Verfahren und Einrichtung zum Behandeln von in verschlossenen Behältern befindlichen Erzeugnissen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Behandeln von in Behältern befind lichen Erzeugnissen mit Wärme, im besonderen zum Vorerhitzen von Lebensmitteln, beispielsweise Milch, in hermetisch verschlossenen Behältern, wie Büchsen, als Vorbereitung für die Sterilisierung der Lebens mittel.
Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter durch ein eingeschlossenes flüssiges Erhitzungsmittel geführt werden, wobei auf der ein geschlossenen Flüssigkeit durch ein nicht-kondensier- bares Gas ein vorbestimmter Druck aufrecht erhalten wird, und dass in der Flüssigkeit ein Temperaturgefälle aufrechterhalten wird, wobei sich die Temperatur in der Richtung, in der die Behälter das Erhitzungsmittel durchwandern, erhöht.
Die Erfindung sieht ferner eine Einrichtung zum Behandeln von in verschlossenen Behältern befind lichen Erzeugnissen vor, die ein langgestrecktes Druck- gefäss, eine Vorrichtung zum teilweisen Füllen des Gefässes mit dem flüssigen Erhitzungsmittel, eine Vorrichtung zum Einlassen eines nicht-kondensier- baren Gases in das Gefäss oberhalb der Flüssigkeit, und zum Aufrechterhalten eines über dem atmo sphärischen Druck liegenden Druckes,
eine an dem einen Ende des langgestreckten Druckgefässes ange ordnete Vorrichtung zum Einsetzen der abgeschlos senen Behälter in das Gefäss unter Aufrechterhaltung des Flüssigkeits- und Gasdruckes im Gefäss, eine Vorrichtung im Gefäss, die die Behälter von dem einen Ende des Gefässes zum anderen befördert, eine in der Nähe des anderen Endes des langgestreckten Druckgefässes angeordnete Austragsvorrichtung, die die Behälter der Beförderungsvorrichtung entnimmt und diese unter Aufrechterhaltung des über dem atmosphärischen Druck liegenden Druckes im Gefäss aus diesem austrägt, und eine Erhitzungsvorrichtung im Gefäss,
die die Flüssigkeit im Gefäss auf eine vor bestimmte Temperatur erhitzt, die unterhalb des Siedepunktes der genannten Flüssigkeit bei atmosphä rischem Druck liegt, welche Vorrichtung in der Nähe des einen Endes des Gefässes angeordnet ist, und die die Temperatur der Flüssigkeit bis zum anderen Ende des Gefässes in einem vorbestimmten Gefälle auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit liegt.
Nach einem an sich bekannten Verfahren zum Behandeln von Milch wird kalte Milch mit einer Temperatur von<B>100</B> C in Büchsen verschlossen und danach bei einer Temperatur von 115-118p C steri lisiert. Werden die kalten Milchbüchsen sofort ohne vorhergehende Erwärmung in die heisse Sterilisier- vorrichtung gebracht, so wird die Güte der Milch durch die Bildung eines Milchniederschlages an der Innenseite der Büchsen beeinträchtigt, welcher Nieder schlag als Anbrennen bekannt ist. Um das An brennen zu vermeiden, muss die Temperatur der Milchbüchsen durch eine vorbereitende Wärme behandlung auf ungefähr die Sterilisierungstemperatur allmählich erhöht werden.
Nach einem bereits bekann ten Verfahren zum vorbereitenden Behandeln mit Wärme werden die Büchsen durch Wasser in einem offenen oder unter atmosphärischem Druck stehenden Gefäss geleitet, wobei die Temperatur des Wassers so reguliert wird, dass es am Eintragende des Gefässes kühl ist, und dass die Temperatur des Wassers all mählich erhöht wird, bis sie am Austragende des Gefässes ungefähr den Siedepunkt erreicht.
Es ist einzusehen, dass die mit diesem Verfahren bei atmo sphärischem Druck erreichbare Höchsttemperatur der Siedepunkt des Wassers (100p C). ist, weshalb in gewissem Ausmass ein Anbrennen erfolgt, wenn die Büchsen bei 1000 C in eine Sterilisiervorrichtung eingetragen werden, deren Temperatur 11511 C beträgt, sofern die Temperatur der Büchsen nicht vorher dadurch erhöht wird, dass sie durch eine weitere Vor wärmeinrichtung geleitet werden, deren Temperatur auf 100 C-1150 C gehalten wird.
