Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
TUNNEL PASTEURISER AND METHOD FOR OPERATING A TUNNEL PASTEURISER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/096452
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a tunnel pasteuriser (1) having a plurality of sequentially successive treatment zones (Z1- Z4), wherein containers (2) with a product packed therein are transported by means of a conveying device (3) through the treatment zones (Z1 - Z4) and in so doing are heated with treatment media having different actual media temperatures, are pasteurised, and preferably then cooled again, wherein the actual media temperatures are detected by a control unit (4) and compared with target media temperatures, and wherein heating and/or cooling units (H1, H2, K3, K4) are controlled based on the comparison, characterised in that during the treatment of the containers (2), initial values for an optimisation (104) are formed (104a) from the actual media temperatures of the treatment zones (Z1 - Z4), and the target media temperatures are determined by means of a prediction model (210) for determining the expected degree of pasteurisation with the optimisation (104), such that at least a minimum degree of pasteurisation of the containers (2) is achieved (104b).

Inventors:
KAATZ, Stefan (Böhmerwaldstr. 5, Neutraubling, Neutraubling, DE)
NISSEN, Martin (Böhmerwaldstr. 5, Neutraubling, Neutraubling, DE)
WAGNER, Falko Jens (Böhmerwaldstr. 5, Neutraubling, Neutraubling, DE)
Application Number:
EP2018/070361
Publication Date:
May 23, 2019
Filing Date:
July 26, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KRONES AG (Böhmerwaldstr. 5, Neutraubling, 93073, DE)
International Classes:
A23L3/00; A23B7/005; A23L3/04; C12H1/18
Domestic Patent References:
WO2010094487A12010-08-26
Foreign References:
US20140065014A12014-03-06
DE102005042783A12007-03-15
DE10310047A12004-09-23
DE3637661A11987-05-07
DE102005042783A12007-03-15
Other References:
H. W. DEL VECCHIO; C. A. DAYHARSH; F. C. BASELT: "Thermal death time studies on beer spoilage organisms", PROCEEDINGS OF THE AMERICAN SOCIETY OF BREWING CHEMISTS, 1951, pages 45
"Fermented Beverage Production", 2003, SPRINGER, pages: 379
CARSTEN ZUFALL; KARL WACKERBAUER: "The Biological Impact of Flash Pasteurization Over a Wide Temperature Interval", JOURNAL OF THE INSTITUTE OF BREWING, vol. 106, no. 3, pages 164 - 168
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTG MBB (Leopoldstr. 4, München, 80802, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Tunnelpasteurs (1 ) mit mehreren sequentiell aufeinan- derfolgenden Behandlungszonen (Zi - Z4), wobei Behälter (2) mit einem darin abgepack- ten Produkt mit einer Fördereinrichtung (3) durch die Behandlungszonen (Z1 - Z4) trans- portiert und dabei mit Behandlungsmedien unterschiedlicher Ist-Medientemperaturen er- wärmt, pasteurisiert und vorzugsweise anschließend wieder abgekühlt werden, wobei die Ist-Medientemperaturen von einer Regeleinrichtung (4) erfasst und mit Soll- Medientemperaturen verglichen werden, und wobei Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (Hi, H2, K3, K4) basierend auf dem Vergleich geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung der Behälter (2) aus den Ist-Medientemperaturen der Behandlungszonen (Z1 - Z4) Anfangswerte für eine Optimierung (104) gebildet werden (104a), und die Soll-Medientemperaturen mittels eines Vorhersagemodells (210) zur Bestim- mung des zu erwartenden Pasteurisierungsgrads derart mit der Optimierung (104) bestimmt werden, dass wenigstens ein Mindestpasteurisierungsgrad der Behälter (2) erreicht wird (104b).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Optimierung über mindestens zwei der Behand- lungszonen (Z1 - Z4) gleichzeitig stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Momentanpasteurisierungsgrad pro Behäl- terreihe vorzugsweise orthogonal zu Laufrichtung bestimmt (212) und dann aufsummiert wird (213), um den zu erwartenden Pasteurisierungsgrad zu bestimmen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei für die Behandlungszonen (Z1 - Z4) jeweils der Mo- mentanpasteurisierungsgrad pro Behälterreihe unter Berücksichtigung der Medientempe- ratur der Behandlungszone (Z1 - Z4) und wenigstens eines Wärmeübertragungsparame- ters des Behandlungsmediums auf die Behälter (2) bestimmt wird (212).

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei bei der Optimierung der Soll-Medientemperaturen die Ist-Medientemperaturen um wenigstens einen Änderungs- wert permutiert und damit über das Vorhersagemodell (210) ein Gradient des zu erwar- tenden Pasteurisierungsgrads bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Soll- Medientemperaturen derart optimiert werden, dass eine maximale Produkttemperatur nicht überschritten wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Soll- Medientemperaturen derart optimiert werden, dass ein maximaler Temperatursprung zwischen zwei benachbarten Behandlungszonen (Zi - Z4) nicht überschritten wird.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Soll- Medientemperaturen derart optimiert werden, dass ein maximaler Energie- und/oder Ressourcenverbrauch bei der Behandlung der Behälter (2) nicht überschritten und/oder minimiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei aus den Soll-Medientemperaturen mittels eines zwei- ten Vorhersagemodells (220) ein zu erwartender Energie- und/oder Ressourcenver- brauch bestimmt und minimiert wird und mit dem maximalen Energie- und/oder Ressour- cenverbrauch verglichen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der zu erwartende Energie- und/oder Ressourcen- verbrauch zonenweise oder pro Behälterreihe bestimmt (222) und dann aufsummiert wird (223).

