EP0602387A1 - Method and plant for deaerating, mixing and carbonating beverages - Google Patents

Method and plant for deaerating, mixing and carbonating beverages Download PDF

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EP0602387A1
EP0602387A1 EP93118209A EP93118209A EP0602387A1 EP 0602387 A1 EP0602387 A1 EP 0602387A1 EP 93118209 A EP93118209 A EP 93118209A EP 93118209 A EP93118209 A EP 93118209A EP 0602387 A1 EP0602387 A1 EP 0602387A1
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EP
European Patent Office
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water
container
pressure
intermediate storage
mixing
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EP93118209A
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German (de)
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Inventor
Manfred Dr.-Ing. Mette
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/236—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids specially adapted for aerating or carbonating beverages
    • B01F23/2363—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means

Definitions

  • the invention relates to a method for mixing, deaerating and carbonating water and one or more concentrates, in particular high gravity beer, to form a beverage, in particular beer, in which water is deaerated in a first stage by means of carbon dioxide, stored temporarily, then blended with a beverage concentrate and is temporarily stored again and if necessary the mixture is finally carbonized, and a system for mixing, deaerating and carbonating water and one or more concentrates to form a drink, in particular beer, with a first container (3) for intermediate storage of the deaerated water, a second container (4) for the intermediate storage of the pre-carbonated mixture and possibly a third container (30) for the intermediate storage of the finished carbonated beverage.
  • German utility model G 91 15 831.1 A generic system and such a method is known from German utility model G 91 15 831.1.
  • the object of the invention is to provide a method and a system whose CO2 consumption for venting is low.
  • the system should be particularly suitable for the use of CO2-containing beverage concentrates, as e.g. high gravity beer. An uncontrolled foaming of the mixed product should be avoided.
  • the procedural task is solved in that the temperature of the incoming water is set higher than the temperature of the beverage concentrate and is cooled before mixing. Venting is particularly effective at the higher temperature. Cooling prevents gas from escaping from the mixture.
  • the solubility of the mix Water used for CO2 is increased if the incoming water is cooled before mixing. As a result, the water can also absorb CO2, which is introduced into the mixing section with the beverage concentrate. This also counteracts uncontrolled foaming.
  • CO2-containing beverage concentrate is used, the pressure of the mixed beverage during intermediate storage and the pressure of the water during intermediate storage before mixing being set higher or equal to the CO2 saturation pressure of the CO2-containing beverage concentrate. This can effectively prevent foaming.
  • the advantages of the method according to the invention are particularly effective when a CO2-containing beverage concentrate, preferably high gravity beer, is used.
  • the measure has the same purpose in that the pressure of the water or of the beverage is increased during intermediate storage after each further venting stage.
  • the mixed beverage is introduced for temporary storage below the bath level.
  • a system is suitable for carrying out the method according to the invention which has a mixing section (22) with a feed line (5) for water from the first container (3), in the course of which a heat exchanger (16) for cooling the water is arranged. The foaming of the mixed product is thus prevented.
  • a defined flow direction for the CO2 as the purge gas results when the system has a preliminary tank (60) for collecting the incoming water after a first vent (63), the internal pressure of which is lower than the pressure of the second tank (4).
  • the metered mixing of the water with the beverage concentrate becomes more precise when the first (3) and second container (4) have approximately the same internal pressure because the differential pressure between the containers is not subject to fluctuations. In terms of plant engineering, this can be achieved inexpensively by a pressure compensation line between the containers.
  • the deaeration or carbonization of the water or the finished mixed product is supported if one or more of the containers have inlet lines in which injectors are arranged.
  • the mass transfer between the liquid and gaseous phases is particularly intensive in injectors.
  • letters placed in a circle denote media transfer points of the system.
  • W is the inlet for water
  • K the inlet for concentrate
  • G the inlet for purge gas, in this case CO2.
  • P denotes the delivery point for product
  • A denotes the exhaust outlet.
  • the liquid media thus flow from the transfer points for water W and concentrate K in Direction to the delivery point for product P, while the purge gas flows into the system at the gas transfer point G and flows out together with the air removed from the liquid phase at the exhaust gas outlet A.
