用于直接加热液体食品的装置和用于灌装液体食品的灌装设备的制作方法

本技术涉及一种用于直接加热液体食品的方法和装置。

背景技术：

1、已知使用uht(超高温加热)保存热敏液体食品。特别是，已知通过蒸汽直接加热的方式加热食品，然后再通过闪冷，即通过负压冷却，同时排出蒸汽，再次冷却至原始温度。因此，加热前的产品的含水量与uht处理后的产品的含水量保持相同。用蒸汽直接加热的优点是，食品可以快速加热到所需的处理温度，并且在保持所需的时间内可以快速冷却。例如，ep 2 536 290 b1示出了一种用于处理热敏液体食品的方法和uht设备。

2、然而，由于uht必须达到高温，因此相应的方法非常耗费资源。本实用新型现在的目的是提供一种方法和装置以及一种灌装设备，其提高了资源效率，特别是具有比已知方法和装置更好的能源效率。

技术实现思路

1、本实用新型包括如下的通过超高温(uht)直接加热液体食品的方法、用于执行直接加热液体食品的方法的装置，以及用于灌装液体食品的灌装设备。本实用新型还描述了其他的实施方式。

2、通过超高温(uht)直接加热液体食品(以下也称为产品)的方法包括将食品送入加热装置，其中，食品在进入加热装置时具有入口温度。通常，该入口温度约为80℃，例如在70℃至90℃之间。此外，该方法包括在加热装置中将食品从入口温度直接加热到超高温加热的处理温度。直接加热可以通过水蒸汽直接加热来实现。例如，直接加热可以通过蒸汽输注或蒸汽注入来实现。加热装置可特别包括或被设计成水蒸汽和食品可以在其中混合以使食品达到处理温度的混合室或蒸汽输注容器。uht加热的处理温度可在140℃左右，例如130℃至150℃之间。然后，可以选择将产品保持在处理温度上一段时间。例如，可以在保温段中保温，该保温段可以可选地连接到加热装置。然后将食品从处理温度闪冷至冷却温度。闪冷(flash cooling)，又称松弛冷却，是通过负压冷却。特别是，其可以包括排出闪蒸，从而同时从食品中排出水分。通常，冷却温度与入口温度相同。因此，在冷却过程中，从产品中排出的正是在加热过程中溶解在产品中的蒸汽量，即产品既不浓缩，也不用蒸汽稀释。

3、在该方法中，闪冷后的冷却温度(以下也称为冷却温度)现在高于入口温度，特别是其可以高于入口温度，以便产品被蒸汽稀释。这样做的优点是，在闪冷后，产品中保留了更多的热量，这些热量可以在其他工艺中用作热量。此外，在闪冷的背景下，特别是闪冷器上的冷凝器，所使用的冷却剂，特别是冷却水和冷凝液中也含有更多的热量(因为其达到了更高的温度)，然后可以再次使用。

4、闪冷后的冷却温度是产品在闪冷后立即具有的冷却温度。特别是，其可以是闪冷器的出口温度。其可以从出口保持一小段时间(例如几秒钟)，或者直接在闪冷器后，特别是直到进一步冷却，例如在热交换器中。

5、冷却温度可比入口温度至少高5℃，例如至少高10℃，特别是至少高15℃。因此，在入口温度约为80℃的情况下，冷却温度可至少为85℃，例如至少为90℃，特别是至少为95℃。

6、方法还可包括在送入食品前，在闪冷后利用食品的热量对食品进行预热。特别是，可以将食品预热到入口温度。如果如所述的冷却温度高于入口温度，则食品可以在闪冷后预热到入口温度，特别是仅利用食品的热量。例如，可以使用一个、两个或多个热交换器。

7、由于食品的温度在食品的闪冷之高于入口温度，方法可以包括冷却或降低食品的热量或从食品中获得的热量，例如，在通过热交换器将热量传递到冷却剂中之后，由冷却剂的冷却器冷却，以使待预热的食品不被预热到高于入口温度的温度。特别地，冷却可以由例如设置在热回路中的冷却器来执行，该热回路用于在闪冷后将食品的热量传递到待预热的食品，并且可以冷却热回路的臂，该热回路在闪冷后将热量从食品传递到待预热的食品。替代地，例如，在用于在闪冷后将食品的热量传递到食品的热回路中，也可以仅加热待预热的食品的部分流。替代地或附加地，也可以在闪冷后仅使用食品的部分流进行回收热量，以预热食品。

8、在这样的方法中，送入加热装置的食品可以含有比成品食品少的水，其中，成品食品的含水量可以对应于食品在闪冷后的含水量。因此，用于直接加热的部分水蒸汽可以作为水留在食品中。这种方法特别适用于所有与水混合的食品，水的含水量因此可以单独调节，例如由浓缩物或粉末混合的食品。因此，例如，其可用于以植物为基础的食品，如燕麦奶、豆奶和杏仁奶，由浓缩物混合的产品，以牛奶为基础的产品，由奶粉制成或由牛奶混合的产品，以及由干物质混合的产品。例如，当冷却温度和入口温度之间的温差为15℃时，加热后产品的含水量可能比输注(加热前的产品，例如进入加热装置前的产品)的含水量高2.5％至4.5％。

