INRICHTING VOOR HET PASTEURISEREN VAN EEN MASSA VOEDINGSWAAR
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting 5 voor het pasteuriseren van een massa voedingswaar, zoals een sojabestanddelen bevattende massa, een eieren bevattende massa, een vruchten bevattende massa, bijvoorbeeld jam, een aardappelen bevattende massa, of een vlees bevattende massa, of dergelijke, welke inrichting omvat: 10 een toevoer voor het toevoeren van de massa; verwarmingsmiddelen voor het verwarmen van de massa, omvattende: een aan de toevoer aansluitende buis van een elektrisch en magnetisch inert materiaal; 15 een aan de buis toegevoegd stelsel van met elkaar samenwerkende elektroden, die zijn aangesloten op een RF vermogensgenerator die energie met een frekwentie in het gebied van circa 10 - 50 MHz aan de elektroden afgeeft, zodanig dat de in de eerste buis aanwezige massa gedurende 20 zijn eerste verblijftijd in die eerste buis kan worden verwarmd; en een afvoer voor het afvoeren van de massa.
Een dergelijke inrichting is bekend uit EP-B1-2 007 230 en WO-A1-2011/062499 ten name van de onderhavige 25 aanvraagster. Het is aanvraagster gebleken, dat bij de inrichting uit EP-B1-2 007 230 en WO-A1-2011/062499 er sprake van kan zijn, dat lokaal hoge veldsterktes, ook wel 'hot spots' genoemd, optreden, waardoor de massa voedingswaar kan aanbranden of zelfs kan verkolen.
30 Het is een doel van de onderhavige uitvinding om het bovengenoemde nadeel althans gedeeltelijk te ondervangen. In het bijzonder is het een doel van de uitvinding om een inrichting van de in de aanhef vermelde 2 soort te verschaffen waarmee een massa voedingswaar gelijkmatig verwarmd kan worden voor het pasteuriseren van de massa en waarmee aanbranden of verkolen van de massa kan worden verkomen.
5 Hiertoe vertoont de inrichting van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding de bijzonderheid, dat de elektroden aan hun naar het binnenoppervlak van de buis toegekeerde eindzones afgeronde hoeken vertonen voor het lokaal beperken van de sterkte van het door de elektroden 10 opgewekte elektrische veld.
Door het verschaffen van elektroden met aan hun naar het binnenoppervlak van de buis toegekeerde eindzones afgeronde hoeken wordt het optreden van lokaal te hoge veldsterktes effectief voorkomen, zodat aanbranden of 15 verkolen van de massa kan worden verkomen.
Opgemerkt wordt, dat met de naar het binnenoppervlak van de buis toegekeerde eindzones van de elektroden de in langsdoorsnede gezien axiale eindzones van de elektroden bedoeld worden.
20 De kromtestraal van de afgeronde hoeken bedraagt bijvoorbeeld minimaal 3 mm, in het bijzonder ongeveer 10 mm.
Eventueel kunnen de verwarmingsmiddelen een zich rond de eerste buis uitstrekkende, met een verwarmbare eerste vloeistof gevulde eerste mantel omvatten.
25 In een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de elektroden met een onderlinge axiale tussenruimte opgesteld, welke tussenruimte ten minste 2x, bij voorkeur 5x, nog meer bij voorkeur lOx, zo groot is als de grootste lineaire dwarsafmeting van de binnenruimte van 30 de buis.
Bij dergelijke elektroden, die met een onderlinge axiale tussenruimte opgesteld zijn, strekt het zich tussen aangrenzende elektroden heersende elektrische veld zich in 3 hoofdzaak in de langsrichting van de buis uit, waardoor gedurende een substantiële afstand een effectieve opwarming van de massa wordt gerealiseerd. Doordat gedurende de gehele afstand en de corresponderende verblijftijd tussen de 5 elektroden een effectieve opwarming plaatsvindt, kan op deze wijze een groot debiet van de massa en een corresponderend hoge opbrengst worden verkregen.
Alternatief kunnen de elektroden in dwarsdoorsnede gezien aan weerszijden van de buis opgesteld zijn.
10 Bij voorkeur bezitten de elektroden elk een met de externe vorm van de buis overeenkomende vorm. Als de buis een cilindrische buis is kunnen de met een onderlinge axiale tussenruimte opgestelde elektroden bijvoorbeeld een cilindrische vorm bezitten. De in dwarsdoorsnede gezien aan 15 weerszijden van de buis opgestelde elektroden kunnen bijvoorbeeld plaatvormige elektroden zijn, die bij een cilindrische buis daaromheen gekromd zijn.
