Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ДЛЯ НАГРЕВА И СТЕРИЛИЗАЦИИ КЕГов, В ЧАСТНОСТИ КЕГов МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Изобретение относится к способу согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к устройству обработки согласно ограничительной части пункта 12 формулы изобретения.

Известны КЕГи повторного использования, т.е. многоразовые КЕГи, при этом, в частности, металлические многоразовые КЕГи, предназначенные для заполнения жидким наполнителем, например пивом, вином, соком и/или водой, отправляемые после потребления наполнителя в качестве пустой тары обратно поставщику наполнителя, где после удаления остатков и внутренней очистки с использованием необходимых моющих средств, например, щелочи и/или кислоты, а также после вытеснения моющего средства после внутренней очистки стерильным газом и/или парообразной средой, как правило, стерильным воздухом, еще перед заполнением обрабатываемые для стерилизации водяным паром с нагревом. Для такой паровой обработки используют, как правило, насыщенный водяной пар при температуре, по меньшей мере, в линии подачи водяного пара от 120°C до 135°C. Освобождение от остатков, очистка, обработка паром и заполнение осуществляют известным для специалиста образом через фитинг КЕГов, через который из соответствующего КЕГа также извлекают наполнитель.

При обработке паром важен, в том числе быстрый и максимально равномерный нагрев всех участков внутренней поверхности ответствующего многоразового КЕГа, включая фитинг КЕГа. Достигаемую и необходимую для стерилизации многоразового КЕГа температуру необходимо поддерживать максимально долго и максимально равномерно, чтобы обеспечить оптимальную стерилизацию соответствующего многоразового КЕГа и при этом, в частности внутренней поверхности КЕГа.

Однако, из-за применяемого в устройстве или в машине обработки и в фитинге КЕГа материала уплотнений (как правило, этиленпропиленовый каучук – ЭПДМ) температура не должна длительное время превышать 135°C. Обработка паром одновременно улучшает атмосферу внутри КЕГа для последующего заполнения, т.е. при обработке паром пар после выдувания остатков моющего вещества из внутреннего пространства КЕГа вытесняет остатки стерильного газа и/или парообразной среды, например стерильного воздуха, и тем самым, в частности, содержащийся в стерильном воздухе кислород. Перед заполнением или перед предшествующим заполнению подпиранием внутреннего пространства КЕГа газом подпирания, например газом СО₂, на заключительной стадии обработки паром соответствующее внутреннее пространство КЕГа промывают инертным газом, например газом СО₂, чтобы удалить из внутреннего пространства КЕГа остатки пара и конденсата.

В деталях обработку паром в настоящее время осуществляют таким образом, что в безнапорной фазе обработки паром водяной пар сначала на несколько секунд вдувают во внутреннее пространство КЕГа, т.е. запускают его во внутреннее пространство КЕГа через впускное устройство и выводят из внутреннего пространства КЕГа через выпускное устройство вместе с конденсатом. При этом уже происходит определенное нагревание обрабатываемого многоразового КЕГа с образованием конденсата на внутренней поверхности КЕГа, однако, из-за отсутствия давления пара - только до температуры менее 100°C. Поэтому, чтобы обеспечить необходимый для высокого качества стерилизации нагрев обрабатываемого КЕГа, за указанной безнапорной фазой паром без давления, как правило, следует напорная фаза, в частности, когда для подаваемого под давлением во внутреннее пространство КЕГа водяного пара перекрывают выход из внутреннего пространства КЕГа путем закрытия выпускного устройства, чтобы создать во внутреннем пространстве КЕГа напор давления водяного пара.

Затем с контролем времени или с контролем давления во внутреннем пространстве КЕГа во время этой напорной фазы обработки паром внутреннее пространство КЕГа отключают от подачи водяного пара или от источника водяного пара и в этом состоянии оставляют на время (время выдержки или время воздействия) до его необходимого по времени и температуре нагрева с образованием конденсата водяного пара на внутренней поверхности КЕГа снижения давления во внутреннем пространстве КЕГа за счет конденсирования водяного пара. Длительность этого времени воздействия составляет, например, от 60 до 90 секунд, в отдельных случаях от менее 10 до более 90 секунд. В заключении осуществляют промывку или выдувание остатков пара и конденсата инертным газом, например газом СО₂.

Соответствующее устройство представлено в публикации DE 30 33 931 А1. В качестве дополнительных мероприятий для обеспечения чистоты внутреннего пространства КЕГа в этой публикации более подробно предлагается, подпирать КЕГ паром и применяемым для подпора газом СО₂. Посредством этих мероприятий достигается то, что внутри КЕГа также после его полного охлаждения еще имеется давление выше давления окружающей среды, тем самым надежно предотвращается засасывание внутрь чистого КЕГа грязного окружающего воздуха, нагруженного при известных условиях даже вредными микробами.

