专利名称：处理液体食品的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种处理液体食品的装置和处理液体食品的方法。其中，所述液体食品包含固体，所述装置具有用于所述食品的热交换器和/或脱气机，在该热交换器和/或脱气机之前或之后设有减压装置。
背景技术：
在诸如果汁、奶产品或类似物等液体食品的灌装技术中，使用了例如巴氏灭菌(pasteursing)和/或脱气(degassing)用的装置,在该装置中，食品在压力下被传送通过热交换器，且随后可选择地被供给到脱气机(例如真空容器)。就高生产率和有效的热交换以及精确可控的产品流而论，食品在相对高的压力下被传 送穿过热交换器。该高压力在热交换器下游的进一步的处理程序中必须消除或至少明显地减小，尤其是当食品随后被供给到其中脱气效果只能在相对小的压力或负压下发生的脱气机时。另外，使用这种方法相对多的能量未经使用即被耗散。因此，在这种性质的装置中，已知可在热交换器的出口和/或脱气机的上游设置减压装置，在该减压装置中所需的减压在控制下运行。已知的减压装置包括至少一个控制阀，该控制阀借助于至少一个固定的或可变的节流点(throttle point)产生所需要的压降。流经节流点意味着在食品上有相对高的机械应力，因为此处减压的产生几乎是瞬时的。对于具有相对高均质性和/或有时也高粘度的液体食品，这种机械应力被可选择地接受而不会随后对质量产生损害。对于包括固体和可选择地具有低粘度的液体食品，诸如具有纤维、果肉、水果块、果粒(sack)或类似物的果汁或具有添加物的奶产品，该机械应力可在节流点(损坏速率)的相对狭窄间隙处对较多的固体成分产生损坏，并因此持续损害被处理的食品的质量。另外的缺点是固体沉积在狭窄的节流间隙内，并不时地增强了预定的节流效果，使得减压期间预定的压力差不能保持足够的均匀性。只通过至少一个节流间隙的减压也可导致不期望的加热或气穴现象，这对食品和控制阀两者都是不利的。最后，经由至少一个节流间隙的减压表示能量的消耗，因为食品中包含的由于摩擦和剪切力导致的压力或动能被转换成不需要的热能或被消耗掉。
发明内容
本发明的目的是提供一种在引言中所提及的类型的装置和方法，通过该装置和方法，可对特别是包含固体的液体食品等产品更温和地执行减压，且比以前更能保护减压装置。还有一部分目的是在减压期间不使从食品中取得的闲置的能量耗散，而是将其回收或再循环到有用的程度。通过下述装置和方法来实现设定的目的。一种处理液体食品的装置，所述液体食品包含固体，所述装置具有用于所述食品的热交换器和/或脱气机，在该热交换器和/或脱气机之前或之后设有减压装置，所述处理液体食品的装置的特征在于，所述减压装置具有至少一个制动泵，所述食品在供给压力下流动通过该制动泵。一种处理液体食品的方法，被传送的所述液体食品包含固体，其中在具有至少一个热交换器和/或脱气机的装置中处理所述液体食品，所述方法的特征在于，所述食品以压力被传送通过至少一个制动泵，且所述压力由所述制动泵的驱动运动在所述热交换器的下游至所述脱气机的上游被完全消除或减小到较低的压力。装置中的制动泵(brake pump)类似于由加压的食品驱动的液压马达而操作，且不使用狭窄的节流间隙而主要借助于伴随转动运动的膨胀来减小压力。制动泵用作泵取具有增大的传送压力的食品的液压马达，被食品驱动且将食品传送为不受压或以明显减小的压力或很大程度上被缓解的压力传送食品。此处，食品不需要通过任何狭窄的间隙，而能够温和地在制动泵中释放，使得固体不被损坏且制动泵本身不承受任何明显的机械应力。减压的产生分布于食品流过期间由制动泵获取的驱动功率上。在食品处理期间，较多的固体成分部分不受到由于压力的增大而导致的损坏，使得食品具有均匀的高质量。根据该方法，在热交换器的下游和/或脱气机的上游执行减压而不明显损坏固 体，因此在食品流经制动泵和驱动制动泵期间有利于食品的质量，该制动泵在相对长的流经距离中逐渐减缓加压的被传送食品，借此吸收驱动能量。制动泵只能被食品驱动，或由辅助驱动器在受控速度下驱动或驱动及制动。制动泵传送大的恒定的产品流，且通过合适的设计能够处理较大的流量并减小较大的压差。通过该装置的有利的实施方式，制动泵为诸如旋叶送料器、齿轮泵或膜片泵等由食品至少部分地驱动的正排量泵。在减压期间获取的动力被转换为转动运动。通过该转动运动减压能够被精细的控制。旋叶送料器或膜片泵提供了另外的优点，即食品不与例如制动泵的被润滑的组件接触或不与其明显接触。旋叶送料器、齿轮泵或膜片泵还提供了在不使用狭窄的节流间隙的情况下将减压分布在较大的速度范围内或较大的流经长度上的优点，不使用狭窄的节流间隙对被处理的食品的质量是有利的。在该装置的有利的实施方式中，用电初始能量驱动的供给泵设置在热交换器的上游，所述热交换器能代表例如装置的预热部，同时所述供给泵在食品中产生流经热交换器所需的、以及高效且预定的热交换效果和高生产率所需的供给压力和体积流。