专利名称：用于巴氏消毒至少一种液体的设备和方法
技术领域：
本发明涉及根据独立权利要求前序部分的一种用于巴氏消毒包含至少一种液态的、可泵送的组分的液体产品的设备，包括用于提供产品的供应容器、用于输送产品的输入管路和输出管路、用于将产品加热到巴氏消毒温度的加热回路和用于巴氏消毒产品的巴氏消毒回路，以及一种用于巴氏消毒液体产品的方法。
背景技术：
在液体产品制造领域已知这样的装置和方法，其提供用于巴氏消毒包括一种或多种组分的液体产品的解决方案。这些设备和方法的任务在于提供液体产品、进行巴氏消毒本身和将混合的液体产品输入到再加工设备中。通常，再加工步骤是指将液体产品灌装到为此设置的容器中。例如在食品工业中借助这些设备制造各种不同的清凉饮料、尤其是含奶的广品等。
在此，巴氏消毒未处理产品在产品质量的确保中起核心作用。巴氏消毒是这样一种方法，在其中，液体被暂时加热，然后再被冷却，从而杀死大部分细菌。在此重要的是，待巴氏消毒的产品在一定时间内处于上升温度的影响下。该时间段被称为“接触时间”，其在75至90° C的温度下例如约为30秒。在该时间之后产品被再次冷却并且被视为可安全消耗的。但接触时间与温度有关。为考虑这种关系引入了一个参数、即巴氏消毒单位，其根据下述公式计算PU=tX I. 39(卜60。)在此t为在温度T时以分钟为单位的停留时间。为了实现可靠的巴氏消毒，应维持数量基本上不变的巴氏消毒单位。根据该公式，可在一定限度内在固定的接触时间下改变温度，或者在固定的温度下改变接触时间，使得I3U基本上保持不变。为了满足该要求，在已知的解决方案中，待巴氏消毒的产品在需要的接触时间上被引导通过热的盘管。根据这种管装置的形式、例如弯曲的数量，产品的行程可在恒定的温度下被延长或缩短，由此接触时间可改变。在此也使用具有不同特性的平行管系统，其中，待巴氏消毒的产品可通过一个或通过另一个管系统，以便在同一设备中满足不同的巴氏消毒要求。另一方面也已知温度发生变化的解决方案，但其缺点在于，温度调节本身效率不高并且基于这种调节的固有惯性、尤其是在小的温度波动下变得很难。也已知这样的设备，其使用上述两种方法的组合。在被巴氏消毒后,产品例如被冷却和继续输送。以这种方式被巴氏消毒的产品在被输出到例如灌装设备之前通常被注入所谓的无菌容器、即消毒的容器中。灌装设备遵循起停原则，即不连续地提取不同量的液体产品。如须中断输出，则产品——必要时受冷却地一被重新导回并且因无法再确保无菌而需再次被巴氏消毒。当中断超过一定时间段时，则必须重复该过程，以致同一产品受到多次加热和冷却。这只能进行几次，这之后产品因热应力而不能再被消耗。在这种情况下须借助水来清洗设备并且在此之后才能注入未巴氏消毒的新的产品。这对于这种设备的运营商而言是不利的，因为一方面损失了大量的生产时间并且另一方面损失了大量的产品。
发明内容
本发明的任务在于提供一种设备，其在承受产品向再加工设备的输出中断时具有更高的灵活性。此外，本发明的任务还在于提供一种巴氏消毒液体产品的方法。所述任务借助一种用于巴氏消毒包含至少一种液态的、可泵送的组分的液体产品的设备来解决。该设备包括用于提供未巴氏消毒的产品的供应容器、用于输送未巴氏消毒的产品的输入管路、用于巴氏消毒产品的巴氏消毒回路和用于输送巴氏消毒后的产品的输出管路。所述巴氏消毒回路包括缓冲容器用于在预定的、恒定的用于巴氏消毒的接触时间期间并且在通过缓冲容器的产品流量发生波动时保持产品。此外，所述任务还借助一种用于巴氏消毒包含至少一种液态的、可泵送的组分的液体产品的方法来解决，在该方法中，未巴氏消毒的产品从供应容器被供应给输入管路，随 后在巴氏消毒回路中被巴氏消毒并且巴氏消毒后的产品被输出到输出管路中。所述产品在巴氏消毒回路中被输入给缓冲容器并且在预定的、恒定的用于巴氏消毒的接触时间期间并且在通过缓冲容器的产品流量发生波动时保持在该缓冲容器中。因此，根据本发明提供一种在巴氏法消毒回路中具有缓冲作用的设备和方法。由此放弃了传统的解决方案，其基于盘管的使用和恒定的输送量以维持接触时间并且以温度调节为前提。在本发明的解决方案中，通过使用缓冲容器来维持接触时间，所述缓冲容器能够接收可变的待巴氏消毒的产品量。该调节可更加简单地完成并产生更好的能量平衡。尤其是可通过控制/调节缓冲容器中的输入并且可选地也通过控制/调节缓冲容器的输出路程来调节缓冲容器中的产品的液位。
