DD244060A1

DD244060A1 - Vorrichtung zum karbonisieren von fluessigkeiten

Info

Publication number: DD244060A1
Application number: DD85285015A
Authority: DD
Inventors: Rainer Hammer; Adalbert Broll
Original assignee: Masch Und Dampfkesselbau Gera
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-03-25
Also published as: DE3634814A1

Abstract

Die Erfindung wird angewendet zum Herstellen von nichtalkoholischen Getraenken durch Zusetzen von CO2, indem in die Unterdruckzone eines Injektors kontinuierlich und dosiert CO2 zugefuehrt wird und eine weitere Einwirkung von CO2 in einem Fertiggetraenkkessel erfolgt sowie die zugehoerige Vorrichtung, bestehend aus einer Pumpe mit anschliessender Injektoreinheit, einem Fertiggetraenkkessel und Rohrleitungen fuer das Getraenk und fuer CO2 und CO2-Luftgemisch. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus unter Druck stehenden karbonisiertem Wasser-Sirup-Gemisch Restluft und ueberschuessiges CO2 zu entfernen und zu sammeln sowie das Getraenk ruhig in einen Fertiggetraenkkessel zu leiten. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass zwischen Injektor und Fertiggetraenkkessel das karbonisierte Getraenk beruhigt und dabei die restliche Luft aus dem Getraenk zusammen mit ueberschuessigem CO2-Gas entfernt wird. Dabei wird die Stroemungsgeschwindigkeit stark verringert. Vorrichtungsgemaess ist zwischen Injektor und Fertiggetraenkkessel eine Beruhigungsstrecke angeordnet.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird angewendet zum Karbonisieren von Flüssigkeiten und betrifft ein Verfahren zum Herstellen von nichtalkoholischen Getränken, z. B. Wasser-Sirup-Gemischen durch Zusetzen von CO₂, indem in die Unterdruckzone eines Injektors, durch den das Getränk unter Druck hindurchgeleitet wird, kontinuierlich und dosiert CO₂ zugeführt wird und eine weitere Einwirkung von CO₂ in einem Fertiggetränkkessel erfolgt sowie die zugehörige Vorrichtung, bestehend aus einer Pumpe mit anschließender Injektoreinheit, einem Fertiggetränkkessel und Rohrleitungen für das Getränk und für CO₂ und CO₂-Luftgemisch.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß das Imprägnieren von Flüssigkeiten mit Hilfe eines Strahlapparates oder anderen Mitteln wie Spritzdüsen, Plattenapparaten oder durch Zerstäuben des Wassers in einer Gasatmosphäre eine Druckerhöhung der Flüssigkeit vor dem Eintritt in das jeweilige Mittel erfordert.

Der Gasdruck zum Imprägnieren muß demzufolge entsprechend hoch gewählt werden. Dieser Gasdruck bestimmt bei den bekannten Einrichtungen auch den Druck im Sammelbehälter für die fertig imprägnierte Flüssigkeit, der wiederum, falls nicht zwischen Sammelbehälter und Füller eine Druckerhöhungspumpe angeordnet werden soll, so hoch zu wählen ist, daß die Flüssigkeit störungsfrei dem Füller zuströmen kann. Der Imprägniereinrichtung muß also CO₂ mit einem solchen Druck und in einer solchen Menge zugeleitet werden, daß dieser Förderdruck im Sammelbehälter aufrechterhalten bleibt. Diese verhältnismäßig großen C0₂-Mengen können üblicherweise nicht spontan bei der Vor- oder Hauptimprägnierung, also bei der ' Feinverteilung oder Zerstäubung, aufgenommen werden, so daß dadurch die Bindung und der Sättigungsgrad der Flüssigkeit leiden. Dies gilt besonders auch bei der Verwendung von Strahlapparaten, für welche bekannt ist, CO₂ mit einem Druck dem Strahlapparat zuzuführen, der dem Druck im Gasraum des Sammelbehälters entspricht. Dieser CO₂-Druck bestimmt die Imprägnierung entsprechend den im Strahlapparat herrschenden Druck- und Temperaturzuständen. Im Sammelbehälter scheiden sich dann auch die noch in der Flüssigkeit etwa vorhandenen und im Strahlapparat getrennten Fremdgase aus und müssen abgeführt werden. Aus diesem Sammelbehälter muß die Flüssigkeit dann mit Hilfe einer Pumpe abgezogen werden, weil sich der Druck im Sammelbehälter bei gutem Wirkungsgrad des Strahlapparates so niedrig einstellt, daß damit der Füller nicht beschickt werden kann und eine Druckerhöhung erforderlich ist.