  • the system consists of four tanks, a pre-tank 60 for the pre-vented of the incoming water, a first tank 3 of the first venting stage, a tank 49 as a reservoir for concentrate, a second tank 4 assigned to the second venting stage for collecting the mixed product, and a third Container 30 for finished carbonation.
  • the water flows under pressure to the ejector 63 via the feed line 61 and the shut-off valve 62.
  • the ejector 63 sucks through vacuum line 64 to the atmosphere of the pre-container 60, so that after intensive mixing a venting of the incoming water and enrichment with CO2 takes place before the water is fed via line 65 to the spray device 66.
  • the surface of the water is increased by spraying to intensify the exchange of substances with the atmosphere of the container 60. This means that the water is pre-vented and carbonated at this stage.
  • a CO2-air mixture flows from the exhaust tank 60 to the exhaust gas transfer point A via the exhaust line 68.
  • the pressure in the intake tank 60 can be adjusted by means of the pressure relief valve 45.
  • the purge gas CO2 flows to the pre-tank 60 via line 59, which connects the spaces of the pre-tank 60 and the first tank 3 above the bath level.
  • a pressure control valve 58 is arranged in the line course of line 59, which keeps the differential pressure between the preliminary tank 60 and the first tank 3 constant.
  • the water is withdrawn from the bottom of the reservoir 60 via line 54 through pump 8 and fed to the ejector 28 via a non-return valve 7.
  • Ejector 28 sucks gas through line 6 from the atmosphere of the first container 3, so that the inflowing water is further vented and carbonized before it enters the container 3 through the spray device 9.
  • Containers 3 and 4 are designed as cylindrical, horizontally arranged containers 1.
  • the interior of the container 1 is divided into a first container 3 and a second container 4 by a vertically arranged partition 2.
  • the incoming liquid, the water, is fed to the first container 3 via the feed line 6 and spray device 9.
  • a circulation line 26 is connected and provided with a pump 27 which supplies the water to a chamber formed by an overflow weir 18 with a constant bath level.
  • a connecting line 5 leads from the bottom of the chamber formed by an overflow weir 18 with a constant bath level from the first container 3 to the water of the rotary piston pump 20, which feeds the water through ejector 17, heat exchanger 16 and backflow preventer 7 to the mixing tube 22.
  • the concentrate supplied through the second feed line 21 and withdrawn from the reservoir 49 by the rotary piston pump 20 is mixed with the water and then introduced through the immersion tube 57 into a chamber formed in the second container 4 by means of an overflow weir 23 with a constant bath level, so that the counterpressure for Rotary piston pump 20 remains constant. Foam formation is effectively avoided by the introduction below the bath level.
  • the heat exchanger 16 has a coolant feed line 55 and a coolant return line 56.
  • a third stage 53 is for post-treatment Container 30 is provided, into which the drink can be fed with pump 32 via a further ejector 34.
  • a vacuum line 35 of the ejector 34 has a control valve 36 and is supplied with CO2 via supply line 37.
  • drain line 40 is connected, through which the finished beverage is discharged.
  • the ejectors 63, 28, 17 and 34 draw in gas through the liquid flow in a cross-sectionally reduced pressure range via the vacuum lines 64, 6, 25 and 35 connected there.
  • the sucked gas is mixed turbulently with the liquid.
  • the gassing takes place in countercurrent to the liquid, so that the gas, here CO2, is first fed to the third container 30. This is done via supply line 37 with control and shut-off valve 38. Pressure relief valve 52 is provided for safety reasons. Gas exchange is possible within the container 30. The gas can also be fed to the second container 4 via the feed line 11.
  • Control and shut-off valve 41 are provided in supply line 11.
  • a connecting line 43 with shut-off valve 44 enables the gas to be fed directly to the second container 4. In three-stage operation, the shut-off valve 44 is always closed.
  • the gas located in the gas space of the second container 4 flows via the connecting line 13 into the gas space of the first container 3.
  • the concentration of the supplied carbon dioxide decreases from the gas space of the second container 4 to the gas space of the first container 3 by partial exchange for gases dissolved in the liquid.
  • the carbon dioxide is diluted by the air emerging from the liquid to be treated, especially in the first container 3.
  • the entire device can be emptied via a plurality of drain valves 51.
  • An inlet line 10 leads via shut-off valve 24 to the spray device 9 arranged in the gas space of the first container 3.
  • the liquid space of the first container 3 and the second container 4 is in each case divided into chambers with a constant fill level by means of an overflow weir 18 or 23, so that the back pressure for ejector 28 and rotary piston pump 20 is fixed invariably.
  • the system has a circulation line 26, in the course of which a circulation pump 27 is provided.
  • the first 3 and second container 4 are connected via connecting line 5 with a rotary lobe pump 20 and mixing tube 22 arranged therein.
  • the rotary lobe pump 20 is designed as a double pump and has a second feed line 21 for admixing a second liquid component of the beverage concentrate.
  • the concentrate, high gravity beer, is fed via line 47 with shut-off valve 48 to a storage container 49, from which the mixing takes place via the feed line 21.