Недостатком этих известных способов является, в том числе то, что в безнапорной фазе при продувании КЕГа водяным паром происходит очень большой расход энергии, но с недостаточным нагревом внутренней поверхности КЕГа, причем не обеспечен даже нагрев необходимым образом всех важных для стерилизации поверхностей, например внутренней поверхности фитинга КЕГа. Недостатком известных способов является также то, что в напорной фазе обработки паром и, в частности, во время выдержки или воздействия, когда внутреннее пространство КЕГа, по меньшей мере, с изначальным давлением отключено от подачи пара, на внутренних поверхностях КЕГа быстро выпадает конденсат, препятствующий затем преобразованию энергии или нагреву соответствующих зон. Этот же недостаток проявляется за счет скапливания конденсата в нижней зоне внутреннего пространства КЕГа во время выдержки.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, исключающего указанные недостатки и обеспечивающего улучшенную стерилизацию КЕГов, в частности многоразовых КЕГов, при этом, в частности, металлических, с сокращением расхода водяного пара и энергозатрат, а также времени обработки. Устройство обработки является объектом пункта 12 формулы изобретения.

Предпочтительной областью применения изобретения является нагрев и стерилизация многоразовых КЕГов. Однако изобретение применимо вообще для КЕГов, а также при первом использовании еще не бывших в употреблении КЕГов или многоразовых КЕГов, т.е. перед первым заполнением этих еще не использованных КЕГов или многоразовых КЕГов. Обработку паром, по меньшей мере, многоразовых КЕГов осуществляют после очистки внутреннего пространства КЕГов.

Предложенная согласно данному изобретению интенсификация относительного движения водяного пара и внутренних поверхностей обрабатываемого КЕГа, предпочтительно многоразового КЕГа, и фитинга КЕГа обеспечивает усиление выпадения конденсата, теплообмена, а также теплоиспользования во всех зонах внутренней поверхности КЕГа и поверхности фитинга КЕГа. Одновременно связанная с большими потерями энергии безнапорная фаза обработки паром, в которой внутреннее пространство КЕГа только продувают водяным паром, значительно сокращена, так что уже за счет этого обеспечены значительно более быстрый переход к напорной фазе, необходимое давление обработки паром, т.е. давление пара, необходимое для водяного пара в напорной фазе, время выдержки и необходимая температура КЕГа по сравнению с известными способами.

Посредством относительного движения водяного пара и внутренних поверхностей КЕГа обеспечивается в первую очередь удаление образовавшегося там конденсата и тем самым предотвращение образования в зоне внутренней поверхности КЕГа конденсата повторного конденсирования водяного пара и нагрева КЕГа от этого. Более того интенсивное взаимное соприкосновение способствует сходу или стеканию конденсата, за счет чего во всех зонах снова образуется конденсат водяного пара и обеспечивается этим непосредственно повторное нагревание внутренней поверхности КЕГа.

Сокращение безнапорной фазы и сокращение времени выдержки или воздействия обеспечивает без ослабления необходимого нагрева соответствующего КЕГа и тем самым без снижения качества стерилизации соответствующего КЕГа снижение расхода водяного пара и энергозатрат и сокращение необходимой для нагрева длительности обработки. Последнее обеспечивает возможность значительного повышения производительности оборудования или установки обработки или очистки, стерилизации и заполнения КЕГа, т.е. увеличение количества обрабатываемых за единицу времени КЕГов.

Относительное движение водяного пара и поверхностей во внутреннем пространстве КЕГа осуществляют различным образом, например, за счет того, что, в замкнутом цикле, по меньшей мере, во время воздействия или выдержки, т.е. когда водяной пар циркулирует в отключенном от подачи водяного пара внутреннем пространстве КЕГа, отводят водяной пар из внутреннего пространства КЕГа и снова подают водяной пар во внутреннее пространство КЕГа.

Относительное движение водяного пара и поверхностей во внутреннем пространстве КЕГа осуществляют также механически, например, приводя КЕГ в движение, например вращением, толчками или встряхиванием, например, за счет многократного ускорения и замедления КЕГа и т.п. Принципиально это механическое движение КЕГа можно совмещать с циркуляцией водяного пара, вызывающей относительное движение.

Выражение «главным образом» или «примерно» в рамках изобретения означает отклонение от соответствующего точного значения на +/- 10%, предпочтительно на +/- 5% и/или отклонение в виде незначительных функциональных изменений.