Die Erfindung ermöglicht es nun, in einer Ein richtung durch vorheriges Erhitzen die Milchbüchsen von einer niedrigen Anfangstemperatur aus auf eine hohe Sterilisationstemperatur zu bringen, und zwar in einem einzigen Druckgefäss, wobei z.B. Wasser als Erhitzungsmittel nach und nach von einer unterhalb des Wassersiedepunktes bei atmosphärischem Druck auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb der Temperatur des bei atmosphärischem Druck sie denden Wassers liegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben, die ein senkrechter axialer Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dienenden Einrichtung ist.
Die Einrichtung 2 zum Durchführen des erfin- dungsgemässen Verfahrens weist ein Druckgefäss mit Haspel und Wendel auf, wie in dem amerikani schen Patent Nr. 2536116 beschrieben. Die Einrich tung 2 weist im allgemeinen einen zylindrischen Körper 3 mit verschlossenen Enden 4 und 6 und einer einen Teil des Körpers bildenden Ablaufwanne 7 auf, welche Teile zusammen ein Druckgefäss bilden.
An dem einen Ende des Körpers 3 ist ein den Druck aufrecht erhaltendes Büchseneintragventil 9 und am anderen Ende des Körpers ein den Druck aufrecht erhaltendes Büchsenaustragventil 11 vorgesehen, welche genannten Ventile im oben erwähnten Patent beschrie ben sind und kalte Büchsen einer im Gefäss 8 ange ordneten Haspel zuführen, welche Büchsen in erhitz tem Zustand aus dem Gefäss 8 in eine nicht dar gestellte Sterilisiervorrichtung ohne übermässig hohen Verlust des Druckes im Gefäss befördert werden.
Die Haspel 12 weist zwei im Abstand stehende, an einer in der Mitte angeordneten Antriebswelle befestigte Radsterne 13 auf, die am Umfang eine Anzahl von aus Winkeleisen bestehenden Stosstangen 16 tragen, so dass am Umfang der Haspel eine Anzahl von sich in der Längsrichtung erstreckenden Büchsenbahnen 17 gebildet wird. Die Welle 14 ist in den Stirnseiten 4 und 6 des Gefässes 8 gelagert und wird von einer geeigneten (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung in Umdrehung versetzt, die mit einem auf die Welle aufgekeilten Zahnrad 18 im Eingriff steht.
An der Innenwandung des zylindrischen Körpers 3 ist eine aus T-Eisen bestehende Führung 19 in Form einer die Büchsen führenden Wendel konstanter Ganghöhe befestigt, wobei das Eintragventil 9 die Büchsen der Wendel an dem einen Ende zuführt, die die Büchsen am anderen Ende zum Austragventil 11 leitet.
Die Haspel 12 befindet sich innerhalb der Führung 19 und wirkt mit dieser derart zusammen, dass die Büchsen aus dem Eintragventil 9 in die Büchsenbahn 17 der Haspel fallen, wobei beim Drehen der Haspel das Gewinde der T-Eisenführung 19 an der Stirnseite der Büchsen angreift und diese querliegend weiterschiebt, bis sie das Austragventil 11 erreichen.
Die Haspel 12 ist durch kreisrunde, an dieser befestigte Trennbleche 21, 22, 23 und 24 unterteilt, während die Wanne 7 direkt unter diesen Trenn blechen durch Trennbleche 21a,<I>22a,</I> 23a und<I>24a</I> in fünf gesonderte, jedoch nicht voneinander isolierte Heizeinheiten oder Zonen 26, 27, 28, 29 und 30 unter teilt ist. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, dass die Trennbleche in keiner Weise den Durchlauf der Büch sen aus der einen Zone in die nächste behindern, wie die Trennbleche auch nicht die Strömung der Flüssigkeit aus der einen Zone zur anderen behindern.
Das zum Erhitzen der Büchsen verwendete Wasser wird durch eine Rohrleitung 32 in das Gefäss 8 bis zu einer, durch die Linie 33 gekennzeichneten Höhe gepumpt. Das Wasser wird durch Dampf erhitzt, der in das Wasser durch die Dampfdüsen 34 in jede der Zonen 26, 27, 28, 29 und 30 in der Wanne geleitet wird. Alle Dampfdüsen 34 stehen über einer Rohrleitung 35 mit einer Dampfquelle, beispielsweise einem Boiler 37 in Verbindung, wobei die Düsen 34 in jeder Zone unabhängig voneinander von einer geeigneten selbst tätigen Temperaturregelvorrichtung 36 reguliert wer den, die in das Wasser in den einzelnen Zonen nur so viel Dampf treten lässt, dass die Temperatur in jeder Zone auf einer vorher bestimmten Höhe gehalten wird.