Dieser Nachteil soll durch ein Verfahren (DE 1657185) zum Abfüllen und Imprägnieren von Flüssigkeiten mit CO₂ durch Einwirkung von CO₂ auf die Flüssigkeit in der Unterdruckzone eines Strahlapparates durch den die Flüssigkeit unter Druck hindurchgeleitet wird, beseitigt werden.

Eine weitere Einwirkung von CO₂ erfolgt in einem Sammelbehälter, in den die Flüssigkeit hinein und anschließend zum Füller weitergeleitet wird. Dabei wird die Flüssigkeit mit ein und derselben Pumpe durch den Strahlapparat bis zum Füller befördert und das CO2 mit einem niedrigeren Druck als danach im Sammelbehälter in die Flüssigkeit eingeleitet. Dadurch wird der Imprägnierdruck im Strahlapparat von dem nun entsprechend höher einstellbaren Druck im Sammelbehälter unabhängig. Die Flüssigkeit braucht nur einmal auf den entsprechenden Druck gebracht zu werden, sie strömt über den Strahlapparat unter Überwindung des Gegendruckes in den Sammelbehälter, in dem durch separate CO₂-Zufuhr der Abfülldruck aufrechterhalten wird. Aus diesem Sammelbehälter kann dann die Flüssigkeit ohne weitere Zwischenschaltung einer Pumpe in an sich bekannter Weise unmittelbar dem Füller zugeleitet werden.

Die entsprechende Vorrichtung besteht aus einem der Abfüllmaschine vorgeschalteten und mit einer C0₂-Quelle über ein Druckminderventil verbundenen Flüssigkeitsbehälter sowie einem in der Flüssigkeitszuleitung angeordneten, mit CO₂ beschickbaren Strahlapparat. Dabei sind sowohl der mit Abfüllmaschine verbundene Flüssigkeitssammelbehälter als auch der Strahlapparat jeweils über eine eigene Zuleitung mit unterschiedlich einstellbaren Druckventil an einer C0₂-Quelle angeschlossen. Für die Imprägnierung im Strahlapparat sowie für die Nachimprägnierung im Sammelbehälter und das Fortleiten der fertigen Trinkflüssigkeit können verschieden hohe CO₂-Drücke eingestellt werden. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß die karbonisierte Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in den Sammelbehälter geleitet wird. Das im Strahlapparat zugeführte CO₂ hat bis zum Sammelbehälter wenig Zeit, sich mit der Flüssigkeit zu verbinden und auf Grund der inneren Gasdrücke die Luft, insbesondere das O₂, herauszulösen. Des weiteren kann die herausgelöste Luft nicht entweichen und gelangt somit in den Sammelbehälter, in dem sie sich mit dem dort eingeleiteten CO₂ vermischt. Über der Flüssigkeit im Sammelbehälter befindet sich demgemäß ein CO₂-Luftgemisch, welches durch ein Entgasungsventil nach außen abgeblasen wird. Dabei entsteht ein relativ hoher Verlust an CO₂.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Mängel bekannter Verfahren und Einrichtungen sowie die Herstellung eines gut karbonisierten Getränkes bei einem sparsamen Verbrauch an CO₂.