TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Behandlung hitzeempfind rung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, bei dem Wasserdampf das flüssige Nahrungsmittelprodukt zur Bildung eines keim- freien Zustands in einem Infusorbehälter direkt erhitzt, bei dem dem flüssigen Nahrungsmittelprodukt durch Entspannung auf einen niedrigeren Druck Wasser in einer Menge, die jener des zuvor zugeführten Wasserdampfes entspricht, entzogen wird und bei dem das flüssige Nahrungsmittelprodukt zwischen der Erhitzung und der Entspannung eine Förderung mittels einer als Zentrifugal pumpe ausgebil- deten ersten Fördereinrichtung erfährt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zentrifugalpumpe für eine solche Anlage und ein Laufrad für eine solche Zentrifugalpumpe.

Hitzeempfindliche flüssige Nahrungsmittelprodukte der vorgenannten Art enthalten relativ viel Proteine, viel Trockenmasse und wenig Wasser, und sie können eine niedrige, mittlere oder hohe Viskosität besitzen. Der Begriff der Hitzeempfindlichkeit soll im Folgenden so verstanden werden, dass diese Nahrungsmittelprodukte, vorzugsweise bei Temperaturen über 100 °C, zum Anbrennen, d.h. unter diesen Bedingungen zur Belagbildung an den Wandungen des Infusorbehälters und der sie fördernden Zentrifugalpumpe neigen. Diese Belagbildung wird auch als Pro- dukt-Fouling bezeichnet. Das Produkt-Fouling verringert die Standzeit bzw. die Betriebszeit des Infusorbehälters und insbesondere der Zentrifugalpumpe zwischen zwei Reinigungszyklen.

STAND DER TECHNIK

Besonders kritische Bereiche der Anlage zur Durchführung des Verfahrens sind der Bodenbereich des Infusorbehälters, der sich nach unten bis in eine Auslassöffnung verjüngt, und eine Fördereinrichtung, die in einer Verbindungsleitung zwi- sehen der Auslassöffnung des Infusorbehälters und einer der Entspannung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts dienenden Vakuumkammer angeordnet ist. Bei der Fördereinrichtung kann es sich um eine Verdrängerpumpe, beispielsweise eine Zahnradpumpe, oder auch um eine Zentrifugalpumpe handeln. Die Fördereinrichtung ist in einem Abstand vom Infusorbehalter oder unmittelbar an dessen Auslassöffnung angeordnet. Eine Ansammlung von erhitztem flüssigem Nahrungsmittelprodukt im Bodenbereich des Infusorbehälters und in der sich anschließenden Verbindungsleitung bis zur Fördereinrichtung führt dort zu einer unerwünschten und Undefinierten Verweilzeit. Ein Sumpf an erhitztem flüssigem Nahrungsmittelprodukt muss insbesondere im Infusorbehalter vermieden werden. Daher hat es nicht an Vorschlägen gefehlt, diesen Mangel abzustellen

Es ist bei Erhitzungsanlagen mit einem Infusorbehälter bekannt, die Abförderung des direkt erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts aus dem Infusorbehälter mit einer rotierenden Verdrängerpumpe, beispielsweise einer Zahnradpumpe, durch- zuführen, wobei deren Gehäuse eine Kühlung aufweist und das Gehäuse sich unmittelbar an die Auslassöffnung des Infusorbehälters anschließt (EP 0 784 706 B1). Eine Zahnradpumpe besitzt, bauartbedingt, eine Selbstreinigungsfähigkeit, weil die Zahnräder eng miteinander kämmen und an den zugeordneten Gehäusewandungen entlangschaben und somit eine stetig aufwachsende Belagbildung (Produkt-Fouling) verhindern.

Die WO 2011/101077 A1 , die die Priorität der DE 10 2010 008 448 A1 in Anspruch nimmt, offenbart eine UHT-Anlage zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte, in der unter Anderem unterstromig eines Infusorbe- hälters in einer Verbindungsleitung zu einer Vakuumkammer eine erste Fördereinrichtung angeordnet ist, die als Verdrängerpumpe ausgebildet ist. Der Infusorbehälter verfügt in seinem unterem Bereich, einem sich bis zu einer Auslassöffnung verjüngenden Bodenteil, über eine Kühlung dieses Bodenteils. Die Verdrängerpumpe kann dabei in einem nicht quantifizierten Abstand zu der Austrittsöffnung aus dem Infusorbehälter angeordnet sein oder diese Austrittsöffnung mündet im Grenzfall unmittelbar in die Verdrängerpumpe ein. Bei der Verdrängerpumpe wird vorzugsweise eine rotierende eingesetzt, die beispielsweise, wie vorstehend erwähnt, als Zahnrad- oder auch als Flügelzellen-, Schraubenrad-, Impeller- oder Drehkolbenpumpe ausgebildet sein kann. Oszillierend arbeitende Verdränger- pumpen sind grundsätzlich ebenfalls einsetzbar, wenn die durch den oszillatorischen Betrieb bedingten Volumenstromschwankungen durch geeignete Mittel ausgeglichen werden oder im Behandlungsprozess keine Rolle spielen. In der WO 2016/012026 A1 ist die aus der EP 0 794 706 B1 bekannte Anlage zur Wärmebehandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittel dahingehend abgewandelt, dass sich nunmehr, bei ansonsten unveränderter Konfiguration der einzelnen Aggregate der Anlage, der den Boden des Infusorbehalters umgebende Kühlmantel, der der Kühlung des Bodens dient, bis hinunter an die Pumpe und, gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform, in das Pumpengehäuse hinein erstreckt. Bei der Pumpe handelt es sich um eine Verdrängerpumpe, vorzugsweise um eine Zahnrad- oder Kolbenpumpe. Es wird aber auch eine Zentrifugalpumpe beansprucht, ohne dass angegeben ist, wie diese Zentrifugalpumpe konkret konstruktiv ausgestaltet ist. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass hier ei- ne dem Fachmann in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannte, herkömmliche und hydraulisch optimierte Zentrifugalpumpe vorgesehen ist.

In der WO 2010/086082 A1 , die die Priorität der DE 10 2009 006 248 A1 in Anspruch nimmt, ist ein Infusionssystem für ein zu erwärmendes flüssiges Lebens- mittelprodukt beschrieben, bei dem eine Infusionskammer einen unteren Bodenteil mit einer Kühlung aufweist. Die Infusionskammer findet ihre Fortsetzung in einem sich an eine Auslassöffnung im unteren Bodenteil anschließenden, ebenfalls eine Kühlung aufweisenden Auslassrohr. Es bleibt offen, ob das Auslassrohr unmittelbar oder mittelbar über eine Verbindungsleitung in eine wie auch immer ausgestal- tete Fördereinrichtung einmündet.