有利地，尽管也可以使用其他类型的泵，供给泵为能够容易处理包括较多固体成分部分的食品的浓稠度(consistency)的螺杆泵或膜片泵。在该装置的有利的实施方式中，脱气机配置在热交换器之后，且至少一个制动泵位于从热交换器到脱气机的供给部。该设计不仅有利于完美地清洁，而且还确保减压既不影响从热交换器均匀流出，也不影响均匀流入脱气机。为了精确设定制动泵中的减压，在另外的实施方式中，制动泵能够电驱动、或者电动地或机械地制动。电驱动的工作方式例如可在启动阶段使用，直到建立均匀的产品流或质量流为止，例如还可用于克服制动泵的启动阻力。相反地，在连续运转过程中，为了减小已经保持相同的预定的压力差，具有固定或可控强度的永久制动可能是有利的。为了不使减压期间由制动泵从食品移除的能量闲置，在特别有利的实施方式中，制动泵联接到发电机(电制动)或形成为发电机，以使得发电机产生能够在装置中或装置外用于其他目的的电能。有利地，该发电机也可以是电动机，即该发电机/电动机能够可选择地以驱动功能或发电功能操作。
因为为了高生产率并且由于食品的浓稠度，供给泵需要较大量的电初始能量，因此在减压期间由制动泵的发电机产生的用于驱动供给泵或供给泵的驱动辅助的能量被施力口，使得能够节省供给泵用于供给所需要的至少一部分初始能量。可选择地，装置的其他的依赖电的组件或装置外部的其他组件能够使用从减压产生的电能，或者该能量可以保存在储存器中以待另外使用。在有利的实施方式中，制动器的发电机以及供给泵的电动马达均被分配频率转换器，以能够精确控制相关泵的扭矩或速度，且通过频率转换器之间的连接，在减压期间回收的电能经由供给泵的频率转换器被用于供给泵的驱动或用于驱动辅助。在动力产生期间， 通过制动栗的频率转换器还可以精确地控制电动制动效果。在有利的实施方式中，至少制动泵形成有恒定排量或可变排量，例如形成为可变排量泵。可变排量的优点在于提供减压的精确控制用的额外的操作参数。最后，根据该方法，减压期间在制动泵中由食品释放的能量被转换为电能且通常用于节省电初始能量是有利的。以此方式，可明显提高该方法的能量平衡。基于图说明本发明目的的实施方式。
图I以结构图形式示出了用于处理液体食品P的装置V的示意图。
具体实施例方式装置V例如用在果汁或奶产品或类似物用的灌装技术中。装置V尤其适于包括诸如纤维、果肉、水果块、果粒和类似物等固体的液体食品，但是也能够用于制造啤酒(例如用于麦芽汁)或用于包含添加物的酸乳酪的灌装期间。装置V具有热交换器W，该热交换器例如限定了预热部I，在来自储存器15的通过供给部2的预定产品流中例如通过电动供给泵3以预定的供给压力Pl将包括固体T的液体食品P传送通过预热部1，并且液体食品P被例如巴氏消毒等加热处理。供给泵3连接于电动马达4。电动马达4可包括在供给泵3中且在实施方式中连接于频率转换器5，该频率转换器5例如通过线路6接收电初始能量。另外一个供给部7在热交换器W的下游延伸，在该供给部7中设置减压装置D以将食品P的压力从热交换器输出压力P2减小到较低的压力P3或将压力完全消除。从减压装置D输出时，食品P表现为不受压或大程度上不受压。减压装置D包括至少一个制动泵8,该制动泵8有利的为正排量泵。呈旋叶送料器、膜片泵或齿轮泵(即具有转动的泵元件的泵)形式的制动泵8是特别合适的。在图示的实施方式中，制动泵8具有可包含在制动泵8中且通过线路16、17连接到频率转换器10的被分配的电动机9。频率转换器10能够通过线路6获得电初始能量，例如以便经由电动机9以可选的速度驱动制动泵8，或将流动的食品P驱动的制动泵8例如电动地制动到可选的程度。可选地，该电动机9能够作为电动机或发电机而被操作。作为电动机，电动机9例如可通过线路16被控制。作为由制动泵8驱动的发电机9，其产生电能，该电能例如通过线路17被供到频率转换器10。频率转换器5、10两者例如通过线路14彼此连接，或结构上接合，使得能够使用用于驱动供给泵3的被回收的电能，从而可以节省供给泵3用的电初始能量。
可选择地，制动泵8能够被机械地和可控地制动。制动泵8的首要任务是使用排量效应(displacement effect)和应力释放(relaxation)在没有狭窄节流间隙的状态下在被传送的食品P中实施从压力P2到压力P3的减压，以不损坏食品P中的固体T。制动泵8的第二任务是从食品P的质量流中从减压期间产生的动力中回收电能。在图示的实施方式中，热交换器W可选择地跟随有脱气机E(例如真空容器)，脱气机E的入口 11从制动泵8下游连接到供给部7，且脱气机E用来在脱气机E的出口 12处的供给部13之前对食品P脱气。通向脱气机E的入口 11的供给部7包含用于从压力P2减压到压力P3的制动泵8。 供给部13例如通向另一个热交换器部、别处所需要的产品处理组件或直接通向灌装机。供给泵3有利地是电动螺杆泵、齿轮泵、旋叶送料器或膜片泵。未图示的装置V用的电控装置调整供给部3和制动泵8的能量流和速度或功率。减压装置D可选择地能包括串联连接的多个制动泵8，可选择地能从该串联连接的多个制动泵8中的至少一个制动泵或所有的制动泵回收电能，且从串联连接的多个制动泵8经由多个阶段能够更温和地对食品实施减压。装置V可以形成为不具有热交换器W，而形成为具有至少一个处理站，该处理站需要对被传送的加压食品减压。在该情况下，制动泵8可以以回收或不回收能量的方式放置在上游。至少一个其他的处理站可代替热交换器W设置在装置中，该处理站在必要的高压下执行食品的传送，利用制动泵8将该压力再次完全消除或减小到某程度。