9、可选地，该方法可以包括灌装成品食品。

10、以下所述的方法步骤都可以应用于上述的方法中，其中冷却温度高于所述的入口温度。此外，本实用新型还包括具有前述特征的方法，但其冷却温度不高于入口温度，而是入口温度和冷却温度相同，或者冷却温度低于入口温度，具有以下所述特征。

11、该方法可包括食品在闪冷后的热量和/或来自闪冷的热量特别用于在上游加热产品的方法、产品处理步骤或其他工艺步骤中。这种其他工艺步骤可以特别包括相邻的或相关的工艺步骤，例如清洁相应的设备、从相邻的设备提供能量或热量、产品处理步骤或类似的步骤。例如，对于产品的捣碎，可以使用闪冷后的食物点的热量和/或来自闪冷的热量。来自闪冷的热量可特别包括来自冷却剂，特别是冷却水、冷凝器的冷凝热(热量)和/或来自冷凝液的热量。这可能导致制造成品所需的一次能源进一步减少。

12、在该方法中，来自闪冷和/或食品的热量可以替代地或附加地在闪冷后临时储存，特别是以供以后使用。如果上游产品处理步骤或其他工艺步骤的能量需求在时间上与热量的积累不同，这尤其有利。例如，热量可以临时储存在储热器中，其中，储热器可以是例如分层储热器或恒温储热器。

13、该方法还可包括利用(高温)热泵将特别是来自闪冷和/或在闪冷后的产品的热量带到更高的温度，特别是高于冷却温度的温度。特别是，例如通过(高温)热泵，来自热交换器的冷却剂可以被带到更高的温度，特别是高于冷却温度的温度，热交换器在闪冷后从闪冷器和/或产品吸收热量。因此，热泵可以在可以更有效地用于预处理步骤的温度下利用热量。

14、特别是来自闪冷的热量，可以用作热泵的热源或散热器。

15、例如，来自冷凝器的冷却剂的冷凝热可以用作热泵的热源。因此，可以实现冷却剂的有效冷却，以便再次用于冷凝器中的冷凝。可选地，附加冷却器可以附加到热泵的热源下游，特别是为了提供冷却剂进入冷凝器所需的入口温度。热泵的散热器可用于将例如分层储热器或恒温储热器的储热器带到更高的温度水平，该储热器或恒温储热器可特别地以能量或流体方式连接到加热装置。例如，部分流可以从储热器中分支出来，并被送入热泵的散热器，然后再返回到储热器中。

16、冷凝器的冷却剂的冷凝热可用作热泵的散热器。这可以实现热流的有效加热。以这种方式加热的热流可以被送入例如储热器，例如分层储热器或恒温储热器。热流可以提供给需要更高的温度水平的工艺，特别是在储存在储热器中之后或在没有临时储存的情况下。热泵的热源可以连接到来自储热器的回流，并冷却其中的传热介质，传热介质可以再次用作冷凝器中的冷却介质。可选地，附加冷却器可以附加到热泵的热源下游，以提供传热介质所需的入口温度。

17、该方法可附加地或替代地包括，在闪冷过程中，不仅排出闪蒸，而且获得所排出的闪蒸的冷凝液。这种冷凝液随后可用于例如清洁步骤。特别是，清洁步骤可以是就地清洁(cip)方法的清洁步骤，即在相应设备上进行的具有时间延迟的清洁步骤，以便生产食品。冷凝液特别可用作热源和/或清洁步骤的介质。闪蒸必须具有食品质量，因此在清洁步骤中的使用在这方面是没有问题的，但其可能含有产品混合物。

18、例如，冷凝液可作为介质引入清洁罐，特别是例如用于设定所需的清洁剂用量，或用于灌装罐，特别是水罐、清洁剂罐或碱性罐或酸性罐。这可以减少水的消耗，同时利用冷凝液中仍然存在的热量，因为相应的清洁罐不需要加热那么多。例如，可以在碱性罐中添加冷凝液。因此，将其添加到碱性罐中可能是有利的，因为在这种情况下，产品残留物可能对冷凝液造成的污染不会产生任何不利影响。在其他示例中，冷凝液可以在送入罐之前进行清洁，以去除产品残留物，例如通过微滤、超滤或活性炭过滤等过滤方法。

19、替代地或附加地，来自闪冷后的产品的热量和/或来自闪冷的热量，特别是来自用于产生冷凝液的冷却剂，特别是冷却水的热量，或者来自冷凝液的热量，可以用于加热清洁罐，例如通过一个或多个热交换器送入一个或多个罐。

20、例如，清洁罐可以预热或保持在温度下。冷却剂，特别是冷却水或冷凝液中的热量越多，这种罐就越容易保持在温度下。例如，通常温度仅为40℃左右的酸性罐可以被冷却剂，特别是冷却水和/或冷凝液的热量完全加热到所需的温度，并保持在那里。通常必须在约80℃的温度下运行的碱性罐通常不能完全加热，例如，当出口温度约为80℃时。然而，如果冷却温度明显高于此值，则在某些情况下，碱性罐也可以被闪冷后来自产品的热量和/或来自闪冷的热量完全加热。