Eine Zentrifugalpumpe für unproblematische flüssige Nahrungsmittelprodukte, wie beispielsweise Wasser, ist in ihrem grundsätzlichen Aufbau hinlänglich bekannt. Sie ist derart ausgestaltet und ausgelegt, dass sie einen möglichst hohen hydrau- lischen Wirkungsgrad aufweist, d.h. dass sie mit einer bestimmten Antriebsenergie ein möglichst großes Produkt aus Volumenstrom und Förderhöhe erreicht. In einem in der Regel aus mindestens zwei Gehäuseteilen bestehenden Pumpengehäuse ist auf einer Welle ein Laufrad mit Schaufeln angeordnet. Innerhalb des Pumpengehäuses schließt sich an einen ringförmig umlaufenden Laufradaustritts- querschnitt außenseits ein Leitapparat in Form beispielsweise eines Spiralgehäuses oder eines schaufellose Ringraums an. An dem saugseitigen Gehäuseteil, einem Gehäusedeckel, befindet sich koaxial zur Laufradachse ein Einlass, ausgebildet in der Regel als sogenannter Saugstutzen, und, umfangsseits tangential ausmündend, ein Auslass, der in der Regel als sogenannter Druckstutzen ausgebildet ist. Mit dem der Saugseite abgewandten Gehäuseteil, der Gehäuserückwand, bildet die Laufrad rückseite einen sog. hinteren Radseitenraum, der mit Blick auf einen guten hydraulischen Wirkungsgrad der Zentrifugalpumpe in der Regel eine geringe axiale Erstreckung aufweist. Diese axiale oder spaltweite Erstreckung ist gerade so eng bemessen, dass bei angemessenen Fertigungstoleranzen die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe sichergestellt ist. In gleicher Weise ist eine Laufradvorderseite, und hier sind es bei einem sogenannten offenen Laufrad die vorderen, stirnseitigen freien Schaufelkanten, mit möglichst engem Spalt an den Verlauf des Gehäusedeckels angepasst. Zur Reduzierung einer Axialkraft, die aus den auf das Laufrad beiderseits wirkenden Druckkräften resultiert, sind im Nabenbereich des Laufrades und über dessen Umfang verteilt in der Laufradrückseite in der Regel mehrere, im Durchmesser relativ kleine Druckausgleichsbohrungen angeordnet. Bei hitzeempfindlichen flüssigen Nahrungsmittelprodukten der einleitend genannten Art kommt es vorrangig darauf an, dass bei deren Förderung durch eine Zentrifugalpumpe eine möglichst geringe Neigung zu Ablagerungen an den Wandungen der Zentrifugalpumpe besteht. Es hat sich beispielsweise bei der direkten Erhitzung von sehr hitzeempfindlichen flüssigen Nahrungsmittelprodukten in einem Infusorbehälter und anschließender Abförderung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelproduktes aus dem Infusorbehälter mittels einer nachgeschalteten Zentrifugalpumpe üblicher Bauart, d.h. hydraulisch optimierter Bauart, gezeigt, dass sich diese Zentrifugalpumpe in kürzester Zeit, wobei es sich diesbezüglich um Sekunden bis wenige Minuten handelt, durch Produkt-Fouling zugesetzt und damit außer Betrieb gesetzt hat. Besonders kritische Bereiche sind hier der Saugbereich des Laufrades, weil hier nicht gelöste Gase und insbesondere nicht kondensierter Wasserdampf das Produkt-Fouling verstärken können, und der enge spaltweite hintere Radseitenraum. Für die konkrete Ausgestaltung einer Zentrifugalpumpe in einer Anlage zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte, in der letzteres eine Direkterhitzung mittels kulinarischem Wasserdampf erfährt, ist bislang noch keine befriedigende Lösung mit Blick auf eine hinreichend lange Standzeit der Zentrifugalpumpe bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art, eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Zentrifugalpumpe für diese Anlage und ein Laufrad für diese Zentrifugalpumpe zu schaffen, die bei der Behandlung von hitzeempfindlichen flüssigen Nahrungsmittelprodukten der eingangs genannten Art die Neigung zu Produkt-Fouling im Infusorbe hälter und von dort bis in die Zentrifugalpumpe hinein vermindern, wobei insbesondere die Zentrifugalpumpe gegenüber einer hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpen nach dem Stand der Technik eine deutlich verlängerte Standzeit aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine vorzugsweise handelsübliche Zentrifugalpumpe so zu modifizieren, dass diese das Wachstum von Produkt-Fouling in ihren kritischen Bereichen hemmt und so die gewünschte Standzeitverlängerung erreicht wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der zugeordneten Unteransprüche. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage sind in den zugeordneten Unteransprüchen beschrieben. Eine Zentrifugalpumpe für eine Anlage nach Anspruch 10 ist Gegenstand des Anspruchs 17. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe sind Gegenstand der zugeordneten Unteran- sprüche. Ein Laufrad für eine Zentrifugalpumpe der beanspruchten Art ist Gegenstand des Anspruchs 38.

Die Erfindung geht verfahrenstechnisch aus von einem Verfahren zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte, wie Molkenproteinkonzentra- te, Babynahrung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, bei dem Wasserdampf das flüssige Nahrungsmittelprodukt zur Bildung eines keimfreien Zustande in einem Infusorbehälter direkt erhitzt, bei dem dem flüssigen Nahrungsmittelprodukt durch Entspannung auf einen niedrigeren Druck Wasser in einer Menge, die jener des zuvor zugeführten Wasserdampfes entspricht, entzogen wird, bei dem das flüssige Nahrungsmittelprodukt zwischen der Erhitzung und der Entspannung eine Förderung mittels einer als Zentrifugalpumpe ausgebildeten ersten Fördereinrichtung erfährt. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst, wenn bei dem Verfahren der gattungsgemäßen Art nach der direkten Erhitzung folgende Behandlungsschritte (a) bis (d) vorgesehen sind:

das flüssige Nahrungsmittelprodukt

(a) erfährt eine an sich bekannte erste Kühlung wenigstens am Behälterboden des Infusorbehälters bis in eine dortige Auslassöffnung hinein;

(b) erfährt eine zweite Kühlung in einem sich an die Auslassöffnung unmittelbar anschließenden rohrförmigen Abschnitt, der entweder durch ein aus dem Infusorbehälter ausmündendes Auslassrohr oder durch einen Saugstutzen der Zentrifugalpumpe gebildet ist;

(c) erfährt eine dritte Kühlung in einem Gehäusedeckel eines Pumpengehäuses der Zentrifugalpumpe, der sich unmittelbar an das Auslassrohr oder den Saugstutzen anschließt;

(d) dient mit einem Teil seines in einem Laufrad der Zentrifugalpumpe geförderten Volumenstroms, das zu dem Gehäusedeckel der Zentrifugalpumpe hin offen ausgebildet ist, wenigstens einer planmäßigen Spülung des Pumpengehäuses und des Laufrades über einen hinteren Laufradspalt, der zwischen einer Gehäuserückwand der Zentrifugalpumpe und dem Laufrad vorgesehen ist, und über einen vorderen Laufradspalt, der zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad vorgesehen ist, wobei die Volumenströme der planmäßigen Spülungen die zwangsläufigen Ausgleichsströmungen innerhalb des Pumpengehäuses, die sich aus einer hydraulisch optimierten Auslegung der Zentrifugalpumpe mit einem jeweils minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt, die die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe sicherstellen, ergeben, bis zu einem Mehrfachen übersteigen. Beim Schritt (d) handelt es sich um einen wesentlichen erfinderischen Lösungsgedanken. Die Schritte (a) bis (c) stellen sicher, dass ein weiterer erfinderischer Grundgedanke, nämliche die lückenlose Kühlung des im Bodenbereich des In- fusorbehälters anfallenden und bis zum Druckstutzen der Zentrifugalpumpe geförderten erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts, einer konkreten Lösung zugeführt wird.

Zur Intensivierung der Kühlung sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass das flüssige Nahrungsmittelprodukt eine vierte Kühlung in der Gehäuserückwand des Pumpengehäuses erfährt.

Eine erste und eine zweite Spülung des Pumpengehäuses und des Laufrades sind gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens jeweils durch Rezirkulati- on über das Laufrad, getrieben jeweils durch Druckunterschiede im Pumpengehäuse, generiert. Dabei erfolgt die erste Spülung über den hinteren Laufradspalt zwischen dem Laufrad und der Gehäuserückwand, wobei die erste Spülung in die Strömung durch das Laufrad eingreift. Die zweite Spülung erfolgt über den vorderen Laufradspalt zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad, wobei die zwei- te Spülung ebenfalls in die Strömung durch das Laufrad eingreift. Weiterhin erfolgt eine dritte Spülung durch Ausgleichsströmungen zwischen einer jeweiligen Druck- und Saugseite einer Schaufel des offenen Laufrades und über den vorderen Laufradspalt, wobei die Maßnahmen, die die zweite Spülung generieren, die dritte Spülung zwangsläufig zur Folge haben.