An der Welle 14 der Haspel 12 sind ähnliche Dampf düsen 38 angebracht, die in jede Zone, die Zone 26 ausgenommen, Dampf leiten, welche Zone 26 am kühlsten gehalten wird. Die Düsen 38 ergänzen die Düsen 34 und dienen in erster Linie zum rascheren Erwärmen des Wassers, wenn die Einrichtung 2 für den Betrieb vorbereitet wird. Die Düsen 38 können alle von einem einzelnen Regulierventil 39 in einer Leitung reguliert werden, die von der Rohrleitung 35 aus zu den Düsen 38 führt, während zum Aufrechterhalten der gewünschten Temperaturen in den verschiedenen Zonen die mit den Düsen in Verbindung stehenden verschiedenen selbsttätigen Temperaturregelvorrich- tungen 36 dienen.
In das Gefäss 8 wird durch eine Rohrleitung 42 Pressluft eingelassen, so dass das Wasser im Gefäss 8 von einer Luftschicht überlagert wird. Diese Luft schicht wird auf einem konstanten Druck gehalten, welcher Druck über dem des gesättigten Dampfes liegt, der gleich dem Druck bei der im Gefäss zu verwendenden höchsten Wassertemperatur ist, das heisst bei der Temperatur des Wassers in der Zone 30. An die Rohrleitung 42 ist eine selbsttätige Druck reguliervorrichtung 43 irgend einer bekannten Aus führung angeschlossen, die selbsttätig den Druck im Gefäss 8 auf einer vorher bestimmten Höhe hält. Zum Ablesen des im Gefäss 8 herrschenden Druckes ist ein Druckmesser 44 vorgesehen.
Zum Durchführen des erfindungsgemässen Ver fahrens mit Hilfe der oben beschriebenen Vorer- hitzungseinrichtung 2 wird diese mit Wasser bis zu der durch die Linie 33 angezeigten Höhe gefüllt und durch die Rohrleitung 42 Pressluft in das Gefäss 8 gepumpt, so dass das Wasser im Gefäss von einer Luftschicht überlagert wird. Der Druckregler 43 hält den gewünschten Druck der Luft aufrecht, welcher Druck ungefähr 0,843 bis 1,054 kg pro cm2 beträgt, der eine Erhitzung des Wassers in der Zone 30 auf 1150C ohne Sieden zulässt.
Danach wird das Wasser durch den aus -den Düsen 34 und 38 tretenden Dampf erhitzt, die vom Ventil 39 und der selbsttätigen Temperaturregelvorrichtung 36 reguliert werden, so dass in den Zonen 26, 27, 28, 29 und 30 eine Durch schnittstemperatur von 600, 820, 93 , 1040 bzw. 115 C aufrechterhalten wird.
Die vorzuwärmenden Milchbüchsen werden vom Eintragventil 9 in die von der T-Eisenführung 19 gebildete sich schraubenlinienartig windende Büchsen führung eingeführt und von den Stosstangen 16 der sich drehenden Haspel 12 zum Austragventil 11 befördert. Wenn sich die Büchsen durch das erhitzte Wasser in den verschiedenen Zonen des Gefässes vorwärts bewegen, wird die Temperatur der Büchsen allmählich von anfangs 130C auf ungefähr 115 C erhöht.
Werden die Büchsen nunmehr aus der Vorer- hitzungseinrichtung 2 in die (nicht dargestellte) Sterilisierungsvorrichtung befördert, in der eine Tem peratur von ungefähr 115 bis 1180C aufrecht erhalten wird, so erfolgt daher nur eine sehr geringe Erhöhung der Temperatur und damit kein zu beanstandendes Anbrennen .
Es sei darauf hingewiesen, dass die Trennbleche das Gefäss wirksam in verschiedene Erhitzungszonen aufteilen, die Bewegung der Büchsen von Zone zu Zone jedoch nicht behindern und zulassen, dass Wasser und Luft zwischen den verschiedenen Zonen hin- und herströmt. Da die sich in ununterbrochener Folge durch das Gefäss 8 bewegenden Büchsen dem Wasser Wärme entziehen und sich immer zu den Zonen mit der höheren Temperatur an der rechten Seite der Zeich nung bewegen, kann die Durchschnittstemperatur in jeder Zone von den Dampfdüsen 34 leicht aufrechter halten werden, die von den Temperaturregelvorrich- tungen 36 selbsttätig geregelt werden.
