Способ и устройство для управления временем пребывания продукта в выдерживающей трубе в процессе инфузионного нагревания

007316 Настоящее изобретение относится к способу управления временем пребывания продукта в выдерживающей трубе в процессе инфузионного нагревания с использованием инфузионного пастеризатора,включающего резервуар под давлением с коническим днищем, большую часть которого занимает элемент конической формы, а остальное пространство в днище резервуара под давлением занимает выдерживающая труба. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для управления длительностью выдержки продукта в выдерживающей трубе в процессе инфузионного нагревания, содержащему инфузионный пастеризатор, который включает резервуар под давлением с коническим днищем, имеющим входное отверстие для подачи продукта, расположенное в его верхней части и выходное отверстие в нижней части, которое снабжено выпускным клапаном, отверстием для выхода пара, причем большую часть пространства резервуара под давлением занимает элемент конической формы, а оставшееся пространство в днище резервуара под давлением занимает выдерживающая труба. Одним из способов, который часто используется для увеличения срока хранения пищевых продуктов, является их термообработка. Такими пищевыми продуктами могут являться молочные продукты,например, молоко, сливки или йогурт. Их термообработка может осуществляться множеством способов,две основные группы которых являются прямым или непрямым нагреванием. Непрямое нагревание может представлять собой процесс, осуществляемый с помощью теплообменников различного типа. Методы прямого нагревания также подразделяются на две основные группы, которыми являются инжекция и инфузия паром. При использовании прямого метода может быть реализовано чрезвычайно быстрое нагревание, которое сегодня является весьма актуальным. Например, при быстром нагревании молока можно улучшить его вкусовые качества. Настоящее изобретение относится к способу и устройству, в котором используется инфузионное нагревание. Термин инфузия подразумевает процесс нагревания диспергированной жидкости в паровой камере. Принцип нагревания жидкости, например жидкого пищевого продукта, путем вспрыскивания в камеру, заполненную паром, хорошо известен с начала 19-го века. Принципиальная конструкция инфузионного пастеризатора включает резервуар под давлением с коническим днищем. В верхней части резервуара под давлением предусмотрено отверстие для входа продукта, подлежащего нагреванию, и здесь же расположено устройство для разбивания продукта на мелкие капли или струйки, падающие в низ резервуара под давлением. На дне резервуара под давлением капли собираются в единое целое, и собранную жидкость выводят из резервуара через выходное отверстие, предусмотренное в его днище. В резервуаре под давлением также может предусматриваться отверстие для подачи пара, которое может располагаться в верхней или нижней части резервуара. Независимо от расположения отверстия для входа пара, перегретый пар должен нагревать капли продукта при их перемещении вниз через резервуар под давлением. Цель любой современной термообработки пищевых продуктов, с одной стороны, состоит в нагревании продукта до заданной температуры, а с другой стороны, - в выдерживании продукта при такой температуре в течение заданного периода времени. В наиболее распространенном способе инфузионного нагревания используется отдельная выдерживающая труба, т.е. трубчатый контур, непосредственно связанный с отверстием в резервуаре под давлением, предназначенным для выхода продукта. Такие трубы не вполне надежны, поскольку при выходе продукта из резервуара, работающего под давлением, легко происходит вспенивание. Одним из способов уменьшения вспенивания является расположение насоса между входом в резервуар и выдерживающей трубой. Однако такое решение является относительно дорогостоящим. В патенте SE 513 537 описана выдерживающая труба, интегрированная с резервуаром под давлением. В коническом днище резервуара расположен конический элемент, занимающий большую часть конического днища резервуара под давлением, а промежуточное пространство между резервуаром под давлением и коническим днищем занято хорошо ограниченной выдерживающей трубой. Такой выдерживающей трубой управляют с помощью выпускного клапана, расположенного на продуктовом выходе. Выпускной клапан управляется перепадом давления. Такое управление является надежным для многих продуктов, однако когда происходит вспенивание, то получают неверные измеренные значения, и в результате время пребывания не соответствует заданным значениям. Пенообразование зависит от природы продукта, но может также зависеть от наличия несконденсированных пузырьков пара. Несконденсировавшиеся пузырьки пара могут сопровождать продукт, спускающийся в инфузионный резервуар, когда продукт уже достиг желаемой температуры. Поскольку потребность в получении высококачественного продукта, предусматривающая минимальное возможное термическое воздействие на продукт, находится в противоречии с необходимостью получения удовлетворительной стерильности продукта, желательно обеспечить возможность возможно более точного управления временем пребывания. Задача настоящего изобретения состоит в создании способа возможно более точного управления временем пребывания при инфузионном нагревании, когда вспенивание продукта не влияет на возможности регулировки.