Die lückenlose Kühlung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts wird erreicht, wie dies ein diesbezüglicher erster Vorschlag vorsieht, wenn die Kühlungen jeweils getrennt voneinander betrieben werden. Ein zweiter Vorschlag, der den diesbezüglichen kühltechnischen Aufwand reduziert, sieht hinsichtlich der Kühlung vor, dass wenigstens zwei Kühlungen in Reihe geschaltet sind. In beiden Fällen werden zur Optimierung der Kälteübertragungsleistung, wie dies ein dritter Vorschlag vorsieht, die Kühlungen im Gegenstrom zum erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukt betrieben. Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Kombination folgender, teilweise an sich bekannter Merkmale auf:

• einen Infusorbehälter, in dem Wasserdampf das flüssige Nahrungsmittelpro- dukt zur Bildung eines keimfreien Zustande direkt erhitzt;

• eine mit dem Infusorbehälter über eine Verbindungsleitung in fluidgängiger Verbindung stehende Vakuumkammer, in der dem erhitzen flüssigen Nahrungsmittelprodukt durch Entspannung auf einen niedrigeren Druck Wasser in einer Menge, die jener des zuvor zugeführten Wasserdampfes entspricht, ent- zogen wird;

• eine in der Verbindungsleitung angeordnete, als Zentrifugalpumpe ausgebildete erste Fördereinrichtung zur Förderung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts von dem Infusorbehälter zu der Vakuumkammer;

• eine in einem Behälterboden des Infusorbehälters angeordnete Auslassöffnung zur Abfuhr des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts;

• einen sich an die Auslassöffnung anschließenden rohrförmigen Abschnitt zur Weiterleitung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts, der entweder durch ein aus dem Infusorbehälter ausmündendes Auslassrohr oder durch einen Saugstutzen der Zentrifugalpumpe gebildet ist;

· einen behälterbodenseitigen Kühlmittelraum zur Kühlung des den Behälterboden beaufschlagenden erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts;

• einen auslassrohrseitigen Kühlmittelraum oder einen saugstutzenseitigen Kühlmittelraum zur Kühlung des den rohrförmigen Abschnitt durchströmenden erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts;

· ein Pumpengehäuse der Zentrifugalpumpe, das wenigstens aus einem Gehäusedeckel und einer Gehäuserückwand gebildet ist und einen gehäusedeckel- seitigen Kühlmittelraum zur Kühlung des geförderten erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts aufweist;

• die Zentrifugalpumpe, die ein zu dem Gehäusedeckel hin offenes Laufrad auf- weist und die so ausgelegt ist, dass mit einem Teil des in dem Laufrad geförderten Volumenstroms des erhitzen flüssigen Nahrungsmittelprodukts wenigstens eine planmäßige Spülung des Pumpengehäuses und des Laufrades über einen hinteren Laufradspalt, der zwischen der Gehäuserückwand und dem Laufrad vorgesehen ist, und über einen vorderen Laufradspalt, der zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad vorgesehen ist, erfolgt, und wobei die Volumenströme der planmäßigen Spülungen die zwangsläufigen Ausgleichsströmungen innerhalb des Pumpengehäuses, die sich aus einer hydraulisch optimierten Auslegung der Zentrifugalpumpe mit einem jeweils minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt, die die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe sicherstellen, ergeben, bis zu einem Mehrfachen übersteigen. Der letztgenannte Merkmalskomplex stellt neben den Merkmalen zur Kühlung einen wesentlichen Aspekt der erfindungsgemäßen Anlage dar.

Zur Intensivierung der Kühlung sieht eine weitere Ausführungsform vor, dass das Pumpengehäuse einen gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum aufweist.

Zur Realisierung einer ersten Spülung wird vorgeschlagen, dass diese über den hinteren Laufradspalt zwischen dem Laufrad und der Gehäuserückwand auf dem Weg über wenigsten eine in der Laufradrückseite angeordnete Spülbohrung erfolgt. Hinsichtlich einer zweiten Spülung sieht ein weiterer Vorschlag vor, dass diese über den vorderen Laufradspalt zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad erfolgt. Weiterhin erfolgt eine dritte Spülung durch Ausgleichsströmungen zwischen einer jeweiligen Druck- und Saugseite einer Schaufel des offenen Laufrades und über den vorderen Laufradspalt, wobei die Maßnahmen, die die zweite Spülung generieren, die dritte Spülung zwangsläufig zur Folge haben.

Die lückenlose Kühlung des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts wird erreicht, wie dies ein diesbezüglicher erster Vorschlag vorsieht, wenn der behäl- terbodenseitige Kühlmittelraum, der auslassrohrseitige oder der saugstutzense/ti- ge Kühlmittelraum, der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum und der gehäuse- rückwandseitige Kühlmittelraum getrennt voneinander mit Kühlmittel beaufschlagt werden. Ein zweiter Vorschlag, der den kühltechnischen Aufwand reduziert, sieht hinsichtlich der Kühlung vor, dass wenigstens zwei Kühlmittelräume miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe, die für eine Anlage zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte geeignet ist, geht aus von einer an sich bekannten Zentrifugalpumpe mit einem Einlass, einem Auslass, einem Pumpengehäuse, welches von wenigstens einem Gehäusedeckel und einer Ge- häuserückwand gebildet ist, einer im Pumpengehäuse ausgebildeten und in fluid- gängiger Verbindung mit dem Einlass und dem Auslass stehenden Pumpenkammer und einem in der Pumpenkammer drehbar aufgenommenen Laufrad mit Schaufeln. Zwischen zwei benachbarten Schaufeln ist jeweils ein Schaufelkanal ausgebildet, der zum Gehäusedeckel hin offen und zur Gehäuserückwand hin durch eine Laufrad rückseite geschlossen ausgebildet ist. Zwischen der Gehäuserückwand und dem Laufrad ist ein hinterer Laufradspalt und zwischen dem Gehäusedeckel und dem Laufrad ist ein vorderer Laufradspalt vorgesehen.

Der erfinderische Grundgedanke besteht darin, das Laufrad selbst und seine an- grenzenden kritischen Bereiche bis zur unmittelbaren pumpengehäuseseitigen Be- randung der Laufradvorderseite und der Laufrad rückseite mit dem zu fördernden flüssigen Nahrungsmittelprodukt zu spülen und dort damit ein Produkt-Fouling zu hemmen, wobei ein weiterer erfinderischer Grundgedanke darin besteht, im Zuge der erfindungsgemäßen Spülung gleichzeitig wenigstens pumpengehäuseseitige Berandungen im Bereich des Gehäusedeckels zu kühlen.

Das flüssige Nahrungsmittelprodukt dient somit mit einem Teil seines in dem Laufrad geförderten Volumenstroms planmäßigen Spülungen des Pumpengehäuses und des Laufrades selbst. Dabei übersteigen die Volumenströme der planmäßigen Spülungen die zwangsläufigen Ausgleichsströmungen im Pumpengehäuse, die sich aus einer fachnotorischen hydraulisch optimierten Auslegung der Zentrifugalpumpe ergeben, bis zu einem Mehrfachen. Dieser Auslegungsbereich ist vom Fachmann nicht als eine nach oben offene Bereichsangabe zu verstehen, sondern wird im konkreten Anwendungsfall so ausgelegt, das eine geforderte Standzeit der Zentrifugalpumpe unter Sicherstellung der geforderten Durchsatzleistung der Anlage und damit der Zentrifugalpumpe unter wirtschaftlichen Kriterien erreicht wird. Das Verhältnis der planmäßigen Volumenströme, resultierend aus den erfindungsgemäßen Maßnahmen, zu den Volumenströmen der zwangsläufigen Ausgleichsströmungen, bedingt durch die fachnotorisch hydraulisch optimierte Ausle- gung, liegt bei der konkreten Realisierung und in Abhängigkeit vom Anwendungsfall zwischen 1 ,5 bis 10, vorzugweise zwischen 2 bis 5. Durch die Kühlung wird die Neigung zum Anbrand von flüssigem Nahrungsmittelprodukt an den Wandungen der Zentrifugalpumpe verringert. Dies geschieht unter einem planmäßigen Ver- zieht auf einen optimalen hydraulischen Wirkungsgrad. In der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe wird im Laufrad ein Volumenstrom gefördert, der um die Summe aller quasi rezirkulierenden Spülvolumenströme gegenüber dem über den Saugstutzen angesaugten Volumenstrom vergrößert ist. Die Spülvolumenströme führen Volumina aus dem Kern der Schaufelkanäle an die gekühlten Wandungen des Gehäuses und von dort wieder in das Laufrad hinein, wobei der Kühleingriff nicht kondensierten Wasserdampf kondensieren lässt und somit die Neigung zum Pro- dukt-Fouling vermindert wird.

