DE19855214A1 - Kühlung von Getränken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Kühlen von Getränken. Insbesondere betrifft sie das Kühlen von alkoholischen Getränken, wie Biere, bei denen es vorkommen kann, daß sie auf sehr niedrige Temperaturen, wie 1°C, gekühlt werden sollen.

Auf derartige Temperaturen zu kühlen und ein Erzeugnis von gleichmäßiger Erscheinung und Darstellung auszugeben, hat sich als besonders schwierig erwiesen. Dies scheint so zu sein, da es schwer ist, die Wirkung eines gelösten Gases oder der Gase an einem Ausgabepunkt zu steuern. Dies kann zu Bildung von Schaum bzw. zum Überschäumen führen, das die Ausgaberate sehr verlangsamen oder die Darstellung des Getränks in einer nachteiligen Weise beeinflussen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Weise vorzusehen, um ein Getränk (Bier) auf derartig niedrige Temperaturen zu kühlen.

Es ist allgemein bekannt, daß sogenannte Pelierplattenbaugruppen oder thermo-elektrische Wärmepumpen verwendet werden können, um Wärmetauscher- Anordnungen vorzusehen. Das Durchfließen eines Gleichstroms durch eine derartige Plattenbaugruppe verursacht, daß sich eine Seite der Baugruppe erhitzt und sich die gegenüberliegende Seite der Baugruppe abkühlt.

Die Verwendung von Peltierplattenbaugruppen zum Zweck einer Kühlung hat sich jedoch aufgrund ihres geringen Wirkungsgrades als ziemlich begrenzt erwiesen.

Obwohl es insbesondere in der Bierindustrie in den letzten Jahren ein zunehmender Bedarf gegeben hat, Bier um einige Grad unter üblicherweise durch herkömmliche Eisbank/Python Kühlsysteme erreichte Pegel "einzustellen" oder weiter zu kühlen, gibt es nach wie vor Bedarf an einem für diesen Zweck leistungsfähigen System.

Dementsprechend ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Kühlsystem vorzusehen, in dem Peltierbaugruppen wirkungsvoll zum "Einstellen" oder Verringern der Temperatur von gekühlten Getränken um wenige weitere Grade verwendet werden können.

Dementsprechend sieht die Erfindung ein thermo­ elektrisches Gerät zum Kühlen eines Getränks vor, wobei das Gerät einen Speicher, in dem das Getränk zu kühlen ist, eine Peltierplattenbaugruppe, die mit einer Spannungsversorgung verbindbar ist, wodurch bei der Baugruppe eine kalte Seite und eine heiße Seite erzeugt werden können, eine Einrichtung zum Zirkulieren eines Kühlmittels entlang der kalten Seite der Baugruppe durch den Speicher und zurück zu der kalten Seite der Baugruppe, und eine Einrichtung zum Kühlen der heißen Seite der Baugruppe hat.

Die Einrichtung zum Zirkulieren des Kühlmittels hat vorzugsweise kleine oder mikro-gebohrte Durchgänge, die mit der kalten Seite der Peltierplattenbaugruppe in Kontakt sind, wobei diese Durchgänge vorzugsweise durch direktes Verkleben, bzw. Bonden von kleinen oder mikro­ gebohrten metallischen Rohren mit der Peltierplattenbaugruppe vorgesehen sind. Wenn gewünscht, kann sich wahlweise eine zweite thermisch leitende Wärmeübertragungseinrichtung zwischen den kleinen oder mikro-gebohrten Durchgängen und der Peltierplattenbaugruppe erstrecken. Folglich sind die Kühlmitteldurchgänge auf beiden Plattenseiten der Peltiervorrichtung üblicherweise in mikro-gebohrten Rohren ausgebildet, die aus einem Metall, wie Aluminium, Edelstahl oder Kupfer gefertigt sind. Diese können direkt auf die Platten geklebt, bzw. gebondet werden, oder es kann eine zweite thermisch leitende Wärmeübertragungseinrichtung vorhanden sein, die sich zwischen den mikro-gebohrten Rohren und den Platten selbst erstreckt. Die mikro-gebohrte Rohrbaugruppe kann in Blöcken ausgebildet sein, die leicht mit den Platten oder mit Wafern verklebt werden können. Deshalb können die Baugruppen ein Minimum an Verbindungsstellen haben und preisgünstig sein.

