniveau von der Wärmeenergie der zweiten Kaskade erhöht werden kann, so dass dieses Ener gieniveau zur Erwärmung des abzufüllenden Produkts auf die Zieltemperatur angehoben werden kann.
Die Zieltemperatur kann eine Fülltemperatur sein, die beispielsweis abhängig vom Produkt sein kann.
Dabei kann der Teil des Kühlmittels, der zum ersten Wärmetauscher gelangt, wärmer sein als der Teil des Kühlmittels, der zur Wärmepumpe gelangen kann. Beispielsweise ist die Temperatur in der Gruppe der ersten Kühlzellen, die beispielsweise sequentiell angeordnet sind, höher als in der Gruppe der zweiten Kühlzellen, die ebenfalls beispielsweise sequentiell angeordnet sind. Durch die parallele Verschaltung von ersten Wärmetauscher entsprechend der ersten Kaskade und der Wärmepumpe entsprechend der zweiten Kaskade lassen sich ein noch höheres Energieniveau und damit eine höhere Leistungszahl der Wärmepumpe erzielen. Die Steuerung der erfindungs gemäßen Vorrichtung wie oben oder weiter unten beschrieben kann beispielsweise mit einer ge eigneten Steuereinheit, etwa einem Computer, erfolgen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, ins besondere Säften, umfasst einen Kurzzeiterhitzer, der einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher umfasst, wobei im Kurzzeiterhitzer das Produkt den ersten und den zwei ten Wärmetauscher durchfließt, eine Füllstation zum Abfüllen des Produkts in Behälter, beispiels weise Flaschen, einen Kühltunnel, der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen besteht, und eine Wär mepumpe. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Erhitzer, der ausgebildet ist, ein Wärmeträger mittel, das durch den zweiten Wärmetauscher und die Wärmepumpe umläuft, zu erwärmen, wobei der Erhitzer in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe und dem zweiten Wärmetauscher an geordnet ist,
Unter dem Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt ist eines der Verfahren wie oben oder weiter unten beschrieben zu verstehen.
Der Kurzzeiterhitzer, die Füllstation, die Wärmepumpe und der Kühltunnel können jeweils separat ausgebildet sein. Jedes dieser Elemente kann also jeweils separat von den anderen Elementen der Vorrichtung ausgebildet sein. Die Verbindungen der Elemente können durch geeignete För- der- und/oder Transportelemente vorgesehen sein, beispielsweise Rohre zum Transport des Pro dukts oder anderer Flüssigkeiten, die als Hilfsflüssigkeiten zur Wärmeübertragung dienen können, sowie Förderbänder oder Transporteinrichtung für Behälter. Der erste Wärmetauscher kann einen Plattenwärmetauscher oder einen Röhrenwärmetauscher umfassen. D.h., es können gängige Wärmetauschertypen verwendet werden, um die von der Wärmepumpe zugeführte Wärmeenergie auf das zu erwärmende Produkt zu übertragen.
Die Wärmepumpe kann eine Kompressionswärmepumpe, beispielsweise eine elektrisch ange triebene Kompressionswärmepumpe, eine Ammoniak-Wärmepumpe oder eine Wärmepumpe mit transkritischem CC>2-Prozess umfassen. D.h. es können gängige Typen von Wärmepumpen ein gesetzt werden, insbesondere auch solche, in denen Ammoniak oder CO2 als Kühlmittel einge setzt wird. Letzteres ermöglicht den Einsatz von besonders energieeffizienten Wärmepumpen, wobei gleichzeitig auf Kühlmittel wie Stickstoff oder Halogen-Alkane verzichtet werden kann, wo bei letztere in Abfüllanlagen möglicherweise unerwünscht sein können und Halogen-Alkane dar über hinaus in ihrer Eigenschaft als klimaschädliche Gase nicht gewünscht werden können.
Die Wärmepumpe kann zwischen einer der Kühlzellen des Kühltunnels und dem ersten Wärme tauscher vorgesehen sein. Die Wärmepumpe kann also zwischen dem mehrzelligen Kühltunnel und dem Wärmetauscher vorgesehen sein. Dabei kann beispielsweise das erwärmte Kühlmittel aus dem Kühltunnel mittels einer einfachen Pumpe zur Wärmepumpe gepumpt werden. Nach dem Wärmeaustausch wird das dann kühlere Kühlmittel wieder zum Kühltunnel zurückgeleitet, beispielsweise erneut mit einer zusätzlichen Pumpe.
Die Kühlzellen können derart miteinander verbunden sind, dass das Kühlmittel von einer Kühlzelle in eine oder mehrere benachbarte Kühlzellen fließen kann, beispielsweise von einer kälteren Kühl zelle in eine wärmere Kühlzelle. Nach der Abfüllung durchlaufen die abgefüllten, verschlossenen Behälter den Kühltunnel mit mehreren ähnlichen oder gleichartigen Kühlzellen. Die Kühlzellen unterscheiden sich typischerweise durch die Temperaturen, die jeweils in einer Kühlzelle herr schen.
