專利名稱：用于混合和熱處理液體產(chǎn)品的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于混合和熱處理液體產(chǎn)品尤其是飲料的裝置和方法。
背景技術(shù)：
通過將濃縮產(chǎn)品(product concentrate)和諸如水的稀釋液體以預定的混合比率通過間歇操作和作為連續(xù)的部分產(chǎn)品流結(jié)合來混合成成品的飲料。在大多數(shù)情況下，在產(chǎn)品已混合之后，對產(chǎn)品進行熱處理以確保特定的保存期限或產(chǎn)品品質(zhì)。然而，利用這種程序，在產(chǎn)品流中后繼的灌裝單元停頓的情況下，既不可能快速啟動也不可能快速關(guān)閉系統(tǒng)。這就需要大量設(shè)備用于中間產(chǎn)品的存儲，和/或會使得產(chǎn)品損失。作為選擇，WO 02/094040A1提出在第一熱交換器中加熱稀釋液體，使經(jīng)加熱的稀釋液體的第一部分與濃縮產(chǎn)品混合，并在第二熱交換器中加熱該混合物。熱處理后的混合物之后與之前經(jīng)加熱的稀釋液體的第二部分結(jié)合以最終混合成產(chǎn)品。然而，在生產(chǎn)中斷的情況下，這還需要大量的設(shè)備并且不能圓滿地解決上面提及的問題。因此，需要在這方面有所改進的方法和與現(xiàn)有技術(shù)相比簡化的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的方法和與現(xiàn)有技術(shù)相比簡化的裝置。利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置實現(xiàn)該目的。相應地，該裝置包括第一供給管， 用于供給濃縮產(chǎn)品；第二供給管，用于供給用來稀釋濃縮產(chǎn)品的含水稀釋液體(aqueous dilution liquid)；第一蒸汽噴射器，其設(shè)置在第一供給管處以將第一流量蒸汽(quantity flow)引入到濃縮產(chǎn)品中；以及第二蒸汽噴射器，其設(shè)置在第二供給管處以將第二流量蒸汽引入到稀釋液體中。因此，能夠同時對濃縮產(chǎn)品和稀釋液體進行熱處理和稀釋。尤其是在加工中能夠?qū)饪s產(chǎn)品稀釋到尤其適于最終混合的濃度。蒸汽噴射能夠容易地配送，并且在生產(chǎn)停頓的情況下能夠迅速地中斷蒸汽噴射，從而能夠避免不期望的濃縮產(chǎn)品以高溫長時間停留。蒸汽噴射在需要時允許頻繁起動-停止的操作，從而可省去產(chǎn)品緩沖器或至少在更小程度上需要緩沖器。此外，能夠避免由于產(chǎn)品過熱產(chǎn)生的產(chǎn)品損失。能夠?qū)⒄羝麌娚淦鬟B接到共用的蒸汽供給系統(tǒng)上，這能夠進一步減少所需設(shè)備的數(shù)量。尤其是，可省去額外的用于稀釋液體的熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的實施例進一步包括混合器件，其用于使借助于所述第一蒸汽噴射器已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品和借助于所述第二蒸汽噴射器已導入有蒸汽的所述稀釋液體混合。因此，以這種方式熱處理和稀釋過的部分產(chǎn)品流在它們匯合時能夠以預定的混合比率混合。因此，可省去單獨的混合系統(tǒng)。因而，可減少投入成本、維護成本以及空間要求。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的尤其有利的實施例中，在第一蒸汽噴射器和混合器件之間設(shè)置測量裝置，所述測量裝置用于確定在已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品中代表產(chǎn)品的品質(zhì)的成分的濃度，尤其是用于確定含糖量。通過這樣，能夠測量出用冷凝的第一流量蒸汽稀釋的濃縮產(chǎn)品的濃度，并且能夠觀測利于后續(xù)混合的數(shù)值范圍。為此，例如能夠根據(jù)用第一蒸汽噴射器下游的濃度計測量到的濃度來調(diào)節(jié)第一流量蒸汽。在第一蒸汽噴射器和混合器件之間以及在第二蒸汽噴射器和混合器件之間，優(yōu)選地分別設(shè)置流量計和溫度測量裝置，用于監(jiān)控已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品和已導入有蒸汽的稀釋液體。因此，能夠監(jiān)控或調(diào)節(jié)熱處理的質(zhì)量和混合產(chǎn)品中的混合比率。