  • the double-circuit piston pump 20 has a high metering accuracy by keeping the pressures between the suction and pressure ports of the pumps constant. A uniform mixing ratio is thus achieved.
  • the mixing tube 22 supports the mixing of the two liquid components.
  • the drain line 12 is on the second container 4 and feeds the mixed product to the container 30 via pump 32 and backflow preventer 7, ejector 34.
  • the feed line 11 leads the gas emerging from the third container 53 of the third container 30 to the gas space of the second container 4 in counterflow.
  • the connecting line 13 passes the gas / gas mixture on to the first container 3.
  • a compensating line 50 is connected to the connecting line 13 and serves to equalize the pressure between the storage container 49 of the beverage concentrate and the containers 3 and 4.
  • the water With a mixing ratio of water to concentrate of the order of 3 to 1, the water is allowed to enter the system at 20 ° C. and the concentrate at 2 ° C. About 5gCO2 / l are dissolved in the concentrate.
  • the pressure in the reservoir 60 is about 1.1 bar, in the first container 3, the second container 4 and reservoir 49 to about 2.3 bar and in the third container 30 to set higher than 2.5 bar.
  • the pressure in the reservoir is set higher than the saturation pressure in the end product.
  • the water temperature in the reservoir 60 should be higher than the saturation pressure for CO2 at the final temperature in the finished product.
  • a heat exchanger for heating the water can also be provided in the water inlet. By coupling with the heat exchanger for cooling before the mixing stage, heat recovery can be achieved in a known manner.
  • the method thus has a three-stage water ventilation in the ejectors 63, 28 and 17 and a supplementary mixture ventilation in the ejector 34.
  • the CO2 consumption is therefore advantageously low.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen, Entlüften und Karbonisieren von Wasser und einem oder mehreren Konzentraten, insbesondere High Gravity Beer, zu einem Getränk, indem Wasser in einer ersten Stufe mittels Kohlendioxid entlüftet, zwischengelagert, anschließend mit einem Getränkekonzentrat verschnitten und erneut zwischengelagert wird und ggf. das Gemisch fertigkarbonisiert wird, wobei die Temperatur des zulaufenden Wassers höher als die Temperatur des Getränkekonzentrats eingestellt und vor dem Mischen gekühlt wird. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist einen ersten Behälter (60) zum Zwischenlagern des entlüfteten Wassers, einen zweiten Behälter (3) zum Zwischenlagern des vorkarbonisierten Gemisches und ggf. einem dritten Behälter (4) zum Zwischenlagern des fertigkarbonisierten Getränks auf, wobei eine Mischstrecke (22) mit einer Zuleitung für Wasser aus dem ersten Behälter vorgesehen ist, in deren Verlauf ein Wärmetauscher (16) zum Kühlen des Wassers angeordnet ist. <IMAGE>The invention relates to a method for mixing, deaerating and carbonating water and one or more concentrates, in particular high gravity beer, to form a drink, in which water is deaerated in a first stage by means of carbon dioxide, stored temporarily, then blended with a beverage concentrate and again temporarily stored and if necessary, the mixture is finally carbonated, the temperature of the incoming water being set higher than the temperature of the beverage concentrate and being cooled before mixing. A system for carrying out the method has a first container (60) for the intermediate storage of the deaerated water, a second container (3) for the intermediate storage of the precarbonated mixture and possibly a third container (4) for the intermediate storage of the finished carbonated beverage, a mixing section ( 22) is provided with a feed line for water from the first container, in the course of which a heat exchanger (16) for cooling the water is arranged. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen, Entlüften und Karbonisieren von Wasser und einem oder mehreren Konzentraten, insbesondere High Gravity Beer, zu einem Getränk, insbesondere zu Bier, indem Wasser in einer ersten Stufe mittels Kohlendioxid entlüftet, zwischengelagert, anschließend mit einem Getränkekonzentrat verschnitten und erneut zwischengelagert wird und ggf. das Gemisch fertigkarbonisiert wird sowie eine Anlage zum Mischen, Entlüften und Karbonisieren von Wasser und einem oder mehreren Konzentraten zu einem Getränk, insbesondere zu Bier, mit einem ersten Behälter (3) zum Zwischenlagern des entlüfteten Wassers, einem zweiten Behälter (4) zum Zwischenlagern des vorkarbonisierten Gemisches und ggf. einem dritten Behälter (30) zum Zwischenlagern des fertigkarbonisierten Getränks.The invention relates to a method for mixing, deaerating and carbonating water and one or more concentrates, in particular high gravity beer, to form a beverage, in particular beer, in which water is deaerated in a first stage by means of carbon dioxide, stored temporarily, then blended with a beverage concentrate and is temporarily stored again and if necessary the mixture is finally carbonized, and a system for mixing, deaerating and carbonating water and one or more concentrates to form a drink, in particular beer, with a first container (3) for intermediate storage of the deaerated water, a second container (4) for the intermediate storage of the pre-carbonated mixture and possibly a third container (30) for the intermediate storage of the finished carbonated beverage.

