NO176473B - Fremgangsmåte og anordning for samtidig karbonering og kjöling av en væske - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for samtidig karbonering og kjøling av en væske, hvor karbondioksyd under høyt trykk tillates å ekspandere og oppløses i væsken inntil metning av denne, slik at■overskudd av karbondioksyd som videre føres til kontakt med væsken ikke løses opp i denne, men blir resirkulert og ført inn under væskeoverflaten. Oppfinnelsen gjelder også en anordning for utførelse av denne fremgangsmåte, idet anordningen omfatter en lukket beholder, et væskeinnløp inn i beholderen, minst ett karbondioksydinnløp til beholderen under væskeoverflaten, en utløpskanal for karbonert væske og en resirkuleringskanal som munner ut fra beholderen over væskeoverflaten for føring av karbondioksyd som ikke er blitt oppløst i væsken tilbake til karbondioksyd-innløpet.

En sådan fremgangsmåte og anordning er kjent fra allment tilgjengelig GB-patentsøknad nr. 2 059 791.

Videre er det kjent mange forskjellige fremgangsmåter og anordninger, for eksempel fra DE-25 59 651 og DE-29 40 407, for karbonering av væsker, hvor karbondioksyd under relativt lavt trykk og gjennom porøse diffusere føres inn under overflaten av vedkommende væske for deretter under oppløsning i væsken å stige mot væskeoverflaten i form av meget fine bobler. I henhold til DE-29 40 407 blir væsken videre sprøytet i forstøvet form inn i det karbondioksydvolum som ikke er blitt oppløst i væsken og som befinner seg over væskeoverflaten, for derved ytterligere å øke den oppløste karbondioksydmengde i væsken. En pumpe trekker ut karbondioksyd fra nevnte volum av uoppløst karbondioksyd og fører det på nytt inn under overflaten av væsken. Kjøling av væsken oppnås ved hjelp av kjølekretser anordnet i selve væsken eller utenfor væskebeholderen.

Disse kjente anordninger for utførelse av disse fremgangsmåter krever således både en karbondioksydkrets og en kjølekrets, og er derfor kostnadskrevende så vel som tungvinte i bruk. US-patent nr. 4 022 119 beskriver en fremgangsmåte og en anordning for samtidig karbonisering og kjøling av en væske ved bruk av ekspanderende karbondioksyd. Karbondioksydet holdes lagret i en tank, hvorfra det føres inn i bunnen av en karboneringsbeholder som er åpen oventil og hvori også den væske som skal karboneres etter hvert blir innført. Den karbonerte væske strømmer over kanten av den åpne karboneringsbeholder og ned i et omgivende kar, fra hvis bunn den karbonerte væske ledes videre for å fylles i beholdere for forbruk. I denne kjente fremgangsmåte, som er tilpasset industriell drift i stor skala, har kjølingen ved hjelp av ekspanderende karbondioksyd som eneste formål å gjøre det mulig å oppløse større mengder karbondioksyd enn det som ellers ville være mulig.

Formålet for foreliggende oppfinnelse er da å komme frem til en ny fremgangsmåte og anordning for karbonering og kjøling av væsker, idet nevnte anordning bare arbeider med en eneste krets som er slik utført at anordningen blir enklere og billigere, og gjør anordningen særlig egnet for å frembringe nedkjølte, karboniserte drikkevarer i husholdninger, på kontorer og lignende, hvor det er behov for en raskt og effektivt arbeidende anordning som krever liten plass.

For å oppnå disse formål har da fremgengsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse som særtrekk at overskuddet av karbondioksyd tilføres en kompressor og deretter en kjøler for komprimering og kjøling, før det tilføres væsken.

I henhold til oppfinnelsen komprimeres overskuddet av karbondioksyd fortrinnsvis til flytende tilstand.

Likeledes har anordningen for utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at en kompressor er anordnet i resirkuleringskanalen og det etter kompressoren er anordnet en kjøler som er tilsluttet karbondioksydinnløpet. Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart under henvisning til den vedføyde tegning som skjematisk viser en anordning i henhold til oppfinnelsen.

I en vertikal vegg av en lukket beholder 1 munner det ut en tilførselskanal 2 for væske, slik som vann, mens det i bunnen av beholderen munner ut en høytrykkskanal 3 for innføring av karbondioksyd i væsken, samt en oppfylningskanal 4 for karbondioksyd. Fra bunnen av beholderen strekker det seg også ut en utløpskanal 5 for karbonert væske. Fra den øvre vegg av beholderen strekker det seg en resirkuleringskanal 6 for karbondioksyd. Resirkuleringskretsen 6 er forbundet med en kompressor 7, hvis utgangsside er tilsluttet høytrykkskanalen 3 gjennom en kjøler 8.