一個有利的實施例進一步包括調(diào)節(jié)器以調(diào)節(jié)第一和第二流量蒸汽。因此，能夠觀察用于濃縮產(chǎn)品和稀釋液體中的熱處理的最小溫度，同時，尤其能夠在濃縮產(chǎn)品中對利于混合的稀釋進行調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，進一步設(shè)置在混合器件下游連接的熱保持器件。因此，能夠使熱處理延長，直至達到可能需要的總的處理持續(xù)時間為止。因而，能夠使熱處理適于特定的品質(zhì)要求，例如為了巴氏滅菌或殺菌，即使是利用未改變的第一流量蒸汽。所設(shè)定的目的進一步利用根據(jù)權(quán)利要求7的方法來實現(xiàn)。所述方法包括以下步驟a)提供濃縮產(chǎn)品；b)提供用來稀釋濃縮產(chǎn)品的含水稀釋液體；c)提供蒸汽；c)將第一蒸汽流引入到提供的濃縮產(chǎn)品中以熱處理和稀釋濃縮產(chǎn)品；以及d)將第二蒸汽流引入提供的稀釋液體中以熱處理和稀釋稀釋液體。因而，可將兩個生產(chǎn)過程——即熱處理和適于混合的稀釋調(diào)節(jié)——結(jié)合成一個過程。而且，蒸汽噴射適于多種不同的產(chǎn)品，例如還適于纖維產(chǎn)品或包含水果片的產(chǎn)品。優(yōu)選地，將濃縮產(chǎn)品和稀釋液體提供成連續(xù)流并且允許蒸汽并行導入其中。因而， 可對兩股流同時或者至少在時間上重疊地進行處理和稀釋。在需要時能夠快速地中斷兩股流和蒸汽的供給以避免不期望地加熱濃縮產(chǎn)品。在所述方法的尤其有利的實施例中，在引入的蒸汽冷凝(condensation)后測量已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品中代表產(chǎn)品的品質(zhì)的成分的濃度，尤其是確定含糖量。因而，當測量濃度時容易想到要考慮引入的流量蒸汽，并且能夠以高的精度測量濃度。優(yōu)選地，此處測量白利度值即Brix值。優(yōu)選地，在引入的蒸汽冷凝后分別測量已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品的流量和已導入有蒸汽的稀釋液體的流量。因此，用于測量總內(nèi)容物時會考慮到引入的蒸汽的數(shù)量以及提供的濃縮產(chǎn)品和稀釋液體的流量。然而，還將可能的是，單獨地分別測量第一和第二流量蒸汽，例如，在它們被引入到蒸汽噴射器的同時單獨地分別測量第一和第二流量蒸汽，也可在引入蒸汽之前單獨地分別測量濃縮產(chǎn)品和稀釋液體的流量。優(yōu)選地，根據(jù)在混合產(chǎn)品中測量到的代表產(chǎn)品的品質(zhì)的成分的濃度、尤其是含糖量來調(diào)節(jié)流量的比率。因此，在混合過程期間，能夠使產(chǎn)品品質(zhì)連續(xù)地適應目標。為此，Brix 值尤其適于作為控制參數(shù)。優(yōu)選地，已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品和稀釋液體呈第一和第二含水混合相(aqueous mixing phase)的形式以預定的混合比率尤其是根據(jù)測量的流量匯合在一起以最終混合成產(chǎn)品。因此，能夠容易地調(diào)節(jié)預定的產(chǎn)品品質(zhì)。在有利的實施例中，通過將蒸汽引入到濃縮產(chǎn)品和稀釋液體中，能夠獲得最小溫度，尤其是用于產(chǎn)品的巴氏滅菌或殺菌。因此，可省去或至少減少對混合產(chǎn)品的單獨加熱。結(jié)果，由于生產(chǎn)停頓而產(chǎn)生的不期望的最終混合產(chǎn)品過熱而引起的產(chǎn)品損失可以降低。優(yōu)選地，通過保持最小溫度而使最終混合產(chǎn)品保溫，尤其是用于產(chǎn)品的巴氏殺菌或滅菌。因此，甚至對需要相對長處理時間的產(chǎn)品也能夠以高的吞吐能力對其進行熱處理、 稀釋以及混合。因而，在這些情況下，也能夠精確地保持預定的混合比率。在方法的尤其有利的實施例中，從混合后的且經(jīng)熱處理過的產(chǎn)品中提取出的熱被返回(return)以用于預熱稀釋液體。因此，能夠有效的回收熱能并將其供給到稀釋液體， 稀釋液體對于潛在的過熱不是很關(guān)鍵的。因而能夠使裝置在生產(chǎn)停頓的情況下經(jīng)濟地工作并且不會限制產(chǎn)品品質(zhì)。


附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例。單幅的圖1示出了該裝置的框圖。