Folglich kann die Einrichtung zum Kühlen der heißen Seite der Peltierplattenbaugruppe geeigneterweise auch kleine oder mikro-gebohrte Durchgänge, die mit der heißen Seite in Kontakt sind, und eine Einrichtung haben, um ein Kühlmittel durch diese Durchgänge zu zirkulieren. Nach einer Zirkulation entlang der heißen Seite der Baugruppe, kann das erwärmte Kühlmittel, z. B. durch eine durch einen Ventilator unterstütze Luftkühlung oder durch eine herkömmliche Eisbank und eine Pythonanordnung gekühlt werden.

Das in der Erfindung verwendete Kühlmittel kann eine superleitende Flüssigkeit sein, z. B. Hydroflourethylen, das hohe Wärmeübertragungsraten und eine geringe Viskosität hat, so daß es leicht durch kleine Durchgänge geleitet werden kann. Es kann durch jede geeignete Einrichtung zirkuliert werden, z. B. durch eine Schwingungspumpe, eine lineare Schlauchquetschpumpe (peristaltische Pumpe), eine Membranpumpe, eine lineare Induktionspumpe oder durch eine Einrichtung mit einem thermischen Siphon, die keine Pumpe benötigt.

Nachdem der Durchsatz durch das Gerät recht gering und der Fließwiderstand gering sein kann, wird von jeder verwendeten Pumpe nur verlangt, einen kleinen Verdrängungskolben bei geringem Druck zu heben, um das System in Betrieb zu halten.

Das Getränk, z. B. Bier, kann, wie vorstehend angegeben, dem Speicher in einem von einer herkömmlichen Eisbank und Pythonanordnung gekühlten Zustand zugeführt werden, wodurch es in dem Speicher weiter gekühlt werden kann. Folglich kann zum Beispiel das erfindungsgemäße Gerät als ein Einzelkühlungsmodul vorgesehen sein, das Bier von einem vorhandenen Pythonsystem mit ungefähr 6°C aufnehmen und zum Beispiel 10 bis 20 volle Biergläser (ca. 0,57 Liter) pro Stunde, im Durchschnitt 15 volle Biergläser pro Stunde bei 1°C an den Ausgabehahn herausbringen kann.

Ein typisches Kühlungsmodul der Erfindung kann so gestaltet sein, daß es 40 bis 50 kcal an Energie pro Stunde über einen Ausgabezeitraum von ungefähr bis zu 4 Stunden absorbiert, auf den einige Stunden eines Nicht- Verwendens der Ausgabeauslässe folgen, die einen relativ geringen Ausgabedurchsatz für das in Frage kommende Getränk haben.

Das Gerät kann in sich geschlossen und einfach sein, um einem vorhandenen Ausgabesystem für Getränke in einer Bar oder dergleichen hinzugefügt zu werden.

Üblicherweise ist ein erfindungsgemäßes Gerät dafür geeignet, an einem Einzelausgabepunkt oder -hahn angebracht zu werden, wobei für jeden zusätzlichen Ausgabehahn ein zusätzliches Gerät nötig sein könnte.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Speicher ein Behälter für ein Volumen des Getränks. Dabei kann das Kühlmittel von der kalten Seite der Peltierplattenbaugruppe in eine Spirale durch den Speicher geleitet werden, wodurch das Getränk durch einen Kontakt mit der Spirale gekühlt wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Speicher ein Behälter für ein Volumen des kalten Kühlmittels, wobei eine Spirale, durch die das Getränk geleitet wird, im Kühlmittel eingetaucht ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel hat der Speicher ein Volumen für das Kühlmittel, und ein zweiter Speicher für das Getränk, das gekühlt wird, befindet sich innerhalb oder in Kontakt mit dem ersten Speicher.

In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Speicher in Gestalt einer Eisbank, wobei das Kühlmittel von der kalten Seite der Peltierplattenbaugruppe verwendet wird, um die Eisbank bei einer gewünschten Temperatur zu halten. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Getränk dazu gebracht, um oder durch die Eisbank zu fließen. Nachdem die thermische Leitfähigkeit von Eiswasser gering ist, kann die Wärmeübertragungseigenschaft der Eisbank dadurch verbessert werden, daß ein guter Leiter, wie z. B. Kupferwolle oder Kupferstücke, in dessen Rauminhalt verteilt wird.

Anstelle einer Eisbank können auch eutektische Salze oder sogar ein Block aus Aluminium verwendet werden.

Die thermo-elektrischen Platten der Peltierbaugruppe können Anordnungen von einzelnen oder mehreren Platten sein, die zum Beispiel einen Ausgang von 60 bis 70 Watt mit einem Temperaturunterschied des Kühlmittels an der heiß/kalt Verbindungsstelle von ungefähr 30°C gewährleisten können. Die Platten können aufgebaut sein, um direkt oder indirekt einem Kühlmittel einen Zugang zu gewähren, um eine sehr wirkungsvolle Wärmeübertragung zu geben.

