DE638791C

DE638791C - Process for sterilizing or pasteurizing fruit juices

Info

Publication number: DE638791C
Application number: DES110031D
Authority: DE
Inventors: Erich Capelle
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1933-07-07
Filing date: 1933-07-07
Publication date: 1936-11-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren und Pasteurisieren von Fruchtsäften und ähnlichen leicht verderblichen Flüssigkeiten. Im besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem die zu behandelnde Flüssigkeit beim Durchlaufen eines Durchflußrohres erhitzt wird.The invention relates to a method for sterilizing and pasteurizing fruit juices and similar perishable liquids. In particular, the invention relates to a method in which the to treating liquid is heated when passing through a flow tube.

Bei der Sterilisierung oder Pasteurisierung von flüssigen Lebensmitteln durch Erwärmung der Flüssigkeit dürfen bekanntlich bestimmte Höchsttemperaturen nicht überschritten werden. Überhitzungen haben bei diesen Flüssigkeiten zunächst den Nachteil, daß die Flüssigkeiten in häufig unerwünsch-When sterilizing or pasteurizing liquid food through heating As is known, the liquid must not exceed certain maximum temperatures will. Overheating with these liquids initially has the disadvantage that the liquids are often undesirable.

•5 ter Weise Kochgeschmack annehmen und hierdurch ihren ursprünglichen Frischgeschmack verlieren. Außerdem treten leicht Ausscheidungen auf, die sich an den Wandungen der Erhitzer festsetzen oder gar an diesen anbrennen. Auch wird durch die Ablagerungen der Wärmeübergang von den Erhitzern, auf die Flüssigkeit beeinträchtigt.• Take on the cooked taste in the 5th way and thereby retain its original fresh taste lose. In addition, there is a tendency for precipitates to occur, which stick to the walls of the heater or even get on burn this one. The deposits also reduce the heat transfer from the heaters, on the liquid impaired.

Aus diesen Überlegungen ergibt sich, daß durchaus nicht jeder beliebige bekannte Durchflußerhitzer für die Sterilisation oder Pasteurisation von flüssigen Nahrungsmitteln geeignet ist. Insbesondere sind daher • zunächst alle solche Durchflußerhitzer für die Entkeimungszwecke unvorteilhaft, bei denen die Wandungen der Durchflußrohre von einem flüssigen oder gasförmigen Heizmittel umgeben sind. Da die Wärme von den Rohrwandungen aus an die Flüssigkeit weitergegeben wird, müssen an den Rohrwandungen recht beträchtliche Temperaturen wirksam sein, um auch die am weitesten von der Rohrwandung entfernten Teilchen der strömenden Flüssigkeit hinreichend zu erwärmen. Dies hat aber das erwähnte Überhitzen einzelner. Flüssigkeitsteilchen an den Heizwandungen und dessen schädliche Auswirkungen zur Folge.From these considerations it follows that by no means everyone is known Flow heater for the sterilization or pasteurization of liquid food suitable is. In particular, therefore • all such flow heaters are initially for the disinfection purposes disadvantageous in which the walls of the flow tubes are surrounded by a liquid or gaseous heating medium. Since the heat from the Pipe walls from being passed on to the liquid must be on the pipe walls quite considerable temperatures will be effective at even those furthest from the pipe wall to sufficiently heat removed particles of the flowing liquid. this but has the aforementioned overheating of individual. Liquid particles on the heating walls and its harmful effects.

Ähnliches .gilt auch von den bekannten elektrischen Durchlauferhitzern, bei denen die Erwärmung des Rohres mittels die Rohrwandungen bildender oder die Rohrwandungen umgebender elektrischer Heizelemente erfolgt; denn auch bei diesen können Überhitzungen einzelner Flüssigkeitsteilchen an den wärmeabgebenden Rohrwandungen auftreten. The same applies to the known ones electric water heaters, in which the pipe is heated by means of the pipe walls electrical heating elements forming or surrounding the pipe walls takes place; because even with these overheating can occur individual liquid particles occur on the heat-emitting pipe walls.