1 1 Verfahren nach Anspruch 10, wobei für die Behandlungszonen (Zi - Z4) jeweils ein Zo- nenverbrauch und/oder ein Behälterreihenverbrauch unter Berücksichtigung der entspre- chenden Medientemperatur, wenigstens eines Wärmeübertragungsparameters vom Be- handlungsmedium auf die Behälter (2) und der Wärmekapazität der Behälter (2) be- stimmt wird.

12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Soll-

Medientemperaturen derart optimiert werden, dass ein TAT-Wert (time above tempera- ture) und/oder ein KP-Wert (killing point temperature) und/oder ein oder mehrere PE- Werte (Pasteurisationseinheiten) nicht überschritten werden.

13. Tunnelpasteur (1 ) mit mehreren sequentiell aufeinanderfolgenden Behandlungszonen (Zi - Z4), mit einer Fördereinrichtung (3), um Behälter (2) mit einem darin abgepackten Pro- dukt durch die Behandlungszonen (Zi - Z4) zu transportieren, wobei die Behandlungszonen (Zi - ZA) dazu ausgebildet sind, die Behälter (2) mit Be- handlungsmedien unterschiedlicher Ist-Medientemperaturen zu erwärmen, zu pasteuri- sieren und vorzugsweise dann wieder abzukühlen, wobei eine Regeleinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, die Ist-Medientemperaturen zu er- fassen und mit Soll-Medientemperaturen zu vergleichen und darauf basierend Heiz- und/oder Kühleinrichtungen (Hi, Fh, K3, K4) zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, während der Behandlung der Behälter (2) aus den Ist-Medientemperaturen der Behandlungszonen (Zi - ZA) Anfangswerte für eine Optimierung (104) zu bilden (104a), und die Soll-Medientemperaturen mittels eines Vorhersagemodells (210) zur Bestim- mung des zu erwartenden Pasteurisierungsgrads derart mit der Optimierung (104) zu bestimmen, dass wenigstens ein Mindestpasteurisierungsgrad der Be- hälter (2) erreicht wird (104b).

Description:
Tunnelpasteur und Verfahren zum Betreiben eines Tunnelpasteurs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Tunnelpasteurs mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und einen Tunnelpasteur mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 13.

Bekannt sind Tunnelpasteure in denen Behälter mit einem darin abgepackten Produkt pasteuri- siert werden. Dabei werden die Behälter mit einer Fördereinrichtung durch mehrere sequentiell aufeinanderfolgende Behandlungszonen transportiert und durch Behandlungsmedien unter- schiedlicher Temperatur erwärmt und vorzugsweise wieder abgekühlt. Für eine geeignete Pas- teurisierung ist es wichtig, dass die Produkte ausreichend lange eine genügend hohe Tempera- tur aufweisen, um eine Mindestpasteurisierung zu gewährleisten, bei der eine gute Keimabtö- tung erreicht wird.

Dazu werden in den Behandlungszonen verschiedene Medientemperaturen eingestellt, mit de- nen die Temperatur der Behälter langsam hoch und dann vorzugsweise langsam wieder herun- tergefahren werden kann. Um den Geschmack von Getränken oder anderen Nahrungsmitteln nicht zu stark zu beeinflussen, ist es hierbei jedoch auch wichtig, dass eine Überpasteurisierung verhindert wird.

Folglich ist eine genaue Regelung der Medientemperaturen mit einer Regeleinrichtung notwen- dig. Dabei werden die Ist-Medientemperaturen mit der Regeleinrichtung erfasst und mit Soll- Medientemperaturen verglichen. Bei einer Abweichung werden Heiz- und/oder Kühleinrichtun- gen für die Behandlungsmedien derart geregelt, dass die Soll-Medientemperaturen möglichst genau eingehalten werden.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2005 042 783 A1 ein Verfahren zum Regeln der Wasser- temperatur für das Wasser, das zum Pasteurisieren auf Produkte ausgegeben wird, wobei für die Regelung der Wassertemperatur der Wärmeübergang in die Produkte berücksichtigt wird.

Allerdings hat sich herausgestellt, dass es bei den bekannten Regelungen gelegentlich zu uner- wünschten Schwingungen zwischen den Behandlungszonen kommt, die eine gleichmäßige Be- handlung verhindern. Dadurch kann es zu einer Verminderung der Produktqualität kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabenstellung zugrunde, einen Tunnelpasteur und ein Verfahren zum Betreiben eines Tunnelpasteurs bereitzustellen, bei dem die Behandlung der Behälter gleichmäßiger erfolgt, die Produktqualität verbessert wird und der Energie- u. Res- sourcenverbrauch gesenkt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabenstellung stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Tunnelpasteurs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Dadurch, dass während der Behandlung der Behälter aus den Ist-Medientemperaturen der Be- handlungszonen Anfangswerte für die Optimierung gebildet werden und die Soll- Medientemperaturen mittels des Vorhersagemodells derart mit der Optimierung bestimmt wer- den, dass wenigstens ein Mindestpasteurisierungsgrad der Behälter erreicht wird, werden die Soll-Medientemperaturen über die Optimierung miteinander gekoppelt. Folglich werden die Be- handlungszonen durch die während der Behandlung ablaufende Optimierung auf einmal gere- gelt, sodass Schwingungen vermieden werden. Dadurch werden die Behälter beim Transport durch die Behandlungszonen gleichmäßiger behandelt, so dass die Produktqualität verbessert wird.