Temperatursteuerungen für das Gerät können auf einfachen Sensoren beruhen, um zum Beispiel entweder den thermo­ elektrischen Strom (ein/aus), einen variablen Pumpendurchsatz oder einen Kühlmitteldurchsatz zu steuern.

Folglich kann zum Beispiel eine Wärmetauschertemperatur durch Thermistoren (Heißleiter) überwacht und der Peltierbaugruppe nach und nach eine geringe Spannung zugeführt werden, wenn das Gerät kein Getränk ausgibt, wobei die Spannung während eines Ausgebens erhöht werden kann, um die gewünschte Kühltemperatur aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung kann eine Baugruppe vorsehen, die ein Minimum an sich bewegenden Teilen hat und wenig bis gar keine Wartung erfordert, so daß eine Lebensdauer von einigen, z. B. fünf Jahren durchaus möglich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Geräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung einer anderen Anordnung eines Geräteteils von Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Bierkühlungsgerät gezeigt, das dazu geeignet ist, ein Bier von einem Python mit ungefähr 6°C auf eine Temperatur von ungefähr 1°C zum Ausgeben zu kühlen.

Das Bier kommt von einer Pythonquelle 10 über einen Einlaß 12 in einen Speicher 11 und wird in dem Speicher auf ungefähr 1°C gekühlt. Es wird nach Bedarf durch einen Auslaß 13 in ein Glas 14 ausgegeben.

Der Speicher 11 wird durch ein Kühlmittel gekühlt, das in einer Schleife 15 mit Spiralen 16 herum gepumpt wird, wobei die Spiralen in das Bier in dem Speicher eingetaucht sind. Eine Pumpe 17 pumpt das Kühlmittel in der Schleife herum, in der es über eine kalte Seite 19 einer Peltierplattenbaugruppe 18 geleitet wird, während es in Durchgängen 20 ist, die an der Seite 19 angebracht sind.

Eine heiße Seite 21 der Baugruppe 18 wird durch ein Kühlmittel gekühlt, das durch eine Pumpe 23 in eines Schleife 22 herum gepumpt wird. Das Kühlmittel in der Schleife 22 wird in ähnlicher Weise über die heiße Seite 21 durch Durchgänge 24 geleitet, die an der Seite 21 angebracht sind. Die durch das Kühlmittel an der Seite 21 absorbierte Wärme wird durch eine durch einen Ventilator 25 unterstützte Luftkühlung abgeleitet, wenn es durch die Spiralen 26 in der Schleife 22 fließt.

Die Platten der Peltierplattenbaugruppe sind zur Erzeugung eines Stroms, um die Heizwirkung zu gewährleisten, mit einer Eingangsspannungsversorgung 27 verbunden.

In Fig. 2 ist die Peltierplattenbaugruppe 30 derjenigen von Fig. 1 ähnlich. Sie hat eine kalte Seite 31, die über eine (nicht gezeigte) gepumpte Kühlmittelschleife mit einem (nicht gezeigten) Bierspeicher in derselben Weise wie in Fig. 1 verbunden ist. Die heiße Seite 32 der Baugruppe 30 wird durch ein Kühlmittel gekühlt, das durch eine Pumpe 33 in einer Schleife 34 herum gepumpt wird. In diesem Fall strömt das erwärmte Kühlmittel durch Spiralen 35 in eine Schleife 34, in der es durch einen Wärmeaustausch mit einem Python-Kühlwasser in einem Python 37 gekühlt wird.

Das verbesserte Gerät zum Kühlen von Getränken unter Ausnutzung von thermo-elektrischen Pumpen, wie z. B. Peltierbaugruppen hat somit eine Peltierplattenbaugruppe 18, die mit einer Spannungsversorgung 27 verbindbar ist, wodurch bei der Baugruppe 18 eine kalte Seite 19 und eine heiße Seite 21 erzeugt werden können, eine Einrichtung 517, um ein Kühlmittel an der kalten Seite 19 der Baugruppe 18 entlang zu zirkulieren, und eine Einrichtung zum Kühlen der heißen Seite 21 der Baugruppe. Das Gerät zeichnet sich dadurch aus, daß es einen Speicher 11 hat, und die Einrichtung 17 zum Zirkulieren des entlang der kalten Seite 19 der Baugruppe 18 strömenden Kühlmittels das Kühlmittel auch zu dem Speicher 11 und zurück zu der kalten Seite 19 der Baugruppe 18 zirkulieren kann.