Варианты выполнения, преимущества и возможности применения изобретения раскрыты в нижеследующем описании примеров осуществления и фигурах. При этом все описанные и/или показанные на фигурах признаки по отдельности и в любом сочетании являются принципиально объектом изобретения независимо от формы их изложения в пунктах формулы или от их взаимоподчиненности. Содержание формулы изобретения является составной частью описания. Далее изобретение более подробно раскрыто с привлечением изображения одного примера осуществления.

На фигуре упрощенно показана функциональная схема варианта осуществления устройства 1 обработки не показанной подробно машины или установки опорожнения, очистки, стерилизации и последующего заполнения КЕГов повторного использования или многоразовых КЕГов 2, в частности металлических многоразовых КЕГов, жидким наполнителем, например таким напитками, как пиво, вино, сок, вода и т.д. На фигуре показана обрабатывающая или чистящая насадка 3 с конструктивным выполнением, например, известным для специалиста по оборудованию для обработки КЕГов, т.е. с направленным вниз фитингом 4 КЕГа 2, герметично установленного на рабочей насадке, а также с необходимыми для нагревания КЕГа 2 или стенок КЕГа и фитинга 4 КЕГа функциональными элементами устройства 1 обработки. Этими функциональными элементами являются трубопровод 5 с регулирующим вентилем 6, соединяющий штуцер или вход 7 водяного пара с подключением подвода 3.1 обрабатывающей насадки 3, а также трубопровод 8 с регулирующим вентилем 9, соединяющий подключение вывода 3.2 обрабатывающей насадки 3 с влагоотделителем 10, выполненным, например, в виде центробежного сепаратора.

Влагоотделитель 10 предназначен, в частности, для отделения влаги в безнапорной фазе обработки паром, в частности конденсата, образовавшегося при нагреве и стерилизации внутреннего пространства 2.1 и внутренних поверхностей КЕГа 2 и фитинга 4 КЕГа за счет конденсации пара. В показанном примере осуществления конденсат отводят по трубопроводу 8, в частности в водосток 11.

Цифрой 12 обозначен байпасный трубопровод, проходящий между трубопроводами 5 и 8 с установленными в нем циркуляционным или паровым насосом 13, предпочтительно с двумя последовательно подключенными регулирующими вентилями 14 и 15, из которых вентиль 14 установлен на входе, а вентиль 15 на выходе парового насоса.

Относительно направления потока от входа 7 водяного пара к подводу 3.1 байпасный трубопровод 12 подключен к трубопроводу 5 следом за регулирующим вентилем 6. Относительно направления потока от вывода 3.2 к влагоотделителю 10 байпасный трубопровод 12 подключен перед регулирующим вентилем 9.

При открытом подводе обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 КЕГа подключение подвода 3.1 соединено с нагнетательной трубкой 4.1 фитинга 4 КЕГа, за счет чего подведенный через подключение подвода 3.1 водяной пар выходит на верхнем окончании нагнетательной трубки 4 во внутреннее пространство 2.1 КЕГа, как это показано на фигуре стрелками А. При открытом выводе обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 КЕГа подключение вывода 3.2 соединено с выводным отверстием, образованным фитингом 4 КЕГа на нижней стороне перевернутого многоразового КЕГа 2, за счет чего водяной пар, а также конденсат водяного пара выводят через это выводное отверстие и через подключение вывода 3.2 обрабатывающей насадки 3, как это показано на фигуре стрелками В.

На фигуре показаны только функциональные элементы, необходимые для обработки паром, но не функциональные элементы, необходимые для других технологических этапов обработки и также соединенные для этого с обрабатывающей насадкой 3, например функциональные элементы, необходимые для очистки внутреннего пространства соответствующего многоразового КЕГа 2 различными моющими или обрабатывающими средами, а также для удаления или вытеснения остатков моющей среды в конце очистки внутреннего пространства, хотя принципиально возможна очистка внутреннего пространства многоразового КЕГа 2 и заключительный нагрев и стерилизация этого КЕГа путем обработки паром на разных обрабатывающих насадках 3.

Нагрев и стерилизацию соответствующего, установленного герметично на обрабатывающей насадке многоразового КЕГа 2 осуществляют после завершения очистки внутреннего пространства и после удаления и вытеснения рабочей среды внутренней очистки таким образом, чтобы при закрытых регулирующих вентилях 14 и 15 и не активированном насосе 13 водяного пара, выполненном, например, в виде нагнетателя или вентилятора, но при открытых регулирующих вентилях 6 и 9 и при открытом подводе и отводе обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 КЕГа осуществить продувку внутреннего пространства 2.1 КЕГа водяным паром.

