DE3303963A1

DE3303963A1 - Process for operating a plant for heating and subsequent cooling of a product, in particular milk

Info

Publication number: DE3303963A1
Application number: DE19833303963
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 3200 Hildesheim Buchwald
Original assignee: GEA Ahlborn GmbH and Co KG
Current assignee: GEA Ahlborn GmbH and Co KG
Priority date: 1983-02-05
Filing date: 1983-02-05
Publication date: 1984-08-09

Abstract

The invention relates to a process according to the generic part of the sole patent claim. To prevent the permitted bacterial count being exceeded, that is in the cooling apparatus provided directly prior to the outlet of the milk, according to the invention it is proposed that the heater impinged by the heating agent of the highest temperature is impinged by the cooling agent of the highest temperature, while the cooler impinged by the coolant of the lowest temperature is impinged by the heating agent of the lowest temperature.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Method for operating a system for

Erhitzen und anschließendem Abkühlen eines Produktes, insbesondere Milch Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Erhitzen und anschliessendem Abkühlen eines Produktes, insbesondere Milch. Nach einer bekannten Methode wird das Produkt, z. B. Milch, im Gegenstrom zu einem Heizmittel als wärmeaufnehmendes Mittel durch eine bestimmte Anzahl von Erhitzern hindurchgeführt. Nach Erreichen einer bestimmten Höchsttemperatur wird die Milch im Gegenstrom zu einem Kühlmittel in Kühivorrichtungen eingeleitet, wo sie auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wird. Im Verlaufe dieses Prozesses muß die Milch auch einen Temperaturbereich zwischen 30 - 400 C durchströmen, der namentlich in der unmittelbar vor dem Austritt der Milch liegenden Kühlvorrichtung liegt. Damit tritt aber dort die Gefahr ein, daß die zulässige Anzahl der Bakterien überschritten wird, wodurch die qualität und Haltbarkeit der Milch entscheidend beeinträchtigt werden. In der Strömungsgrenzschicht im unmittelbaren Bereich der Wandnähe in dieser Kühlvorrichtung ist die Strömungsgeschwindigkeit gleich Null, so daß ein Stoffaustausch infolge Diffusion nicht stattfindet. In dieser Grenzschicht verweilen demnach auch Bakterien, die bei optimalen Wachstumstemperaturen im Laufe von Stunden zu wachsen beginnen. Die sich anreichernde Bakterienflora in diesem Bereich stößt als Folge von Diffusion Bakterien in den Milchstrom ab und reinfiziert diesen wieder. Damit werden das Pasteurisierergebnis teilweise wieder rückgängig gemacht und die Haltbarkeit der Milch wieder herabgesetzt. Eine Vermehrung von pathogenen Keimen findet nicht statt, da letztere bei den gewählten Erhitzungstemperaturen abgetötet werden. Heating and subsequent cooling of a product, in particular Milk The invention relates to a method for operating a plant for Heating up and then cooling down a product, especially milk. To One known method is the product, e.g. B. milk, in countercurrent to a heating means passed through a certain number of heaters as a heat-absorbing agent. After reaching a certain maximum temperature, the milk is countercurrent to it a coolant is introduced into cooling devices, where they are at the required level Temperature is cooled. In the course of this process, the milk must also have one Temperature range between 30 - 400 C flow through, especially in the immediate is located in front of the exit of the milk lying cooling device. But with that occurs there a risk that the permitted number of bacteria will be exceeded, whereby the quality and shelf life of the milk are decisively impaired. In the Flow boundary layer in the immediate vicinity of the wall in this cooling device is the flow velocity equal to zero, so that a mass transfer does not take place due to diffusion. Accordingly, they also linger in this boundary layer Bacteria that grow over the course of hours at optimal growth temperatures kick off. The accumulating bacterial flora in this area bumps as a result by diffusion of bacteria into the milk stream and reinfected it again. In order to the pasteurization result and the shelf life are partially reversed the milk again lowered. A multiplication of pathogenic germs does not take place instead, since the latter are killed at the selected heating temperatures.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der fraglichen Art aufzuzeigen, mit dessen Hilfe ein Überschreiten der zulässigen Bakterienanzahl namentlich in der unmittelbar vor dem Austritt der Milch angeordneten Kühlvorrichtung mit Sicherheit verhindert werden kann. The object of the invention is to show a method of the type in question, with the help of which the permitted number of bacteria is exceeded, in particular in the cooling device arranged immediately in front of the milk outlet with certainty can be prevented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Überschreiten einer bestimmten, zulässigen Bakterienzahl in der Milch der mit dem Heizmittel höchster Temperatur beaufschlagte Erhitzer mit dem Kühlmittel höchster Temperatur beaufschlagt wird, während der mit dem Kühlmittel tiefster Temperatur beaufschlagte Kühler mit dem Heizmittel tiefster Temperatur beaufschlagt wird. This object is achieved in that when exceeded a certain, permissible number of bacteria in the milk is the highest with the heating medium Temperature-acted heater acted upon with the coolant of the highest temperature is, while the coolant acted upon with the coolant at the lowest temperature with the lowest temperature is applied to the heating medium.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird das Temperaturniveau an der kritischen Stelle, also namentlich in der unmittelbar vor dem Milchaustritt liegenden Kühlvorrichtung über den kritischen Bereich von 30 - 400 C angehoben, so daß eine Vermehrung de-r Bakterien über die zulässige Anzahl hinaus mit Sicherheit verhindert wird. By the proposal according to the invention, the temperature level is the critical point, namely in the one immediately before the milk leakage lying cooling device raised above the critical range of 30 - 400 C, so that a multiplication of the bacteria beyond the permissible number with certainty is prevented.