Jede der Kühlzellen kann eine Berieselungsvorrichtung umfassen, um die Behälter mit dem Kühl mittel zu besprühen. Die zu kühlenden Behälter werden also beispielsweise mit Wasser berie selt/besprüht. Dadurch kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel/Wasser und dem in den Behältern abgefüllten Produkt entstehen.
Die Kühlflüssigkeit kann aufgefangen werden, und zwar beispielsweise für jede Kühlzelle separat. Im Allgemeinen kann es ein Temperaturgefälle von der ersten bis zur letzten der Mehrzahl der Kühlzellen geben, wobei beispielweise die erste Kühlzelle die wärmste und die letzte Kühlzelle die kälteste Kühlzelle ist. Die Sammelbecken für das Kühlmittel der Kühlzellen können beispiels weise miteinander verbunden sein, so dass Kühlmittel von einer Kühlzelle in eine benachbarte Kühlzelle fließen und dort gegebenenfalls auch erneut zur Berieselung eingesetzt werden kann. Die Wärmepumpe kann zwischen der Kühlzelle mit der höchsten T emperatur des erwärmten Kühl mittels und dem ersten Wärmetauscher vorgesehen sein. Beispielsweise handelt es sich dabei um die erste Kühlzelle des Kühltunnels.
Zwischen der Wärmepumpe und einer kältesten Kühlzelle der Mehrzahl von Kühlzellen kann ein dritter Wärmetauscher vorgesehen sein. Der dritte Wärmetauscher kann auf der Primärseite über eine Rohrleitung an beispielsweise an einen Kühlturm angeschlossen sein und dazu ausgelegt sein, das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Qab auf die am Kühltunnel benötigte Kühl mitteltemperatur herunterzukühlen. Anstelle des Kühlturms können auch andere Kältequellen, wie beispielsweise kundenseitige Kälteanlagen oder Kaltwassertanks, vorgesehen sein. Vom dritten Wärmetauscher kann das Kühlmittel über eine Leitung wieder an den Kühltunnel bzw. an eine Kühlzelle zurückgeleitet werden.
Die beigefügten Figuren stellen beispielhaft zum besseren Verständnis und zur Veranschauli chung Aspekte der Erfindung dar. Es zeigt:
Figur 1 Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe und einem Kurzzeiterhitzer, wobei die Wärmepumpe und ein zweiter Wärmeaustauscher des Kurzzeiterhitzers seriell vorgesehen sind und
Figur 3 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe und einem Kurzzeiterhitzer, wobei die Wärmepumpe und ein zweiter Wärmetauscher des Kurzzeiterhitzers parallel vorgesehen sind.
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt gemäß dem Stand der Technik. Die Vorrichtung umfasst eine Wärmepumpe 1 , eine Vorerwärmungsstufe 2 eines Kurz zeiterhitzers, die einen ersten Wärmetauscher 4 und einen zweiten Wärmetauscher 3 als Vorwä rmer umfasst, eine Füllstation 5, einen Kühltunnel 6 und einen Erhitzer 7. Die Wärmepumpe 1 und der erste Wärmeaustauscher 4 sind seriell vorgesehen.
Über eine Produktzuleitung 8 wird das flüssige Produkt zu dem ersten Wärmetauscher 4 geleitet. Das Produkt fließt durch den ersten Wärmetauscher 4 hindurch, wobei erwärmtes Kühlmittel, etwa Wasser aus dem Kühltunnel 6, dazu verwendet wird, im Gegenlauf das Produkt in dem ersten Wärmetauscher 4 auf eine Temperatur zu erwärmen, die noch unterhalb einer Zieltemperatur, beispielsweise einer Fülltemperatur, liegt. Es kann somit eine Vorerwärmung erfolgen. Das er wärmte Kühlmittel wird dazu aus dem Kühltunnel 6 über eine Leitung 7 und eine Pumpe 10 zu dem und durch den ersten Wärmetauscher 4 gepumpt. Dort wird beispielweise das erwärmte Kühlmittel verwendet, um in einem ersten Schritt, d.h. für direkt übertragbare Energien, das Pro dukt zu erwärmen. Es erfolgt also bereits mittels des ersten Wärmetauschers 4 eine Erwärmung des über die Zuleitung 8 zugeführten Produkts.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet. Das durch die Verwendung im ersten Wärmetauscher 4 leicht im Temperaturniveau abgekühlte Kühlmittel wird vom ersten Wärmetauscher 4 mittels der Zuleitung 11 zu der Wärmepumpe 1 und dort zu einem zweiten Wärmepumpenelement 13 geleitet.