附图示出根据本发明的具有所属元件和其连接装置的设备的一种实施例的线路图。
具体实施例方式本发明其它有利的方案由从属权利要求和借助附图在下面所示的实施例给出。附图示出具有所属元件和其连接装置的设备I的一种优选的实施方式。首先说明设备I的元件和它们的连接，然后在考虑元件的特殊特征的情况下说明产品P通过设备I的行程。待巴氏消毒的产品P被注入供应容器6中。还可向输入容器6中注入水W。水W的作用还将在后文中进行详细说明。供应容器6借助输入管路8a与以虚线示出的巴氏消毒回路25连接。在输入管路8a中在供应容器6下游设置第一泵7，该泵优选具有可变流量。通过输入管路8a的实际流量由流量计15测量，测量信号被传送给控制装置9。控制装置9在实际流量偏离规定流量时控制第一调节件14，所述第一调节件以已知的方式调节第一泵7，直至测量出正确的流量。但输送量也可以其它方式来调节、例如借助设置在第一泵
7下游的调节阀。在流量计15下游设置余热利用区13，其确保流过其的产品的热交换。这在下文中还将进一步被说明。在余热利用区13下游设置巴氏消毒回路25，该回路包括第一热交换器10、例如片式热交换器，其连接到外部加热回路16上。当然，该加热回路也可以是巴氏消毒回路25的一部分。已知加热回路16的结构并且出于完整性原因在此仅稍作说明。加热回路包括用于向第一热交换器10供应能量的热水的运输管路、第二热交换器12以及用于将热水输送通过运输管路的泵11，该第二热交换器借助被供应的蒸汽D维持加热回路16中的热水的热倉泛。在巴氏消毒回路25中，在第一热交换器10下游设置缓冲容器2，在其中进行巴氏消毒的主阶段、即在规定温度下在接触时间持续阶段保存产品。缓冲容器例如具有100或300升的容积。缓冲容器优选包括至少一个设置在其内部的、尤其是可更换的用于控制产品流动方向的阻碍装置(baffle device)。为清楚起见未示出该阻碍装置，其任务结合通过设备的产品行程的说明被详细解释。缓冲容器还优选包括至少一个基本上总体包围其壁的、在此未示出的用于相对于外部环境热绝缘所含之物的绝缘层。缓冲容器2的内壁优选被打磨光滑。 用于测量缓冲容器2内的液位的液位计3设置在缓冲容器2上。借助双向箭头L显示可变的液位。在缓冲容器2的下游设置第二泵5，该泵优选为具有可变流量的泵。所述泵连接到用于调节到巴氏消毒后的产品P的希望的流量的第二调节件4 (例如具有变频器的马达)上。控制装置9为了获取缓冲容器2的当前液位与液位计3连接。另外，控制装置9为了获取和控制通过第二泵5的产品P的当前流量与第二调节件4连接。控制装置9的连接借助虚线显示。在此并未完全示出所有连接。相反，控制装置9也可用于获取设备I的其它参数、例如产品P在不同阶段中的温度。第二泵5在巴氏消毒回路25的出口上与余热利用区13连接。在余热利用区13之后，巴氏消毒后的产品被导入输出管路8b中。在输出管路8b中接入用于确定巴氏消毒后的产品P的密度的第一折射计18。另外，在输出管路Sb中还接入第三热交换器20，其用于借助冷却水K冷却巴氏消毒后的产品P。在第三热交换器20之后,最终产品P可被输出到再加工装置、例如在此未示出的灌装装置中。作为替换方案，最终产品P也可被导入无菌容器22中，从该无菌容器最终产品通过管路O被输出到再加工装置中。在无菌容器22的入口可设置第一转接器21，以便将最终产品转入用于排出其的清除管路19中。在该管路19中接入第二折射计17，其测量待排出的最终产品P的密度。在清除管路19的出口设置第二转接器23，被排出的最终产品P借助该转接器可进入排出口 24中或被导回供应容器6中。现在说明产品通过设备I的行程。