In een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de elektroden elektrisch 20 geïsoleerd ten opzichte van het met de massa voedingswaar in rechtstreeks contact komende binnenvlak van de buis opgesteld.
Volgens weer een ander aspect van de uitvinding omvat de inrichting een aan de buis aansluitende tweede buis 25 met tweede verwarmingsmiddelen, waarbij de warme massa gedurende zijn tweede verblijftijd in de tweede buis op nagenoeg constante temperatuur wordt gehouden.
De tweede verwarmingsmiddelen kunnen in principe op elke gewenste wijze worden geïmplementeerd. Duidelijk zal 30 zijn, dat voorkomen moet worden, dat de in de eerste buis langs die elektrische weg verwarmde massa een zekere uitdroging of andere degeneratie ondergaat tijdens zijn verblijf in de tweede verwarmingsmiddelen. In het algemeen 4 zal een langer verblijf in lucht ongewenste effecten met zich meebrengen, zoals uitdroging en eventueel zelfs oxidatie.
Zeer geschikt is een uitvoering, omvattende een 5 zich rond de tweede buis uitstrekkende, met een verwarmbare vloeistof gevulde mantel. Gedurende een verblijf van minimaal twee minuten in de tweede buis mag de temperatuur overal in de tweede buis niet dalen onder een bepaalde voorgeschreven temperatuur, meestal in de orde van grootte 10 van 72 °C - 75 °C. In een specifieke uitvoering kan daartoe de inrichting de bijzonderheid vertonen, dat de vloeistof in de tweede mantel op een temperatuur in het gebied van circa 70 °C - 100 °C wordt gehouden. Opgemerkt wordt, dat mantel en de tweede mantel integraal gevormd kunnen zijn.
15 De pasteurisatiebewerking die wordt uitgevoerd door de inrichting volgens de uitvinding kan tevens dienen voor het door de gedurende enige tijd optredende verwarming laten verstijven van de behandelde massa. Zo kan bijvoorbeeld een mengsel van vleesingrediënten, zout, kruiden en bindmiddelen 20 met de inrichting volgens de uitvinding in één doorgaande bewerking worden gevormd tot een continue worst die vervolgens onder steriele omstandigheden wordt geportioneerd, verpakt en zonodig nog verder geconfectioneerd, waarna transport naar de afnemers kan 25 plaatsvinden.
Volgens een volgend aspect volgens de uitvinding vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat de eerste verblijftijd en de rms RF spanning over de elektroden zodanig instelbaar is, dat de temperatuur van de massa aan 30 het einde van de eerste buis een waarde heeft in het gebied van circa 70 °C - 100 °C.
Voor het verder bewerken van de aldus in de inrichting gepasteuriseerde massa zal deze in vele gevallen, 5 alvorens te worden geportioneerd en verpakt, de gelegenheid moeten krijgen om af te koelen. Dit afkoelen kan desgewenst na portioneren en verpakken plaatsvinden.
Vaak wordt de voorkeur gegeven aan een uitvoering, 5 omvattende een aan de tweede verwarmingsmiddelen aansluitende afkoelmiddelen, waarin aan de warme massa gedurende zijn derde verblijftijd in die afkoelmiddelen de gelegenheid wordt gegeven af te koelen, aan het einde van welke afkoelmiddelen de aldus afgekoelde massa voor verdere 10 bewerking wordt afgegeven. De afkoelmiddelen kunnen bijvoorbeeld een aan de tweede buis aansluitende derde buis omvatten.
Een dergelijke derde buis kan in de vorm van een helix opgewikkeld zijn, waardoor in een betrekkelijk geringe 15 ruimte een grote lengte wordt verkregen, die, eventueel in combinatie met een extern koelmedium, bijvoorbeeld langsstromende lucht, een snelle afkoeling wordt verkregen. Anders dan bij de diëlektrische verwarming in de eerste buis wordt in deze afkoelsectie de warmte uitsluitend door 20 conductie uit de gepasteuriseerde massa afgevoerd. Daartoe is tijd en derhalve een relatief grote lengte nodig.
Ook kan op op zichzelf bekende wijze gebruik worden gemaakt van een portioneerbewerking, eventueel gevolgd door een verpakkingsbewerking, waarbij de porties 25 door middel van wagens door een koelruimte worden geleid. In aanmerking komt in dit verband een op zichzelf bekende Uittoren .