具體實施例方式相應地，根據(jù)本發(fā)明的裝置1，其優(yōu)選地允許進行連續(xù)混合，包括用于濃縮產(chǎn)品K 的第一供給管3和用于諸如水的稀釋液體W的第二供給管5。在供給管3、5處，分別設(shè)置一個蒸汽噴射器7、9，以用于將第一蒸汽流Dl引入到濃縮產(chǎn)品K，以及將第二蒸汽流D2引入到稀釋液體W。蒸汽流D1、D2能夠?qū)饪s產(chǎn)品K和稀釋液體W加熱到目標溫度Tl、T2。目標溫度Tl、T2優(yōu)選是相同的，但是也可根據(jù)產(chǎn)品P而變化。蒸汽流Dl、D2冷凝并與濃縮產(chǎn)品K和稀釋液體W混合以形成含水混合相Ml和M2。在處理中，濃縮產(chǎn)品K和第一蒸汽流 Dl的質(zhì)量流添加到第一混合相Ml的質(zhì)量流，而稀釋液體W和第二質(zhì)量流D2的質(zhì)量流添加到第二混合相M2的質(zhì)量流。裝置1進一步包括可控的混合器件11，所述混合器件11例如可以為噴嘴或噴射器，以將混合相Ml、M2以可調(diào)節(jié)的比率結(jié)合成最終的混合產(chǎn)品P。噴射器7、9借助于連接管13、15、設(shè)置于它們的每一個處的溫度測量裝置17a、17b和流量計19a、19b與混合器件 11連接。應當理解的是，混合器件11可包括連接管13、15的多個區(qū)段以在這些區(qū)段處或在噴射器7、9的區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)混合相Ml、M2的混合比率。在用于混合相Ml的連接管13處，進一步設(shè)置濃度計21a以測量產(chǎn)品P的代表成分(特征成分)的濃度，諸如含糖量，尤其是混合相Ml的Brix值。在從混合器件11引出的產(chǎn)品管23處設(shè)置相應的濃度計21c。產(chǎn)品管23依次通向熱保持器件25，所述熱保持器件25的功能在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，因此不再詳細描述。然而，優(yōu)選地，所述熱保持器件25 被設(shè)計為使得用于產(chǎn)品P的熱處理的最小溫度或目標溫度T3如在蒸汽噴射器7、9的區(qū)域內(nèi)一樣不會下降。優(yōu)選地，另一溫度測量裝置17c設(shè)置在熱保持裝置25的出口區(qū)域中用于溫度控制。如果混合相Ml和M2的溫度Tl和T2彼此不同，則最終的混合產(chǎn)品P的溫度T3 優(yōu)選地為Tl和T2之間的混合溫度?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的裝置1可包括回熱器件27，所述回熱器件27具有相對于產(chǎn)品流在出口側(cè)的熱交換器四和在入口側(cè)的熱交換器31，以在灌裝之前從經(jīng)熱處理過的產(chǎn)品P提取熱并且供給經(jīng)熱處理過的產(chǎn)品P到稀釋液體W，以使稀釋液體W在被引入到第二噴射器9之前被預熱。因而，能夠回收加熱能量，原則上通過類似地方式對濃縮產(chǎn)品K進行預熱也是可能的，此處在生產(chǎn)停頓的情況下對于產(chǎn)品品質(zhì)來說，與對濃縮產(chǎn)品K進行預熱相比，稀釋液體W的預熱較不關(guān)鍵。此外，還示出了出口側(cè)的相關(guān)溫度測量裝置17d，其用于確定在出口側(cè)的熱交換器四下游的出口側(cè)的產(chǎn)品溫度T4。能夠在噴射器7、9處或在適合的調(diào)節(jié)器33處調(diào)節(jié)流量蒸汽D1、D2，流量優(yōu)選地被限定為質(zhì)量流量(每單位時間的質(zhì)量)。在示例中，調(diào)節(jié)器33由共用的蒸汽管35供給并經(jīng)由分配管37、39連接到噴射器7、9。然而，應當理解的是，對于每個噴射器7、9，單獨的蒸汽供給是可能的。決定性的是能夠調(diào)節(jié)流量蒸汽D1、D2并且能夠向噴射器7、9以并行操作供給蒸汽D，從而能夠允許蒸汽D基本上同時導入濃縮產(chǎn)品K和稀釋液體W。能夠?qū)⒘髁空羝鸇1、D2調(diào)節(jié)為使得在濃縮產(chǎn)品K和稀釋液體W中達到為熱處理預定的最小溫度Tl、T2并將濃縮產(chǎn)品K稀釋成適于后續(xù)混合的濃度。通過稀釋，能夠更精確地調(diào)節(jié)混合產(chǎn)品P的期望濃度。優(yōu)選地設(shè)置控制器件(未示出)，所述控制器件允許根據(jù)測量裝置17a、17b、19a、 19b和21a的測量結(jié)果借助于噴射器7、9和/或調(diào)節(jié)器33調(diào)節(jié)流量蒸汽Dl、D2。