Die vorstehend dargelegten Zusammenhänge zeigen auf, dass eine erfindungs- gemäß mit dem von ihr geförderten flüssigen Nahrungsmittelprodukt gespülte Zentrifugalpumpe ein Laufrad besitzt, dessen hydraulische Förderleistung, bezogen auf das Laufrad, höher sein muss als die sich am Druckstutzen im Endergebnis tatsächlich einstellende hydraulische Förderleistung der Zentrifugalpumpe. Wenn zur Realisierung einer gespülten Zentrifugalpumpe der in Rede stehenden Art eine hydraulisch optimierte Zentrifugalpumpe gewählt wird, dann muss deren Nennförderleistung um die vorstehend erwähnte Förderleistungsdifferenz entsprechend höher gewählt werden. Bei gleicher Nennförderleistung wird ein äußerer Laufraddurchmesser der gespülten Zentrifugalpumpe daher größer sein müssen als ein solcher für eine hydraulisch optimierte Zentrifugalpumpe.

Die konkrete Lösung zur Umsetzung der vorstehend genannten erfinderischen Grundgedanken besteht darin, dass der hintere und/oder der vordere Laufradspalt, die zwangsläufig jeweils zwischen Laufrad und Pumpengehäuse gegeben sein müssen, gegenüber jeweils einem diesbezüglichen minimalen vorderen und hinteren Laufradspalt, der die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe sicherstellt, durch Reduzierung der Breite des Laufrades im Bereich des vorderen und des hinteren Laufradspaltes bis zu einem Mehrfachen vergrößert sind/ist. Durch die Vergrößerung dieser Laufradspalte wird die Generierung der erwünschten und notwendigen Spülströmungen erst ermöglicht. Die jeweilige Wei- te des vorderen und des hinteren Laufradspaltes kann in Abhängigkeit von den spezifischen Eigenschaften des flüssigen Nahrungsmittelprodukts bemessen werden. Zur Intensivierung der Kühlung sieht eine weitere Ausführungsform vor, auch die Gehäuserückwand mit einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlmittelraum zu versehen.

Eine lückenlose Kühlung des Pumpengehäuses wird sichergestellt, wenn, wie dies auch vorgeschlagen wird, zusätzlich zu dem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum und dem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum der Einlass der Zentrifugalpumpe in Form eines am Gehäusedeckel vorspringenden Saugstutzens ausgebildet ist, der mit einem saugstutzenseitigen Kühlmittelraum versehen ist. Eine derartige Ausführung ist mit Blick auf die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe nicht zwingend. Sie ist, ebenso wie eine Zentrifugalpumpe, bei der auf die Ausbildung eines Saugstutzens verzichtet wird, geeignet für eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Saugstutzen der Zentrifugalpumpe und einem in seinem Bodenteil mit einem Kühlmittelraum versehenen Infusorbehälter, wobei sich dieser Kühlmittelraum bis hinunter zu einer aus dem Bodenteil ausmündenden Auslass- Öffnung erstreckt, die dann das finale Ende des Infusorbehälters darstellt. Der Saugstutzen kann dann in dieser Anordnung die Funktion eines rohrförmigen Abschnitts erfüllen, der sich an die finale Auslassöffnung des Infusorbehälters anschließt. Es ist auch eine Anordnung mit der erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe möglich, bei der die Auslassöffnung als finales Ende des Infusorbehälters un- mittelbar an dem Gehäusedeckel der Zentrifugalpumpe angeordnet ist, wobei dort auf die Ausbildung eines Saugstutzens verzichtet wird.

In allen Ausführungen, nämlich bei einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe mit oder ohne Saugstutzen in Kombination mit einem Infusorbehälter, bei dem die Auslassöffnung oder ein sich an diese anschließender rohrförmiger Abschnitt das finale Ende darstellt, ist eine Ansammlung von erhitztem flüssigem Nahrungsmittelprodukt im Bodenteil des Infusorbehälters und in den sich ggf. anschließenden Bereichen bis zum Eintritt in die Zentrifugalpumpe unerwünscht, da eine solche Ansammlung zu einer unerwünschten und Undefinierten Verweilzeit führt, die ver- hindert werden soll. Die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe hat in einer Verbindung mit einem Infusorbehälter die Aufgabe, in letzterem anfallendes erhitztes flüssiges Nahrungsmittelprodukt aus diesem unverzüglich und vollständig abzuführen, ohne dabei, auch bei stoßweisem Anfall, zu verstopfen.

Zur Intensivierung der Spülung wird weiterhin vorgeschlagen, dass jeder Schaufelkanal zwischen zwei benachbarten Schaufeln des Laufrades im Bereich seiner begrenzenden Laufradrückseite über wenigstens eine die Laufrad rückseite durchdringende Spülbohrung mit dem hinteren Laufradspalt in fluidgängiger Verbindung steht. Hierdurch lässt sich die radiale Eingriffstiefe der zugeordneten Spülströmung festlegen. Bei der Spülbohrung handelt es sich im allgemeinsten Falle um Durchtrittsöffnungen beliebiger Form, d.h. eine einfach herzustellende Kreisform ist nicht zwingend. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der vordere Laufradspalt an einem äußeren Laufraddurchmesser des Laufrades eine maximale Vergrößerung erfährt und dass diese Vergrößerung bis in den Bereich des Eintritts in die Schaufelkanäle kontinuierlich bis auf den minimalen vorderen Laufradspalt abnimmt. Es wird diesbezüglich vorgeschlagen, dass eine Reduzierung der Breite des Laufrades an dem äußeren Laufraddurchmesser 40 bis 55 %, vorzugsweise 50 bis 55 % der Breite eines hydraulisch optimierten Laufrades beträgt. Im Bereich des vorderen Laufradspaltes bildet sich eine zweite Spülströmung aus, die sich aus dem Bereich des Auslasses der Zentrifugalpumpe in den Bereich des Einlasses des Laufrades erstreckt. Durch die Vergrößerung des vorderen Laufradspaltes wird die dort auch bei engem Laufradspalt vorliegende Umströmung der freien Vorderkante der Schaufeln des offenen Laufrades, getrieben durch den Druckunterschied zwischen Druck- und Saugseite der Schaufel, deutlich verstärkt, wodurch eine dritte Spülströmung planmäßig generiert wird. Bezüglich der Bemessung des hinteren Laufradspaltes hat es sich als zielführend herausgestellt, wenn der Zugang zum minimalen hinteren, radial orientierten Laufradspalt, der von dem äußeren Laufraddurchmesser des Laufrades seinen Anfang nimmt und sich bis zu einer Nabe des Laufrades erstreckt, durch Reduzierung des äußeren Laufraddurchmessers um bis zu 5 mm erweitert ist. Darüber hinaus be- steht eine vorteilhafte erfindungsgemäße Vergrößerung des hinteren Laufradspaltes darin, dass die Laufradrückseite im Bereich zwischen der Spülbohrung und der Nabe des Laufrades eine ringflächenförmige Ausdrehung erfährt, deren axiale Tiefe bis zu 2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, beträgt.

Die Positionierung, formmäßige Ausgestaltung und Bemessung der Spülbohrung sind Merkmale, mit denen die zugeordnete Spülströmung hinsichtlich ihrer radialen Eingriffstiefe, ihrer Ausformung und quantitativen Intensität festgelegt wird. Es ist bei der Anordnung einer einzigen Spülbohrung in jedem Schaufelkanal strö- mungs- und fertigungstechnisch zweckmäßig, wenn alle diese Spülbohrungen auf einem einzigen Lochkreis mit entsprechender Teilung angeordnet sind.