De aandacht wordt erop gevestigd, dat de binnendiameter van de buizen niet rond behoeft te zijn. Elke 30 gewenste en technisch realiseerbare vorm kan worden gekozen.
Een voor de genoemde frekwenties volledig transparant materiaal is een kunststof, bijvoorbeeld PTFE (polytetrafluorethyleen). Dit materiaal heeft verder het 6 voordeel, voor contact met voedsel zeer geschikt te zijn.
Het is een glad materiaal, waaraan voedingsmiddelen zich nauwelijks of niet hechten. Het materiaal kan verder zeer gemakkelijk glad worden afgewerkt en aldus regelmatig 5 conform de te stellen eisen worden gereinigd.
De elektroden kunnen van elk geschikt materiaal zijn. Bijvoorbeeld aluminium platen kunnen worden toegepast.
De inrichting vertoont een in-line opstelling en is in staat tot het uitvoeren van een continue en zeer 10 homogene verhitting, waarbij kan worden verzekerd, dat het temperatuurverschil tussen de warmste en de koudste zones in de verhitte massa kleiner dan 5 °C is.
Het systeem is in staat tot een snelle verhitting tot in de kern van de massa, bijvoorbeeld met een snelheid 15 in de orde van grootte van 1 °C/s.
Uitgegaan kan worden van een temperatuur van de ingevoerde massa van circa 0 °C - 10 °C. Aan het einde van de elektroden is de nagestreefde temperatuur bereikt.
Volgens een bepaald aspect van de uitvinding 20 vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat het materiaal van de tweede buis roestvast staal is.
Ook kan de inrichting de bijzonderheid vertonen, dat het materiaal van de derde buis roestvast staal is.
Zeer praktisch is die uitvoering waarin de tweede 25 en de derde buis samen zijn uitgevoerd als een integrale buis.
De instelling van de genoemde parameters ter bereiking van de genoemde temperatuur is onder meer afhankelijk van het zoutgehalte van de massa. De keuze van 30 de parameters moet dan ook mede met het oog daarop worden gekozen.
Volgens een volgend aspect van de uitvinding vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat de gemiddelde 7 effectieve interne diameter van de eerste buis in het gebied van circa 20 - 150 mm ligt. In het bijzonder wordt gedacht aan een waarde van 50 - 115 mm.
Een ander aspect van de dimensionering van de 5 inrichting kan hierin zijn gelegen, dat de lengte van de elektroden in het gebied van circa 0,1 - lm ligt. Bij voorkeur bezitten de elektroden een lengte in de orde van 0,2 - 0,7 m.
Terwille van de veiligheid van bedienend personeel 10 en andere aanwezigen verdient die uitvoering de voorkeur, waarin alle RF spanning voerende onderdelen zijn opgenomen in een behuizing, in het bijzonder een kooi van Faraday. De mazen van de kooi van Faraday kunnen betrekkelijk grof zijn in verband met de ten opzichte van microgolf-stralen 15 betrekkelijk grote golflengte, die behoort bij de volgens de uitvinding toegepaste frekwenties.
Een voorkeursaspect volgens de uitvinding is hierin gelegen, dat de elektroden via een instelbare impedantie-aanpasschakeling met de bijbehorende RF generator 20 gekoppeld zijn.
Bijvoorbeeld kan de inrichting het kenmerk vertonen, dat de toevoer is ingericht voor koppeling met een voorproduktie-inrichting, bijvoorbeeld een vleespomp.
Hiertoe kan de ingangszijde van de eerste buis zijn voorzien 25 van een flens, die is ingericht om afdichtend te worden gekoppeld met een corresponderend gevormde uitgangsflens van een bekende vleespomp.
In het bijzonder kan de inrichting het kenmerk vertonen, dat de frekwentie in het gebied van 12 - 29 MHz 30 ligt.
Volgens weer een ander aspect van de uitvinding vertoont de inrichting het kenmerk, dat de frekwentie een waarde van 27 ± 2 MHz bezit. Bijvoorbeeld de frekwentie 8 27,12 MHz is een voor industriële toepassingen als de onderhavige toegelaten frekwentie.
Volgens weer een ander aspect van de uitvinding vertoont de inrichting de bijzonderheid, dat de frekwentie 5 een waarde van 13,5 ± 1 MHz bezit. De frekwentie 13,56 MHz is eveneens voor industriële toepassingen als de onderhavige toegelaten.
Volgens een laatste aspect van de uitvinding vertoont de inrichting de bijzonderheid dat stroomafwaarts 10 ten opzichte van de tweede buis een behandelingssectie aanwezig is, waarin de warme massa wordt onderworpen aan een nabehandeling, zoals roken, toevoegen van kruiden, grillen, of dergelijke.