Zur Vermeidung dieser Überhitzungen ist bei einem bekannten, zur Sterilisation von Obstsäften u. dgl. bestimmten Durchflußerhitzer die zu behandelnde Flüssigkeit selbst auf Grund ihrer elektrischen Leitfähigkeit als Heizwiderstand verwendet worden. Zu diesem Zwecke sind in dem Durchflußrohr 'To avoid this overheating, a known method is used to sterilize Fruit juices and the like determine the liquid to be treated itself has been used as a heating resistor due to its electrical conductivity. to for this purpose are in the flow tube '

*) Von dem Patentsweher ist als der Erfinder angegeben wordeni*) From the patent payer has been indicated as the inventor

Erich Capelle in Berlin-Friedenau.Erich Capelle in Berlin-Friedenau.

innerhalb des das Rohr durchlaufenden Flüssigkeitsstranges zwei in der Längsrichtung des Rohres verlaufende stabförmige Elekj-; troden angeordnet, die an eine elektrische* Spannungsquelle angeschlossen sind. Der elektrische Strom nimmt hierbei also seinen Weg zwischen den beiden Elektroden unmittelbar durch die zu behandelnde Flüssigkeit und erwärmt diese hierbei. Alle in dem ίο Stromweg befindlichen Flüssigkeitsteilchen haben gleichen Anteil an dem zwischen den Elektroden herrschenden Spannungsgefälle, so daß also auch alle in dem Stromweg befindlichen Flüssigkeitsteilchen in gleichem Maße erwärmt werden. .........within the string of liquid passing through the pipe two rod-shaped electrodes running in the longitudinal direction of the tube; electrodes arranged, which are connected to an electrical * voltage source. Of the Electric current thus takes its path between the two electrodes directly through the liquid to be treated and heats it up in the process. All in that ίο Liquid particles located in the current path have the same proportion of that between the Electrodes prevailing voltage gradient, so that all are located in the current path Liquid particles are heated to the same extent. .........

Doch selbst diese günstige Stromverteilung zwischen den beiden Elektroden des bekannten Erhitzers reicht keineswegs aus, um das Überhitzen einzelner Flüssigkeitsteilchen zu verhindern. Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß als Ursache für diese Überhitzungen die ungleichmäßige elektrische Stromdichte innerhalb des das Rohr durchlaufenden Flüssigkeitsstranges anzusehen ist. . Werden nämlich zwei an Spannung liegende Elektroden in eine elektrisch leitende Flüssigkeit eingetaucht, so ist die elektrische Stromdichte auf der geraden Verbindungslinie zwischen den beiden Elektroden am größten, während sie an anderen Stellen der Flüssigkeit weniger groß, zum Teil sogar gering oder auch gleich Null ist. Somit ist auch bei dem erwähnten bekannten Durchflußerhitzer die Erwärmung unmittelbar zwischen den beiden inmitten des Flüssigkeitsstranges angeordneten Elektroden am größten, in dem Zwischenraum zwischen ' einer jeden Elektrode und der Rohrwandung dagegen sogar gleich Null. Die Stromdichte zwischen den beiden Elektroden und somit die Behandlungstemperatur müßte daher so weit über die erforderliche Höchsttemperatur hinaus gesteigert werden, daß sich bei der Vermengung der erhitzten Flüssigkeit mit der zwischen den Elektroden und der Rohrwandung hmdurchfließenden nichterhitzten Flüssigkeit beim Verlassen des Durchlauferhitzers durch den Temperaturausgleich die gewünschte Endtemperatur einstellt. Eine solche Behandlungsweise der Flüssigkeit ist aber nicht zuverlässig; denn einerseits bietet die Vermengung der erhitzten und der nichterhitzten Flüssigkeit keine einwandfreie Gewähr für eine restlose Entkeimung der gesamten Flüssigkeitsmenge, und andererseits werden die zwischen den Elektroden hindurchfließenden Teilchen durch die erforderliche Überhitzung in ihrem Geschmack und ihrer Güte beeinträchtigt. Von dieser Erkenntnis ausgehend, wird Pasteurisation zwar ebenfalls ein elektrischer Durchflußerhitzer verwendet, bei welchem fder elektrische Strom der Flüssigkeit durch in dem Durchflußrohr befindliche und in dessen Längsrichtung verlaufende Elektroden zugeführt wird, hierbei jedoch zur Erzielung einer über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeitsstranges möglichst gleichmäßigen Stromdichte ein solcher an sich bekannter Durchflußerhitzer vorgesehen, bei dem eine der Elektroden, gegebenenfalls auch mehrere oder sämtliche, am Umfang des das Rohr durchlaufenden Flüssigkeitsstranges angeordnet sind. Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht somit darin, daß sich die in dem Durchflußrohr befindlichen Elektroden nicht inmitten des Flüssigkeitsstranges, sondern an dessen Umfang befinden. Dadurch, daß die elektrische Beheizung den Flüssigkeitsstrang von seinem Umfang her erfaßt, werden alle Flüssigkeitsteilchen in praktisch ₄ gleich hohem Maße erwärmt. Hierdurch wird also eine zuverlässige Entkeimung sämtlicher Flüssigkeitsteilchen erzielt. Da sich ferner keine unter- oder gar unbeheizten Stellen in dem Flüssigkeitsstrang befinden, braucht die Behandlungstemperatur, im Gegensatz zu dem für Fruchtsäfte bekannten Durchflußerhitzer, an keiner Stelle des Flüssigkeitsstranges höher gewählt zu werden, als der erforderlichen Höchsttemperatur entspricht. Dies bedeutet also, daß die in dem Diurchflußrohr wirksame elektrische Stromdichte niedrig gewählt werden kann, zumal auch die in der Längsrichtung des Durchflußrohres verlaufende großflächige Form der Elektroden die Wahl einer möglichst geringen Stromdichte begünstigt.But even this favorable current distribution between the two electrodes of the known heater is by no means sufficient to prevent individual liquid particles from overheating. The present invention is based on the knowledge that the cause of this overheating is to be regarded as the uneven electrical current density within the string of liquid passing through the pipe. . If two electrodes with voltage are immersed in an electrically conductive liquid, the electrical current density is greatest on the straight connecting line between the two electrodes, while it is less large, sometimes even low or even zero, at other points in the liquid. Thus, even in the known flow heater mentioned, the heating is greatest directly between the two electrodes arranged in the middle of the liquid line, but in the space between each electrode and the pipe wall, on the other hand, it is even zero. The current density between the two electrodes and thus the treatment temperature would therefore have to be increased so far above the required maximum temperature that when the heated liquid is mixed with the nonheated liquid flowing through between the electrodes and the pipe wall, the temperature equalization results when it leaves the flow heater Final temperature. However, such a way of treating the liquid is not reliable; because on the one hand the mixing of the heated and the unheated liquid does not offer a perfect guarantee for a complete disinfection of the entire amount of liquid, and on the other hand the taste and quality of the particles flowing through between the electrodes are impaired by the necessary overheating. Based on this knowledge, pasteurization also uses an electric flow heater, in which the electric current is fed to the liquid through electrodes located in the flow tube and running in its longitudinal direction, but here to achieve a current density that is as uniform as possible over the entire cross section of the liquid strand Such a flow heater known per se is provided, in which one of the electrodes, possibly also several or all of them, are arranged on the circumference of the liquid line passing through the pipe. The essential idea of the invention is thus that the electrodes located in the flow tube are not located in the middle of the liquid strand, but on its periphery. Characterized in that the electrical heating detects the liquid leg of its scope, all liquid particles are heated in ₄ practically equal to a high degree. In this way, reliable disinfection of all liquid particles is achieved. Furthermore, since there are no underheated or even unheated points in the liquid line, the treatment temperature, in contrast to the flow heater known for fruit juices, does not need to be selected higher than the required maximum temperature at any point in the liquid line. This means that the electrical current density effective in the flow tube can be selected to be low, especially since the large-area shape of the electrodes running in the longitudinal direction of the flow tube also favors the choice of the lowest possible current density.