-1 007316 Другая задача настоящего изобретения заключается в создании устройства для осуществления способа по изобретению. Указанные выше и другие задачи настоящего изобретения достигаются за счет введения в описанный выше способ отличительного признака, состоящего в том, что выход из резервуара под давлением связан с вертикальной трубой, а поплавок в вертикальной трубе регулирует уровень в выдерживающей трубе, в результате чего обеспечивается одинаковое время пребывания продукта независимо от изменения плотности из-за пузырьков в продукте. Задачи настоящего изобретения также могут быть достигнуты за счет придания устройству, описанному в введении, отличительного признака, состоящего в том, что выход из резервуара под давлением, связан с вертикальной трубой, а индикатор уровня в вертикальной трубе расположен таким образом,чтобы контролировать уровень в выдерживающей трубе, вследствие чего индикатор уровня управляет выпускным клапаном. Отличительные признаки предпочтительных вариантов настоящего изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения. Один из предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения будет подробно описан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах фиг. 1 - частичный вид в сечении инфузионного резервуара; а фиг. 2 - частичный вид в сечении нижней части инфузионного резервуара. На прилагаемых чертежах показаны только те детали, которые существенны для понимания настоящего изобретения, при этом не показано расположение инфузионного пастеризатора в установке для термообработки, хорошо известной специалисту в данной области. На фиг. 1 представлена принципиальная схема инфузионного пастеризатора. Инфузионный пастеризатор состоит из резервуара под давлением с коническим днищем 2. В верхней части резервуара под давлением расположено отверстие 3 для входа продукта, подлежащего термообработке. Рассматриваемый продукт может представлять собой жидкий молочный продукт, например молоко, сливки или йогурт. Совместно с отверстием для входа продукта 3 в верхней части расположено устройство 4, предназначенное для разбивания входящего продукта на капли или струйки. Устройство 4 для разбивания продукта может представлять собой распределительную камеру, в нижней стенке которой имеется большое число отверстий или зазоров. Резервуар 1 под давлением, входящий в состав инфузионного пастеризатора, снабжен отверстием 5 для подачи пара. Как показано на фиг. 1, отверстие для подачи пара 5 может быть концентричным и располагаться в верхней части резервуара 1 под давлением. В варианте может использоваться другая конструкция отверстия для входа пара 5, которое может располагаться ниже в резервуаре под давлением. В коническом днище 2 резервуара 1 под давлением расположен элемент конической формы 6, который занимает большую часть объема, образованного коническим днищем 2. Оставшееся пространство между коническим днищем 2 и элементом конической формы 6, представляет собой выдерживающую трубу. Минимизируя пространство 7 в инфузионном пастеризаторе, посредством интегрированной выдерживающей трубы, можно обеспечить чрезвычайно короткие периоды пребывания продукта. Для минимизации веса конического элемента 6 он может быть полым. Элемент конической формы 6 может иметь такую же конусность, что и коническое днище 2 резервуара под давлением. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, конический элемент 6 имеет угол, обеспечивающий наличие пространства 7 с тем же объемом на миллиметр, что улучшает управление выдерживающей трубой. Конический элемент 6 имеет верхнюю поверхность 13, конструкция которой препятствует аккумулированию нагретого продукта поверх конического элемента 6. Это предотвращает загрязнение продуктом, проходящим вниз по резервуару 1, верхней поверхности 13 конического элемента 6. Конический элемент 6 содержит в своей верхней части направляющие штифты или аналогичные средства центрирования конического элемента 6 в области конического днища 2 резервуара 1. Для изменения емкости инфузионного пастеризатора при поддержании времени пребывания продукта, можно изменять высоту положения конического элемента 6 в области конического днища 2 резервуара 1. Высота может регулироваться с помощью переключающего устройства 15. В самом низу, резервуар 1, входящий в состав инфузионного пастеризатора, оканчивается отверстием 8 для выпуска термообработанного продукта. На выпускном отверстии 8 дополнительно установлен выпускной клапан 9, состоящий из регулирующего клапана, например из расширительного клапана. Из выпускного клапана 9 продукт направляется в вакуумируемый резервуар (не показан), где происходит удаление избыточной воды, попавшей в продукт при нагревании паром. По существу, горизонтальная труба 10 относительно небольшого диаметра присоединена к выходному отверстию из резервуара под давлением. Горизонтальная труба 10 также соединена с вертикальной трубой 11, в результате чего вертикальная труба 11, горизонтальная труба 10 и нижняя часть резервуара 1 в инфузионном пастеризаторе образуют сообщающуюся систему. Вертикальная труба 11 соединена со стенкой резервуара 1 трубой 12, в результате чего трубы 10, 11 и 12, а также резервуар 1 образуют замкнутый контур. В результате, конденсационная вода, образую-2 007316 щаяся на стенках резервуара 1, вытекает через трубу 12 и попадает в трубы 10 и 11. Конденсационная вода заполняет горизонтальную трубу 10 и трубу 11 до определенного уровня. Требуемый уровень заполнения определяется временем пребывания продукта. В результате минимизации количества продукта в трубах 10 и 11 уменьшается опасность загрязнения продукта в трубах 10 и 11. Кроме этого, в трубе 12 предусмотрено промывное или очищающее соединение 16, с помощью которого трубы 10, 11 и 12 могут очищаться