De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand 15 van bijgaande tekeningen. In de tekeningen tonen:
Fig. 1 een schematische langsdoorsnede van een sterk vereenvoudigde voorstelling van een inrichting volgens EP-B1-2 007 230;
Fig. 2 de inrichting volgens figuur 1 met daarin 20 in detail de elektrode volgens de uitvinding;
Fig. 3 gedeeltelijk in blokschematische vorm, gedeeltelijk in dwarsdoorsnede, een sterk vereenvoudigde voorstelling van een inrichting volgens WO-A1-2011/062499;
De Figuren 4 - 6 in detail de buis van de 25 inrichting volgens figuur 3 met daarin in detail de elektrode volgens de uitvinding.
Figuur 1 toont een inrichting 1 uit EP-B1-2 007 230 voor het garen en pasteuriseren van een vlees bevattende massa 4, welke massa 4 aan de inrichting 1 wordt toegevoerd 30 door een vleespomp 2 van bekend type. Voor een nadere toelichting op de inrichting uit EP-B1-2 007 230 is dit document door verwijzing hierin opgenomen. De inrichting omvat een toevoer 3 waardoorheen een massa 4 onder druk met 9 een bepaald debiet aan de inrichting 1 wordt toegevoerd; een aan de toevoer 3 aansluitende eerste buis 5 van een elektrisch en magnetisch inert en voor contact met voedsel geschikt materiaal, in het bijzonder PTFE; twee zich ter 5 weerszijden van de eerste buis 5 bevindende plaatvormige elektroden 6, 7 met een vorm, die overeenkomt met de externe vorm van de eerste buis 5, welke elektroden zijn aangesloten aan een RF vermogensgenerator (niet afgebeeld), die energie met een frekwentie in het gebied van circa 27, 12 MHz aan de 10 elektroden 6, 7 afgeeft, zodanig, dat de in de eerste buis 5 aanwezige massa 4 gedurende zijn eerste verblijftijd in die eerste buis 5 diëlektrisch wordt verwarmd; een zich rond de eerste buis 5 uitstrekkende, met gedemineraliseerd water 9 gevulde eerste mantel 10; een aan de eerste buis 5 15 aansluitende tweede buis 11, waarin de in de eerste buis 5 verwarmde massa gedurende zijn tweede verblijftijd van minimaal twee minuten in de tweede buis op nagenoeg constante temperatuur wordt gehouden; een zich rond de tweede buis 11 uitstrekkende, met thermische olie 12 gevulde 20 tweede mantel 13; en een aan de tweede buis 11 aansluitende, relatief lange derde buis 14, waarin aan de warme massa gedurende zijn derde verblijftijd in die derde buis de gelegenheid wordt gegeven af te koelen, aan het einde 15 van welke derde buis 14 de aldus afgekoelde massa voor verdere 25 bewerking, bijvoorbeeld portioneren en/of verpakken wordt afgegeven.
De tweede buis 11 en de derde buis 14 zijn samen uitgevoerd als één integrale, monolithische buis van roestvast staal.
30 De eerste verblijftijd en de rms RF spanning over de elektroden is zodanig instelbaar, dat de temperatuur van de massa 4 aan het einde 16 van de eerste buis 5 een waarde heeft in het gebied van circa 70 °C - 90 °C. Voor een 10 energie-overdracht en aldus verwarming van de massa 4 met zo hoog mogelijk rendement zijn de elektroden 6, 7 via een impedantie-aanpasschakeling met de RF generator gekoppeld.
De impedantie-aanpasschakeling omvat een variabele, in serie 5 geschakelde condensator en een variabele, aan de elektroden 6, 7 parallel geschakelde tweede condensator.
De RF generator kan zijn ingericht voor het afgeven van energie met een frekwentie van bijvoorbeeld 27,12 MHz of 13,56 MHz. Dit zijn beide voor industriële 10 toepassingen van dit type wettelijk toegelaten frekwenties.
Door middel van een verwarmingsinrichting 20 met een warmtewisselaar met een pomp wordt de eerste vloeistof op een gewenste temperatuur van bijvoorbeeld 40 °C gehouden. In deze uitvoering is in de toevoerleiding 21 tevens een 15 demineraliseereenheid opgenomen. In dit geval wordt gebruik gemaakt van water. Ook andere vloeistoffen, zoals thermische olie, komen in aanmerking.