Die erfindungsgemäße Methode ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In dieser zeigen in rein schematischer Weise: fig. 1 eine Ansicht einer Anlage zum Erhitzen und anschließend-em Abkühlen eines Produktes, bei welcher die herkömmliche Verfahrensweise angewandt wird, Fig. 2 eine Ansicht einer Anlage zum Erhitzen und anschließendem Abkühlen eines Produktes, bei welcher die erfindungsgemäße Verfahrensweise zur Anwendung gelangt. The method according to the invention is shown below with reference to the drawing illustrated in more detail. In this show in a purely schematic way: fig. 1 is a view of a system for heating and then cooling a product, in which the conventional procedure is used, Fig. 2 is a view a system for heating and subsequent cooling of a product, in which the procedure according to the invention is used.

Zunächst soll anhand der Fig. 1 der Zeichnung das Verfahren zum Betrieb einer Anlage zum Erhitzen und anschließendem Abkühlen eines in einer Leitung strömenden Produktes, z. B. Milch, beschrieben werden, und zwar in einem Zustand, in welchem der zulässige Bakterienpegel in der Milch noch nicht überschritten ist. First of all, the method of operation will be based on FIG. 1 of the drawing a system for heating and then cooling a flowing in a line Product, e.g. B. milk, are described in a state in which the permissible bacteria level in the milk has not yet been exceeded.

Mit 1 - 3 sind Erhitzer bezeichnet, während mit 4 - 6 Kühivorrichtungen angedeutet sind. Wie im folgenden noch näher ausgeführt wird, durchströmt die Milch als wärmeaufnehmendes Mittel im Gegenstrom die einzelnen Erhitzer 1 -3, um nach Erreichen einer bestimmten Höchsttemperatur in den Kühlvorrichtungen 4 - 6 auf die zur Verarbeitung oder weiteren Verwendung erforderliche Temperatur abgekühlt zu werden. Dabei durchströmt die Milch die Kühivorrichtungen 4 - 6 im Gegenstrom zu einem Kühlmittel. With 1 - 3 heaters are designated, while with 4 - 6 cooling devices are indicated. As will be explained in more detail below, the milk flows through it as a heat-absorbing agent in countercurrent, the individual heater 1 -3 to after Reaching a certain maximum temperature in the cooling devices 4 - 6 on the for processing or further use cooled down to the temperature required will. The milk flows through the cooling devices 4 - 6 in countercurrent a coolant.