21、本实用新型还包括一种用于执行直接加热液体食品的方法的装置，特别是根据前述的方法。该装置包括加热装置的产品送入装置，例如，其形式为管道，可将食品输送到加热装置。其还包括用于将食品从入口温度直接加热到超高温加热的处理温度的加热装置，用于在闪冷后将食品从处理温度闪冷至冷却温度的闪冷器以及例如以管道形式的闪冷器的产品排出装置。该装置还包括一个控制器，该控制器控制该方法的执行，使得冷却温度高于入口温度，特别是高于入口温度，使得所送入的食品被蒸汽稀释。

22、下面描述的装置特征可以包括在上述的装置中。然而，本实用新型还包括装置，其中控制该方法的执行，使得不必包括冷却温度高于入口温度的控制器，因此冷却温度也可以高于或低于入口温度，但包括以下装置的一个或多个特征。

23、该装置可包括用于回收热量的回路，该回路设置用于从产品排出装置回收热量并将热量转移到产品送入装置。该回路可特别包括一个、两个或多个热交换器，以及可选地包括在两个或多个热交换器之间循环的回路介质。回路中可选地设置用于在从产品送入装置到产品排出装置的路径上冷却回路介质的冷却器和/或可选地设置用于在从产品排出装置到产品送入装置的路径上冷却回路介质的冷却器。

24、该装置还可以包括用于冷凝闪蒸的冷凝器。装置可以被设计成能够在装置中临时储存闪冷后来自食品的热量和/或来自闪冷的热量以供以后使用，例如，在可选地包括装置的储热器中。特别地，来自闪冷的热量可包括来自冷凝器的热量，特别是在用于产生冷凝液的冷凝器的冷却剂，特别是冷却水中的热量和/或来自冷凝液的热量。由该装置可选地包括的储热器尤其可以是或包括分层储热器或恒温储热器。该装置可包括控制器，其控制该装置，使如前所述，产品的热量在闪冷后和/或来自闪冷的热量被临时储存以供以后使用。

25、该装置可包括(高温)热泵。例如，热泵可以被设计成将热量带到更高的温度。具体地说，热泵可以被设计且布置为将在闪冷后来自产品的热量和/或来自闪冷器的热量带到更高的温度，特别是高于冷却温度的温度。例如，其可以被布置成能够使来自热交换器的冷却剂达到更高的温度，特别是高于冷却温度的温度，热交换器在闪冷后从闪冷器和/或产品吸收热量。

26、该装置可包括热泵，其被设计且布置使得热量，特别是来自闪冷的热量，可用作热源。替代地，该装置可包括热泵，其被设计且布置使得热量，特别是来自闪冷的热量，可用作热泵的散热器。

27、例如，可以布置热泵，使得来自冷凝器的冷却剂的冷凝热可以用作热泵的热源。因此，冷却剂可以被有效地冷却，以便其可以再次用于冷凝器中的冷凝。可选地，在热泵的热源下游的装置中也可以包括冷却器。特别是，冷却剂可以以这样一种方式被冷却，即其具有冷却冷凝器所需的入口温度。热泵的设计和布置可以使得热量的散热器可以用于将储热器，特别是分层储热器或恒温储热器，其可以特别地以能量或流体方式与加热设备连接到更高的温度水平。例如，热泵的设计和布置可以使得部分流从储热器中分支出来，并被送入热泵的散热器，然后再返回到储热器中。

28、替代地，可以布置热泵，使得来自冷凝器的冷却剂的冷凝热可以用作热泵的散热器。这可以实现热流的有效加热。加热的热流可以送入例如储热器，特别是分层储热器或恒温储热器。热流可以提供给需要更高的温度水平的工艺，特别是在储存在储热器中之后或在没有临时储存的情况下。热泵的热源可以连接到来自储热器的回流。因此，可以冷却其中的传热介质，该传热介质可以再次用作冷凝器中的冷却介质。可选地，附加冷却器可以布置在热泵的热源下游，以提供所需的传热介质的入口温度。

29、该装置可包括清洁系统，特别是就地清洁(cip)系统的一个或多个罐。可选地，该装置可包括连接器件，该连接器件可用于将冷凝液从冷凝器输送到清洁系统的罐中。替代地或附加地，该装置可包括允许在闪冷后从产品和/或从闪冷器中回收热量的连接器件。具体地说，该连接器件可允许从冷凝器，特别是从冷却冷凝液的冷却剂，特别是冷却水，和/或从冷凝液回收热量并将热量传递到一个或多个罐。

30、可选地，该装置还可以包括其他部件，例如用于在冷凝器的入口冷却冷却剂，特别是冷却水的冷却塔等。

31、本实用新型还包括一种用于灌装液体食品的灌装设备，其包括用于成品食品的灌装器，以及如前所述的该灌装器上游的装置。