De tweede vloeistof 12 kan op een soortgelijke wijze op de gewenste temperatuur worden gebracht en 20 gehouden.
De verblijftijd van de warme massa in de tweede buis 11 dient met het oog op de aan pasteurisatie te stellen eisen minimaal twee minuten te bedragen.
De RF spanning voerende onderdelen zijn alle 25 opgenomen in een kooi van Faraday 23. Deze kooi van Faraday is geaard via een aardleiding 24. Ook de elektrode 6 is geaard via een aardleiding 25, waarmee de elektrode tevens met de RF generator gekoppeld is. Deze is aldus ook geaard. Zowel de kooi van Faraday als de genoemde aardingen zijn 30 wezenlijk voor de veiligheid van bedienend personeel.
Het zal duidelijk zijn, dat mede met het oog op wettelijke bepalingen de inrichting verdere veiligheidsvoorzieningen zal omvatten, die er bijvoorbeeld 11 voor zorgen dat bij het openen van de inrichting of het verbreken van de aarding van de kooi van Faraday de RF-spanning onmiddellijk van de elektroden wordt afgeschakeld, bijvoorbeeld door het onmiddellijk uitschakelen van de RF-5 vermogensgenerator of -generatoren.
Figuur 2 toont de inrichting volgens figuur 1 met daarin elektroden 106, 107 volgens de uitvinding. De elektroden 106, 107 zijn gelijk aan de elektroden 6, 7 volgens figuur 1, met het verschil, dat de elektroden 106, 10 107 aan hun naar het binnenoppervlak van de buis 5 toegekeerde eindzones, ofwel de in langsdoorsnede gezien axiale eindzones, afgeronde hoeken 60, 61 vertonen. De afgeronde hoeken voorkomen piekspanningen in het door de elektroden 106, 107 opgewekte elektrische veld, zodat 15 aanbranden of verkolen van de massa 4 wordt voorkomen.
Figuur 3 toont een inrichting 100 uit WO-A1-2011/062499. Anders dan in de inrichting 1 volgens de figuren 1 en 2 zijn de elektroden 51, 52, 53 met onderlinge tussenruimten 54, 55 opgesteld (in deze uitvoering aan 20 elkaar gelijk), welke tussenruimten 54, 55 substantieel groter zijn dan de diameter 56 van de in dit geval cilindrisch uitgevoerde binnenruimte van de buis 5. Gedacht kan bijvoorbeeld worden aan een diameter 56 in de orde van 60mm en een onderlinge afstand tussen naburige elektroden 25 51, 52; 52, 53 in de orde van lm of meer.
In figuur 3 is blokschematisch getekend, dat tussen de RF-generator 8 en de elektroden 51,52 en 53 de impedantie-aanpasschakeling 17 is opgenomen. Deze is echter niet onder alle omstandigheden noodzakelijk. Denkbaar is, 30 dat in de generator 8 voorzieningen zijn opgenomen die een zodanige instelbaarheid realiseren, dat een zo groot mogelijke energie-overdracht gewaarborgd is.
De middelste elektrode 52 is geaard en verbonden 12 met de geaarde, "koude" uitgangsaansluiting 57 van de impedantie-aanpasschakeling 17. De symmetrisch ter weerszijden van de elektrode 52 liggende elektroden 51 en 53 zijn beide verbonden met de "hete" uitgangsaansluiting 58 5 van de impedantie-aanpasschakeling 17.
De Figuren 4-6 tonen in detail de buis 5 van de inrichting 100 volgens figuur 3 met daarin in detail de elektrode 152 volgens de uitvinding. De elektrode 152 is gelijk aan de elektrode 52 volgens figuur 3, met het 10 verschil, dat de elektrode 152 aan zijn naar het binnenoppervlak van de buis 5 toegekeerde eindzones, ofwel de in langsdoorsnede gezien axiale eindzones, afgeronde hoeken 62 vertonen. De elektroden 51 en 53 uit figuur 3 zijn in de figuren 4-6 niet weergegeven, maar duidelijk is, dat 15 ook deze elektroden dergelijke afgeronde hoeken 62 vertonen. De afgeronde hoeken 62 voorkomen piekspanningen in het door de elektroden opgewekte elektrische veld, zodat aanbranden of verkolen van de massa 4 wordt voorkomen.
Opgemerkt wordt, dat de uitvinding niet beperkt is 20 tot de hierboven besproken uitvoeringsvoorbeelden, maar zich tevens uitstrekt tot andere varianten binnen het bereik van de aangehechte conclusies.