Eine gattungsgemäße Anlage und ein solches Verfahren ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 15 831.1 bekannt.A generic system and such a method is known from German utility model G 91 15 831.1.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage anzugeben, deren CO₂-Verbrauch zum Entlüften gering ist. Außerdem soll die Anlage insbesondere für die Verwendung von CO₂-haltigen Getränkekonzentraten geeignet sein, wie dies z.B. bei High Gravity Beer der Fall ist. Eine unkontrollierte Schaumbildung des Mischproduktes soll dabei vermieden werden.The object of the invention is to provide a method and a system whose CO₂ consumption for venting is low. In addition, the system should be particularly suitable for the use of CO₂-containing beverage concentrates, as e.g. high gravity beer. An uncontrolled foaming of the mixed product should be avoided.

Die Verfahrensaufgabe wird dadurch gelöst, daß die Temperatur des zulaufenden Wassers höher als die Temperatur des Getränkekonzentrats eingestellt und vor dem Mischen gekühlt wird. Die Entlüftung ist bei der höheren Temperatur besonders wirkungsvoll. Durch die Kühlung wird die Gasausscheidung aus dem Gemisch verhindert. Die Löslichkeit des zum Mischen verwendeten Wassers wird für CO₂ erhöht, wenn daß das zulaufende Wasser vor dem Mischen gekühlt wird. Dadurch kann das Wasser zusätzlich CO₂ aufnehmen, das mit dem Getränkekonzentrat in die Mischstrecke eingetragen wird. Einem unkontrollierten Aufschäumen wird dadurch zusätzlich entgegengewirkt. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß CO₂-haltiges Getränkekonzentrat verwendet wird, wobei der Druck des gemischten Getränks beim Zwischenlagern und der Druck des Wassers beim Zwischenlagern vor dem Mischen höher oder gleich dem CO₂-Sättigungsdruck des CO₂-haltigen Getränkekonzentrats eingestellt wird. Hierdurch läßt sich ein Schäumen wirkungsvoll verhindern. Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen besonders dann zur Wirkung, wenn ein CO₂-haltiges Getränkekonzentrat, vorzugsweise High Gravity Beer, verwendet wird.The procedural task is solved in that the temperature of the incoming water is set higher than the temperature of the beverage concentrate and is cooled before mixing. Venting is particularly effective at the higher temperature. Cooling prevents gas from escaping from the mixture. The solubility of the mix Water used for CO₂ is increased if the incoming water is cooled before mixing. As a result, the water can also absorb CO₂, which is introduced into the mixing section with the beverage concentrate. This also counteracts uncontrolled foaming. In an embodiment of the invention it is provided that CO₂-containing beverage concentrate is used, the pressure of the mixed beverage during intermediate storage and the pressure of the water during intermediate storage before mixing being set higher or equal to the CO₂ saturation pressure of the CO₂-containing beverage concentrate. This can effectively prevent foaming. The advantages of the method according to the invention are particularly effective when a CO₂-containing beverage concentrate, preferably high gravity beer, is used.

Wenn das Wasser zusätzlich vorentlüftet und der Druck des vorentlüfteten Wassers beim Zwischenlagern kleiner eingestellt wird als der Druck beim Zwischenlagern hinter nachfolgenden Entlüftungsstufen, ergibt sich zwangsläufig ein Druckgefälle, daß dem CO₂ als Spülgas eine Fließrichtung aufprägt, die der Wasserführung entgegengerichtet ist.If the water is additionally pre-deaerated and the pressure of the pre-deaerated water during intermediate storage is set lower than the pressure during intermediate storage behind subsequent ventilation stages, there is inevitably a pressure drop that the CO₂ as a purge gas impresses a flow direction that is opposite to the water supply.

Denselben Zweck verfolgt die Maßnahme, daß der Druck des Wassers bzw. des Getränks beim Zwischenlagern hinter jeder weiteren Entlüfungsstufe erhöht wird.The measure has the same purpose in that the pressure of the water or of the beverage is increased during intermediate storage after each further venting stage.

Als weitere Maßnahme, um Schaum zu vermeiden, ist vorgesehen daß das gemischte Getränk für das Zwischenlagern unterhalb des Badspiegels eingeleitet wird.As a further measure to avoid foam, it is provided that the mixed beverage is introduced for temporary storage below the bath level.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Anlage geeignet, eine Mischstrecke (22) mit einer Zuleitung (5) für Wasser aus dem ersten Behälter (3) aufweist, in deren Verlauf ein Wärmetauscher (16) zum Kühlen des Wassers angeordnet ist. Das Aufschäumen des Mischproduktes wird somit verhindert.A system is suitable for carrying out the method according to the invention which has a mixing section (22) with a feed line (5) for water from the first container (3), in the course of which a heat exchanger (16) for cooling the water is arranged. The foaming of the mixed product is thus prevented.

Eine definierte Fließrichtung für das CO₂ als Spülgas ergibt sich, wenn die Anlage einen Vorbehälter (60) zur Sammelung des zulaufenden Wassers nach einer ersten Entlüftung (63) aufweist, dessen Innendruck niedriger als der Druck des zweiten Behälters (4) ist.A defined flow direction for the CO₂ as the purge gas results when the system has a preliminary tank (60) for collecting the incoming water after a first vent (63), the internal pressure of which is lower than the pressure of the second tank (4).

Die dosierte Mischung des Wassers mit dem Getränkekonzentrat wird genauer, wenn der erste (3) und zweite Behälter (4) annähernd denselben Innendruck aufweisen, weil dadurch der Differenzdruck zwischen den Behältern keinen Schwankungen unterworfen ist. Anlagentechnisch kann dies durch eine Druckausgleichsleitung zwischen den Behältern kostengünstig verwirklicht werden.The metered mixing of the water with the beverage concentrate becomes more precise when the first (3) and second container (4) have approximately the same internal pressure because the differential pressure between the containers is not subject to fluctuations. In terms of plant engineering, this can be achieved inexpensively by a pressure compensation line between the containers.

Die Entlüftung bzw. die Karbonisierung des Wassers bzw. des fertigen Mischprodukts wird unterstützt, wenn einer oder mehrere der Behälter Zulaufleitungen aufweisen, in denen Injektoren angeordnet sind. Der Stoffaustausch zwischen den flüssigen und gasförmigen Phasen ist in Injektoren besonders intensiv. Durch diese zusätzlichen Lüftungsstufen wird der CO₂-Verbrauch der Anlage vorteilhaft verringert.The deaeration or carbonization of the water or the finished mixed product is supported if one or more of the containers have inlet lines in which injectors are arranged. The mass transfer between the liquid and gaseous phases is particularly intensive in injectors. These additional ventilation levels advantageously reduce the CO₂ consumption of the system.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Diese zeigt das Schema der erfindungsgemäßen Anlage.Further advantages, details and features essential to the invention result from the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the attached drawing. This shows the diagram of the plant according to the invention.