Die Milch tritt in die Milchleitung an der mit "Produkt-Eintritt" gekennzeichneten Stelle ein und durchsetzt zunächst die Leitungsabschnitte 7 - 12, um anschliessend daran über die nachfolgenden Leitungsabschnitte 13 - 17 den Erhitzern 3, 2 und 1 zugeführt zu werden, wie dies die Fig. 1 der Zeichnung im einzelnen zeigt. In diesen Erhitzern 3, 2, 1 wird die Milch auf die maximale Temperatur von etwa 0 85 C erwärmt. The milk enters the milk line at the "product entry" marked point and first penetrates the line sections 7 - 12, in order to then access the heater via the following line sections 13-17 3, 2 and 1 to be supplied, as shown in FIG. 1 of the drawing in detail. In these heaters 3, 2, 1 the milk is heated to the maximum temperature of about 0 85 C heated.

Die Milch strömt dann über die Leitungsabschnitte 18 - 30 durch die Kühivorrichtungen 4 - 6 hindurch, um an der mit "Produkt-Austritt" gekennzeichneten Stelle bei einer Temperatur von etwa 80 C die Rohrleitung zu verlassen. The milk then flows via the line sections 18-30 through the Cooling devices 4 - 6 through to the "product outlet" marked Place at a temperature of about 80 C to leave the pipeline.

Mit den Bezugsziffern 31 - 36 sind Zweigventile gekennzeichnet, welche durch entsprechendes Umschalten in zwei Richtungen derart schaltbar sind, daß die Milch wahlweise einen von zwei Strömungswegen nehmen kann. So kann beispielsweise die Milch durch entsprechendes Einstellen des Zweiwegeventiles 31 entweder vom Leitungsabschnitt 7 in den Leitungsabschnitt 8 oder aber in den Leitungsabschnitt 16 strömen. Da derartige Zweiwegeventile an sich bekannt sind, kann auf weitere Einzelheiten verzichtet werden. With the reference numerals 31-36 branch valves are identified, which can be switched by switching in two directions in such a way that the Milk can optionally take one of two flow paths. For example the milk by appropriately setting the two-way valve 31 either from the line section 7 flow into the line section 8 or else into the line section 16. Since such Two-way valves are known per se, further details can be dispensed with.

Die Erhitzer 1 - 3 werden von einem Heizmittel, z. B. Warmwasser, beaufschlagt, welches in dem Wärmeaustauscher 37 erwärmt wird, der beispielsweise über eine Dampfleitung 38 beaufschlagt wird. Das Heizmittel strömt dabei vom Wärmeaustauscher 37 ausgehend über den Leitungsabschnitt 39, das Zweiwegeventil 40, den Leitungsabschnitt 41, das Zweiwegeventil 42, den Leitungsabschnitt 43, das Zweiwegeventil 44, die Leitungsabschnitte 45 - 47, das Zweiwegeventil 48 und die Leitungsabschnitte 49, 49a, in welchen das Heizmittel seine tiefste Temperatur erreicht hat. Das auf diese Weise abgekühlte Heizmittel wird über die Pumpe 50 einem als Kühler arbeitenden Wärmeaustauscher 51 zugeführt, der über die Kühileitung 52 beaufschlagt wird. In dem als Kühler arbeitenden Wärmeaustauscher 51 wird das Heizmittel auf etwa 80 C abgekühlt und gelangt über den Leitungsabschnitt 53, das Zweiwegeventil 54 sowie den Leitungsabschnitt 55 in die Kühlvorrichtung 6, die, das abgekühlte Heizmittel im Gegenstrom zu dem milchführenden Leitungsabschnitt 28 durchströmt. The heaters 1-3 are operated by a heating means, e.g. B. hot water, applied, which is heated in the heat exchanger 37, for example is acted upon via a steam line 38. The heating medium flows from the heat exchanger 37 starting via the line section 39, the two-way valve 40, the line section 41, the two-way valve 42, the line section 43, the two-way valve 44, the Line sections 45 - 47, the two-way valve 48 and the line sections 49, 49a, in which the heating medium has reached its lowest temperature. That on this Way cooled heating medium is operated as a cooler via the pump 50 Heat exchanger 51 supplied, which is acted upon via the cooling line 52. In the heat exchanger 51, which works as a cooler, is heated to around 80.degree cooled and reaches the line section 53, the two-way valve 54 and the line section 55 into the cooling device 6, the, the cooled heating means flows through in countercurrent to the milk-carrying line section 28.