В безнапорной фазе водяной пар при температуре не выше 135°C подают под давлением от входа 7 водяного пара через трубопровод 5 и открытый регулирующий вентиль 6 к подключению подвода 3.1, затем выводят на верхнем окончании нагнетательной трубки 4.1 (стрелки А) и после прохождения через внутреннее пространство 2.1 КЕГа его направляют вместе с возможно осевшим конденсатом через подключение вывода 3.2 и открытый трубопровод 8 во влаготделитель 10, где пар и отдельно конденсат отводят в сток 11. Уже в этой безнапорной фазе происходит определенный нагрев и стерилизация внутренней поверхности многоразового КЕГа 2 и фитинга КЕГа с конденсацией водяного пара.

Для начала напорной фазы вывод обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 перекрывают, чтобы создать во внутреннем пространстве 2.1 КЕГа посредством соединенного через трубопровод 5 с входом 7 водяного пара ввода обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 КЕГа возрастающее давление водяного пара. Например, с контролем времени и/или с контролем образующегося во внутреннем пространстве 2.1 КЕГа давления пара трубопровод 5 и тем самым внутреннее пространство 2.1 КЕГа отключают регулирующим вентилем 6 от входа 7 водяного пара. При остающемся закрытым регулирующем вентиле 9 открывают регулирующие вентили 14 и 15 и активируют паровой насос 13, чтобы затем при вновь открытом выводе обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 КЕГа через байпасный трубопровод 12 обеспечить циркуляцию водяного пара в соединительных трубопроводах, обрабатывающей насадке 3 и, в частности, во внутреннем пространстве 2.1 КЕГа и тем самым во время выдержки или воздействия напорной фазы обработки паром путем турбулизации водяного пара во внутреннем пространстве 2.1 КЕГа обеспечить относительное движение водяного пара и внутренних поверхностей КЕГа и поверхностей фитинга 4 КЕГа, как это показано на фигуре стрелками С. Это относительное движение приводит к решающей интенсификации обработки внутренних поверхностей КЕГа и поверхностей фитинга 4 КЕГа водяным паром и тем самым к улучшению стерилизации, в частности, за счет того, что конденсат, уже образовавшийся на внутренней поверхности КЕГа или поверхностях фитинга 4 КЕГа, интенсивно вытесняется водяным паром и тем самым еще не сконденсировавшийся водяной пар воздействует непосредственно на внутренние поверхности КЕГа и поверхности фитинга КЕГа без помех со стороны конденсата. Конденсат, образующийся в напорной фазе во внутреннем пространстве 2.1 КЕГа и оседающий в нижней зоне многоразового КЕГа, выводят через часть трубопровода 8, соединенную с подключением вывода 3.2, и через сепаратор 16.

После завершения напорной фазы и перед последующей обработкой многоразового КЕГа 2, т.е., например, перед подпором внутреннего пространства 2.1 КЕГа газом подпора, например газом СО₂, и в способе по данному изобретению при закрытых регулирующих вентилях 14 и 15 и остающемся закрытым трубопроводе 5 внутреннее пространство 2.1 КЕГа промывают инертным газом, например применяемым для подпора газом СО₂, в частности, для удаления водяного пара и конденсата из внутреннего пространства 2.1 КЕГа и из фитинга 4 КЕГа через открытый выход обрабатывающей насадки 3 и фитинга 4 КЕГа, а также через открытый трубопровод 8, чтобы затем в заключение обеспечить, например, подпор внутреннего пространства 2.1 КЕГа газом подпора.

Ранее изобретение было выше описано на основе одного примера его осуществления. Понятно, что возможны изменения и усовершенствования без выхода за рамки лежащего в основе данного изобретения изобретательского замысла. Относительное движение между водяным паром и внутренними поверхностями КЕГа 2 и фитинга 4 КЕГа в напорной фазе обработки паром может быть осуществлено и другим образом, например механическим движением многоразового КЕГа 2 во время этой напорной фазы, например, ускорением и замедлением движения, толчками или встряхиванием и/или поворотом или ротацией или опрокидыванием, предпочтительно вокруг центральной оси МА, являющейся в представленном варианте осуществления центральной осью обрабатывающей насадки 3 и нагнетательной трубки 4.1. Для осуществления этого движения многоразового КЕГа 2 обрабатывающая насадка 3 включает механический привод, воздействующий на многоразовый КЕГ 2 и показанный на фигуре схематично цифрой 17.

Список условных обозначений

1 устройство обработки

2 КЕГ

2.1 внутреннее пространство КЕГа

3 обрабатывающая насадка

3.1 подключение подвода

3.2 подключение отвода

4 фитинг КЕГа

5 трубопровод

6 регулирующий вентиль

7 вход или подключение водяного пара

8 трубопровод

9 регулирующий вентиль

10 влагоотделитель

11 сток

12 байпасный трубопровод

13 паровой насос

14, 15 регулирующий вентиль

16 сепаратор конденсата

17 механический привод

А вход пара

В выход пара и конденсата

МА центральная ось