Es hat sich hinsichtlich der Positionierung der Spülbohrung innerhalb des Schaufelkanals als vorteilhaft erwiesen, wenn der geometrische Ort für die jeweilige Durchdringungsstelle der Spülbohrung mit der Laufrad rückseite, der auch einen Lochkreisdurchmesser festlegt, folgendermaßen bestimmt ist:

• näherungsweise durch die Mitte des Schaufelkanals, bezogen auf den Abstand der Schaufeln an der Durchdringungsstelle, und

• näherungsweise durch die Mitte einer maximalen Stromfadenlänge des Schau- felkanals zwischen dessen Ein- und Austritt.

Die Spülbohrung ist entweder kreisförmig mit einem Bohrungsdurchmesse ausgeführt oder sie weist eine von der Kreisform abweichende Form mit einem für diese Form maßgeblichen hydraulischen Durchmesser auf. Der hydraulische Durch- messer bemisst sich bekanntlich als Quotient aus dem vierfachen Durchtrittsquerschnitt der Spülbohrung und dem Umfang der Spülbohrung. Es hat sich als zielführend erwiesen, wenn der Bohrungsdurchmesser oder der hydraulische Durchmesser 30 bis 50 % und in diesem Bereich vorzugsweise 40 bis 50 % vom Abstand der Schaufeln an der Durchdringungsstelle beträgt.

Die Erfindung sieht gemäß einer weiteren Ausgestaltung auch mehr als eine Spülbohrung in jedem Schaufelkanal vor, wobei jede der mehreren Spülbohrungen eines Schaufelkanals auf einem zugeordneten Lochkreis angeordnet ist und die Lochkreise radial voneinander beabstandet sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Durchtrittsquerschnitte der Spülbohrungen auf den verschiedenen Lochkreisen mit kleiner werdendem Lochkreisdurchmesser kleiner werden, weil die treibende Druckdifferenz an der Spülbohrung mit kleiner werdendem radialen Abstand der Spülbohrung von der Rotationsachse der Zentrifugalpumpe größer wird.

Um eine den spezifischen Eigenschaften des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts gerecht werdende Kühlung sicherzustellen, sieht die Erfindung die nachfolgenden Schaltungen der Kühlmittelräume vor. Gemäß einem diesbezüglichen ersten Vorschlag sind der ggf. vorliegende saugstutzenseitige Kühlmittelraum, der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum und der gehäuserückwandseitige Kühlmittelraum getrennt voneinander mit Kühlmittel beaufschlagt. Ein zweiter Vorschlag sieht eine Ausführungsvariante vor, bei der wenigstens zwei der vorstehend genannten Kühlmittelräume miteinander in Reihe geschaltet sind. Nach einem dritten Vorschlag ist vorgesehen, dass der saugstutzenseitige Kühlmittelraum ein integra- ler Abschnitt des gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraums ist.

Um die Voraussetzungen für die Spülung des hinteren und/oder des vorderen Laufradspaltes zu schaffen, sieht die Erfindung vor, ausgehend von einer hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpe, vorzugsweise einer handelsüblichen Zentrifu- galpumpe, dass der hintere und der vordere Laufradspalt vergrößert sind. Dies wird realisiert

• entweder durch beiderseitiges Abdrehen des Laufrades

• oder durch ein in Richtung einer Pumpenwelle axial wirksames Abstandselement, das zwischen dem Gehäusedeckel und der Gehäuserückwand an- geordnet ist, wobei das Laufrad in Bezug zur Gehäuserückwand nicht versetzt oder auf oder mit der Pumpenwelle in der Pumpenkammer entsprechend axial versetzt ist.

Die Auswahl der hydraulisch optimierten Zentrifugalpumpe für diesen Zweck wird mit Blick auf die vorstehend thematisierte Differenz der Nennförderleistung zwi- sehen gespülter und hydraulisch optimierter Zentrifugalpumpe getroffen.

Die Erfindung umfasst auch ein Laufrad für eine Zentrifugalpumpe, wobei das Laufrad drehbar in der Pumpenkammer der Zentrifugalpumpe aufgenommen und die Zentrifugalpumpe, wie vorstehend dargelegt, ausgebildet ist. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine eingehendere Darstellung der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Während die Erfindung in den verschiedensten Ausgestaltungen eines Ver- fahrens der gattungsgemäßen Art, den verschiedensten Ausführungsformen einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens und den verschiedensten Ausführungsformen einer Zentrifugalpumpe für eine solche Anlage realisiert ist, wird nachfolgend anhand der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe, die in ihrem Pumpengehäuse ein erfindungs- gemäßes Laufrad aufnimmt und die mit einer Auslassöffnung eines Infusorbehäl- ters in fluidgängiger Verbindung steht, beschrieben. Es zeigen

Figur 1 in schematischer Darstellung eine Anlage zur Behandlung hitzeempfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte nach dem Stand der Technik;

Figur 2 in schematischer Darstellung einen Infusorbehälter zur direkten Erhitzung eines flüssigen Nahrungsmittelproduktes in einer unmittelbaren Verbindung mit einer rotierenden Verdrängerpumpe, wobei die Anordnung aus dem Stand der Technik bekannt ist;

Figur 3 eine Ansicht der Zentrifugalpumpe in senkrechter Richtung sowohl auf ihre Rotationsachse als auch auf die Längsachse ihres Druckstutzens, wobei die Rotationsachse in Richtung der Schwerkraft orientiert ist und die Zentrifugalpumpe an einer Auslauföffnung eines Infusorbehälters unmittelbar angeordnet ist;

Figur 4 eine Vorderansicht des Laufrades der Zentrifugalpumpe gemäß Figur 3 mit der näherungsweisen Andeutung einer ersten und einer dritten

Spülströmung S1 , S3 und

Figur 5 in der Seitenansicht einen Meridianschnitt durch das Laufrad gemäß

Figur 4 entsprechend einem dort mit A-A gekennzeichneten Schnittverlauf mit der näherungsweisen Andeutung der ersten und einer zweiten Spülströmung S1 , S2.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte Anlage 1000 gemäß Figur 1 (beispielsweise WO 2011/101077 A1) enthält einen Infusionsbehälter 50, der als bekannter Infusionsbehälter erster Art 50 ^* (beispielsweise WO 2010/086082 A1 ) in seinem Kopfraum einen Produkt-Einlass 60 aufweist, über den ein flüssiges Nahrungsmittelprodukt P, das hitzebehandelt werden soll, diesem Infusjonsbehälter erster Art 50 ^* zentral und kreisringförmig zugeführt wird. Dem zugeführten flüssigen Nahrungsmittelprodukt P wird zur Direkterhitzung über einen äußeren Was- serdampf-Einlass 62 radial außenseits ein erster Wasserdampf D1 und über einen inneren Wasserdampf-Einlass 64 ein zweiter Wasserdampf D2 radial von innen zugeführt. Der Infusorbehälter erster Art 50 ^* erfährt über einen infusorseitigen Kühlmittel-Eintritt 66 eine Zuführung von Kühlmittel zu einem behälterbodenseiti- gen Kühlmittelraum 50.4 zur Kühlung K eines Bodens der Infusionskammer erster Art 50*. Die Abführung des Kühlmittels erfolgt über einen infusorseitigen Kühlmittel-Austritt 68.