In Figur 1 bezeichnen im Kreis gesetzte Buchstaben Medienübergabepunkte der Anlage. Mit W ist der Zulauf für Wasser, mit K der Eingang für Konzentrat und mit G der Eingang für Spülgas, in diesem Fall CO₂, gekennzeichnet. P bezeichnet den Übergabepunkt für Produkt, während A den Abgasausgang kennzeichnet. Die flüssigen Medien strömen somit von den Übergabepunkten für Wasser W und Konzentrat K in Richtung auf den Abgabepunkt für Produkt P, während das Spülgas am Gasübergabepunkt G in die Anlage einströmt und zusammen mit der aus der flüssigen Phase entfernten Luft am Abgasausgang A ausströmt.In FIG. 1, letters placed in a circle denote media transfer points of the system. W is the inlet for water, K the inlet for concentrate and G the inlet for purge gas, in this case CO₂. P denotes the delivery point for product, while A denotes the exhaust outlet. The liquid media thus flow from the transfer points for water W and concentrate K in Direction to the delivery point for product P, while the purge gas flows into the system at the gas transfer point G and flows out together with the air removed from the liquid phase at the exhaust gas outlet A.

Die Anlage besteht aus vier Behältern, einem Vorbehälter 60 für die vorentlüfteten des zuströmenden Wassers, einem ersten Behälter 3 der ersten Entlüftungsstufe, einem Behälter 49 als Vorratsbehälter für Konzentrat, einem zweiten, der zweiten Entlüftungsstufe zugeordneten Behälter 4 zur Sammlung des Mischproduktes, sowie einen Dritten Behälter 30 zur Fertigkarbonisierung.The system consists of four tanks, a pre-tank 60 for the pre-vented of the incoming water, a first tank 3 of the first venting stage, a tank 49 as a reservoir for concentrate, a second tank 4 assigned to the second venting stage for collecting the mixed product, and a third Container 30 for finished carbonation.

Das Wasser strömt über Zulaufleitung 61 und Absperrventil 62 unter Druck dem Ejektor 63 zu. Der Ejektor 63 saugt durch Unterdruckleitung 64 die Atmosphäre des Vorbehälters 60 an, so daß nach intensiver Durchmischung eine Entlüftung des zulaufenden Wasser und Anreicherung mit CO₂ erfolgt bevor das Wasser über Leitung 65 der Sprühvorrichtung 66 zugeleitet wird. Durch Versprühen wird zur Intensivierung des Stoffaustausches mit der Atmosphäre des Behälters 60 die Oberfläche des Wassers erhöht. Dadurch erfolgt schon in dieser Stufe eine Vorentlüftung und -karbonisierung des Wassers. Über Abgasleitung 68 strömt ein CO₂-Luftgemisch aus Vorbehälter 60 zum Abgasübergabepunkt A. Der Druck in Vorbehälter 60 kann mittels Überdruckventil 45 eingestellt werden.The water flows under pressure to the ejector 63 via the feed line 61 and the shut-off valve 62. The ejector 63 sucks through vacuum line 64 to the atmosphere of the pre-container 60, so that after intensive mixing a venting of the incoming water and enrichment with CO₂ takes place before the water is fed via line 65 to the spray device 66. The surface of the water is increased by spraying to intensify the exchange of substances with the atmosphere of the container 60. This means that the water is pre-vented and carbonated at this stage. A CO₂-air mixture flows from the exhaust tank 60 to the exhaust gas transfer point A via the exhaust line 68. The pressure in the intake tank 60 can be adjusted by means of the pressure relief valve 45.

Das Spülgas CO₂ strömt dem Vorbehälter 60 über Leitung 59 zu, die die Räume des Vorbehälters 60 und des ersten Behälters 3 oberhalb des Badspiegels verbindet. Im Leitungsverlauf der Leitung 59 ist ein Druckregelventil 58 angeordnet, daß den Differenzdruck zwischen dem Vorbehälter 60 und dem ersten Behälter 3 konstant hält. Das Wasser wird vom Boden des Vorbehälters 60 über Leitung 54 durch Pumpe 8 abgezogen und über Rückflußverhinderer 7 dem Ejektor 28 zugeleitet. Ejektor 28 saugt durch Leitung 6 Gas aus der Atmosphäre des ersten Behälters 3 an, so daß das zufließende Wasser weiter entlüftet und karbonisiert wird, noch bevor es durch Sprühvorrichtung 9 in Behälter 3 eintritt.The purge gas CO₂ flows to the pre-tank 60 via line 59, which connects the spaces of the pre-tank 60 and the first tank 3 above the bath level. A pressure control valve 58 is arranged in the line course of line 59, which keeps the differential pressure between the preliminary tank 60 and the first tank 3 constant. The water is withdrawn from the bottom of the reservoir 60 via line 54 through pump 8 and fed to the ejector 28 via a non-return valve 7. Ejector 28 sucks gas through line 6 from the atmosphere of the first container 3, so that the inflowing water is further vented and carbonized before it enters the container 3 through the spray device 9.

Behälter 3 und 4 sind als zylinderförmiger, liegend angeordneter Behälter 1 ausgebildet. Der Innenraum des Behälters 1 ist durch eine vertikal angeordnete Trennwand 2 in den ersten Behälter 3 und den zweiten Behälter 4 aufgeteilt. Die zulaufende Flüssigkeit, das Wasser, wird über Zulaufleitung 6 und Sprühvorrichtung 9 dem ersten Behälter 3 zugeführt.Containers 3 and 4 are designed as cylindrical, horizontally arranged containers 1. The interior of the container 1 is divided into a first container 3 and a second container 4 by a vertically arranged partition 2. The incoming liquid, the water, is fed to the first container 3 via the feed line 6 and spray device 9.