Der Tunnelpasteur kann in einer Getränkeverarbeitungsanlage angeordnet sein. Insbesondere kann der Tunnelpasteur das in den Behälter abgefüllte Produkt pasteurisieren.„Pasteurisieren“ kann hier bedeuten, dass das Produkt derart erwärmt wird, dass die darin gegebenenfalls ent- haltenen Keime abgetötet werden. Vorzugweise kann der Tunnelpasteur nach einer Abfüllanla- ge zum Abfüllen des Produkts in die Behälter und/oder nach einem Verschließer zum Verschlie- ßen der Behälter angeordnet sein.

Mit dem Tunnelpasteur können Behälter wie beispielsweise Flaschen, Konserven, Dosen und/oder sonstige Behälter pasteurisiert werden. Die Behälter können dazu ausgebildet sein, um gasförmige, flüssige, feste und/oder pastöse Produkte aufzunehmen. Die Produkte können Ge- tränke, Hygieneartikel, Pasten, chemische, biologische und/oder pharmazeutische Produkte sein. Die Behälter können mit einem Verschluss versehen sein, um das darin befindliche Pro- dukt gegenüber der Umgebung hermetisch abzuschließen.

Die Transporteinrichtung kann ein Förderband umfassen, mit dem die Behälter durch die Be- handlungszonen transportiert werden. Das Förderband kann mit Öffnungen versehen oder netz- artig ausgebildet sein, um das von den Behältern abfließende Behandlungsmedium zu einem Ablauf hin durchzulassen. In den Behandlungszonen können die Behälter mit Behandlungsmedien, insbesondere mit Was- ser überschüttet werden. Vorzugsweise können die Behälter in einem ersten Teil der Behand- lungszonen mit wenigstens einem warmen Behandlungsmedium überschüttet und erwärmt wer- den. Anschließend können die Behälter in einem zweiten Teil der Behandlungszonen mit we nigstens einem kalten Behandlungsmedium überschüttet und abgekühlt werden.

Mit den„Ist-Medientemperaturen der Behandlungszonen“ kann jeweils die Temperatur des Be- handlungsmediums in einer Behandlungszone im Betrieb gemeint sein, vorzugsweise in einem Leitungsabschnitt vor dem Austritt aus Düsen zum Überschütten der Behälter. Mit „Soll- Medientemperaturen“ können in einer Speichereinheit der Regeleinrichtung abgelegte Vorga- bewerte für die Medientemperaturen gemeint sein.

In den einzelnen Behandlungszonen können die Ist-Medientemperaturen mit jeweils wenigstens einem Temperatursensor erfasst und an die Regeleinrichtung übertragen werden. Die Regelein- richtung kann mit den Heiz- und/oder Kühleinrichtungen verbunden sein, um diese zu regeln.

Die Regeleinrichtung kann einen Mikroprozessor, eine Speichereinheit, eine oder mehrere ana- loge und/oder digitale Schnittstellen und/oder eine Anzeigeeinheit umfassen. Eine Maschinen- steuerung kann die Regeleinrichtung sein oder umfassen. Die Regeleinrichtung kann dazu aus- gebildet sein, das Verfahren zum Betreiben des Tunnelpasteurs wenigstens teilweise durchzu- führen. Dazu kann das Verfahren zum Betreiben des Tunnelpasteurs wenigstens teilweise als Computerprogrammprodukt in der Speichereinheit oder auf einem Datenträger gespeichert sein.

Mit Optimierung kann hier ein an sich bekannter, universaler Optimierungsalgorithmus gemeint sein, der vorzugsweise in der Regeleinrichtung implementiert ist. Bei der Optimierung kann eine Gütefunktion minimiert oder maximiert werden, die vorzugsweise aus den Medientemperaturen eine Abweichung des zu erwartenden Pasteurisierungsgrads von dem Mindestpasteurisierungs- grad bestimmt, wobei die Abweichung dann minimiert oder maximiert wird. Die Gütefunktion kann zudem das Vorhersagemodell für den Pasteurisierungsgrad und/oder das zweite Vorher- sagemodell für den Energie- und/oder Ressourcenverbrauch berücksichtigen.

Das Vorhersagemodell kann aus den Medientemperaturen als Eingabe den zu erwartenden Pasteurisierungsgrad als Ausgabe bestimmen, vorzugsweise berechnen.

Mit Pasteurisierungsgrad kann eine Anzahl von Pasteurisierungseinheiten (PU) gemeint sein. Ebenso kann dies eine Zeitspanne sein, über die das Produkt in den Behältern im Tunnel- pasteur oberhalb einer Temperaturschwelle erwärmt ist. Die Temperaturschwelle kann in einem Bereich von 45°C - 90°C liegen und/oder von einer Bedienperson vorgegeben werden.