Die Wärmepumpe 1 umfasst das erste Wärmepumpenelement 12 zur Wärmeabgabe, das zweite Wärmepumpenelement 13 zur Wärmeaufnahme, sowie einen Verdichter 14 und eine Drossel 15. Die Bezugszeichen 16 und 17 bezeichnen die Fließrichtung innerhalb der Wärmepumpe 1. Die Temperatur Tc2 des Kühlmittels beim Eintritt in das zweite Wärmepumpenelement 13 kann etwa 30 bis 32° C betragen. Beim Austritt aus dem zweiten Wärmepumpenelement 13 kann die Tem peratur Tci des Kühlmittels etwa 16° C betragen.
Innerhalb der Wärmepumpe 1 kann die Temperatur Ti etwa 28° C betragen, die Temperatur T2 etwa 96° C, die Temperatur T3 etwa 28° C und die Temperatur T4 etwa 27° C.
Das nach Durchlaufen des zweiten Wärmepumpenelements 13 bereits abgekühlte Kühlmittel wird über eine Leitung 20 zu einem dritten Wärmetauscher 61 geleitet. Der dritte Wärmetauscher 61 ist auf der Primärseite über die Rohrleitung 63 an beispielsweise an einen Kühlturm 62 ange schlossen und kühlt das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Qab auf die am Kühltunnel 62 benötigte Kühlmitteltemperatur herunter. Vom dritten Wärmetauscher 61 wird das Kühlmittel über die Leitung 64 wieder an der Kühltunnel 6 zurückgeleitet. Der Kühltunnel 6 besteht aus sechs Kühlzellen 6.1 , 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. Dabei wird, wie beispielhaft in der Figur 2 gezeigt, das Kühl mittel an die kälteste der exemplarischen sechs Zellen 6.1 - 6.6 des Kühltunnels 6, nämlich an die Zelle 6.6, geleitet. Die abgefüllten Behälter 21 durchlaufen mit Hilfe eines geeigneten Trans portmediums (hier nicht gezeigt) die beispielsweise unmittelbar benachbarten Kühlzellen 6.1 - 6.6.
Die Kühlzellen 6.1 - 6.6 umfassen ferner Berieselungsvorrichtungen 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, die schematisch dargestellt sind. Diese dienen dazu, die zu kühlenden verschlossenen Be hälter 21 mit dem Kühlmittel zu berieseln, um sie somit abzukühlen. Das Kühlmittel wird durch Kühlmittelzuleitungen 21.1 , 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6 den Berieselungsvorrichtungen 20.1 - 20.6 zugeleitet. Dabei kann das verwendete Kühlmittel von Kühlmittelbecken 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6 aufgefangen werden, und aus den Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 kann zumindest ein Teil des Kühlmittels mit Hilfe von Pumpen 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6 jeweils erneut zum Berieseln verwendet werden. Die Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 sind jeweils benachbart angeord net, so dass wenigstens zwei benachbarte Kühlzellen 6.1 - 6.6 durch geeignete Leitungen 24.1 , 24.2, 24.3, 24.4, 24.5 verbunden sein können.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt über eine Leitung 9 an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet und kann dort weiter erwärmt werden. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind beispielsweise in Serie im Kurzzeiterhitzer 2 vorgesehen. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind seriell über die Leitung 9 verbunden.
Die weitere Erwärmung des Produkts im zweiten Wärmetauscher 3 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch den zweiten Wärmetauscher 3 und das erste Wärmepumpenelement 12 umläuft. Aus dem ersten Wärmepumpenelement 12 wird über eine Zuleitung 18 der Wärmeträger mit einer Temperatur Tsi zu dem zweiten Wärmetauscher 3 zurückgeleitet.
Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 3 wird der auf eine Temperatur Ts3 von 35°C - 40°C abgekühlte Wärmeträger über eine Zuleitung 19 wieder zurück zu dem ersten Wärmepum penelement 12 geleitet.
Nach Durchlaufen des zweiten Wärmetauschers 3 wird das Produkt über eine Zuleitung 58 zu einem vierten Wärmetauscher 56 geleitet und kann dort auf die Zieltemperatur, beispielsweise die Fülltemperatur, erwärmt werden, um danach über ein geeignetes Leitungssystem 25 zur Füllsta tion 5 geleitet zu werden. Nach dem Abfüllvorgang und einem Verschließen der Behälter 21, in die das erwärmte Produkt abgefüllt worden ist, kann über eine geeignete Transportstrecke 26 der T ransport der Behälter 21 an den Kühltunnel 6 vorgenommen werden. Ebenso ist die Verwendung des erwärmten Kühlmittels aus dem Kühlturm 6 seriell vorgesehen. Der erste Wärmetauscher 4 ist dabei also bezüglich der Erwärmung seriell zur Wärmepumpe 1 vorgesehen. Die Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur im vierten Wärmetauscher 56 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch einen fünften Wärmetauscher 57 geleitet wird und dort Wärme aufnimmt. Für diese Erwärmung wird durch den Wärmetausche 57 eine Wärmemenge Qzu mittels einer Leitung 60 zugeführt, wobei die Wärmemenge Qzu beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird.