In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Durchlauferhitzer im Schnitt dargestellt.In the drawing, two water heaters are shown as exemplary embodiments of the invention shown in section.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist für einen Betrieb des Erhitzers mit Einphasenstrom bestimmt. In ein Forzellanrohr 1 ist eine rohrförmige Elektrode 2 eingeschoben. Das Porzellanrohr schützt das spannungführende Elektrodenrohr 2 \^ror Berührung. Die Gegenelektrode wird durch einen Stab 3 gebildet, welcher in der Achse des Rohres 2 angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie aus einfachen und billigen Konstruktionsteilen aufgebaut ist und daß die durchfließende Flüssigkeit in allen Teilen gleichmäßig vom elektrischen Strom durchsetzt wird.The embodiment shown in Fig. 1 is intended for operation of the heater with single-phase flow. A tubular electrode 2 is inserted into a Forcelain tube 1. The porcelain tube protects the live electrode tube 2 \ ^r or touch. The counter electrode is formed by a rod 3 which is arranged in the axis of the tube 2. This arrangement has the advantage that it is made up of simple and inexpensive structural parts and that the flowing liquid is uniformly penetrated by the electric current in all parts.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bezieht sich auf Durchlauferhitzer, die mit Drehstrom betrieben werden sollen. An der einen Wandung eines Porzeilanrohres 4 sind drei stabförmige Elektroden 5 angebracht,The embodiment according to FIG. 2 relates to water heaters which are to be operated with three-phase current. On one wall of a porcelain pipe 4 three rod-shaped electrodes 5 are attached,

erfindungsgemäß für die Sterilisation oder und zwar sind sie in schwalbenschwanz-according to the invention for sterilization or namely they are in dovetail

förmige Nuten eingelegt. Auch bei dieser Anordnung wird die Flüssigkeit sehr gleichmäßig vom elektrischen Strom durchsetzt. Die Schwalbenschwanzbefestigung stabförmiger Elektroden kann auch für Durchlauferhitzer mit zwei Elektroden verwendet* werden.shaped grooves inserted. With this arrangement too, the liquid is very uniform interspersed with electricity. The dovetail mounting of rod-shaped electrodes can also be used for instantaneous water heaters with two electrodes * will.