Der Mindestpasteurisierungsgrad kann der Pasteurisierungsgrad gemeint sein, bei dem eine gewünschte Mindestqualität des Produkts in den Behältern erreicht wird. Ebenso kann das be- deuten, dass eine vorbestimmte Keimzahl im Produkt nicht überschritten wird. Der Mindest- pasteurisierungsgrad kann eine Mindestzeitspanne sein, über die das Produkt im Tunnelpasteur oberhalb der Temperaturschwelle erwärmt ist.

„Während der Behandlung der Behälter“ kann hier bedeuten, dass die Bildung der Anfangswerte und die Optimierung selbst zeitgleich mit der Behandlung der Behälter durchgeführt werden. Ebenso kann dies bedeuten, dass während der Behandlung fortwährend eine Schleife abgear- beitet wird, bei der pro Durchlauf die Anfangswerte aus den (aktuellen) Ist-Medientemperaturen gebildet und die Optimierung durchgeführt werden, um daraus die (neuen) Soll- Medientemperaturen zu bestimmen. Dadurch können die Soll-Medientemperaturen fortwährend als Vorgabe für die Regeleinrichtung aktuell bestimmt werden.

Die Optimierung kann über mindestens zwei der Behandlungszonen gleichzeitig stattfinden. Dadurch können Temperaturschwingungen zwischen den mindestens zwei Behandlungszonen vermieden und die in den Behältern abgepackten Produkte besonders gleichmäßig behandelt werden. Denkbar ist, dass die Optimierung über genau zwei der Behandlungszonen oder über alle der Behandlungszonen gleichzeitig stattfindet.

Vorzugsweise kann bei dem Verfahren ein Momentanpasteurisierungsgrad pro Behälterreihe vorzugsweise ortogonal zur Laufrichtung bestimmt und dann aufsummiert werden, um den zu erwartenden Pasteurisierungsgrad zu bestimmen. Dadurch kann der Pasteurisierungsgrad mit einem besonders einfachen Vorhersagemodell ohne hohen Rechenaufwand bestimmt werden. Anders ausgedrückt, kann der Pasteurisierungsgrad für jeden Behandlungszeitpunkt einer Be- hälterreihe zunächst einzeln als Momentanpasteurisierungsgrad bestimmt werden. Anschlie- ßend können die Momentanpasteurisierungsgrade aufsummiert bzw. integriert werden. Denkbar ist also, dass der Momentanpasteurisierungsgrad pro Behälterreihe für mehrere Behandlungs- Zeitpunkte innerhalb eines Behandlungszeitraums bestimmt und dann über den Behandlungs- zeitraum aufsummiert wird.

Vorteilhaft kann für die Behandlungszonen jeweils der Momentanpasteurisierungsgrad pro Be- hälterreihe unter Berücksichtigung der Medientemperatur der Behandlungszone und wenigstens eines Wärmeübertragungsparameters des Behandlungsmediums auf die Behälter bestimmt werden. Dadurch kann der Pasteurisierungsgrad noch einfacher und mit besonders geringem Rechenaufwand bestimmt werden. Da das Behandlungsmedium beispielsweise auf die Behälter gespritzt wird, weist es in der Regel eine andere Temperatur auf, als das Produkt selbst. Der wenigstens eine Wärmeübertragungsparameter kann dazu vorgesehen sein, aus einer oder mehreren Medientemperaturen des oder der Behandlungsmedien die Temperatur der damit behandelten Behälter und/oder des darin enthaltenen Produkts zu berücksichtigen. Der wenigs- tens eine Wärmeübertragungsparameter kann eine Funktion oder ein Kennfeld sein.

Bei der Optimierung der Soll-Medientemperaturen können die Ist-Medientemperaturen um we nigstens einen Änderungswert permutiert und damit über das Vorhersagemodell ein Gradient des zu erwartenden Pasteurisierungsgrads bestimmt werden. Da die Optimierung durch die Be- rücksichtigung eines Gradienten effizienter arbeitet, kann dadurch Rechenleistung bei der Opti- mierung eingespart werden. Mit „Permutieren“ kann hier gemeint sein, dass die Ist- Medientemperaturen jeweils um den Änderungswert verändert werden, um den Gradienten zu bestimmen. Der Änderungswert kann ein gegenüber der Medientemperatur geringfügiger Wert sein. Der Änderungswert kann in einem Bereich von -5°C bis +5°C, vorzugsweise in einem Be- reich von -0,5°C bis +0,5°C sein. Bei der Bestimmung des Gradienten kann das Vorhersagemo- dell mehrfach mit den mittels der Änderungswerte veränderten Ist-Medientemperaturen aufgeru- fen werden, so dass aus dem dadurch geänderten Pasteurisierungsgrad der Gradient bestimmt werden kann. Alternativ kann ein Gradient durch Umformung der mathematischen Modelle auch analytisch bestimmt werden, welches den Rechenaufwand weiter minimiert.