Die Haupterwärmungsstufe des Kurzzeiterhitzers ist mit dem Bezugszeichen 55 gekennzeichnet.
Die Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt mit einer Wärmepumpe 1 , einem Kurzzeiterhitzer 2, der einen ersten Wärmetauscher 4 und einen zweiten Wärmetauscher 3 umfasst, einer Füllstation 5, einem Kühltunnel 6 und einem Erhitzer 7. Die Wärmepumpe 1 und der erste Wärmeaustauscher 4 sind seriell vorgesehen. Im Vergleich zum Stand der Technik aus der Figur 1 arbeitet der erste Wärmetauscher 4 in der ersten Ausführungsform weiter als Vorerwärmer, während der zweite Wärmetauscher 3 die Funk tion als Haupterwärmungsstufe des Kurzzeiterhitzers 2 übernimmt.
Über eine Produktzuleitung 8 wird das flüssige Produkt, d.h. eine zu erwärmende und nach dem Abfüllen wieder abzukühlende Flüssigkeit, etwa ein Saftgetränk, zu dem ersten Wärmetauscher 4 geleitet. Das Produkt fließt durch den ersten Wärmetauscher 4 hindurch, wobei erwärmtes Kühl mittel, etwa Wasser aus dem Kühltunnel 6, dazu verwendet wird, im Gegenlauf das Produkt in dem ersten Wärmetauscher 4 auf eine Temperatur zu erwärmen, die noch unterhalb einer Ziel temperatur, beispielsweise einer Fülltemperatur, liegt. Es kann somit eine Vorerwärmung erfolgen. Das erwärmte Kühlmittel wird dazu aus dem Kühltunnel 6 über eine Leitung 7 und eine Pumpe 10 zu dem und durch den ersten Wärmetauscher 4 gepumpt. Dort wird beispielweise das erwärmte Kühlmittel verwendet, um in einem ersten Schritt, d.h. für direkt übertragbare Energien, das Pro dukt zu erwärmen. Es erfolgt also bereits mittels des ersten Wärmetauschers 4 eine Erwärmung des über die Zuleitung 8 zugeführten Produkts.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet. Das durch die Verwendung im ersten Wärmetauscher 4 leicht im Temperaturniveau abgekühlte Kühlmittel wird vom ersten Wärmetauscher 4 mittels der Zuleitung 11 zu der Wärmepumpe 1 und dort zu einem zweiten Wärmepumpenelement 13 geleitet.
Die Wärmepumpe 1 umfasst das erste Wärmepumpenelement 12 zur Wärmeabgabe, das zweite Wärmepumpenelement 13 zur Wärmeaufnahme, sowie einen Verdichter 14 und eine Drossel 15. Die Bezugszeichen 16 und 17 bezeichnen die Fließrichtung innerhalb der Wärmepumpe 1. Die Temperatur Tc2 des Kühlmittels beim Eintritt in das zweite Wärmepumpenelement 13 kann etwa 30 bis 32° C betragen, es sind ebenso andere Temperaturen möglich. Beim Austritt aus dem zweiten Wärmepumpenelement 13 kann die Temperatur Tci des Kühlmittels etwa 16° C betragen, es sind aber ebenso andere Temperaturen je nach Maschinenauslegung, Länge der Maschine, Isolierung usw. möglich.
Innerhalb der Wärmepumpe 1 kann die Temperatur Ti etwa 28° C betragen, die Temperatur T2 etwa 96° C, die Temperatur T3 etwa 28° C und die Temperatur T4 etwa 27° C. Dabei sollen diese Temperaturangaben rein beispielhaft verstanden sein, und es sind ebenso andere Temperatur angaben möglich je nach Auslegung der Wärmepumpe 1, ihrer Leistungszahl, der zugeführten elektrischen Energie und anderer Parameter entsprechend der Auslegung der Maschinen.