在此为便于理解说明产品P的温度数值，但这些数值仅仅是例子。其它温度值是完全可能的。未巴氏消毒的产品P从供应容器6借助第一泵7被泵送通过余热利用区13。在余热利用区13之前产品P的温度为20° C。在余热利用区13中产品被剧烈加热并且在余热利用区13的出口处已经具有85° C的温度。产品借助第一热交换器10被进一步加热到所要求的90° C的巴氏消毒温度上并且随后进入缓冲容器2中。由于缓冲容器2绝缘，产品保持其90° C的温度。在缓冲容器2中产品粒子通过直至缓冲容器2出口的行程并且在该接触时间期间被巴氏消毒。在通过从缓冲容器2的入口到其出口的行程时希望存在活塞流动，以确保基本上所有的产品P粒子都在同一接触时间上逗留在缓冲容器2中。缓冲容器2的使用基于其特性带来另一优点，即，缓冲容器中的流动的涡流少于通过盘管的流动，在盘管中在每次弯曲时产生一个涡流。但为了进一步减少涡流，使用已经提到的至少一个阻碍装置，在此例如指栅格，该栅格使流过其的粒子的速度向量的方向平行并且大部分朝向缓冲容器2的出口方向。根据产品的浓度，栅格可设有细网眼或粗网眼并且在此意义中优选可更换。在通过缓冲容器2之后，巴氏消毒后的产品离开缓冲容器2并且借助第二泵5继续以约90° C的温度被输送到余热利用区13中。巴氏消毒后的产品P在余热利用区13中的行程以虚线示出。通过能量平衡该产品在从余热利用区13出来和进入输出管路Sb时温度为25° C。这是已知的并且在此不再详述。接着，巴氏消毒后的产品被导入第三热交换器20中并且在那里被冷却到希望的 最终温度上。最后，该冷却的、巴氏消毒后的产品P被输送到无菌容器22和进一步的再加工装置中。这种灌装类型被称为“无菌冷灌法”。代替冷灌法本发明还可用于所谓的“热灌法”，其在此未示出。在热灌法中直接灌装还热着的、巴氏消毒后的产品P，由此省略第三热交换器20、余热利用区13和可选择的无菌容器22。如上所述，借助设置在供应容器6下游的第一泵7来调节每单位时间从输入管路8a流入巴氏消毒回路25的缓冲容器2中的未巴氏消毒的产品P量并且借助巴氏消毒回路25的设置在缓冲容器2下游的第二泵5来调节每单位时间巴氏消毒后的产品P的输出量。通过第一和第二泵7、5的相互作用可有效调节缓冲容器2中的液位，使得一方面可始终维持缓冲容器2中的接触时间并且另一方面可使巴氏消毒后的产品P的输出量与再加工装置的要求相适配。这种相互作用借助控制装置9来监控和调整，其方式是根据至少一个参数计算每单位时间需要从输入管路8a向巴氏消毒回路25馈入的产品量和从巴氏消毒回路25向输出管路8b输出的产品量。该参数例如可以是缓冲容器2中的液位。也可使用无菌容器21中的液位作为其它参数。其它参数、例如最终产品P从无菌容器中的提取率等也是可以的。当然，可使用单个参数或参数组合。在通过控制装置9计算之后，借助相应配置的调节件14、4调节用于第一和第二泵7、5的每单位时间所需的产品量。一种特殊的运行情况是，最终产品P向再加工装置的输出停止。这是一种常见的运行情况并且因此必须在巴氏消毒设备中加以考虑。停止例如可通过灌装效率的改变由于设置在巴氏消毒设备下游的装置例如灌装装置或标签机的中断引起。在已知的具有恒定产品流量的解决方案中，产品在这种情况下必须被导回供应容器。作为替换，可排出产品，直到整个回路被抽空。但这导致产品的巨大浪费，尤其因为在许多情况下输出停止只是短暂的。出于该原因，产品被再次导回并且在供应容器6中与已有的尚未被巴氏消毒的产品混合。在输出重新开始时，产品被导回的部分再次被巴氏消毒。如输出停止多次进行，可发生产品被多次巴氏消毒的情况，这使得产品质量降低并且不可再被消耗。在此情况下必须完全清空巴氏消毒设备并排出其所含之物。实践显示，这种情况定期出现。由此给运营商带来高的成本，其应被避免或减小到最低限度。