Die Soll-Medientemperaturen können derart optimiert werden, dass eine maximale Produkttem- peratur nicht überschritten wird. Dadurch wird eine Überpasteurisierung der Behälter vermieden. Die maximale Produkttemperatur kann mit dem Vorhersagemodell bestimmt werden, vorzugs- weise mithilfe des wenigstens einen Wärmeübertragungsparameters. Die maximale Produkt- temperatur kann eine Temperatur sein, ab der das Produkt geschmacklich in der Qualität ver- mindert wird. Die maximale Produkttemperatur kann beispielsweise in einem Bereich von 61 °C - 67°C liegen.

Die Soll-Medientemperaturen können derart optimiert werden, dass ein maximaler Temperatur- sprung zwischen zwei benachbarten Behandlungszonen nicht überschritten wird. Dadurch er- folgt eine besonders gleichmäßige Produktbehandlung. Der maximale Temperatursprung kann eine Differenz der Medientemperaturen zweier benachbarter Behandlungszonen sein und/oder in einem Bereich von 0°C - 25°C, vorzugsweise von 0°C - 20°C liegen. Ebenso kann dies eine Differenz zwischen einer ersten Produkttemperatur in einer ersten Behandlungszone und einer zweiten Produkttemperatur in einer zweiten, zur ersten benachbarten Behandlungszone sein.

Die Soll-Medientemperaturen können derart optimiert werden, dass ein maximaler Energie- und/oder Ressourcenverbrauch bei der Behandlung der Behälter nicht überschritten und/oder minimiert wird. Dadurch kann ein erhöhter Energie- und/oder Ressourcenverbrauch bei einem Start oder Stopp des Tunnelpasteurs vermieden werden. Im Falle eines Stopps müssen die Me- dientemperaturen in den Pasteurisierungszonen gesenkt werden, um eine Überpasteurisierung der Produkte zu verhindern. Beim Wiederanfahren nach dem Stopp wird anschließend die Me- dientemperatur der Pasteurisierungszonen wieder erhöht. Denkbar ist, dass durch die Optimie- rung ein geringfügig höherer Pasteurisierungsgrad der Behälter zugunsten des Energie- und/oder Ressourcenverbrauchs in Kauf genommen wird. Mit„Energie- und/oder Ressourcen- verbrauch“ kann der Verbrauch der Heiz- und/oder Kühleinrichtungen gemeint sein. Bei dem Energieverbrauch kann es sich um Energie zum Heizen und/oder Kühlen der Behälter handeln. Bei dem Ressourcenverbrauch kann es sich um einen Wasserverbrauch, beispielsweise von Frischwasser oder Kühlwasser handeln.

Vorzugsweise können aus den Soll-Medientemperaturen mittels eines zweiten Vorhersagemo- dells ein zu erwartender Energie- und/oder Ressourcenverbrauch bestimmt und minimiert wer- den und mit dem maximalen Energie- und/oder Ressourcenverbrauch verglichen werden. Dadurch kann auf Basis der Medientemperaturen der Energie- und/oder Ressourcenverbrauch besonders einfach während der Optimierung bestimmt werden.

Vorzugsweise kann der Energie- und/oder Ressourcenverbrauch zonenweise oder pro Behälter- reihe bestimmt und dann aufsummiert werden. Dadurch kann der Energie- und/oder Ressour- cenverbrauch mit einem besonders einfachen Vorhersagemodell ohne hohen Rechenaufwand bestimmt werden. Anders ausgedrückt, kann der Energie- und/oder Ressourcenverbrauch für jede Behandlungszone bzw. Behälterreihe zunächst einzeln als Zonenverbrauch oder Behälter- reihenverbrauch bestimmt werden. Anschließend können die Zonenverbräuche/ Behälterreihen- verbräuche aufsummiert bzw. integriert werden. Im Folgenden werden die Berechnungsmetho- den anhand des Zonenverbrauchs erklärt. Die Berechnung anhand des Behälterreihenverbraus erfolgt in gleicher weise.

Vorteilhaft kann für die Behandlungszonen jeweils ein Zonenverbrauch und/oder ein Behälter- reihenverbrauch unter Berücksichtigung der entsprechenden Medientemperatur, wenigstens eines Wärmeübertragungsparameters des Behandlungsmediums auf die Behälter und der Wärmekapazität der Behälter bestimmt werden. Dadurch kann der Energie- und/oder Ressour- cenverbrauch noch einfacher und mit besonders geringem Rechenaufwand bestimmt werden. Der wenigstens eine Wärmeübertragungsparameter kann der zuvor in Bezug auf den Pasteuri- sierungsgrad beschriebene, wenigstens eine Wärmeübertragungsparameter sein. Beispielswei- se kann mit der Medientemperatur und dem Wärmeübertragungsparameter die Temperatur des Behälters bzw. des darin abgepackten Produkts bestimmt werden. Mittels der Temperatur des Behälters kann dann die Erwärmung oder Abkühlung des im Behälter abgepackten Produkts in der entsprechenden Behandlungszone bestimmt und dann weiter mittels dessen Masse und der Wärmekapazität der Energie- und/oder Ressourcenverbrauch bestimmt werden. Zusätzlich kann entsprechend die Wärmekapazität und die Masse des Behälters für die Bestimmung des Ener- gie- und/oder Ressourcenverbrauch berücksichtigt werden.