Am Boden des ersten Behälters 3 ist eine Umwälzleitung 26 angeschlossen und mit einer Pumpe 27 versehen, die das Wasser einer durch Überlaufwehr 18 gebildeten Kammer mit konstantem Badspiegel zuleitet.At the bottom of the first container 3, a circulation line 26 is connected and provided with a pump 27 which supplies the water to a chamber formed by an overflow weir 18 with a constant bath level.

Eine Verbindungsleitung 5 führt vom Boden der durch Überlaufwehr 18 gebildeten Kammer mit konstantem Badspiegel aus dem ersten Behälters 3 das Wasser der Kreiskolbenpumpe 20 zu, die das Wasser durch Ejektor 17, Wärmetauscher 16 und Rücklaufverhinderer 7 dem Mischrohr 22 zuführt. Im Mischrohr 22 wird das durch die zweite Zulaufleitung 21 zugeführte und aus dem Vorratsbehälter 49 von Kreiskolbenpumpe 20 abgezogene Konzentrat mit dem Wasser vermischt und anschließend durch Tauchrohr 57 einer im zweiten Behälter 4 mittels Überlaufwehr 23 gebildeten Kammer mit konstantem Badspiegel eingeleitet, so daß der Gegendruck für Kreiskolbenpumpe 20 konstant bleibt. Durch die Einleitung unterhalb des Badspiegels wird eine Schaumbildung wirkungsvoll vermieden.A connecting line 5 leads from the bottom of the chamber formed by an overflow weir 18 with a constant bath level from the first container 3 to the water of the rotary piston pump 20, which feeds the water through ejector 17, heat exchanger 16 and backflow preventer 7 to the mixing tube 22. In the mixing tube 22, the concentrate supplied through the second feed line 21 and withdrawn from the reservoir 49 by the rotary piston pump 20 is mixed with the water and then introduced through the immersion tube 57 into a chamber formed in the second container 4 by means of an overflow weir 23 with a constant bath level, so that the counterpressure for Rotary piston pump 20 remains constant. Foam formation is effectively avoided by the introduction below the bath level.

Für das Kühlmittel weist der Wärmetauscher 16 eine Kühlmittelvorlaufleitung 55 und eine Kühlmittelrücklaufleitung 56 auf.For the coolant, the heat exchanger 16 has a coolant feed line 55 and a coolant return line 56.

Zur Nachbehandlung in einer dritten Stufe 53 ist ein dritter Behälter 30 vorgesehen, in den das Getränk mit Pumpe 32 über einen weiteren Ejektor 34 zuführbar ist. Eine Unterdruckleitung 35 des Ejektors 34 weist ein Regelventil 36 auf und wird über Zuführleitung 37 mit CO₂ versorgt.A third stage 53 is for post-treatment Container 30 is provided, into which the drink can be fed with pump 32 via a further ejector 34. A vacuum line 35 of the ejector 34 has a control valve 36 and is supplied with CO₂ via supply line 37.

Am Boden des dritten Behälters 30 ist Ablaufleitung 40 angeschlossen, durch die das fertige Getränk abgeführt wird.At the bottom of the third container 30, drain line 40 is connected, through which the finished beverage is discharged.

Die Ejektoren 63, 28, 17 und 34 saugen durch die Flüssigkeitsströmung in einem querschnittsverringerten Druckbereich Gas über die dort angeschlossenen Unterdruckleitungen 64, 6, 25 bzw. 35 an. Das angesogene Gas wird turbulent mit der Flüssigkeit vermischt.The ejectors 63, 28, 17 and 34 draw in gas through the liquid flow in a cross-sectionally reduced pressure range via the vacuum lines 64, 6, 25 and 35 connected there. The sucked gas is mixed turbulently with the liquid.

Die Begasung erfolgt im Gegenstrom zur Flüssigkeit, so daß das Gas, hier CO₂, zuerst dem dritten Behälter 30 zugeführt wird. Dies geschieht über Zuführleitung 37 mit Regel- und Absperrventil 38. Aus Sicherheitsgründen ist Überdruckventil 52 vorgesehen. Innerhalb des Behälters 30 ist ein Gasaustausch möglich. Das Gas ist weiter über Zuführleitung 11 dem zweiten Behälter 4 zuführbar.The gassing takes place in countercurrent to the liquid, so that the gas, here CO₂, is first fed to the third container 30. This is done via supply line 37 with control and shut-off valve 38. Pressure relief valve 52 is provided for safety reasons. Gas exchange is possible within the container 30. The gas can also be fed to the second container 4 via the feed line 11.

In Zuführleitung 11 sind Regel- und Absperrventil 41 vorgesehen. Eine Verbindungsleitung 43 mit Absperrventil 44 ermöglicht die direkte Zuführung des Gases zum zweiten Behälter 4. Bei dreistufigem Betrieb ist das Absperrventil 44 stets geschlossen.Control and shut-off valve 41 are provided in supply line 11. A connecting line 43 with shut-off valve 44 enables the gas to be fed directly to the second container 4. In three-stage operation, the shut-off valve 44 is always closed.

