Kurzzeiterhitzung

Die Kurzzeiterhitzung (KZE) ist eine bewährte Methode zur Haltbarmachung von Milch, Fruchtsäften, Bier etc.. Eine KZE besteht im wesentlichen aus 3 Plattenwärmetauschern, die meistens auf einem Rahmen montiert sind, sowie einer Heißhaltestrecke. Bei der Kurzzeiterhitzung wird die Flüssigkeit auf eine Temperatur von ca. 70 - 80 °C erhitzt, und einige Sekunden auf dieser Temperatur gehalten. Die Heißhaltestrecke ist ein Stück Rohrleitung, das durchströmt wird. Je nach Länge der Rohrleitung und der Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich wie lange die Temperatur gehalten wird, bevor die Flüssigkeit wieder abgekühlt wird.

Sigmatherm-Kurzzeiterhitzungsanlage in einem Technikum

Im Bild ist ein Schema für eine KZE für das Beispiel Bier dargestellt:

Die Darstellung erfolgt mittels Symbolen nach EN ISO 10628 für die Verfahrensbilder.

Die Einzelnen Prozessschritte sind im Fließbild mit Zahlen gekennzeichnet. Im weiteren Text werden die gekennzeichneten Prozesse chronologisch erläutert.

Tabellarische Darstellung der Prozesse

Nummer 1 2 3 4 4.1 5 6 7 7.1 8 9

Bezeichnung Pumpsystem Wärmerückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher Überdruckerzeugung zur Lebensmittelsicherheit Erhitzung des Produktes Erzeugung des Wärmestroms Heißhaltestrecke Wärmerückgewinnung mittels Plattenwärmetauscher Kühlung des Produktes Erzeugung des Kältesstroms Lagertank Pumpsystem

Erläuterung der einzelnen Prozesse

1
Das Produkt wird mittels einer Pumpe durch eine Rohrleitung befördert.

2
Durch den Plattenwärmetauscher fließen zwei Stoffströme im Gegenstromprinzip. Zum einen das beförderte Produkt kommend von Prozessschritt 1 und zum anderen der Rückfluss von Prozesschritt 5. Der Wärmetausch entsteht dadurch, dass das Produkt kommend von Prozessschritt 1 eine niedrigere Temperatur hat als der Rückfluss von Prozessschritt 5. In diesem Prozessschritt handelt sich nicht nur um einen Wärmetausch von zwei Fluiden (Stoffströme) sondern auch um eine Wärmerückgewinnung.

3
Durch eine Pumpe vor dem Erhitzer wird gewährleistet, dass der Druck auf der „pasteurierten Seite“ höher ist als auf der „unpasteurisierten Seite“. So wird eine sichere Arbeitsweise gewährleistet.

4
Im Prozessschritt 4 findet die Erhitzung des Produktes mittels eines Plattenwärmetauschers statt. Der Wärmetausch (Energietausch) findet statt, da das Medium, welches zum Erhitzen verwendet wird, eine wesentlich höhere Temperatur besitzt als das Medium kommend von Prozessschritt 3.

4.1
Der Prozessschritt 4.1 stellt den Erhitzungsprozess des wärmeübertragenden Mediums da, dass in Prozessschritt 4 die Energie/Wärme an das Produkt abgibt.

5
Das Medium/Produkt muss nach dem Erhitzen für eine kurze Zeit auf der erzielten Temperatur verweilen (variabel von Produkt zu Produkt). Dies geschieht im Prozessschritt 5, bei dem es sich um eine Heißhaltestrecke handelt. Die sogenannte Heißhaltestrecke besteht aus einer Rohrleitung, in dem das Produkt auf Temperatur gehalten wird, bevor die Flüssigkeit im nächsten Prozessschritt wieder abgekühlt wird. Die Dauer, wie Lange das Produkt auf die erreichte Temperatur bleibt wird beeinflusst durch die Länge der Rohrleitung und die Strömungsgeschwindigkeit.

6
Nach dem Erhitzen muss das Produkt wieder herunter gekühlt werden. Das Produkt fließt von der Heißhaltestrecke zurück in den Plattenwärmetauscher von Prozessschritt 2. Das Produkt kommend von der Heißhaltestrecke gibt Wärme/Energie an das Produkt kommend von Prozessschritt 1 ab. Folgende Effekte werden erzielt:
-das Produkt kommend von der Heißhaltestrecke (gibt Energie/Wärme ab) erkühlt.
-das Produkt, kommend von Prozessschritt 1, nimmt die Energie/Wärme auf und erwärmt sich somit, ehe es im Prozesschritt 4 auf die zu erreichende Temperatur gebracht wird.
In diesem Prozessschritt handelt sich nicht nur um einen Wärmetausch von zwei Fluiden (Stoffströmen) sondern auch um eine Wärmerückgewinnung.

7
Nach dem Energietausch fließt das bereits leicht abgekühlte Produkt in einen weiteren Plattenwärmetauscher, in dem es auf Lagertemperatur heruntergekühlt wird. Das Produkt gibt die Energie/Wärme an das Medium ab, welches ebenfalls durch den Plattenwärmetauscher fließt und kühlt somit herunter.

7.1
Der Prozessschritt 7.1 stellt den Abkühlungsprozess des wärme aufnehmenden Mediums da, dass in Prozessschritt 7 die Energie/Wärme vom Produkt aufnimmt, wodurch das Produkt abkühlt.

8
Prozesschritt 8 stellt einen Lagertank da, in den das Produkt nach dem Abkühlungsprozess hinein fließt und bis zur Weiterverarbeitung gelagert wird.

9
Zur Weiterverarbeitung wird das Produkt mittels einer Pumpe durch ein Rohrleitungssystem befördert.