在本发明中，这种不希望的效果至少被最小化，因为基于缓冲容器2的使用可弥补输出停止的一定的持续时间。只有当该持续时间逝去后且生产没有重新开始时，才须将产品P导回。由此减少了导回和重新巴氏消毒的次数，从而进一步在许多情况下避免了巴氏消毒设备I的完全清空。在最终产品向再加工设备的输出停止后，借助控制装置9停止或减少从巴氏消毒回路25输出巴氏消毒后的产品P。此外，在最终产品P的输出停止后，每单位时间向缓冲容器2中供应的未巴氏消毒的产品P被减少到最小产品量。每单位时间的最小产品量例如可处于产品P的规定流量约10%的范围中。但其它值也是可能的。在达到缓冲容器2的最大液位和/或最大停止时间后，借助控制装置9完全停止向缓冲容器中的供应。但可在最终产品P的输出停止后在允许的最终产品输出中断时间期间重新开始输送产品P。在“无菌冷灌法”灌装的情况下，只有在该中断时间经过后，产品才被从输入管路8a、巴氏消毒回路25和输出管路Sb清除。这通过将水W注入供应容器6并且将水W泵入输入管路8a、进一步泵入巴氏消毒回路25、更进一步泵入输出管路Sb和最后泵入清除管`路19中来实现。在此借助第二折射计17测量完全清除的时刻。在这里未示出的“热灌法”灌装的情况下，在清除管路19中接入用于冷却待清除的产品的热交换器。本发明的另一优点在于在最终产品的输出停止的情况下，由于每单位时间馈入缓冲容器2中的未巴氏消毒的产品P量被降低到最小产品量，所以允许的中断时间可显著增加。例如在产品量降低到规定流量的10%时，中断时间可增加十倍。换句话说，直到设备须被完全清空的缓冲时间增加。在巴氏消毒设备I重新运行时，第一折射计18测量流过输出管路Sb液体的密度，由此可确定准备运行状态的时刻和最终产品可能的重新输出的时刻。本发明通过使用用于待制造产品的主动的缓冲器可提高巴氏消毒时、尤其是饮料制造设备的起停运行时的灵活性并且可在运行停止时显著节约产品。此外，产量基于可变的待调节的流量可与要求相适配。虽然已显示和说明了本发明有利的实施方式，但本发明不局限于这些实施方式，本发明可在所附权利要求的范围中通过其它多种形式得以实施和应用。附图标记列表I 巴氏消毒设备2 缓冲容器3 液位计4 第二调节件5 第二泵6 供应容器7 第一泵8a输入管路8b输出管路9控制装置10第一热交换器11加热回路的泵
12第二热交换器13余热利用区14第一调节件15流量计16加热回路17第二折射计18第一折射计19清除管路·
20第三热交换器21第一转接器22无菌容器23第二转接器24 排出口25巴氏消毒回路D 蒸汽P 产品O最终产品的输出管路K冷却水L缓冲容器中的液位W 水
权利要求
1.一种用于巴氏消毒包含至少一种液态的、可泵送的组分的液体产品(P)的设备(1)， 该设备包括用于提供未巴氏消毒的产品的供应容器(6)、用于输送未巴氏消毒的产品的输入管路(8a)、用于产品(P)巴氏消毒的巴氏消毒回路(25)和用于输送巴氏消毒后的产品的输出管路(8b)，其特征在于，所述巴氏消毒回路(25)包括缓冲容器(2)以用于在预定的、 恒定的用于巴氏消毒的接触时间期间且在通过缓冲容器(2)的产品(P)流量发生波动时保持产品(P)。
2.根据权利要求I的设备，其特征在于，借助设置在供应容器(8a)下游的第一泵(7)、 尤其是具有可变流量的泵能够调节每单位时间从输入管路(8a)进入巴氏消毒回路(25)的缓冲容器(2 )中的未巴氏消毒的产品的流入量。
3.根据权利要求I或2的设备，其特征在于，巴氏消毒回路(25)包括设置在缓冲容器 (2)下游的第二泵(5)、尤其是具有可变流量的泵，以用于调节每单位时间从缓冲容器(2) 进入输出管路(8b)中的巴氏消毒后的产品的输出量。
4.根据上述权利要求之一的设备，其特征在于，设置用于测量缓冲容器(2)内的液位的液位计(3)。
5.根据上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述缓冲容器(2)包括至少一个设置在其内部的、尤其是可更换的、用于控制产品流动方向的阻碍装置。
6.根据上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述缓冲容器(2)包括至少一个基本上总体包围缓冲容器壁的、用于相对于外部环境热绝缘的绝缘层。