Das im Gasraum des zweiten Behälters 4 befindliche Gas strömt über Verbindungsleitung 13 in den Gasraum des ersten Behälters 3. Die Konzentration des zugeführten Kohlendioxids nimmt durch teilweisen Austausch gegen in der Flüssigkeit gelöste Gase vom Gasraum des zweiten Behälters 4 zum Gasraum des ersten Behälters 3 ab. Ferner wird das Kohlendioxid durch die aus der zu behandelnden Flüssigkeit austretende Luft, besonders im ersten Behälter 3, verdünnt.The gas located in the gas space of the second container 4 flows via the connecting line 13 into the gas space of the first container 3. The concentration of the supplied carbon dioxide decreases from the gas space of the second container 4 to the gas space of the first container 3 by partial exchange for gases dissolved in the liquid. Furthermore, the carbon dioxide is diluted by the air emerging from the liquid to be treated, especially in the first container 3.

Für Reinigungszwecke oder zur Produktionsumstellung läßt sich die gesamte Vorrichtung über mehrere Ablaßventile 51 entleeren.For cleaning purposes or for changing production, the entire device can be emptied via a plurality of drain valves 51.

Eine Zulaufleitung 10 führt über Absperrventil 24 auf die im Gasraum des ersten Behälters 3 angeordnete Sprühvorrichtung 9. Der Flüssigkeitsraum des ersten Behälters 3 und des zweiten Behälters 4 ist jeweils mit einem Überlaufwehr 18 bzw. 23 in Kammern mit konstantem Füllstand abgeteilt, so daß der Gegendruck für Ejektor 28 und Kreiskolbenpumpe 20 unveränderlich festgelegt ist.An inlet line 10 leads via shut-off valve 24 to the spray device 9 arranged in the gas space of the first container 3. The liquid space of the first container 3 and the second container 4 is in each case divided into chambers with a constant fill level by means of an overflow weir 18 or 23, so that the back pressure for ejector 28 and rotary piston pump 20 is fixed invariably.

Die Anlage weist eine Umwälzleitung 26 auf, in deren Verlauf eine Umwälzpumpe 27 vorgesehen ist.The system has a circulation line 26, in the course of which a circulation pump 27 is provided.

Der erste 3 und zweite Behälter 4 sind über Verbindungsleitung 5 mit darin angeordneter Kreiskolbenpumpe 20 und Mischrohr 22 verbunden.The first 3 and second container 4 are connected via connecting line 5 with a rotary lobe pump 20 and mixing tube 22 arranged therein.

Die Kreiskolbenpumpe 20 ist als Doppelpumpe ausgeführt und weist eine zweite Zulaufleitung 21 zum Zumischen einer zweiten Flüssigkeitskomponente des Getränkekonzentrats auf. Das Konzentrat, High Gravity Beer, wird über Leitung 47 mit Absperrventil 48 einem Vorratsbehälter 49 zugeführt, aus dem über die Zulaufleitung 21 die Mischung erfolgt.The rotary lobe pump 20 is designed as a double pump and has a second feed line 21 for admixing a second liquid component of the beverage concentrate. The concentrate, high gravity beer, is fed via line 47 with shut-off valve 48 to a storage container 49, from which the mixing takes place via the feed line 21.

Die Doppelkreiskolbenpumpe 20 besitzt eine hohe Dosiergenauigkeit durch Konstanthaltung der Drücke zwischen Saug- und Druckstutzen der Pumpen. Somit wird ein gleichmäßiges Mischverhältnis erreicht. Das Mischrohr 22 unterstützt dabei die Vermischung beider Flüssigkeitskomponenten. Die Ablaufleitung 12 ist am zweiten Behälter 4 und führt das gemischte Produkt über Pumpe 32 und Rückflußverhinderer 7, Ejektor 34 dem Behälter 30 zu.The double-circuit piston pump 20 has a high metering accuracy by keeping the pressures between the suction and pressure ports of the pumps constant. A uniform mixing ratio is thus achieved. The mixing tube 22 supports the mixing of the two liquid components. The drain line 12 is on the second container 4 and feeds the mixed product to the container 30 via pump 32 and backflow preventer 7, ejector 34.

Die Zuführleitung 11 führt das aus dem dritten Behälter 53 des dritten Behälters 30 austretende Gas dem Gasraum des zweiten Behälters 4 im Gegenstrom zu. Die Verbindungsleitung 13 leitet das Gas/Gasgemisch weiter zum ersten Behälter 3. An der Verbindungsleitung 13 ist eine Ausgleichsleitung 50 angeschlossen, die dem Druckausgleich zwischen Vorratsbehälter 49 des Getränkekonzentrats und den Behältern 3 und 4 dient.The feed line 11 leads the gas emerging from the third container 53 of the third container 30 to the gas space of the second container 4 in counterflow. The connecting line 13 passes the gas / gas mixture on to the first container 3. A compensating line 50 is connected to the connecting line 13 and serves to equalize the pressure between the storage container 49 of the beverage concentrate and the containers 3 and 4.