Es sei noch erwähnt, daß Durchlauferhitzer in ähnlicher Form, wie es das, Ausführungsbeispiel nach Fig. ι zeigt, an sich bekannt sind. Die bekannten Durchflußerhitzer dienen jedoch nicht der Sterilisierung oder Pasteurisierung von Fruchtsäften o. dgl., sondern sind für einen ganz anderen Zweck bestimmt, nämlich als Heißwasserbereiter zum Anschluß an Wasserleitungsnetze. Darüber hinaus sind aber auch die Betriebsbedingungen eines Heißwasserbereiters und eines Sterilisierungs- bzw. Pasteurisierungsgerätes für Fruchtsäfte u. dgl. grundverschieden. Beim Heißwasserbereiter handelt es sich in erster Linie darum, eine bestimmte Wassermenge in sehr kurzer Zeit auf möglichst hohe Temperaturen zu bringen, ohne Rücksicht auf den Verlauf der Temperatur änderungen, bis zum Erreichen der gewünschten Endtemperatur. Bei der Sterilisierung bzw. Pasteurisierung dagegen darf einerseits keines der Flüssigkeitsteilchen auch nur vorübergehend eine bestimmte Höchsttemperatur überschreiten, andererseits aber auch keines der Flüssigkeitsteilchen untererhitzt bleiben. Bei dem Heißwasserdurchflußerhitzer sind daher möglichst hohe elektrische Stromstärken in der Flüssigkeit erwünscht, wobei es auf Urtgleichmäßigkeiten in der elektrischen Stromdichte überhaupt nicht ankommt; die Rohrform der einen Elektrode ist "hierbei lediglich aus baulichen Gründen gewählt worden. Bei dem gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung gelangenden 'iSterilisierungs- bzw. Pasteurisierungsgerät dagegen ist die Rohrform der einen Elektrode gewählt worden, um durch möglichst gleichmäßige Verteilung der Stromdichte in Verbindung mit einer geringen Stromstärke Überhitzungen der Flüssigkeit zu verhüten. Die bekannten Heißwasserbereiter vermögen somit keinerlei Anregungen zu bieten, die zu der vorliegenden Erfindung führen könnten.It should also be mentioned that the water heater in a similar form as the embodiment according to Fig. ι shows, are known per se. The well-known flow heaters are used but not the sterilization or pasteurization of fruit juices or the like, but are intended for a completely different purpose, namely as a hot water heater for connection to water supply networks. In addition, however, the operating conditions of a hot water heater and a Sterilization or pasteurization device for fruit juices and the like are fundamentally different. In the case of the hot water heater, it is primarily a question of a certain amount of water to bring them to the highest possible temperature in a very short time, regardless of the course of the temperature changes, until the desired final temperature is reached. When sterilizing or Pasteurization, on the other hand, must not allow any of the liquid particles, even temporarily exceed a certain maximum temperature, but on the other hand none of the liquid particles remain underheated. In the case of the hot water flow heater, the electrical current strengths are therefore as high as possible Desired in the liquid, whereby it depends on primordial uniformities in the electrical Current density does not matter at all; the tubular shape of one electrode is "here was only chosen for structural reasons. In the case of the present Invention for the use of a sterilization or pasteurization device on the other hand, the tubular shape of one electrode has been chosen to be as uniform as possible Distribution of the current density in connection with a low current intensity to prevent overheating of the liquid. The known hot water heaters are therefore unable to offer any suggestions that could lead to the present invention.

Claims

Patent claims:

i. Process for sterilizing or pasteurizing fruit juices and the like perishable liquids by means of the electric current passing through the liquid, which the liquid is supplied by electrodes located in a flow tube and running in its longitudinal direction, characterized by the use of a flow heater known per se, in which one of the electrodes, optionally also several or all, are arranged on the circumference of the line of liquid passing through the pipe.

2. The method according to claim 1, characterized by using a water heater with the electrodes rest against the inner wall of an insulating tube made of a substance that cannot be attacked by the liquid.

1 sheet of drawings