совместно с другим оборудованием по программе CIP (очистка на месте). В вертикальной трубе 11 имеется индикатор уровня 14, предпочтительно поплавок, представляющий собой бесконтактный датчик, например магнитный датчик. В результате регистрации положения индикатора уровня 14 такой датчик регулирует работу выпускного клапана 9. Уровень жидкости 17 в продукте, находящемся в выдерживающей трубе, определяет время пребывания продукта. При подаче продукта в резервуар 1 через входное отверстие 3, продукт разбивается в распределительном устройстве 4 на капли и в таком виде опускается вниз по резервуару 1. По мере опускания вниз, капли продукта контактируют с паром, и продукт очень быстро нагревается до желательной температуры. Нагретый продукт продолжает опускаться вниз и скапливается на верхней стороне 13 конического элемента 6, после чего продукт попадает в пространство 7 между коническим элементом 6 и нижней частью 2 резервуара 1. Время, в течение которого продукт находится в пространстве 7 между коническим элементом 6 и нижним участком 2, составляет время пребывания продукта. Время пребывания продукта может изменяться в диапазоне, соответствующем максимальному уровню 18 и минимальному уровню 19. Время пребывания продукта определяется заданным объемом входящего продукта и заданным уровнем жидкости. Уровень жидкости регулируется с помощью выпускного клапана 9. Поскольку трубы 10 и 11, а также нижняя часть резервуара 1 под давлением составляют сообщающуюся систему, положение индикатора уровня 14 будет находиться в том же положении, что и уровень жидкости 17 в продукте. Возможные изменения плотности между продуктом и конденсационной водой в трубах 10, 11 могут компенсироваться программой управления установкой. Для дополнительной гарантии обеспечения одинаковой плотности, содержимое труб 10, 11 должно нагреваться примерно до той же температуры, что и продукт. Такое нагревание осуществляют с помощью внешних нагревательных контуров. Жидкость в вертикальной трубе 11 неподвижна и не содержит пузырьков. Уровень жидкости 17 в выдерживающей трубе будет соответствовать ее уровню в трубе 11, при условии, что продукт не содержит пузырьков воздуха или пара. Вспенивание сильно зависит от природы продукта, однако, большинство продуктов способно захватывать пузырьки воздуха или пара. Таким образом, поскольку невозможно регулировать пенообразование при интенсивном протекании этого процесса, существует риск чрезмерно короткого времени пребывания. Поскольку поплавок 14 в вертикальной трубе 11 определяет уровень жидкости 17, уровень жидкости в выдерживающей трубе будет повышаться до более высокого уровня 20, если плотность жидкости в выдерживающей трубе понижена, т.е. в тех случаях, когда продукт вспенен или содержит большое число пузырьков воздуха или пара. В результате наличия системы сообщающихся сосудов, образованной из труб 10, 11 и нижней части резервуара 1, масса в каждой части этой системы будет одинаковой, и новый уровень жидкости 20 в виде вспененного продукта будет соответствовать уровню невспененного продукта. Как следует из приведенного описания, настоящее изобретение обеспечивает способ и устройство,обеспечивающие простую и очень надежную регулировку. С учетом надежности способа, можно гарантировать требуемое время пребывания продукта. Нет необходимости передерживать продукт, если он несомненно стерилен. Это обеспечивает продукты с улучшенным вкусом. Описанный способ и устройство также компенсируют вспенивание продукта в выдерживающей трубе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ управления временем пребывания в выдерживающей трубе в процессе инфузионного нагревания с использованием инфузионного пастеризатора, состоящего из резервуара (1) под давлением с коническим днищем (2), большую часть которого занимает элемент конической формы (6), а остальное пространство (7) в днище (2) резервуара (1) под давлением состоит из выдерживающей трубы, отличающийся тем, что выпускное отверстие (8) резервуара (1) под давлением сообщается с вертикальной трубой(11), а поплавок (14) в вертикальной трубе (11) регулирует уровень в выдерживающей трубе, так что время пребывания продукта будет тем же, независимо от изменений в плотности продукта. 2. Устройство для управления временем пребывания в выдерживающей трубе при инфузионном нагревании, содержащее инфузионный пастеризатор, состоящий из резервуара (1) под давлением с коническим днищем (2), имеющий в своей верхней части отверстие (3) для входа продукта, а в нижней части выпускное отверстие (8), с выпускным клапаном (9), а также имеющий отверстие (5) для подачи пара,причем большую часть конического днища (2) резервуара (1) под давлением занимает элемент (6) конической формы, а остальное пространство (7) в днище (2) резервуара под давлением состоит из выдерживающей трубы, отличающееся тем, что входное отверстие (8) резервуара (1) находится в сообщении с-3 007316 вертикальной трубой (11), а индикатор уровня (14) в вертикальной трубе (11) расположен для регулирования уровня в выдерживающей трубе, причем индикатор уровня (1) управляет выпускным клапаном. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вертикальная труба (11) герметично соединена с резервуаром (1) под давлением трубой (12), и вертикальная труба (11) соединена с выходным отверстием(8) трубой (10). 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что конический элемент (6) может регулироваться в вертикальном направлении. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что конический элемент (6) может регулироваться регулирующим устройством (15).