Das nach Durchlaufen des zweiten Wärmepumpenelements 13 bereits abgekühlte Kühlmittel wird über eine Leitung 20 zu einem dritten Wärmetauscher 61 geleitet. Der dritte Wärmetauscher 61 ist auf der Primärseite über die Rohrleitung 63 an beispielsweise an einen Kühlturm 62 ange schlossen und kühlt das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Qab auf die am Kühltunnel 62 benötigte Kühlmitteltemperatur herunter. Anstelle des Kühlturms 62 sind aber auch andere Kältequellen, wie beispielsweise kundenseitige Kälteanlagen oder Kaltwassertanks, möglich. Vom dritten Wärmetauscher 61 wird das Kühlmittel über die Leitung 64 wieder an der Kühltunnel 6 zurückgeleitet. Der Kühltunnel 6 besteht aus sechs Kühlzellen 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6. Dabei wird, wie beispielhaft in der Figur 2 gezeigt, das Kühlmittel an die kälteste der exemplarischen sechs Zellen 6.1 - 6.6 des Kühltunnels 6, nämlich an die Zelle 6.6, geleitet. Die abgefüllten Be hälter 21 durchlaufen mit Hilfe eines geeigneten Transportmediums (hier nicht gezeigt), etwa ei nes Förderbandes, die beispielsweise unmittelbar benachbarten Kühlzellen 6.1 - 6.6. Dabei kön nen die abgefüllten Behälter 21 , etwa Flaschen, von der einen zur anderen Kühlzelle 6.1 - 6.6 direkt geleitet werden.
Die Kühlzellen 6.1 - 6.6 umfassen ferner Berieselungsvorrichtungen 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, die schematisch dargestellt sind. Diese dienen dazu, die zu kühlenden verschlossenen Be hälter 21 mit dem Kühlmittel zu berieseln, um sie somit abzukühlen. Das Kühlmittel wird durch Kühlmittelzuleitungen 21.1 , 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6 den Berieselungsvorrichtungen 20.1 - 20.6 zugeleitet. Dabei kann das verwendete Kühlmittel von Kühlmittelbecken 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6 aufgefangen werden, und aus den Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 kann zumindest ein Teil des Kühlmittels mit Hilfe von Pumpen 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6 jeweils erneut zum Berieseln verwendet werden. Ferner kann auch frisches, beispielsweise kühleres Kühlmittel, etwa Wasser, zugeleitet werden (hier nicht gezeigt). Die Kühlmittelbecken 22.1 - 22.6 sind jeweils be nachbart angeordnet, so dass wenigstens zwei benachbarte Kühlzellen 6.1 -6.6 durch geeignete Leitungen 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, 24.5 verbunden sein können.
Nach der Erwärmung im ersten Wärmetauscher 4 wird das erwärmte Produkt über eine Leitung 9 an den zweiten Wärmetauscher 3 weitergeleitet und kann dort auf die Zieltemperatur, beispiels weise die Fülltemperatur, erwärmt werden. Die Zieltemperatur kann 80 - 90° C betragen, abhän gig von der für das Produkt vorgesehenen Zieltemperatur. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind beispielsweise in Serie im Kurzzeiterhitzer 2 vorgesehen. Die beiden Wärmetauscher 3, 4 sind seriell über die Leitung 9 verbunden.
Die Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur im zweiten Wärmetauscher 3 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch den zweiten Wärmetau schers und das erste Wärmepumpenelement 12 umläuft. Aus dem ersten Wärmepumpenelement 12 wird über eine Zuleitung 18 der Wärmeträger mit einer Temperatur Tsi von 50°C - 60°C zu und durch einen Erhitzer 7 geleitet, in dem der Wärmeträger auf eine höhere Temperatur Ts2 von ll
80°C - 90°C erwärmt wird. Für diese Erwärmung wird durch den Erhitzer 7 eine Wärmemenge Qzu mittels einer Leitung 60 zugeführt, wobei die Wärmemenge Qzu beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird.
Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 3 wird der auf eine Temperatur Ts3 von 35°C - 40°C abgekühlte Wärmeträger über eine Zuleitung 19 wieder zurück zu dem ersten Wärmepum penelement 12 geleitet.
Die Verwendung der Wärmepumpe 1 separat von dem Kühltunnel 6, dem Kurzzeiterhitzer 2 und der Füllstation 5, ermöglicht zusammen mit dem Erhitzer 7 einen höheren Nutzungsgrad der Rück gewinnung von Wärmeenergie und bei einem geringen Kostenaufwand ermöglicht die Verwen dung der Wärmepumpe 1 gleichzeitiges Kühlen oder auch Heizen.