Eine Auslassöffnung des Infusorbehälters erster Art 50 ^* ist über ein Auslassrohr 52, das von einem auslassrohrseitigen Kühlmittelraum 52.1 umgeben ist, mit einer ersten Fördereinrichtung 54 verbunden, die als Verdrängerpumpe, vorzugsweise als rotierende, ausgebildet und in einer von der ersten Fördereinrichtung 54 zu einem Eintritt einer Vakuumkammer 56 führenden Verbindungsleitung 70 angeordnet ist. Die erste Fördereinrichtung 54 fördert das erhitzte flüssige Nahrungsmittelprodukt P von dem Infusionsbehälter erster Art 50* zur Vakuumkammer 56. Die Vakuumkammer 56 ist dazu ausgebildet, um dem sich durch die Druckabsenkung abkühlenden erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukt P jene Menge Wasser W als sog. Brüdendampf zu entziehen, die in Form von Wasserdampf D, im vorliegenden Falle bestehend aus dem ersten Wasserdampf D1 und dem zweiten Wasserdampf D2, dem Infusorbehälter erster Art 50* zugeführt wird, und über einen vorzugsweise im oberen Bereich angeordneten Brüden-Austritt 72 abzuleiten. Ein derart behandeltes flüssiges Nahrungsmittelprodukt P ^* verlässt die Vakuumkammer 56 über eine vorzugsweise im unteren Bereich an einem sich verjüngenden Boden angeordnete Abführleitung 74 auf dem Weg über eine zweite Fördereinrichtung 58, die vorzugsweise als Zentrifugalpumpe ausgebildet ist.

Figur 2 zeigt einen Infusorbehälter 50, der als bekannter Infusorbehälter zweiter Art 500 an einer Auslassöffnung unmittelbar mit einer rotierenden Verdrängerpumpe 540 verbunden ist, die das erhitzte flüssige Nahrungsmittelprodukt P nach unten abführt (siehe WO 2016/012026 A1 ). Dem Kopfbereich des Infusorbehälters zweiter Art 540 wird das flüssige Nahrungsmittelprodukt P über den Produkt- Einlass 60 zentral zugeführt und der erste Wasserdampf D1 wird über den äußeren Wasserdampf-Einlass 62 radial von außen, den zentralen Produktstrahl umschließend, eingeleitet. Ein Bodenteil des Infusorbehälters zweiter Art 500 ist mit einer Kühlung K versehen, die sich bis hinunter an die rotierende Verdrängerpumpe 540 und in das Pumpengehäuse hinein erstreckt. Die Zufuhr des Kühlmittels erfolgt an der rotierenden Verdrängerpumpe 540 über einen pumpenseitigen Kühlmittel-Eintritt 67, seine Abfuhr über den infusorseitigen Kühlmittel-Austritt 68.

Die in Figur 3 dargestellte Anordnungslage einer erfindungsgemäßen Zentrifugalpumpe 54, bei der die Rotationsachse einer Pumpenwelle 96 in Schwerkraftrich- tung orientiert ist, ist geeignet, um diese Zentrifugalpumpe 54 mit einem als Saugstutzen ausgebildeten Einlass 76 unmittelbar an eine Auslassöffnung 50.3 in einem Behälterboden 50.2 eines Infusorbehälters 50, der als Infusorbehälter erster oder zweiter Art 50 ^* , 500 ausgebildet sein kann und nachfolgend für diese Ausführungsformen steht, anzuschließen. Der Infusorbehälter 50 geht oberhalb des sich vorzugsweise nach unten verjüngenden Behälterbodens 50.2 in einen vorzugsweise zylindrischen Behältermantel 50.1 über. Der Behälterboden 50.2 und ein sich daran anschließender Teilabschnitt des Behältermantels 50.1 sind mit einem behälterseitigen Kühlmittelraum 50.4 versehen, der einen ersten Kühlmittel-Eintritt 78 zur Zufuhr und einen ersten Kühlmittel-Austritt 80 zur Abfuhr eines Kühlmittels zur Kühlung des Behälterbodens K1 aufweist.

Die Zentrifugalpumpe 54 eignet sich in besonderer Weise zur Förderung hitze- empfindlicher flüssiger Nahrungsmittelprodukte P, wie Molkenproteinkonzentrate, Babynahrung, flüssige Babynahrungskonzentrate, nahrhafte Getränke oder Käsereimilch, die über den Einlass 76 ein- und aus einem als Druckstutzen ausgebildeten Auslass 94 in die zur Vakuumkammer 56 führende Verbindungsleitung 70 austreten. Die Zentrifugalpumpe 54 besitzt weiterhin in an sich bekannter Weise ein Pumpengehäuse 12, welches von wenigstens einem Gehäusedeckel 8 und einer Gehäuserückwand 10 gebildet ist. Im Pumpengehäuse 12 ist eine in fluidgängiger Verbindung mit dem Einlass 76 und dem Auslass 94 stehende Pumpenkammer 98 ausgebildet, die ein Laufrad 100 (siehe hierzu die Figuren 4 und 5) drehbar aufnimmt. An die Auslassöffnung 50.3 schließt sich ein rohrförmiger Abschnitt 52, 76 an, der entweder durch das aus dem Infusorbehälter 50 ausmündende Auslassrohr 52 oder durch einen Saugstutzen 76 der Zentrifugalpumpe 54 gebildet sein kann. Ist der rohrförmige Abschnitt 52, 76 als Auslassrohr 52 ausgebildet, dann kann dieses von dem auslassrohrseitigen Kühlmittelraum 52.1 umschlossen sein, ist er als Saustutzen 76 ausgebildet, dann kann dieser von einem saugstutzensei- tigen Kühlmittelraum 76.1 umschlossen sein. In beiden Fällen wird dem Kühlmittelraum 52.1 , 76.1 über einen zweiten Kühlmittel-Eintritt 82 Kühlmittel zur Kühlung des Auslassrohres oder des Saugstutzens K2 zugeführt und über einen zweiten Kühlmittel-Austritt 84 abgeführt.

Der Gehäusedeckel 8 ist mit einem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 versehen, der den Gehäusedeckel 8 vorzugsweise vollständig umschließt oder teilweise, beispielsweise in Form von Kühltaschen, berandet. Dem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 wird über einen dritten Kühlmittel-Eintritt 86 Kühlmittel zur Kühlung des Gehäusedeckels K3 zugeführt und über einen dritten Kühlmittel-Auslass 88 abgeführt. Die Gehäuserückwand 10 kann mit einem ge- häuserückwandseitigen Kühlmittelraum 10.1 versehen sein, der die Gehäuserückwand 10 vorzugsweise vollständig oder teilweise, beispielsweise in Form von Kühltaschen, berandet. Dem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum 10.1 wird über einen vierten Kühlmittel-Eintritt 90 Kühlmittel zur Kühlung der Gehäuserückwand K4 zugeführt und über einen vierten Kühlmittel-Auslass 92 abgeführt. Schließlich zeigt Figur 3, näherungsweise und schematisch angedeutet, eine erste Spülströmung S1 , eine zweite Spülströmung S2 und eine dritte Spülströmung S3 gemäß der Erfindung, die in den Figuren 4 und 5 näher erläutert sind.

Die Figuren 4 und 5 zeigen das zum Gehäusedeckel 8 hin offene und zur Gehäuserückwand 10 hin durch eine Laufrad rückseite 4 geschlossene Laufrad 100 mit in einer Ebene und bezogen auf eine Drehrichtung n (siehe Figur 4) rückwärtsgekrümmten Schaufeln 2, die jeweils vorzugsweise senkrecht auf der Laufradrück- seite 4 stehen, wobei zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2 jeweils ein Schaufelkanal 2.1 gebildet ist. Die rückwärtsgekrümmte Beschaufelung ist kein zwingendes Merkmal des Laufrades 100 für die erfindungsgemäße Zentrifugalpumpe 54. Eine vorwärtsgekrümmte oder rein radial orientierte Beschaufelung in ebener oder auch räumlicher Krümmung ist mit Blick auf die Realisierung einer erfindungsge- maß gespülten Zentrifugalpumpe 54 ohne Einschränkung ausführbar. Eine im Wesentlichen durch die Laufradrückseite 4 gebildete Rückseite RS des Laufrades 100 ist um einen hinteren Laufradspalt s1 von der Gehäuserückwand 10 beabstandet (Figur 5). Auch eine im Wesentlichen durch die Vorderkanten der Schau- fein 2 gebildete Vorderseite VS des Laufrades 100 ist um einen vorderen Laufradspalt s2 von dem Gehäusedeckel 8 beabstandet.