Obwohl sich die vorstehende Beschreibung beson ders auf ein Verfahren zum Behandeln von Büchsen milch bezieht, ist einzusehen, dass das Verfahren auch auf andere, in anderen Behältern befindliche Erzeug nisse angewendet werden kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, dass das Verfahren zum Vorerhitzen von Büchsen gegenüber den bisher bekannten Verfahren insofern eine Verbesserung bedeutet, als die Temperatur der Büchsen in einem einzelnen Gefäss mit Hilfe erhitzten Wassers allmählich auf die Sterilisierungstemperatur erhöht werden kann, wobei das Anbrennen in den Büchsen vollständig und auf billige Weise vermieden wird. Ohwohl nur eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, können selbst verständlich verschiedene Änderungen und Abwand lungen vorgenommen werden, ohne -von der Erfin dung abzuweichen.
Method and device for treating products located in closed containers The invention relates to a method and a device for treating products located in containers with heat, in particular for preheating food, for example milk, in hermetically sealed containers, such as cans, as preparation for the sterilization of food.
The new method is characterized in that the containers are passed through an enclosed liquid heating means, on which one closed liquid a predetermined pressure is maintained by a non-condensable gas, and that a temperature gradient is maintained in the liquid, whereby the temperature increases in the direction in which the containers pass through the heating means.
The invention also provides a device for treating products in closed containers, comprising an elongated pressure vessel, a device for partially filling the vessel with the liquid heating agent, a device for letting a non-condensable gas into the vessel above the liquid, and to maintain a pressure above atmospheric pressure,
one at one end of the elongated pressure vessel is arranged device for inserting the completed container into the vessel while maintaining the liquid and gas pressure in the vessel, a device in the vessel that conveys the container from one end of the vessel to the other, one in Discharge device arranged near the other end of the elongated pressure vessel, which removes the containers from the conveying device and discharges them from the vessel while maintaining the pressure in the vessel which is above atmospheric pressure, and a heating device in the vessel,
which heats the liquid in the vessel to a certain temperature before that, which is below the boiling point of said liquid at atmospheric pressure, which device is arranged near one end of the vessel, and the temperature of the liquid to the other end of the vessel heated in a predetermined gradient to a temperature which is above the boiling point of the liquid.
According to a method known per se for treating milk, cold milk at a temperature of <B> 100 </B> C is sealed in cans and then sterilized at a temperature of 115-118 ° C. If the cold milk cans are immediately placed in the hot sterilization device without prior heating, the quality of the milk is impaired by the formation of a milk deposit on the inside of the cans, which deposit is known as burning. In order to avoid burning, the temperature of the milk cans must be gradually increased to approximately the sterilization temperature by means of a preparatory heat treatment.
According to an already known method for the preparatory treatment with heat, the cans are passed through water in an open or at atmospheric pressure vessel, the temperature of the water being regulated so that it is cool at the entry end of the vessel, and that the temperature of the Water is gradually increased until it reaches approximately the boiling point at the discharge end of the vessel.
It can be seen that the maximum temperature that can be achieved with this method at atmospheric pressure is the boiling point of water (100p C). is, which is why to a certain extent burning occurs when the cans are entered at 1000 C in a sterilizing device, the temperature of which is 11511 C, unless the temperature of the cans is previously increased by being passed through another preheating device, whose Temperature is maintained at 100 ° C-1150 ° C.
The invention now makes it possible to bring the milk cans from a low initial temperature to a high sterilization temperature in one device by prior heating, in a single pressure vessel, e.g. Water as a heating medium is gradually heated from a temperature below the water boiling point at atmospheric pressure to a temperature above the temperature of the water at atmospheric pressure.
The invention is described below with reference to the drawing, which is a vertical axial section through an exemplary embodiment of a device used for carrying out the method according to the invention.
The device 2 for carrying out the method according to the invention has a pressure vessel with a reel and helix, as described in the American patent no. 2536116. The device 2 generally has a cylindrical body 3 with closed ends 4 and 6 and a part of the body forming drain pan 7, which parts together form a pressure vessel.
At one end of the body 3 a pressure-maintaining canister entry valve 9 and at the other end of the body a pressure-maintaining canister discharge valve 11 is provided, said valves in the above-mentioned patent are described ben and cold cans of a reel arranged in the vessel 8 feed, which cans are conveyed in the heated state from the vessel 8 in a sterilizing device not presented without excessively high loss of pressure in the vessel.
The reel 12 has two spaced-apart wheel stars 13 which are attached to a drive shaft arranged in the middle and which carry a number of bumpers 16 made of angle iron on the circumference, so that on the circumference of the reel a number of liner tracks 17 extending in the longitudinal direction is formed. The shaft 14 is mounted in the end faces 4 and 6 of the vessel 8 and is set in rotation by a suitable drive device (not shown) which meshes with a gear 18 wedged onto the shaft.