然而，濃度計21a可僅具有控制功能。優(yōu)選地，用于混合產(chǎn)品P的出口側(cè)濃度計21c被包括在控制中，以為了不僅監(jiān)控和/或調(diào)節(jié)流量蒸汽Dl、D2，而且監(jiān)控和/或調(diào)節(jié)在混合器件11中的用于混合出所述產(chǎn)品P的混合相M1、M2的流量。人們能夠利用根據(jù)本發(fā)明的裝置1如下工作能夠?qū)饪s產(chǎn)品K例如以40° Bx至60° Bx的Brix值在室溫下連續(xù)地供給到第一噴射器7。相應地，能夠?qū)⒌甒例如以10至20°C的溫度連續(xù)地供給到第二噴射器9作為稀釋液體?？蛇x地，可想到在入口側(cè)上的熱交換器31中的預熱。例如，淡水W的流量可以高于濃縮產(chǎn)品K的流量三至四倍，以調(diào)節(jié)最終混合產(chǎn)品P中的Brix值，例如10° Bx。經(jīng)由蒸汽管35，提供例如2巴的過壓的水蒸汽D，并將其分配給第一和第二流量蒸汽Dl、D2，第二流量蒸汽D2例如可以大于第一流量蒸汽Dl四至六倍?？梢詫⒄羝鱀1、D2連續(xù)且同時地引導進噴射器7、9，并允許蒸汽D導入濃縮產(chǎn)品 K和淡水W。通過這樣，能夠在噴射器7、9中或在噴射器7、9的下游達到例如80°C至140°C 的處理溫度T1、T2，優(yōu)選地90°C至100°C，并用溫度測量裝置17a、17b監(jiān)控該溫度。根據(jù)蒸汽D在噴射器7、9和/或連接管13、15中的冷凝，能夠測量通過連接管13、 15的體積流率。與混合相Ml中的濃度測量結(jié)合，能夠調(diào)節(jié)混合產(chǎn)品P的期望的濃度值；在混合相Ml中的濃度測量中，例如通過調(diào)節(jié)混合相Ml、M2的流量能夠確定Brix值與濃縮產(chǎn)品K的原有濃度相比減少了 10%。此處，濃度計21c允許連續(xù)地監(jiān)控混合產(chǎn)品P，并且可選地按照需要校正流量Dl、D2、Ml和/或M2。當然，還能夠在此基礎(chǔ)上改變供給的產(chǎn)品濃縮 K和稀釋液體W的流量。能夠?qū)⒒旌袭a(chǎn)品P連續(xù)地供給到制冷單元，可選地隨后供給到緩沖罐以及最終供給到灌裝機械。在生產(chǎn)停頓的情況下，尤其是在灌裝單元的生產(chǎn)停頓的情況下，能夠快速地中斷蒸汽供給D以及濃縮產(chǎn)品K和稀釋液體W的供給，從而能夠防止對裝置1中駐留的濃縮產(chǎn)品 K或混合相(諸如混合相Ml)或混合產(chǎn)品P的不期望的加熱。與在傳統(tǒng)熱交換器中的熱傳遞不同，根據(jù)本發(fā)明的裝置1緊接著起作用而不會有任何延時，并且可省去在生產(chǎn)停頓期間原本所需的額外的產(chǎn)品回路，和/或防止由于對產(chǎn)品成分的過度加熱引起的品質(zhì)損失。
根據(jù)本發(fā)明的裝置1和根據(jù)本發(fā)明的方法適于多種液體產(chǎn)品，尤其是適于諸如果汁等的標準飲料。
權(quán)利要求
1.一種用于混合和熱處理液體產(chǎn)品(P)尤其是飲料的裝置(1)，具有第一供給管(3)，其用于提供濃縮產(chǎn)品(K)；第二供給管(5)，其用于提供稀釋所述濃縮產(chǎn)品的含水稀釋液體(W)；第一蒸汽噴射器(7)，其設(shè)置在第一供給管處以將第一流量蒸汽(Dl)引入到濃縮產(chǎn)品；以及第二蒸汽噴射器(9)，其設(shè)置在第二供給管處以將第二流量蒸汽(擬)引入到稀釋液體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括混合器件(11)，其用于將借助于所述第一蒸汽噴射器(7)已導入有蒸汽(Dl)的濃縮產(chǎn)品(K)和借助于所述第二蒸汽噴射器(9)已導入有蒸汽(擬)的所述稀釋液體(W)混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中在所述第一蒸汽噴射器(7)和所述混合器件(11) 之間設(shè)置測量裝置Ola)，所述測量裝置用于確定在已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品(Ml)中代表產(chǎn)品(P)的品質(zhì)的成分的濃度，尤其是用于確定含糖量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中在所述第一蒸汽噴射器(7)和所述混合器件 (11)之間，以及在所述第二蒸汽噴射器(9)和所述混合器件(11)之間，分別設(shè)置一個流量計(19a、19b)和一個溫度測量裝置(17a、17b)以監(jiān)控已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品(Ml)和已導入有蒸汽的稀釋液體(M2)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的裝置，進一步包括調(diào)節(jié)器(3 以調(diào)節(jié)第一和第二流量蒸汽(D1、D2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中至少一項所述的裝置，其中還設(shè)置有在所述混合器件(11)下游連接的熱保持器件05)。
7.一種用于混合和熱處理液體產(chǎn)品(P)尤其是飲料的方法(1)，包括以下步驟a)提供濃縮產(chǎn)品⑷；b)提供稀釋所述濃縮產(chǎn)品的含水稀釋液體(W)；c)提供蒸汽⑶；c)將第一蒸汽流(Dl)引入到提供的所述濃縮產(chǎn)品中以熱處理和稀釋所述濃縮產(chǎn)品；d)將第二蒸汽流(擬)引入到提供的所述稀釋液體中以熱處理和稀釋所述稀釋液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述濃縮產(chǎn)品(K)和所述稀釋液體(W)提供為允許蒸汽并行導入其中的連續(xù)流(D)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中在引入的蒸汽(D)冷凝后測量在已導入有蒸汽(D)的所述濃縮產(chǎn)品(K)中代表產(chǎn)品的品質(zhì)的成分的濃度，尤其是確定含糖量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中至少一項所述的方法，其中在引入的蒸汽(D)冷凝后分別測量已導入有蒸汽的濃縮產(chǎn)品(Ml)的第一流量和已導入有蒸汽的稀釋液體(Μ》的第二流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中根據(jù)在混合產(chǎn)品(P)中測量出的代表所述產(chǎn)品的品質(zhì)的成分的濃度尤其是所述含糖量來調(diào)節(jié)所述第一流量與所述第二流量的比率。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中至少一項所述的方法，其中已導入有蒸汽(D)的所述濃縮產(chǎn)品(K)和已導入有蒸汽(D)的所述稀釋液體(W)呈第一和第二含水混合相(M1、M2)的形式以預定的混合比率尤其是根據(jù)在蒸汽(D)冷凝后測量到的流量匯合在一起以混合成產(chǎn)品(P)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中至少一項所述的方法，其中通過將所述蒸汽(D)引入到所述濃縮產(chǎn)品(K)中以及引入到所述稀釋液體(W)中，達到最低溫度(T1、T2)，尤其是用于所述產(chǎn)品(P)的巴氏滅菌或殺菌。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中至少一項所述的方法，其中使混合產(chǎn)品(P)保持在最小溫度(Τ3)而保溫，尤其是用于所述產(chǎn)品的巴氏滅菌或殺菌。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中至少一項所述的方法，其中從混合后的且熱處理過的產(chǎn)品 (P)提取出的熱被返回用于對所述稀釋液體(W)加熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于混合和熱處理液體產(chǎn)品尤其是飲料的裝置和方法。本發(fā)明的裝置包括用于提供濃縮產(chǎn)品的第一供給管和用于提供稀釋所述濃縮產(chǎn)品的含水稀釋液體的第二供給管，以及設(shè)置在所述第一供給管處以將第一流量蒸汽引入所述濃縮產(chǎn)品中的第一蒸汽噴射器和設(shè)置在所述第二供給管處以將第二流量蒸汽引入到所述稀釋液體中的第二蒸汽噴射器，通過根據(jù)本發(fā)明的裝置，能夠同時對所述濃縮產(chǎn)品和所述稀釋液體進行熱處理和稀釋，并且在生產(chǎn)中斷的情況下僅以微小的延時中斷熱量供給以防止產(chǎn)品過熱。
文檔編號A23L2/46GK102334705SQ20111020537
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者托爾斯滕·朗格, 西格弗里德·博邦 申請人:克朗斯股份公司