权利要求
1.一种处理液体食品(P)的装置(V)，所述液体食品(P)包含固体(T)，所述装置具有用于所述食品(P)的热交换器(W)和/或脱气机(E)，在该热交换器(W)和/或脱气机(E)之前或之后设有减压装置(D)，所述处理液体食品(P)的装置(V)的特征在于，所述减压装置(D)具有至少一个制动泵(8)，所述食品(P)在供给压力(Pl，P2)下流动通过该制动泵⑶。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述制动泵(8)为诸如旋叶送料器或齿轮泵或膜片泵等被所述食品(P)至少部分地转动驱动的正排量泵。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于在所述热交换器(W)的上游，特别是预加热部(I)的所述热交换器(W)的上游，设置有通过电初始能量操作的供给泵(3)，所述供给泵(3)优选为具有电动马达(4)的螺杆泵或膜片泵。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述脱气机(E)位于所述热交换器(W)之后，且所述制动泵(8)配置在从所述热交换器(W)到所述脱气机(E)的供给部(7)中。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述制动泵(8)能够电驱动或电制动。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于所述制动泵(8)联接到发电机(9)或形成为发电机，所述制动泵(8)优选地联接到可选择地作为电动机或发电机进行操作的发电机/电动机(9)，且通过所述制动泵(8)利用所述发电机(9)能够从传送的、所述食品(P)带入到所述制动泵(8)的能量中产生电能。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于通过所述发电机(9)并利用所述制动泵(8)产生的电能能够至少部分地被用于提供到所述装置(V)的其他组件，优选地提供到配置在所述热交换器(W)的上游的所述供给泵(3)。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于频率转换器(10)被分配给所述制动泵(8)的所述电动机(9)，所述频率转换器(10)连接到所述装置(V)中的另一个频率转换器(5)，优选地连接到所述供给泵(3)的频率转换器(5)。
9.根据权利要求I所述的装置，其特征在于所述制动泵(8)形成有恒定排量或可变排量，优选地形成为可变排量泵。
10.一种处理液体食品(P)的方法，被传送的所述液体食品(P)包含固体(T)，其中在具 有至少一个热交换器(W)和/或脱气机(E)的装置(V)中处理所述液体食品(P)，所述方法的特征在于，所述食品(P)以压力(P1，P2)被传送通过至少一个制动泵(8)，且所述压力(P2)由所述制动泵(8)的驱动运动在所述热交换器(W)的下游至所述脱气机(E)的上游被完全消除或减小到较低的压力(P3)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于在所述制动泵(8)中的减压期间，由所述食品(P)耗散到所述制动泵(8)中的来自压差(P2-P3)的能量被由所述制动泵(8)驱动的发电机(9)转换为电能，且该能量用于节省初始能量，优选地用于节省在所述装置(V)中用于驱动或辅助驱动供给泵(3)的初始能量。
全文摘要
处理液体食品的装置和方法。在用于处理包括固体(T)的液体食品(P)的装置(V)中，具有用于压力(P1)下的食品(P)的热交换器(W)和/或脱气机(E)，该脱气机(E)以减小的压力(P3)被填充，在该热交换器的下游或该脱气机的上游设有减压装置(D)，该减压装置(D)具有至少一个制动泵(8)，食品(P)流过制动泵(8)。根据该方法，食品(P)所赖以传送通过制动泵(8)的压力被所述制动泵(8)的转动运动减小。
文档编号B67C3/22GK102757001SQ20121012222
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者M·韦兹勒, S·赫勒, W·格拉泽 申请人:克朗斯股份公司