Nach Durchlaufen des zweiten Wärmetauschers 3 wird das Produkt über ein geeignetes Leitungs system 25 zur Füllstation 5 geleitet. Die Füllstation 5 kann eine geeignete Vorrichtung zur Heiß abfüllung des Produkts in Behälter 21, beispielsweise Flaschen, umfassen, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Innerhalb der Füllstation 5 werden die Behälter 21 typischerweise verschlos sen. Nach dem Abfüllvorgang und einem Verschließen der Behälter 21 , in die das erwärmte Pro dukt abgefüllt worden ist, kann über eine geeignete Transportstrecke 26 der Transport der Behäl ter 21 an den Kühltunnel 6 vorgenommen werden. Ebenso ist die Verwendung des erwärmten Kühlmittels aus dem Kühlturm 6 seriell vorgesehen. Der erste Wärmetauscher 4 ist dabei also bezüglich der Erwärmung seriell zur Wärmepumpe 1 vorgesehen.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Heißabfüllung von flüssigem Pro dukt mit einer Wärmepumpe 33, einem Kurzzeiterhitzer 34, der einen ersten Wärmetauscher 36 und einen zweiten Wärmetauscher 35 umfasst, einer Füllstation 5, einem Kühltunnel 27 und einem Erhitzer 7. Der erste Wärmetauscher 36 ist hinsichtlich der Erwärmung des Produkts parallel zu der Wärmepumpe 33 vorgesehen. Es wird ein Kühltunnel 27 gezeigt, der zwar dem in der Figur 2 gezeigten Kühltunnel 6 ähnelt, jedoch dahingehend unterschiedlich ist, dass Gruppen von Kühl zellen des Kühltunnels das aus ihnen entnommene Kühlmittel an den ersten Wärmetauscher 36 bzw. an ein zweites Wärmepumpenelement 40 der Wärmepumpe 33 leiten können.
Im Vergleich zum Stand der Technik aus der Figur 1 arbeitet der erste Wärmetauscher 36 in der zweiten Ausführungsform weiter als Vorerwärmer, während der zweite Wärmetauscher 35 die Funktion als Haupterwärmungsstufe des Kurzzeiterhitzers 2 übernimmt.
Der Kühltunnel 27 umfasst, beispielhaft gezeigt, sechs Kühlzellen 27.1 - 27.6. Diese Kühlzellen umfassen Berieselungsvorrichtungen 28.1 , 28.2, 28.3, 28.4, 28.5, 28.6, die rein schematisch zwei- armig gezeigt sind. Die Berieselungsvorrichtungen 28.1 - 28.6 erhalten das zum Berieseln ver wendete Kühlmittel, etwa Wasser, über Zuleitungen 29.1, 29.2, 29.3, 29.4, 29.5, 29.6. Das nach der Berieselung von den Behältern 21 abtropfende oder ableckende Kühlmittel wird in jeweiligen Kühlmittelbecken 30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 30.6 der jeweiligen Kühlzellen 27.1 - 27.6 aufge fangen. Das aufgefangene Kühlmittel kann zumindest teilweise über Pumpen 31.1, 31.2, 31.3,
31.4, 31.5, 31.6 wieder zur Berieselung verwendet werden. Dabei kann - hier nicht gezeigt - ebenfalls kühleres Kühlmittel aus anderen Zuleitungsquellen verwendet werden. Ferner kann küh leres Kühlmittel, das von der Wärmepumpe 33 zurückströmt, den Kühlzellen 27.4, 27.5, 27.6 zu geführt werden.
Die Kühlmittelbecken 30.1 - 30.6 sind jeweils benachbart angeordnet, so dass die erste drei Kühl zellen 27.1, 27.2, 27.3 durch geeignete Leitungen 32.1 , 32.2 und die letzten drei Kühlzellen 27.4,
27.5, 27.6 durch geeignete Leitungen 32.3. 32.4 verbunden sein können. Über eine Produktzulei tung 8 wird das Produkt, d.h. eine zu erwärmende und nach dem Abfüllen wieder abzukühlende Flüssigkeit, etwa ein Saftgetränk, zu dem zweiten Wärmetauscher 36 geleitet. Der erste Wärme tauscher 36 ist über eine Leitung 37 mit dem zweiten Wärmetauscher 35 verbunden, wobei die Wärmetauscher 35, 36 beispielsweise seriell im Kurzzeiterhitzer 34 vorgesehen sind. Im ersten Wärmetauscher 36 wird das durch die Leitung 8 zugeführte Produkt auf eine Temperatur erwärmt, die unterhalb einer Zieltemperatur, beispielsweise einer Fülltemperatur, liegt. Das erwärmte Pro dukt wird dann zur weiteren Erwärmung auf die Zieltemperatur dem zweiten Wärmetauscher 35 zugeleitet.
Nach der Erwärmung auf die Zieltemperatur wird übereine Leitung 38, das Produkt der Füllstation 5 zugeführt. Die Füllstation 5 entspricht den bereits oben geschilderten Füllstationen im Zusam menhang mit der Figur 1. Rein schematisch ist wiederum durch das Bezugszeichen 26 angedeu tet, dass die befüllten und verschlossenen Behälter 21 an den Kühltunnel 27 weitergegeben wer den können. Dabei können die Füllstation 5 und der Kühltunnel 27 räumlich getrennt voneinander vorgesehen sein. Gleiches gilt für den Kurzzeiterhitzer 34 mit den beiden Wärmetauschern 35, 36.