Vorzugsweise können die Soll-Medientemperaturen derart optimiert werden, dass ein TAT-Wert (time above temperature) und/oder ein KP-Wert (killing point temperature) und/oder ein oder mehrere PE-Werte (Pasteurisationseinheiten) nicht überschritten werden. Mit dem TAT-Wert wird besonders einfach der Mindestpasteurisierungsgrad erfasst. Zudem ist mit dem KP-Wert gewährleistet, dass die Pasteurisierung bei einer Temperatur durchgeführt wird, ab der eine Keimabtötung stattfindet. Da es grundsätzlich auch möglich ist, bei niedrigeren Temperaturen einen Eintrag von Pasteurisationseinheiten (PE-Einheiten) in das abgepackte Produkt zu bewir- ken, kann mittels der KP-Temperatur eine ausreichende Keimabtötung sichergestellt werden.

Darüber hinaus stellt die Erfindung zur Lösung der Aufgabenstellung einen Tunnelpasteur mit den Merkmalen des Anspruchs 13 bereit.

Dadurch, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, während der Behandlung der Behälter aus den Ist-Medientemperaturen der Behandlungszonen Anfangswerte für die Optimierung zu bilden und die Soll-Medientemperaturen mittels des Vorhersagemodells derart mit der Optimie- rung zu bestimmen, dass wenigstens ein Mindestpasteurisierungsgrad der Behälter erreicht wird, werden die Soll-Medientemperaturen über die Optimierung miteinander gekoppelt. Folglich werden die Behandlungszonen durch die während der Behandlung ablaufende Optimierung auf einmal geregelt, sodass Schwingungen vermieden werden. Folglich werden die Behälter beim Transport durch die Behandlungszonen gleichmäßiger behandelt, so dass die Produktqualität verbessert ist.

Die Regeleinrichtung des Anspruchs 13 kann zur Durchführung des zuvor beschriebenen Ver- fahrens zum Betreiben des Tunnelpasteurs, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 - 12 ausgebildet sein. Der Tunnelpasteur bzw. die Regeleinrichtung kann die zuvor in Bezug auf das Verfahren zum Betreiben des Tunnelpasteurs beschriebenen Merkmale sinngemäß einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Ausführungs- beispiele näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 Ausführungsbeispiele eines Tunnelpasteurs und eines Verfahrens zum Betreiben des Tunnelpasteurs in einer Draufsicht bzw. als Ablaufdiagramm;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines ersten Vorhersagemodells zum Bestimmen des

Pasteurisierungsgrads als Ablaufdiagramm für das Verfahren aus der Figur 1 ; und

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines zweiten Vorhersagemodells zum Bestimmen des

Energie- und/oder Ressourcenverbrauchs als Ablaufdiagramm für das Verfahren aus der Figur 1.

In der Figur 1 sind Ausführungsbeispiele des Tunnelpasteurs 1 und des Verfahrens 100 zum Betreiben des Tunnelpasteurs in einer Draufsicht bzw. als Ablaufdiagramm dargestellt.

Zu sehen ist im linken Bereich der Figur 1 der Tunnelpasteur 1 mit mehreren sequentiell aufei- nanderfolgenden Behandlungszonen Zi - Z , durch die die Behälter 2 mit der Fördereinrichtung 3 in der Richtung T transportiert werden. Die Fördereinrichtung 3 ist hier beispielsweise als För- derband ausgebildet, kann jedoch auch als beliebige andere geeignete Fördereinrichtung aus- gestaltet sein. In die Behälter 2 wurde ein Produkt abgepackt, das mit dem Tunnelpasteur 1 pas- teurisiert wird.

Beim Transport durch die Behandlungszonen Z - Z werden die Behälter 2 mit erwärmten Be- handlungsmedien (Wasser) besprüht, wobei die Medientemperatur in der Behandlungszone Z eine höhere Temperatur aufweist, als in der Behandlungszone Z . Dadurch werden die Behälter 2 schrittweise erwärmt und beispielsweise für wenigstens 10 Min über einer Mindesttemperatur von 60 °C gehalten. Dadurch werden Keime in den Behälter 2 abgetötet und das Produkt pas- teurisiert. Um die Behandlungsmedien in den Behandlungszonen Z - Z zu erwärmen, sind die Heizeinrichtungen Hi, H vorgesehen. Diese können eine Heizung, Wärmetauscher und derglei- chen umfassen.

Anschließend werden die Behälter 2 durch die Behandlungszonen Z3 - Z4 transportiert und da- bei wieder schrittweise abgekühlt. Dazu werden die Behälter 2 jeweils mit einem kühlen Behänd- lungsmedium (Wasser) besprüht, wobei die Medientemperatur in der Behandlungszone Z 4 nied- riger ist als in der Behandlungszone Z 3 . Dadurch werden die Behälter 2 kontrolliert und langsam abgekühlt, so dass sie anschließend zu weiteren Behandlungsstationen nach dem Tunnel- pasteur 1 transportiert werden können. Um die Behandlungsmedien in den Behandlungszonen Z 3 - Z 4 zu kühlen sind die Kühleinrichtungen K 3 und K 4 vorgesehen. Diese können beispielswei- se eine kontrollierte Frischwasserzufuhr, Kühlgeräte, Wärmetauscher und dergleichen umfas- sen.

Ferner sind in den Behandlungszonen Z 1 - Z 4 die Temperatursensoren Ti - T 4 vorgesehen, um die jeweiligen Ist-Medientemperaturen zu erfassen.