7.根据上述权利要求之一的设备，其特征在于，设置控制装置(9)以用于根据至少一个参数计算每单位时间需要从输入管路(8a)向巴氏消毒回路(5)馈入的产品量和从巴氏消毒回路(25)向输出管路(8b)输出的产品量。
8.一种用于巴氏消毒包含至少一种液态的、可泵送的组分的液体产品(P)的方法，其中，将未巴氏消毒的产品从供应容器(6)供应给输入管路(8a),随后在巴氏消毒回路(25) 中巴氏消毒并且将巴氏消毒后的产品输出到输出管路(8b)中，其特征在于，将所述产品 (P)在巴氏消毒回路(25)中输送给缓冲容器(2)并且在规定的、恒定的用于巴氏消毒的接触时间期间且在通过缓冲容器(2)的产品(P)的流量发生波动时保持在该缓冲容器中。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，借助于设置在供应容器(6)下游的第一泵(7)、 尤其是具有可变流量的泵将产品(P)从输入管路(8a)馈入到巴氏消毒回路(25)的缓冲容器(2)中，其中，由第一泵(7)调节每单位时间馈入的未巴氏消毒的产品的产品量。
10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，借助于设置在缓冲容器(2)下游的第二泵(5)、尤其是具有可变流量的泵将巴氏消毒后的产品(P)从缓冲容器(2)输出到输出管路(Sb)，其中，由第二泵(5)调节每单位时间流出缓冲容器(2)的巴氏消毒后的产品的输出量。
11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，待由第一泵(7)和/或第二泵(5)分别输送的产品(P)的输出量借助于控制装置(9)根据至少一个参数进行计算并且借助每个泵 (7、5 )分别配设的调节件(14、4 )进行调节。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，在最终产品向再加工设备的输出停止后，借助控制装置(9)停止从巴氏消毒回路(25)输出巴氏消毒后的产品(P)。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，在最终产品的输出停止或减少后，将每单位时间向缓冲容器(2)中供应的未巴氏消毒的产品减少到最小产品量，并且在达到缓冲容器 (2)的最大液位和/或最大停止时间后，借助控制装置(9)完全停止向缓冲容器(2)中的供应。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，在最终产品的输出停止时在允许的最终产品输出中断时间期间能够重新开始输送产品(P)，并且在该允许的中断时间经过后，通过将水(W)注入供应容器(6)并且将水(W)泵入输入管路(8a)、进一步泵入巴氏消毒回路(25)、 更进一步泵入输出管路(8b)和最后泵入清除管路(19)中来将产品(P)从输入管路(8a)、巴氏消毒回路(25)和输出管路(Sb)清除。
15.根据权利要求8至14之一的方法，其特征在于，借助液位计(3)来测量缓冲容器 (2)中的产品(P)的液位。
全文摘要
本发明涉及一种用于巴氏消毒包含至少一种液态的、可泵送的组分的液体产品(P)的设备和方法，包括用于提供未巴氏消毒的产品的供应容器(6)、用于输送未巴氏消毒的产品的输入管路(8a)、用于巴氏消毒产品(P)的巴氏消毒回路(25)和用于输送巴氏消毒后的产品的输出管路(8b)。所述巴氏消毒回路(25)包括缓冲容器(2)以用于在预定的、恒定的用于巴氏消毒的接触时间期间且在通过缓冲容器(2)的产品(P)流量发生波动时保持产品(P)。
文档编号A61L2/04GK102933085SQ201080066868
公开日2013年2月13日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者A·卡代奥 申请人:米特科股份公司