Die Figur 3 zeigt ferner die Wärmepumpe 33, die mit einem ersten Wärmepumpenelement 39 zur Wärmeabgabe und dem zweiten Wärmepumpenelement 40 zur Wärmeaufnahme versehen ist. Zwischen dem zweiten Wärmepumpenelement 40 und dem ersten Wärmepumpenelement 39 sind ein Verdichter 41 sowie auf der gegenüberliegenden Seite eine Drossel 42 vorgesehen. Mit den Bezugszeichen 43 und 44 ist die Strömungsrichtung innerhalb des inneren Kreises der Wär mepumpe 33 bezeichnet. Die Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur im zweiten Wärmetauscher 35 erfolgt durch Wärmeabgabe eines Wärmeträgers, beispielsweise Wasser, der durch den zweiten Wärmetau scher 35 und das erste Wärmepumpenelement 39 umläuft. Aus dem ersten Wärmepumpenele ment 39 wird über eine Zuleitung 45 der Wärmeträger zu und durch einen Erhitzer 7 geleitet, in dem der Wärmeträger auf eine höhere Temperatur erwärmt wird. Für diese Erwärmung wird durch den Erhitzer 7 eine Wärmemenge Qzu mittels einer Leitung 60 zugeführt, wobei die Wärmemenge Qzu beispielsweise über Dampf oder Druckheißwasser bereitgestellt wird.
Nach Verlassen des zweiten Wärmetauschers 35 wird der abgekühlte Wärmeträger über eine Pumpe 54 und eine Zuleitung 53 wieder zurück zu dem ersten Wärmepumpenelement 39 geleitet.
In der in der Figur 3 gezeigten Weiterbildung wird eine erste Kaskade, beispielsweise umfassend eine Gruppe von drei Kühlzellen 27.1, 27.2, 27.3, wobei eine beliebige andere Gruppierung mög lich ist, mit dem ersten Wärmetauscher 36 verbunden. D.h., das erwärmte Kühlmittel aus dieser Gruppe, typischerweise entnommen aus dem wärmsten Kühlmittelbecken 30.1, wird über eine Zuleitung 46, eine Pumpe 47 und eine weitere Zuleitung 48 an den ersten Wärmetauscher 36 geleitet, um Energie aus der ersten Kaskade auf das Produkt zu übertragen. Über eine Rücklei tung 49 wird das Kühlmittel nach der erfolgten Wärmeübertragung wieder an die Gruppe von drei Kühlzellen 27.1 , 27.2, 27.3 zurückgeleitet.
Die Figur 3 zeigt eine weitere Gruppe, die beispielhaft aus drei Kühlzellen 27.4, 27.5, 27.6 besteht, wobei aber auch eine andere Gruppierung möglich ist. Dabei wird aus der wärmsten der zweiten Kaskade, bestehend aus den Zellen 27.4, 27.5, 27.6, d.h. aus der Zelle 27.4 und deren Kühlmit telbecken 30.4 über eine Zuleitung 50 und eine Pumpe 51 Kühlmittel an die Wärmepumpe 33, d.h. an das zweite Wärmepumpenelement 40 geleitet. Nach Übertragung der Wärme aus dem Kühlmittel, das durch das zweite Wärmepumpenelement 40 hindurchgeleitet wird, wird das nun mehr kühlere Kühlmittel über die Zuleitung 52 zu einem dritten Wärmetauscher 61 geleitet. Der dritte Wärmetauscher 61 ist auf der Primärseite über die Rohrleitung 63 an beispielsweise an einen Kühlturm 62 angeschlossen und kühlt das Kühlmittel durch Abführen einer Wärmemenge Qab auf die am Kühltunnel 62 benötigte Kühlmitteltemperatur herunter. Anstelle des Kühlturms 62 sind aber auch andere Kältequellen, wie beispielsweise kundenseitige Kälteanlagen oder Kalt wassertanks, möglich. Vom dritten Wärmetauscher 61 wird das Kühlmittel über die Leitung 64 wieder an die Kühlzelle mit dem Bezugszeichen 27.6, also der kältesten der zweiten Gruppe, zurückgeleitet. Durch die hiermit vorgesehene parallele Erwärmung des Produkts mittels des ers ten Wärmetauschers 36 und der Wärmepumpe 33, kann eine effiziente Produktvorerwärmung erzielt werden. Für die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen kann die Erwärmung und Abkühlung des Produktes durch eine geeignete Computersteuerung, hier nicht gezeigt, gesteuert werden.