Die Heiz- und Kühleinrichtungen Hi, H 2 , K 3 , \ sowie die Temperatursensoren Ti - T 4 sind über geeignete Verbindungsleitungen mit der Regeleinrichtung 4 verbunden.

Im rechten Bereich der Figur 1 ist die Regeleinrichtung 4 zu sehen in der das Verfahren 100 zum Betreiben des Tunnelpasteurs 1 wie folgt abläuft:

Im Schritt 101 werden die mit den Temperatursensoren Ti - T 4 gemessenen Ist- Medientemperaturen der einzelnen Behandlungszonen Z1 - Z4 erfasst, beispielsweise mittels einer Schnittstelle, die ein analoges oder digitales Signal der Temperatursensoren Ti - T 4 er- fasst. Die Ist-Medientemperaturen werden dann in einer hier nicht dargestellten Speichereinheit der Regeleinrichtung 4 abgelegt.

Im Schritt 102 werden die Ist-Medientemperaturen mit ebenfalls in der Speichereinheit abgeleg- ten Soll-Medientemperaturen verglichen, wobei eine Differenz aus den Soll-Medientemperaturen und des Ist-Medientemperaturen gebildet wird.

Im Schritt 103 werden dann über den Vergleich die Heiz- und Kühleinrichtungen Hi, H2, K 3 , \ so geregelt, dass die Ist-Medientemperaturen möglichst genau den Soll-Medientemperaturen entsprechen. Dabei werden Steuersignale über die Verbindungsleitungen an die Heiz- und Küh- leinrichtungen Hi, H2, K 3 , \ übertragen und die Heiz- bzw. Kühlleistung so korrigiert, dass die Soll-Medientemperaturen möglichst genau eingehalten werden.

Im Schritt 104 werden während der Behandlung der Behälter 2 die Soll-Medientemperaturen mit einer Optimierung wie folgt angepasst: Zunächst werden im Schritt 104a Anfangswerte für die Optimierung aus den Ist- Medientemperaturen gebildet. Anders ausgedrückt werden die Ist-Medientemperaturen als Startwert für die Optimierung gesetzt.

Im Schritt 104b werden aus den Anfangswerten und dem weiter unten in Bezug auf die Figur 2 beschriebenen Vorhersagemodell 210 der erwartete Pasteurisierungsgrad berechnet. Optional wird aus den Anfangswerten mit dem weiter unten in Bezug auf die Figur 3 beschriebenen Vor- hersagemodell 220 der zu erwartende Energie- und/oder Ressourcenverbrauch berechnet.

Ferner werden die Ist-Medientemperaturen (Die Temperaturen der Behandlungszonen) bzw. die Anfangswerte um einen geringfügigen Änderungswert, beispielsweise um 0,5°C permutiert und ebenfalls in das Vorhersagemodell 210 bzw. 220 eingegeben. Dadurch werden Änderungen des Pasteurisierungsgrads bzw. des Energie- und/oder Ressourcenverbrauchs durch die mit dem Änderungswert beaufschlagten Medientemperaturen bestimmt und daraus die Gradienten des Pasteurisierungsgrads bzw. des Energie- und/oder Ressourcenverbrauchs gebildet.

Zudem sind in der Regeleinrichtung 4 vom Bedienpersonal vorgewählte Gütekriterien abgelegt. Dies sind der Mindestpasteurisierungsgrad sowie optional eine maximale Produkttemperatur, ein maximaler Temperatursprung zwischen zwei benachbarten Behandlungszonen Zi - Z 4 , ein ma- ximaler Energie- und/oder Ressourcenverbrauch. Der Mindestpasteurisierungsgrad kann in Form von einem oder mehreren Pasteurisationseinheiten (PE), einem TAT- Wert, einem KP- Wert oder durch eine Kombination dieser Berechnungsverfahren angegeben werden.

Mit den Anfangswerten, den Gradienten des Pasteurisierungsgrads bzw. des Energie- und/oder Ressourcenverbrauchs und den Gütekriterien werden anschließend mittels eines allgemein be- kannten Optimierungsalgorithmus die Soll-Medientemperaturen so optimiert, dass die vorge- nannten Gütekriterien möglichst gut erreicht werden.

Anschließend werden die so bestimmten Soll-Medientemperaturen in der Regeleinrichtung 4 abgelegt und darauf basierend die Schritte 101 - 104 erneut durchgeführt, einschließlich der Optimierung der Soll-Medientemperaturen. Anders ausgedrückt, werden die Schritte 101 - 104 fortlaufend während der Behandlung der Behälter 2 mit dem Tunnelpasteur 1 wiederholt. Denk- bar ist auch, dass die Schritte 101 - 103 und der Schritt 104 parallel ausgeführt werden.

Dadurch, dass während der Behandlung der Behälter 2 aus den Ist-Medientemperaturen, den Behandlungszonen Zi - Z4 Anfangswerte für die Optimierung 104 gebildet werden und die Soll- Medientemperaturen mittels des Vorhersagemodells 210 derart mit der Optimierung bestimmt werden, dass wenigstens ein Mindestpasteurisierungsgrad der Behälter 2 erreicht wird, werden die Soll-Medientemperaturen über die Optimierung miteinander gekoppelt. Folglich werden die Behandlungszonen Zi - Z durch die während der Behandlung ablaufende Optimierung 104 auf einmal geregelt, sodass Schwingungen vermieden werden. Folglich werden die Behälter 2 beim Transport durch die Behandlungszonen Z - Z gleichmäßiger behandelt, so dass die Produkt- qualität verbessert ist.