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus unter Druck stehenden karbonisierten Wasser oder Wasser-Sirup-Gemisch Restluft und überschüssiges CO₂ zu entfernen und zu sammeln sowie das Getränk ruhig in einen Fertiggetränkkessel zu leiten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Injektor und Fertiggetränkkessel das karbonisierte Getränk beruhigt und dabei die restliche Luft aus dem Getränk zusammen mit überschüssigem CO₂-GaS entfernt wird. Zur Beruhigung des karbonisierten Getränks wird dabei die Strömungsgeschwindigkeit stark verringert und die aus dem Getränk entbundene ' Luft als CO₂-Luftgemisch abgeführt, wobei das Getränk an dieser Stelle unter dem Druck eines CO₂-Luftgemisches steht, welches sich mit dem gerade entbundenen CO₂-Luftgemisch vermischt und dieses Gas zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird. Günstig ist, daß zur Beruhigung des karbonisierten Getränkes die Strömungsgeschwindigkeit mehrmals stark verringert und wieder erhöht wird und jeweils an den Stellen der geringsten Strömungsgeschwindigkeit aus dem Getränk entbundenes CO₂-Luftgemisch abgeführt wird, wobei das Getränk an diesen Stellen unter dem Druck eines CO₂-Luftgemisches steht, welches sich mit dem gerade entbundenen CO₂-Luftgemisch vermischt und dieses Gas zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird. Weiterhin wird das CO₂ um einen etwa 1 bar höheren Druck als den Abfülldruck in den Fertiggetränkkessel eingeleitet, von dort über Injektor dem Wasser bzw. Wasser-Sirup-Gemisch zugeführt und gelöst und anschließend aus der Beruhigungsstrecke der Luftanteil des C0₂-Gases zusammen mit der aus dem Getränk entbundenen Luft als CO₂-Luftgemisch zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zwischen der Injektoreinheit und dem Fertiggetränkkessel eine Beruhigungsstrecke angeordnet ist. Dabei besteht die Beruhigungsstrecke aus einem Rohr, dessen Durchmesser etwa das Zweifache des Zuführungsrohres von der Injektoreinheit beträgt und auf diesem Rohr ein oder mehrere auf Rohrerweiterungen sich befindende Dome angeordnet sind, die oberhalb des Getränkespiegels zum Zwecke des Druckausgleiches mit dem Fertiggetränkkessel durch eine Ausgleichsleitung gasseitig verbunden sind und weiterhin eine Entlüftungsleitung vorgesehen ist, die im Oberteil des bzw. der Dome beginnt und in der Unterdruckzone des Injektors für die Entlüftung endet. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß ein gesondertes Beruhigungsgefäß nicht vorhanden zu sein braucht, da die Beruhigung des unter Druck stehenden Getränkes nach dem Karbonisieren durch unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt. Erzielt werden diese Strömungsgeschwindigkeiten durch die besonders gestaltete Beruhigungsstrecke, die gleichzeitig als Leitung zwischen Injektoreinheit und Fertiggetränkkessel dient und durch die das Getränk eine bestimmte Zeit strömt. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die restliche Luft in den Zonen der Beruhigungsstrecke abgeführt wird und sich diese Restluft nicht mit dem CO₂ im Fertiggetränkkessel vermischen kann.