Es versteht sich, dass sinngemäß die gezeigten Vorrichtungen auch für eine gezielte Kühlung von Produkten zu kleinen Temperaturen hin verwendet werden können. Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale sich nicht auf die speziell in den Figuren gezeigten Kombinationen beschränken, sondern auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sein können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, beispielsweise Säften, mit einem Kurzzei terhitzer (2, 34), der einen ersten Wärmetauscher (4, 36) und einen zweiten Wärmetauscher (3, 35) umfasst, einer Füllstation (5) zum Abfüllen des Produkts in Behälter (21), beispielsweise Fla schen, einem Kühltunnel (6, 27), der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) besteht, zur Abkühlung der abgefüllten Behälter (21) mittels eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, und einer Wärmepumpe (1 , 33), wobei vor dem Abfüllen in die Behälter (21) das Produkt in dem Kurzzeiterhitzer (2, 34) auf eine Zieltemperatur, beispielsweise Fülltemperatur, erwärmt wird, wobei wenigstens ein Teil des Kühlmittels von dem Kühltunnel (6, 27) zu dem und durch den ersten Wärmetauscher (4, 36) geleitet wird, so dass zumindest ein Teil der Wärmeenergie des Kühlmittels zunächst mittels des ersten Wärmetauschers (4, 36) an das Produkt übertragbar ist, wobei danach das Produkt von dem ersten Wärmetauscher (4, 36) zu dem zweiten Wärmetau scher (3, 35) geleitet wird, wobei wenigstens ein weiterer Teil der Wärmeenergie mittels der Wär mepumpe (1, 33) durch ein Wärmeträgermittel an den zweiten Wärmetauscher (3, 35) zur weite ren Erwärmung des Produkts auf die Zieltemperatur übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermittel, das durch den zweiten Wärmetauscher (3, 35) und die Wärmepumpe (1, 33) umläuft, mittels eines Erhitzers (7), der in Umlaufrichtung zwischen der Wärmepumpe (1 , 33) und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) angeordnet ist zusätzlich erwärmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen der erste Wärmetauscher (4) in Reihe mit der Wärmepumpe (1) derart vorgesehen ist, dass das Kühlmittel vom Kühltunnel (6) zum ersten Wärmetauscher (4) und danach zur Wärmepumpe (1) gelangt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Erwärmen des Produkts vor dem Abfüllen der erste Wärmetauscher (36) parallel zur Wärmepumpe (33) derart vorgesehen ist, dass wenigstens ein Teil des Kühlmittels vom Kühltunnel (27) zum ersten Wärmetauscher (36) gelangt und wenigstens ein weiterer Teil des Kühlmittels von dem Kühltunnel (27) zu der Wärmepumpe (33) gelangt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Teil des Kühlmittels, der zum ersten Wärmetauscher (36) gelangt, wärmer ist als der Teil des Kühlmittels, der zur Wärmepumpe (33) gelangt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt, insbe sondere Säften, mit einem Kurzzeiterhitzer (2, 34), der einen ersten Wärmetauscher (4, 36) und einen zweiten Wärmetauscher (3, 35) umfasst, wobei im Kurzzeiterhitzer (2, 34) das Produkt den ersten (4, 36) und den zweiten Wärmetauscher (3, 35) durchfließt, einer Füllstation (5) zum Ab füllen des Produkts in Behälter (21), beispielsweise Flaschen, einem Kühltunnel (6, 27), der aus einer Mehrzahl von Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) besteht, und einer Wärmepumpe (1 , 33), gekennzeichnet durch einen Erhitzer (7), der ausgebildet ist, ein Wärmeträgermittel, das durch den ersten Wärmetau scher und die Wärmepumpe umläuft, zu erwärmen, wobei der Erhitzer (7) in Umlaufrichtung zwi schen der Wärmepumpe (1 , 33) und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens zur Heißabfüllung von flüssigem Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kurzzeiterhitzer (2, 34), die Füllstation (5), die Wär mepumpe (1, 33) und der Kühltunnel (6, 27) jeweils separat ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zweite Wärmetauscher (3, 35) einen Platten wärmetauscher oder einen Röhrenwärmetauscher umfasst
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Wärmepumpe (1 , 33) eine Kompres sionswärmepumpe, beispielsweise eine elektrisch angetriebene Kompressionswärmepumpe, eine Ammoniak-Wärmepumpe oder eine Wärmepumpe mit transkritischem CC>2-Prozess umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Wärmepumpe (1, 33) zwischen einer der Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) des Kühltunnels (6, 27) und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Wärmepumpe (1, 33) zwischen der Kühlzelle mit der höchstens Temperatur des erwärmten Kühlmittels und dem zweiten Wärmetauscher (3, 35) vor gesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) derart miteinander verbunden sind, dass das Kühlmittel von einer Kühlzelle (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) in eine oder mehrere benachbarte Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) pumpbar ist, beispielsweise von einer kälteren Kühlzelle in eine wärmere Kühlzelle.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 , wobei jede der Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) eine Berieselungsanlage (20.1 - 20.6, 28.1 - 28.6) umfasst, um die Behälter (21) mit dem Kühlmittel zu besprühen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei zwischen der Wärmepumpe (1, 33) und einer kältesten Kühlzelle (6.6, 27.6) der Mehrzahl von Kühlzellen (6.1 - 6.6, 27.1 - 27.6) ein dritter Wärmetauscher (61) vorgesehen ist.
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