Zudem werden durch die optionalen Gütekriterien eine Überpasteurisierung, eine ungleichmäßi- ge Pasteurisierung durch einen Temperatursprung, ein hoher Energie- und/oder Ressourcen- verbrauch, sowie eine zu geringe Behandlungstemperatur vermieden. Dadurch werden die Be- hälter 2 so pasteurisiert, dass die Qualität der darin abgepackten Produkte besonders hoch ist und eine Kontamination mit nicht abgetöteten Keimen vermieden wird.

In der Figur 2 ist das Vorhersagemodell 210 zur Bestimmung des Pasteurisierungsgrads in ei- nem Ablaufdiagramm dargestellt. Zu sehen ist, dass in das Vorhersagemodell 210 im Schritt 21 1 für die Behandlungszonen Z - Z jeweils eine Medientemperatur eingegeben wird.

Für jede der Behandlungszonen Z - Z wird nun im Schritt 212 mittels wenigstens eines Wär- meübertragungsparameters die in den Behältern 2 vorherrschende Produkttemperatur bestimmt. Der wenigstens eine Wärmeübertragungsparameter wird vorzugsweise mittels einer Messung experimentell bestimmt, beispielsweise indem ein Behälter in einer Testkammer mit einem Be- handlungsmedium in vorgegebenen Temperaturschritten besprüht wird und für jeden Tempera- turschritt die Produkttemperatur im Behälter gemessen wird. Denkbar sind auch Berechnungs- Verfahren.

Anschließend wird weiter für jede Behandlungszone Z - Z über die Produkttemperatur der Momentanpasteurisierungsgrads für jede Behälterreihe zu jedem Behandlungsszeitpunkt be- stimmt, beispielsweise der Eintrag an Pasteurisierungseinheiten (PE), der über in der Fachlitera- tur allgemein bekannte Verfahren bestimmt werden kann (Beispielsweise in H. W. Del Vecchio, C. A. Dayharsh, and F. C. Baselt: Thermal death time studies on beer spoilage organisms. Pro- ceedings of the American Society of Brewing Chemists, 1951 , page 45; Andrew Geoffrey Ho- ward Lea and John R. Piggott, editors: Fermented Beverage Production. 2nd edition. Springer, 2003. Page 379; Carsten Zufall, Karl Wackerbauer: The Biological Impact of Flash Pasteurizati- on Over a Wide Temperature Interval, Journal of The Institute of Brewing Volume 106, Issue 3 (pages 164-168)). Anschließend werden für jede Behälterreihe die Momentanpasteurisierunggrade einer Behälter- reihe im Schritt 213 über den Behandlungszeitraum aufsummiert und als Pasteurisierungsgrad im Schritt 214 ausgegeben.

In der Figur 3 ist das Vorhersagemodell 220 zur Bestimmung des Energie- und Ressourcenver- brauchs in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Zu sehen ist, dass in das Vorhersagemodell 220 im Schritt 221 für die Behandlungszonen Zi - Z4 jeweils eine Medientemperatur und eine aktuel- le Produkttemperatur eingegeben wird.

Für jede der Behandlungszonen Z1 - Z 4 wird nun im Schritt 222 mittels des zuvor in Bezug auf Schritt 212 beschriebenen wenigstens einen Wärmeübertragungsparameters die in den Behäl- tern 2 durch das Besprühen mit dem Behandlungsmedium vorherrschende Produkttemperatur bestimmt.

Ferner wird bestimmt, um welche Differenztemperatur sich das Produkt beim Durchlaufen der jeweiligen Behandlungszone Z1 - Z 4 erwärmt bzw. abkühlt. Über die Wärmekapazität des in dem Behälter 2 abgepackten Produkts sowie der abgefüllten Produktmasse und der Differenztempe- ratur kann dann die von einem Behälter 2 aufgenommene oder abgegebene Energie berechnet werden. Da zudem die in der jeweiligen Behandlungszone Z1 - Z* gerade befindliche Behäl- teranzahl bekannt ist, beispielsweise mittels einer Zähleinrichtung am Eingang des Tunnel- pasteurs 1 , kann daraus der von einer Behandlungszone Z1 - Z 4 zur Behandlung notwendige Zonenverbrauch bestimmt werden. Beispielsweise wird die zuvor beschriebenen Berechnung der Energie- und Ressourcenmenge bei einem Tunnelpasteur in der WO 2010/094487 A1 of- fenbart.

Anschließend werden die Zonenverbräuche aller Behandlungszone Z1 - Z 4 im Schritt 223 auf- summiert und als Energie- und Ressourcenverbrauch im Schritt 224 ausgegeben.

Der ausgegebene Pasteurisierungsgrad bzw. der Energie- und/oder Ressourcenverbrauch wird, wie in Bezug auf Figur 1 weiter oben beschrieben, in der Optimierung 104 herangezogen, um die Soll-Medientemperaturen zu optimieren.

Es versteht sich, dass in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen genannte Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt und in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.