Das in der Kühlvorrichtung 6 erwärmte Heizmittel strömt darein über die Leitungsabschnitte 56, 56a und 57 in die Kühlvorrichtung 5 und von da aus über die Leitungsabschnitte 58 und 59 in die Kühlvorrichtung 4. Das auf diese Weise erwärmte Heizmittel wird dann über das Zweiwegeventil 60 und den Leitungsabschnitt 61 der Pumpe 62 zugeführt, die das Heizmittel in den Wärmetauscher 37 drückt. The heating medium heated in the cooling device 6 flows into it the line sections 56, 56a and 57 in the cooling device 5 and from there over the line sections 58 and 59 in the cooling device 4. The heated in this way Heating means is then via the two-way valve 60 and the line section 61 of the Pump 62 is supplied, which presses the heating medium into the heat exchanger 37.

Es soll einmal angenommen werden, daß in der Kühlvorrichtung 6 die kritische Temperatur der Milch von etwa 30 - 400 C unterschritten wird mit der Folge der Vermehrung der im Mi lchstrom vorhandenen Bakterien über den höchst zulässigen Wert hinaus. It should be assumed that in the cooling device 6 the critical temperature of the milk of about 30 - 400 C is fallen below with the result the multiplication of the bacteria present in the milk flow beyond the maximum permissible Value addition.

Wie aus Fig. 2- ersichtlich, tritt die Milch an der mit "Produkt-Eintritt" angedeuteten Stelle in die Leitung 7 ein und durchströmt die Leitungsabschnitte 7 - 11, wie dies auch bei der Darstellung nach Fig. 1 der Zeichnung der Fall ist. Die Zweiwegeventile 31 - 34 sind entsprechend geschaltet. Die Zweiwegeventile 35 und 36 werden dann so eingestellt, daß in Abkehr von der Schaltung nach Fig. 1 die Milch über den Leitungsabschnitt 28 die Kühlvorrich.tung 6 durchströmt und von da aus über den Leitungsabschnitt 12 den Erhitzern 1 - 3 und anschließend daran den Kühlvorrichtungen 4 und 5 in der gleichen Weise wie bei Fig. 1 zugeführt wird. As can be seen from Fig. 2-, the milk occurs at the "product entry" indicated point in the line 7 and flows through the line sections 7-11, as is also the case with the representation according to FIG. 1 of the drawing. The two-way valves 31-34 are switched accordingly. The two-way valves 35 and 36 are then set so that, in departure from the circuit of FIG. 1, the Milk flows through the cooling device 6 via the line section 28 and from there from the heaters 1 - 3 via the line section 12 and then the Cooling devices 4 and 5 in the same way as in Fig. 1 is supplied.

Dann wird in Abweichung von der Schaltung nach Fig. 1 der Zeichnung das Zweiwegeventil 34 so geschaltet, daß die Milch die Kühivorrichtung 5 über den Leitungsabschnitt 25 verläßt und über die Leitungsabschnitte 63, 64 sowie das Zweiwegeventil 65 dem Leitungsabschnitt 30 zugeführt wird, über welchen die abgekühlte Milch ihrer weiteren Verwendung zugeführt wird.Then, in a departure from the circuit of FIG. 1 of the drawing the two-way valve 34 switched so that the milk, the cooling device 5 on the Line section 25 leaves and over the line sections 63, 64 and the two-way valve 65 is fed to the line section 30, via which the cooled milk of their further use is supplied.