Weiterhin erfolgt ein ruhiges Einleiten des Getränkes in den Fertiggetränkkessel unterhalb des Flüssigkeitsstandes, indem durch Vergrößerung des Querschnittes die Strömungsgeschwindigkeit des Getränkes stark herabgesetzt wird. Durch die gute Karbonisierung und die Abführung der Restluft können auch die Einbauten im Fertiggetränkkessel entfallen.

Ausführungsbeispiel

An Hand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen Fig. 1: eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Karbonisieren und Beruhigen des Getränkes sowie die Abführung des CO₂-Luftgemisches;

Fig. 2: eine schematische Darstellung der Beruhigungsstrecke

Das Verfahren zum Karbonisieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Herstellen von nichtalkoholischen Getränken, z. B.

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Wasser-Sirup-Gemischen, besteht darin, daß das Gemisch nach einer Zuführung von CO₂ und vor einem Sammeln beruhigt wird. Die Beruhigung erfolgt durch eine starke Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit, wobei Zeit gewonnen wird, in dei sich restliche Luft aus dem Getränk entbinden und auch überschüssiges CO2 aus der Flüssigkeit entfernt werden kann. Dabei steht die Flüssigkeit unter Druck eines C02-Luftgemisches, welches sich aus nachfolgenden Karbonisierungsstufen und dem gerade entbundenen CO₂^Luftgemisch zusammensetzt und als Abblasegas zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird. Der Druck dieses C02-Luftgemisches ist etwa 1 bar höher als der Abfülldruck im Fertiggetränkkessel. Um den Effekt der Beruhigung zu verstärken, wird die Strömungsgeschwindigkeit mehrmals stark verringert und wieder erhöht. Zur Beruhigung des Getränkes können verschiedene Vorrichtungen eingesetzt werden, wie z. B. Zwischenkessen, ein im Durchmesser stark vergrößertes Rohr oder eine Beruhigungsstrecke oder dergleichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Karbonisieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Herstellen von nichtalkoholischer Getränken, wie Wasser-Sirup-Gemischen durch Zusetzen von CO₂, besteht aus einer Pumpe 1 mit Motor 2, einer anschließenden Injektoreinheit 3 mit drei Injektoren sowie einem Fertiggetränkkessel 4. Die Pumpe 1 steht durch eine Zuleitung 5 mit einem nicht dargestellten Mischkessel und der wiederum mit einer Entlüftungseinrichtung mit Injektor in Verbindung. An Fertiggetränkkesse 4 ist eine Leitung 5 für CO₂ und eine Fertiggetränkabführung 7 angebracht. Die Leitung 6 für CO₂ ist bis zur Injektoreinheit 3 geführt. Zwischen der Injektoreinheit 3 und dem Fertiggetränkkessel 4 ist eine Beruhigungsstrecke angeordnet. Diese besteht aus einem Rohr 8, dessen Durchmesser etwa das zweifache des Zuführungsrohres 9 von der Injektoreinheit 3 beträgt. Durch diese Durchmessererweiterung wird die Strömungsgeschwindigkeit des Getränkes herabgesetzt. Weiterhin befinden sich auf diesem Rohr 8 nach oben Rohrerweiterungen 10 und auf diesen wiederum Dome 11. Im Beispiel sind drei Rohrerweiterungen 10 und drei Dome 11 vorgesehen. Durch die Rohrerweiterungen 10 und die Dome 11 wird die Strömungsgeschwindigkeit weiter stark verringert. Zum Druckausgleich sind alle Dome 11 oberhalb des Getränkespiegels untereinander und ein Dom 11 zusätzlich mit dem Fertiggetränkkessel 4 durch eine Ausgleichsleitung 12 gasseitig verbunden. Im Oberteil der Dome 11 beginnt jeweils eine Entlüftungsleitung 13, die abzublasendes CO₂-Luftgemisch enthält und bis zur Unterdruckzone des Injektors für die Entlüftung des Frischwassers geführt ist und gleichzeitig dem Druckausgleich dient. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Zur Pumpe 1 wird entlüftetes, mit Sirup gemischtes und vorkarbonisiertes Getränk durch die Zuleitung 5 zugeführt. Die Pumpe 1 fördert dieses Getränk zur Injektoreinheit 3. Die Injektoren können wahlweise zugeschaltet werden. Jeweils die Unterdruckzont der Injektoren stehen mit der Leitung 6 in Verbindung, die vom Fertiggetränkkessel 4 kommend geführt ist und CO₂ enthält. Dei Druck ist etwa 1 bar höher als der Druck, der zum Abfüllen des Getränkes benötigt wird. Von der Injektoreinheit 3 gelangt nunmeh das karbonisierte Getränk in die Beruhigungsstrecke. Durch die Durchmessererweiterung des Rohres 8 gegenüber dem Durchmesser des Zuführungsrohres 9 wird erstmalig die Strömungsgeschwindigkeit verringert. Eine weitere starke Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt durch die Rohrerweiterungen 10 und die Dome 11. Infolge der starken Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit ist die notwendige Zeit vorhanden, daß sich aus dem Getränk entsprechend der Partialdrücke noch vorhandene restliche Luft und überschüssiges CO₂ entbindet. Durch die mehrmalige Anordnung von Rohrerweiterungen 10 und Dome 11 und infolge der wechselnden Strömungsgeschwindigkeit wird der Effekt der Beruhigung des Getränkes durch das Abführen der restlichen Luft und des überschüssigen CO₂ verstärkt. Damit der Flüssigkeitsspiegel im Fertiggetränkkessel 4 und in den Domen 11 die gleiche Höhe besitzt und der gleiche Druck vorhanden ist, sind die Dome 11 untereinander und ein Dom 11 mit dem Fertiggetränkkessel 4 durch die Ausgleichsleitung 12 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels verbunden. Diese Ausgleichsleiturrg 12 dient lediglic.h dem Druckausgleich und nicht zur Förderung von Gas oder Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsstand in den Domen 11 wird durch Füllstandssonden 14 überwacht. Steigt die Flüssigkeit bis zur oberen Füllstandssonde 14 öffnet das Druckausgleichsventil 15, was bewirkt, daß der gleiche Flüssigkeitsstand wie im Fertiggetränkkessel 4 wieder hergestellt wird. Danach schließt sich das Druckausgleichsventil 15 über die untere Füllstandssond 14 wieder.