On the inner wall of the cylindrical body 3, a T-iron guide 19 in the form of a helix of constant pitch guiding the liner is attached, the inlet valve 9 feeding the liner of the spiral at one end, which the liner at the other end to the discharge valve 11 directs.
The reel 12 is located within the guide 19 and cooperates with it in such a way that the cans fall from the feed valve 9 into the can path 17 of the reel, the thread of the T-iron guide 19 engaging the end face of the bushes when the reel is turned pushes them transversely until they reach the discharge valve 11.
The reel 12 is subdivided by circular dividing plates 21, 22, 23 and 24 attached to it, while the trough 7 directly below these dividing plates by dividing plates 21a, <I> 22a, </I> 23a and <I> 24a </ I> is divided into five separate but not isolated heating units or zones 26, 27, 28, 29 and 30. It can be seen from the drawing that the dividing plates do not in any way hinder the passage of the bushes from one zone to the next, just as the dividing plates do not hinder the flow of liquid from one zone to the other.
The water used to heat the cans is pumped through a pipe 32 into the vessel 8 up to a height indicated by the line 33. The water is heated by steam which is fed into the water by steam nozzles 34 in each of zones 26, 27, 28, 29 and 30 in the tub. All steam nozzles 34 are connected via a pipe 35 to a steam source, for example a boiler 37, the nozzles 34 in each zone being regulated independently of one another by a suitable self-acting temperature control device 36, which only so much into the water in the individual zones Steam allows the temperature in each zone to be maintained at a predetermined level.
On the shaft 14 of the reel 12 similar steam nozzles 38 are attached, which in each zone, except the zone 26, conduct steam, which zone 26 is kept coolest. The nozzles 38 complement the nozzles 34 and serve primarily to heat the water more quickly when the device 2 is being prepared for operation. The nozzles 38 can all be regulated by a single regulating valve 39 in a conduit leading from the conduit 35 to the nozzles 38, while the various automatic temperature regulating devices associated with the nozzles are used to maintain the desired temperatures in the various zones 36 serve.
Compressed air is let into the vessel 8 through a pipe 42 so that the water in the vessel 8 is covered by a layer of air. This air layer is kept at a constant pressure, which pressure is above that of the saturated steam, which is equal to the pressure at the highest water temperature to be used in the vessel, i.e. at the temperature of the water in zone 30 an automatic pressure regulating device 43 connected to any known execution that automatically maintains the pressure in the vessel 8 at a predetermined level. A pressure gauge 44 is provided to read the pressure prevailing in the vessel 8.
To carry out the method according to the invention with the aid of the above-described preheating device 2, it is filled with water up to the level indicated by the line 33 and compressed air is pumped through the pipe 42 into the vessel 8, so that the water in the vessel is separated from a layer of air is superimposed. The pressure regulator 43 maintains the desired pressure of the air, which pressure is approximately 0.843 to 1.054 kg per cm 2, which allows the water in zone 30 to be heated to 1150 ° C. without boiling.
The water is then heated by the steam emerging from the nozzles 34 and 38, which are regulated by the valve 39 and the automatic temperature control device 36, so that an average temperature of 600, 820 in the zones 26, 27, 28, 29 and 30 , 93, 1040 or 115 C is maintained.
The milk cans to be preheated are introduced from the entry valve 9 into the helically winding bushing guide formed by the T-iron guide 19 and conveyed by the push rods 16 of the rotating reel 12 to the discharge valve 11. As the cans advance through the heated water in the various zones of the vessel, the temperature of the cans will gradually increase from an initial 130C to approximately 115C.
If the cans are now conveyed from the preheating device 2 into the sterilization device (not shown), in which a temperature of approximately 115 to 1180C is maintained, there is therefore only a very slight increase in temperature and thus no objectionable burning.
It should be noted that the baffles effectively divide the vessel into different heating zones, but do not impede the movement of the cans from zone to zone and allow water and air to flow back and forth between the different zones. Since the cans moving in uninterrupted sequence through the vessel 8 withdraw heat from the water and always move to the zones with the higher temperature on the right-hand side of the drawing, the average temperature in each zone can easily be maintained by the steam nozzles 34, which are regulated automatically by the temperature regulating devices 36.
Although the above description relates in particular to a method for treating canned milk, it should be understood that the method can also be applied to other products located in other containers.
From the above description it can be seen that the method for preheating cans over the previously known methods is an improvement in that the temperature of the cans in a single vessel can be gradually increased to the sterilization temperature with the aid of heated water, with burning in the cans is completely and cheaply avoided. Although only one embodiment of the invention has been illustrated and described, various changes and modifications can of course be made without deviating from the invention.