Der hintere und/oder der vordere Laufradspalt s1 , s2 sind/ist gegenüber jeweils einem diesbezüglichen minimalen hinteren und vorderen Laufradspalt s1*, s2*, der die mechanische Funktionsfähigkeit der Zentrifugalpumpe 54 sicherstellt, durch Reduzierung der Breite des Laufrades 100 im Bereich des vorderen und des hinteren Laufradspaltes s1 , s2 bis zu einem Mehrfachen (Faktor 1 ,5 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5) vergrößert. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der vordere Laufradspalt s2 an einem äußeren Laufraddurchmesser DL des Laufrades 100 eine maximale Vergrößerung erfährt, die bis in den Bereich des Eintritts in den Schaufelkanal 2.1 kontinuierlich bis auf den minimalen vorderen Laufradspalt s2 ^* abnimmt. Eine diesbezügliche Reduzierung der Breite des Laufrades 100 an dem äußeren Lauf- raddurchmesser DL beträgt vorzugsweise 40 bis 55 %, vorzugsweise hier 50 bis 55 %, der Breite eines hydraulisch optimierten Laufrades.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Zugang zum minimalen hinteren, radial orientierten Laufradspalt s1*, der von dem äußeren Lauf- raddurchmesser DL des Laufrades 100 seinen Anfang nimmt und sich bis zu einer Nabe des Laufrades 100 erstreckt, durch Reduzierung des äußeren Laufraddurchmessers DL um bis zu 5 mm erweitert ist, wodurch das Laufrad 100 radial außenseits gegenüber dem Pumpengehäuse 12 ein Stück weit zurücktritt. Eine Vergrößerung des hinteren Laufrad Spaltes s1 besteht erfindungsgemäß und be- vorzugt darin, dass die Laufrad rückseite 4 im Bereich zwischen der Spülbohrung 6 und der Nabe des Laufrades 100 eine ringflächenförmige Ausdrehung 2.3 erfährt (siehe Figur 5), deren axiale Tiefe bis zu 2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 mm, beträgt. Eine Bemessung des vorderen und/oder des hinteren Laufradspaltes s1 , s2 in der vorstehend beschriebenen Weise ist abhängig von den spezifischen Eigen- Schäften des erhitzten flüssigen Nahrungsmittelprodukts P und wird vorzugsweise im Feldversuch ermittelt.

Jeder Schaufelkanal 2.1 zwischen zwei benachbarten Schaufeln 2 des Laufrades 100 steht im Bereich seiner begrenzenden Laufrad rückseite 4 über wenigstens eine die Laufradrückseite 4 durchdringende Spülbohrung 6 mit dem hinteren Laufradspalt s1 in fluidgängiger Verbindung (Figur 5).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind bei einer einzigen Spülbohrung 6 in jedem Schaufelkanal 2.1 alle diese Spülbohrungen 6 auf einem einzigen Lochkreis 2.2 mit einem Lochkreisdurchmesser d angeordnet. Dabei ist der geometrische Ort für die jeweilige Durchdringungsstelle der Spülbohrung 6 mit der Laufradrückseite 4, der auch den Lochkreisdurchmesser d festlegt, näherungsweise durch die Mitte des Schaufelkanals 2.1 , bezogen auf den Abstand der Schaufeln 2 an der Durchdringungsstelle, und näherungsweise durch die Mitte einer maximalen Stromfadenlänge des Schaufelkanals 2.1 zwischen dessen Ein- und Austritt bestimmt.

Die Spülbohrung 6 ist entweder vorzugsweise kreisförmig mit einem Bohrungs- durchmesse Db ausgeführt oder sie weist alternativ eine von der Kreisform abweichende Form mit einem für diese Form maßgeblichen hydraulischen Durchmesser Dh auf (Figur 4). Dabei wird bevorzugt vorgeschlagen, dass der Bohrungsdurchmesser Db oder der hydraulische Durchmesser Dh 30 bis 50 % und in diesem Bereich bevorzugt 40 bis 50 % vom Abstand der Schaufeln 2 an der Durchdrin- gungsstelle beträgt.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass mehr als eine Spülbohrung 6 in jedem Schaufelkanal 2.1 vorgesehen sind, dass jede der mehreren Spülbohrungen 6 eines Schaufelkanals 2.1 auf einem zugeordneten Lochkreis 2.2 angeordnet ist, und dass die Lochkreise 2.2 radial voneinander beabstandet sind. Die Spülbohrungen 6 auf unterschiedlichen Lochkreisen 2.2 können mit gleichen Durchmessern Db bzw. hydraulischen Durchmessern Dh oder von Lochkreis zu Lochkreis mit unterschiedlichen Durchmessern Db bzw. hydraulischen Durchmessern Dh ausgeführt sein. Wegen der, in radialer Richtung gesehen, von innen nach außen abnehmen- den Druckdifferenz zwischen hinterem Radseitenraum und dem Schaufelkanal 2.1 sieht ein vorteilhafte Ausführungsform vor, dass die Durchtrittsquerschnitte der Spülbohrungen 6 auf den verschiedenen Lochkreisen 2.2 mit kleiner werdendem Lochkreisdurchmesser d kleiner werden. Die Bohrungsdurchmesser Db oder die hydraulischen Durchmesser Dh der Spülbohrungen 6 werden somit tendenziell kleiner, je näher sie an den Nabenbereich des Laufrades 100 heranrücken, wenn ein bestimmter Spülvolumenstrom erreicht werden soll.

Wenigstens der Gehäusedeckel 8 ist mit dem von einem Kühlmittel durchströmba- ren gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 versehen. Im Bedarfsfalle kann die Gehäuserückwand 10 über einen gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum 10.1 gekühlt werden. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist zusätzlich zu dem gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraum 8.1 und dem gehäuserückwandseitigen Kühlmittelraum 10.1 der Einlass 76, wenn er als Saugstutzen ausgebildet ist, mit dem saugstutzenseitigen Kühlmittelraum 76.1 versehen. Es wird vorgeschlagen, dass der saugstutzenseitige Kühlmittelraum 76.1 , der gehäusedeckelseitige Kühlmittelraum 8.1 und der gehäuserückwandseitige Kühlmittelraum 10.1 getrennt voneinander mit Kühlmittel beaufschlagt sind. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass wenigstens zwei Kühlmittelräume 76.1 , 8.1 , 10.1 miteinander in Reihe geschaltet sind. Nach einem weiteren Vorschlag ist der saugstutzenseitige Kühlmittelraum 76.1 ein integraler Abschnitt des gehäusedeckelseitigen Kühlmittelraums 8.1.

Folgende Maßnahmen, mit denen eine Zentrifugalpumpe nach dem Stand der Technik erfindungsgemäß zu modifizieren ist, stellen in Kombination miteinander oder jeweils auch für sich allein gesehen die erfindungsgemäße Spülung des Laufrades 100 sicher:

• Verbreiterung des hinteren Laufradspaltes s1 und/oder des vorderen Laufradspaltes s2 (siehe Figur 5) entweder

o durch beiderseitiges Abdrehen des Laufrades 100

o oder durch ein in Richtung der Pumpenwelle 96 axial wirksames Abstandselement, das zwischen dem Gehäusedeckel 8 und der Gehäuserückwand 10 angeordnet ist, wobei das Laufrad 100 in Bezug zur Gehäuse- rückwand 10 nicht versetzt oder auf oder mit der Pumpenwelle 96 in der Pumpenkammer 98 entsprechend axial versetzt ist.

• Anordnung von vorgenannten Spülbohrungen 6 in der vorstehend beschriebenen Weise.