Das sich aus dem Getränk entbundene aus Restluft und CO₂ bestehende CO₂-Lu.ftgemisch sammelt sich jeweils in den Domen 11 und wird durch die Entlüftungsleitung 13 abgeführt und zur Vorkarbonisierung und Entlüftung des Frischwassers verwendet. Das Getränk wird vom Fertiggetränkkessel 4 durch die Fertiggetränkabführung 7 einer Füllmaschine zugeführt. Durch die vorhandenen Druckverhältnisse ist eine Druckerhöhungspumpe nicht notwendig.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Karbonisieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Herstellen von nichtalkoholischen Getränken, z.B. Wasser-Sirup-Gemischen durch Zusetzen von CO₂, indem in die Unterdruckzone eines Injektors, durch den das Getränk unter Druck hindurchgeleitet wird, kontinuierlich und dosiert CO₂ zugeführt wird und eine weitere Einwirkung von CO₂ in einem Fertiggetränkkessels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Injektor und Fertiggetränkkessel das karbonisierte Getränk beruhigt und dabei die restliche Luft aus dem Getränk zusammen mit überschüssigem CO₂-GaS entbunden und nach Anreicherung und Mischung mit der bereits im Systerr. nach der Karbonisierung verbliebenen Luft, die aus dem Fremdgasanteil des verwendeten CO₂-Gases stammt, das CO₂-Luftgemisch als Abblasegas aus dem System entfernt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beruhigung des karbonisierten Getränks die Strömungsgeschwindigkeit stark verringert und die aus dem Getränk entbundene Luft als CCVLuftgemisch abgeführt wird, wobei das Getränk an dieser Stelle unter dem Druck eines CO₂-Luftgemischs steht, welches sich mit dem gerade entbundenen CO₂-Luftgemisch vermischt und dieses Gas zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird. .- .
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beruhigung des karbonisierten Getränkes die Strömungsgeschwindigkeit mehrmals stark verringert und wieder erhöht wird und jeweils an den Stellen der geringsten Strömungsgeschwindigkeit aus dem Getränk entbundenes CO₂-Luftgemisch abgeführt wird, wobei das Getränk an diesen Stellen unter dem Druck eines CO₂-Luftgemisches steht, welches sich mit dem gerade entbundenen CO₂-Luftgemisch vermischt und dieses Gas zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das CO₂ um einen etwa 1 bar höheren Druck als den Abfülldruck in den Fertiggetränkkessel eingeleitet wird, von dort über Injektor dem Wasser bzw. Wasser-Sirup-Gemisch zugeführt und gelöst und anschließend aus der Beruhigungsstrecke der Luftanteil des CO₂-Gases zusammen mit der aus dem Getränk entbundenen Luft als CO₂-Luftgemisch zur Entlüftung des Frischwassers verwendet wird.
5. Vorrichtung zum Karbonisieren von Flüssigkeiten, insbesondere zum Herstellen von nichtalkoholischen Getränker^wie Wasser-Sirup-Gemischenjdurch Zusetzen von CO₂, bestehend aus einer Pumpe mit anschließender Injektoreinheit, einem Fertiggetränkkessel und Rohrleitungen für das Getränk und für CO₂ und CO₂-Luftgemisch zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Injektoreinheit (3) und dem Fertiggetränkkessel (4) eine Beruhigungsstrecke angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungsstrecke aus einem Rohr (8) besteht, dessen Durchmesser etwa das Zweifache des Zuführungsrohres (9) von der Injektoreinheit (3) beträgt und auf diesem Rohr (k8) eine oder mehrere auf Rohrerweiterungen (10) sich befindende Dome (11) angeordnet sind, die oberhalb des Getränkespiegels zum Zwecke des Druckausgleiches mit dem Fertiggetränkkessel (4) durch eine Ausgleichsleitung (12) gasseitig verbunden sind und weiterhin eine Entlüftungsleitung (13) vorgesehen ist, die im Oberteil des bzw. der Dome (11) beginnt und in der Unterdruckzone des Injektors für die Entlüftung endet.