Claims (21)

1. Thermo-elektrisches Gerät zum Kühlen eines Getränks mit:
einer Peltierplattenbaugruppe (18), die mit einer Spannungsversorgung (27) verbindbar ist, wodurch bei der Baugruppe (18) eine kalte Seite (19) und eine heiße Seite (21) erzeugt werden können,
einer Einrichtung (17), um ein Kühlmittel entlang der kalten Seite (19) der Baugruppe (18) zu zirkulieren, und einer Einrichtung zum Kühlen der heißen Seite (21) der Baugruppe,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gerät einen Speicher (11) hat, und die Einrichtung (17) zum Zirkulieren des entlang der kalten Seite (19) der Baugruppe (18) geleiteten Kühlmittels das Kühlmittel auch zu dem Speicher (11) und zurück zu der kalten Seite (19) der Baugruppe (18) zirkulieren kann.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zirkulieren des Kühlmittels mikro­ gebohrte Durchgänge (20) hat, die mit der kalten Seite (19) der Peltierplattenbaugruppe (18) in Kontakt sind.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mikro-gebohrten Durchgänge durch metallische mikro­ gebohrte Rohre vorgesehen sind, die direkt mit der Peltierplattenbaugruppe (18) verklebt sind.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine zweite thermisch leitende Wärmeübertragungseinrichtung zwischen den mikro-gebohrten Durchgängen (20) und der Peltierplattenbaugruppe (18) erstreckt.

5. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Kühlen der heißen Seite (21) der Peltierplattenbaugruppe (18) auch mikro-gebohrte Durchgänge (24), die mit der heißen Seite (21) in Kontakt sind, und eine Einrichtung (23) zum Zirkulieren eines Kühlmittels durch die Durchgänge (24) hat.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel nach einer Zirkulation entlang der heißen Seite (21) der Peltierplattenbaugruppe (18) durch einen Ventilator (25) luftgekühlt wird.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel nach einer Zirkulation entlang der heißen Seite (21) der Peltierplattenbaugruppe (18) durch eine herkömmliche Eisbank und Python Anordnung luftgekühlt wird.

8. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel eine superleitende Flüssigkeit ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die superleitende Flüssigkeit ein Hydroflourethylen ist.

10. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zirkulieren des Kühlmittels eine Schwingungspumpe, eine lineare peristaltische Pumpe, eine Membranpumpe oder eine lineare Induktionspumpe (17) ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zirkulieren des Kühlmittels einen thermischen Siphon hat.

12. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getränk dem Speicher (11) in einem von einer herkömmlichen Eisbank und Python-Anordnung gekühlten Zustand zugeführt wird, wodurch das Getränk in dem Speicher weiter gekühlt werden kann.

13. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumen eines in dem Speicher (11) enthaltenen Getränks durch einen Kontakt mit einer in dem Getränk eingetauchten Spirale (16) gekühlt wird, wobei das Kühlmittel die Spirale (16) durchströmt.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) ein Volumen eines kalten Kühlmittels hat, wobei eine Spirale in das Volumen des kalten Kühlmittels eingetaucht ist, um das Getränk zu führen.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) eine Eisbank ist oder eine Mischung von eutektischen Salzen hat, wobei das Kühlmittel von der kalten Seite (19) der Peltierplattenbaugruppe (18) dazu verwendet wird, den Speicher (11) auf einer gewünschten Temperatur zu halten.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (11) ein Volumen des Kühlmittels hat und sich ein zweiter Speicher für das Getränk, das gekühlt wird, innerhalb oder in Kontakt mit dem ersten Speicher (11) befindet.

17. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Getränks durch einen oder mehrere Sensoren gesteuert wird, die die angelegte Spannung ein und ausschalten.

18. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Getränks durch einen oder mehrere Sensoren gesteuert wird, die den Durchsatz des Kühlmittels verändern.

19. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem einzelnen Ausgabepunkt für das gekühlte Getränk verbindbar ist.

20. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Peltierplattenbaugruppe (18) einen Ausgang von 60 bis 70 Watt hat, wobei die Temperatur des Kühlmittels über einen Bereich von bis zu ungefähr 30°C gesteuert wird.

21. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getränk ein Bier ist, das an dem Speicher (11) eine Eingangstemperatur von ungefähr 6°C und eine Ausgabetemperatur von dem Speicher (11) von ungefähr 1°C hat.