Die Figuren 4 und 5 verdeutlichen die Wirkungen der erfindungsgemäßen vorstehenden Maßnahmen. Durch die Verbreiterung des hinteren Laufradspaltes s1 bzw. durch den erweiterten Zugang zu diesem wird der zugeordnete hintere Radseitenraum mehr oder weniger ungedrosselt mit dem an der Austrittsseite des Laufrades 2, das dort den äußeren Laufraddurchmesser DL besitzt, herrschenden statischen Druck über seinen gesamten radialen Erstreckungsbereich beaufschlagt. An der jeweiligen Spülbohrung 6 liegt im Schaufelkanal 2.1 ein geringerer statischer Druck als im hinteren Radseitenraum an. Dadurch ergibt sich im Schaufelkanal 2.1 , wegen der ursächlichen Durchströmung der Spülbohrung 6 vom hin- teren Radseitenraum in den Schaufelkanal 2.1 hinein, die radial von innen nach außen gerichtete erste Spülströmung S1 , wie dies in Figur 5 und in Figur 4, in letzterer nur beispielhaft an einem Schaufelkanal 2.1 gezeigt, dargestellt ist. Da das im hinteren Radseitenraum befindliche erhitzte flüssige Nahrungsmittelprodukt P an der Gehäuserückwand 10 gekühlt werden kann, weil dort gegebenenfalls die Kühlung der Gehäuserückwand K4 vorgesehen ist, gelangt nun durch die erste Spülströmung S1 permanent gekühltes flüssiges Nahrungsmittelprodukt P vorzugsweise in den Kernbereich der Strömung im Schaufelkanal 2.1.

Durch die beschriebene Verbreiterung des vorderen Laufradspaltes s2 kann sich, wie dies in Figur 4 im linken oberen Quadranten des Laufrades 100 gezeigt ist, über die jeweilige stirnseitige, freie Vorderkante der Schaufel 2 und über deren radialen Erstreckungsbereich gesehen, die dritte Spülströmung S3 ausbilden. Die Triebkräfte für diese dritte Spülströmung S3 resultieren aus dem Druckunterschied an jeder Schaufel 2, der durch den statischen Druck auf der Schaufeloberseite, ei- ner Druckseite DS, und durch den statischen Druck auf der Schaufelunterseite, einer Saugseite SS, gegeben ist. Die dritte Spülströmung S3 sorgt für eine zusätzliche Bewegung gegenüber dem und überwiegend in Umfangsrichtung zum Gehäusedeckel 8 und damit für eine forcierte Kühlung des flüssigen Nahrungsmittelprodukts P, weil in diesem Gehäusedeckel 8 die Kühlung des Gehäusedeckels K3 installiert ist (siehe Figur 5). Die dritte Spülströmung S3 bewirkt auch hier einen Austausch des flüssigen Nahrungsmittelprodukts in den und aus dem Kernbereich der Strömung im zugeordneten Schaufelkanal 2.1. Durch den verbreiterten vorderen Laufradspalt s2 kann sich wegen des Unterschiedes des statischen Druckes am Austritt des Laufrades 100 und des statischen Druckes im saugseitigen Eintritt des Laufrades 100 die radial orientierte zweite Spülströmung S2 ausbilden (siehe Figur 5), der die dritte Spülströmung S3 überlagert ist. Diese zweite Spülströmung S2 sorgt auch hier für einen Austausch des flüssigen Nahrungsmittelprodukts P in den und aus dem Kernbereich der Strömung im zugeordneten Schaufelkanal 2.1.

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zentrifu alpumpe 54:

Die Zentrifugalpumpe 54 wird von einem Antriebsmotor mit einer Nennleistung von 15 kW bei einer Nenndrehzahl n = 2900 1/min angetrieben. Der äußere Laufraddurchmesser DL ist von ursprünglich 205 mm auf 195 mm abgedreht. Die Lauf- radbreite am äußeren Laufraddurchmesser DL ist von ursprünglich 19 mm auf 9 mm reduziert, wobei die Reduzierung bis in den Bereich des Eintritts in den Schaufelkanal 2.1 kontinuierlich bis auf den minimalen vorderen Laufradspalt s2* abnimmt. Der hintere Laufradspalt s1 ist im Bereich der ringflächenförmigen Ausdrehung 2.3 gegenüber dem minimalen hinteren Laufradspalt s1 ^* um 0,7 mm ver- größert. Jede Spülbohrung 6 im zugeordneten Schaufelkanal 2.1 der insgesamt sechs Schaufelkanäle 2.1 ist kreisförmig ausgeführt und besitzt einen Bohrungsdurchmesser Db = 10 mm.

Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen sind sinngemäß auch auf ein geschlossenes Laufrad übertragbar, wobei dann zwangsläufig eine dritte Spülströmung S3 über die stirnseitige Vorderkante der jeweiligen Schaufel 2 in der vorbeschriebenen Weise nicht möglich ist. Als Ersatz für diese Spülwege wäre dann eine Deckscheibe des Laufrades 100 mit weiteren Spülbohrungen zu versehen, die den jeweils zugeordneten Schaufelkanal mit einem vorderen Rad- seitenraum, gebildet zwischen der Deckscheibe und dem Gehäusedeckel 8, verbinden. Es würde sich dann eine Spülströmung adäquat zur vorbeschriebenen ersten Spülströmung S1 einstellen. BEZUGSZEICHENLISTE DER VERWENDETEN ABKÜRZUNGEN Figuren 1 und 2 (Stand der Technik)

1000 Anlage 50 Infusorbehälter, allgemein

50* Infusorbehälter erster Art

500 Infusorbehälter zweiter Art

50.4 behälterbodenseitiger Kühlmittelraum

Auslassrohr

auslassrohrseitiger Kühlmittelraum

54 erste Fördereinrichtung

540 rotierende Verdrängerpumpe

56 Vakuumkammer

58 zweite Fördereinrichtung

60 Produkt-Einlass

62 äußerer Wasserdampf-Einlass

64 innerer Wasserdampf-Einlass

66 infusorseitiger Kühlmittel-Eintritt

67 pumpenseitiger Kühlmittel-Eintritt

68 infusorseitiger Kühlmittel-Austritt

70 Verbindungsleitung

72 Brüden-Austritt

74 Abführleitung (für behandeltes Nahrungsmittelprodukt)

Wasserdampf

erster Wasserdampf

zweiter Wasserdampf

Kühlung

flüssiges Nahrungsmittelprodukt

behandeltes Nahrungsmittelprodukt

Wasser Figur 3

50 Infusorbehälter

50 ^* Infusorbehälter erster Art

500 Infusorbehälter zweiter Art

50.1 Behältermantel

50.2 Behälterboden

50.3 Auslassöffnung

50.4 behälterbodenseitiger Kühlmittelraum 8 Gehäusedeckel

8.1 gehäusedeckelseltiger Kühlmittelraum

10 Gehäuserückwand

10.1 gehäuserückwandseitiger Kühlmittelraum

12 Pumpengehäuse

54 Zentrifugälpumpe

76 Einlass (Saugstutzen)

76.1 saugstutzenseitiger Kühlmittelraum

78 erster Kühlmittel-Eintritt

80 erster Kühlmittel-Austritt 82 zweiter Kühlmittel-Eintritt

84 zweiter Kühlmittel-Austritt

86 dritter Kühlmittel-Eintritt

88 dritter Kühlmittel-Austritt

90 vierter Kühlmittel-Eintritt

92 vierter Kühlmittel-Austritt 94 Auslass (Druckstutzen)

96 Pumpenwelle

98 Pumpenkammer

100 Laufrad

K1 Kühlung des Behälterbodens

K2 Kühlung des Auslassrohres oder des Saugstutzens

K3 Kühlung des Gehäusedeckels

K4 Kühlung der Gehäuserückwand

S1 erste Spülung

S2 zweite Spülung

S3 dritte Spülung Figuren 4 und 5

2 Schaufel

2.1 Schaufelkanal

2.2 Lochkreis

2.3 ringflächenförmige Ausdrehung

4 Laufrad rückseite

6 Spülbohrung

DL äußerer Laufraddurchmesser

Db Bohrungsdurchmesser

Dh hydraulischer Durchmesser

DS Druckseite (Schaufel)

RS Rückseite (Laufrad)

SS Saugseite (Schaufel)

VS Vorderseite (Laufrad) I Lochkreisdurchmesser s1 hinterer Laufradspalt

s1 ^* minimaler hinterer Laufradspalt s2 vorderer Laufradspalt s2 ^* minimaler vorderer Laufradspalt n Drehrichtung