In Abweichung vom Schaltschema nach Fig. 1 wird das Zweiwegeventil 40 so eingestellt, daß das Heizmittel an dem Erhitzer 1 vorbeigeführt und dem Erhitzer 2 über das Zweiwegeventil 44 dem Erhitzer 3 zugeführt wird. Das Zweiwegeventil 48 ist dabei so geschaltet, daß es das abgekühlte Heizmittel über den Leitungsabschnitt 65 und das Zweiwegeventil 54 sowie den Leitungsabschnitt 55 der Kühlvorrichtung 6 zuführt mit der Folge, daß dort das Temperaturniveau über den kritischen Wert von 30 - 400 C angehoben wird. Das Überschreiten der kritischen Bakterienzahl wird auf diese Weise verhindert. In deviation from the circuit diagram of FIG. 1, the two-way valve 40 set so that the heating medium bypasses the heater 1 and the heater 2 is fed to the heater 3 via the two-way valve 44. The two-way valve 48 is switched so that it cools the heating medium over the line section 65 and the two-way valve 54 and the line section 55 of the cooling device 6 supplies with the result that there the temperature level above the critical value is raised from 30 - 400 C. Exceeding the critical bacteria count will prevented in this way.

Das Heizmittel wird dann über die Leitungsabschnitte 66 und 49a sowie die Pumpe 50 dem als Kühler arbeitenden Wärmeaustauscher 51 zugeführt. The heating means is then via the line sections 66 and 49a as well the pump 50 is fed to the heat exchanger 51 operating as a cooler.

Nachdem die Kühlvorrichtung 6 mit dem Heizmittel beaufschlagt wird, wird sinngemäß die Heizvorrichtung 1 mit dem erwärmten Kühlmittel beaufschlagt. Dabei wird das Zweiwegeventil 60 so geschaltet, daß es über die Leitungsabschnitte 67 und 41 dem Erhitzer 1 zugeführt wird. Durch Schaltung der Zweiwegeventile 42 und 68 wird das Kühlmittel über den Leitungsabschnitt 61a sowie die Pumpe 62 dem als Erhitzer arbeitenden Wärmeaus-tauscher 37 zugeführt. After the heating medium has been applied to the cooling device 6, the heating device 1 is accordingly acted upon with the heated coolant. The two-way valve 60 is switched so that it is over the line sections 67 and 41 is fed to the heater 1. By switching the two-way valves 42 and 68 is the coolant via the line section 61a and the pump 62 dem as a heater working heat exchanger 37 supplied.

Tritt der kritische Zustand nicht erst in der Kühlvorrichtung 6, sondern bereits in der Kühlvorrichtung 5 ein, dann liegt es auf der Hand, durch entsprechende Anordnung weiterer Rohrleitungen bzw. Zweiwegeventile die Kühlvorrichtungen 5 und 6 mit dem in dem Erhitzer 3 abgekühlten Heizmittel zu beaufschlagen, während die beiden Erhitzer 1 und 2 mit dem in der Kühlvorrichtung 4 abgekühlten Kühlmittel beaufschlagt werden. Auch in diesem Falle gilt die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches niedergelegte Formel. If the critical state does not first occur in the cooling device 6, but already in the cooling device 5, then it is obvious to go through corresponding arrangement of further pipes or two-way valves the cooling devices 5 and 6 to apply the heating medium cooled in the heater 3, while the two heaters 1 and 2 with the coolant cooled in the cooling device 4 be applied. In this case, too, the characterizing part of the claim applies laid down formula.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H Procedure for operating a system for Heating and subsequent cooling of a product flowing in a line, especially milk, with heaters, through which the milk as heat-absorbing Means flowing through in countercurrent to a heating means and with cooling devices, which the milk in countercurrent after reaching a certain maximum temperature permeated to a coolant, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that if a certain, permissible number of bacteria in the milk is exceeded, the with the heater with the highest temperature applied to the heating medium with the highest coolant Temperature is applied during the lowest temperature with the coolant acted upon cooler is acted upon with the heating medium at the lowest temperature.