Ved fylling av væske gjennom kanalen 2 oppnås et væskevolum 9 i beholderen 1, og ved innføring av karbondioksyd gjennom fylningskanalen 4 oppnås et volum 10 av karbondioksyd som ikke er blitt oppløst i væsken og befinner seg over væskeoverflaten.

På kjent måte blir det uoppløste karbondioksyd som befinner seg i volumet 10 resirkulert gjennom resirkulasjonskanalen 6 tilbake til beholderen 1, eventuelt gjennom en fuktighets-regulator 11. I henhold til foreliggende oppfinnelse finner imidlertid dette sted gjennom kompressoren 7, som bør være i stand til å frembringe en betraktelig trykkøkning i karbondioksydet fra et trykk på omkring 0,7—1 MPa, fortrinnsvis opptil et trykk på omkring 6,5 MPa eller mer, således at karbondioksydet overføres til væskefase. Ved sammentrykning vil temperaturen av karbondioksydet stige betraktelig (opptil omkring 250°C) . Det er derfor hensiktsmessig å dele opp kompresjonen i to trinn ved hjelp av en to-trinns kompressor med mellomliggende nedkjøling. I alle tilfeller kjøles karbondioksydet, som vil være varmt etter sammentrykningen, ned i kjøleren 8, hvoretter karbondioksydet, fortrinnsvis i væskeform, tilføres gjennom kanalen 6 og et innsnevrings-munnstykke til væskevolumet 9, og tillates der å ekspandere og overføres til dampfase.

Den temperatursenkning som skriver seg fra ekspansjonen i innsnevringsmunnstykket 12 utnyttes for kjøling av væsken samtidig som karbondioksydet i gassform på sin vei mot væskeoverflaten delvis oppløses i væsken og karbonerer denne.

I anordningen inngår også utstyr (ikke vist i figuren) for å oppnå påfyll av væske gjennom kanalen 2, som fortrinnsvis munner ut over væskeoverflaten, såvel som utstyr (ikke vist) for påfyll av karbondioksyd i anordningen gjennom kanalen 4 etter behov.

En anordning i henhold til foreliggende oppfinnelse og anvendt for karbonering og kjøling av drikkevarer, nemlig som en mineralvannmaskin eller "brusautomat", gir betraktelige fordeler sammenlignet med tilsvarende anordninger med inn-byrdes adskilt karbonerings- og kjølekrets. Forsøk er blitt gjort ved utnyttelse av den angitte fremgangsmåte og ved utnyttelse av en forsøksanordning med bruk av flytende karbondioksyd fra en flaske. Karbondioksydet hadde da en temperatur på omkring +20°C og ble ført inn i et vannvolum på 3 1 og som også hadde en temperatur på omkring +20°C. Ved en karbondioksydstrømning på omkring 100 g/min ble det oppnådd en temperatursenkning i vannvolumet på 6,3°C/lmin, hvilket tilsvarer en kjølingsvirkning på -0,53°C pr. 20 cl og sekund. Dette innebærer i sin tur at anordningen teoretisk vil være i stand til å kjøle ned et normalt drikkeglass (20 cl) av en drikkevare ved +15°C til +5°C på mindre enn 2 0 sekunder. Da vanlig ledningsvann normalt har en temperatur på omkring +10°C, kan man beregne at en nedkjøling av 20 cl av sådant vann til +5°C kan oppnås på mindre enn 10 sekunder. På lignende måte finner karbonering sted innenfor noen få sekunder.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for samtidig karbonering og kjøling av en væske, hvor karbondioksyd under høyt trykk tillates å ekspandere og oppløses i væsken inntil metning av denne, slik at overskudd av karbondioksyd som videre føres til kontakt med væsken ikke løses opp i denne, men blir resirkulert og ført inn under væskeoverflaten, karakterisert ved at nevnte overskudd av karbondioksyd tilføres en kompressor (7) og deretter en kjøler (8) for komprimering og kjøling, før det tilføres væsken.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at overskuddet av karbondioksyd komprimeres til flytende tilstand.

3. Anordning for samtidig karbonering og kjøling av en væske, særlig en drikkevare, ved utførelse av den angitte fremgangsmåte i krav 1 eller 2, idet anordningen omfatter en lukket beholder (1), et væskeinnløp (2) inn i beholderen, minst ett karbondioksydinnløp (4, 12) til beholderen (1) under væske-overf laten, en utløpskanal (5) for karbonert væske og en resirkuleringskanal (6, 3) som munner ut fra beholderen (1) over væskeoverflaten for føring av karbondioksyd som ikke er blitt oppløst i væsken tilbake til karbondioksydinnløpet (12), karakterisert ved at en kompressor (7) er anordnet i resirkuleringskanalen (6, 3) og det etter kompressoren (7) er anordnet en kjøler (8) som er tilsluttet karbondioksydinnløpet (12).