Bei einem Mischungsverhältnis von Wasser zu Konzentrat in der Größenordnung von 3 zu 1 läßt man das Wasser mit 20°C und das Konzentrat mit 2°C in die Anlage eintreten. Dabei sind im Konzentrat etwa 5gCO₂/l gelöst. Wenn beispielsweise das Endprodukt mit 2°C und 5,5 gCO₂/l abgegeben werden soll, ist der Druck im Vorbehälter 60 auf etwa 1,1 bar, im ersten Behälter 3, zweitem Behälter 4 und Vorratsbehälter 49 auf etwa 2,3 bar sowie im dritten Behälter 30 auf höher als 2,5 bar einzustellen.With a mixing ratio of water to concentrate of the order of 3 to 1, the water is allowed to enter the system at 20 ° C. and the concentrate at 2 ° C. About 5gCO₂ / l are dissolved in the concentrate. For example, if the end product is to be delivered at 2 ° C and 5.5 gCO₂ / l, the pressure in the reservoir 60 is about 1.1 bar, in the first container 3, the second container 4 and reservoir 49 to about 2.3 bar and in the third container 30 to set higher than 2.5 bar.

Im ersten Behälter 3 gehen bereits etwa 4,2 gCO₂/l in Lösung. Im zweiten Behälter 4 werden etwa 4,8 gCO₂/l erreicht. Wichtig ist, daß der Druck im Vorbehälter höher als der Sättigungsdruck im Endprodukt eingestellt wird. Anders ausgedrückt soll die Wassertemperatur im Vorbehälter 60 höher sein als der Sättigungsdruck für CO₂ bei Endtemperatur im Fertigprodukt. Zu diesem Zweck kann im Wasserzulauf auch ein Wärmetauscher zum Erwärmen des Wassers vorgesehen sein. Durch Kopplung mit dem Wärmetauscher für das Kühlen vor der Mischstufe läßt sich auf bekannte Weise eine Wärmerückgewinnung verwirklichen.In the first container 3 already about 4.2 gCO₂ / l go into solution. In the second container 4 about 4.8 gCO₂ / l are reached. It is important that the pressure in the reservoir is set higher than the saturation pressure in the end product. In other words, the water temperature in the reservoir 60 should be higher than the saturation pressure for CO₂ at the final temperature in the finished product. For this purpose, a heat exchanger for heating the water can also be provided in the water inlet. By coupling with the heat exchanger for cooling before the mixing stage, heat recovery can be achieved in a known manner.

Das Verfahren weist somit eine dreistufige Wasserentlüftung in den Ejektoren 63, 28 sowie 17 und eine ergänzende Gemischentlüftung in Ejektor 34 auf. Der CO₂-Verbrauch ist deshalb vorteilhaft gering.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
 The method thus has a three-stage water ventilation in the ejectors 63, 28 and 17 and a supplementary mixture ventilation in the ejector 34. The CO₂ consumption is therefore advantageously low.
Figure imgb0001
Figure imgb0002

Claims (9)

Verfahren zum Mischen, Entlüften und Karbonisieren von Wasser und einem oder mehreren Konzentraten, insbesondere High Gravity Beer, zu einem Getränk, insbesondere zu Bier, indem Wasser in einer ersten Stufe mittels Kohlendioxid entlüftet, zwischengelagert, anschließend mit einem Getränkekonzentrat verschnitten und erneut zwischengelagert wird und ggf. das Gemisch fertigkarbonisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des zulaufenden Wassers höher als die Temperatur des Getränkekonzentrats eingestellt und vor dem Mischen gekühlt wird.Process for mixing, deaerating and carbonating water and one or more concentrates, in particular high gravity beer, to form a drink, in particular beer, in which water is deaerated in a first stage by means of carbon dioxide, stored temporarily, then blended with a drink concentrate and temporarily stored again and if necessary, the mixture is carbonated, characterized in that the temperature of the incoming water is set higher than the temperature of the beverage concentrate and is cooled before mixing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß CO₂-haltiges Getränkekonzentrat verwendet wird, wobei der Druck des gemischten Getränks beim Zwischenlagern und der Druck des Wassers beim Zwischenlagern vor dem Mischen höher oder gleich dem CO₂-Sättigungsdruck des CO₂-haltigen Getränkekonzentrats eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that CO₂-containing beverage concentrate is used, wherein the pressure of the mixed beverage during intermediate storage and the pressure of the water during intermediate storage before mixing is set higher or equal to the CO₂ saturation pressure of the CO₂-containing beverage concentrate. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zusätzlich vorentlüftet und der Druck des vorentlüfteten Wassers beim Zwischenlagern kleiner eingestellt wird als der Druck beim Zwischenlagern hinter nachfolgenden Entlüftungsstufen.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the water is additionally pre-deaerated and the pressure of the pre-deaerated water is set lower than that during intermediate storage Intermediate storage pressure after subsequent venting stages. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Wassers bzw. des Getränks beim Zwischenlagern hinter jeder weiteren Entlüfungsstufe erhöht wird.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pressure of the water or of the beverage is increased after each further venting stage during the intermediate storage. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischte Getränk für das Zwischenlagern unterhalb des Badspiegels eingeleitet wird.A method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the mixed drink for the intermediate storage is introduced below the bath level. Anlage zum Mischen, Entlüften und Karbonisieren von Wasser und einem oder mehreren Konzentraten zu einem Getränk, insbesondere zu Bier, mit einem ersten Behälter (3) zum Zwischenlagern des entlüfteten Wassers, einem zweiten Behälter (4) zum Zwischenlagern des vorkarbonisierten Gemisches und ggf. einem dritten Behälter (30) zum Zwischenlagern des fertigkarbonisierten Getränks, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage eine Mischstrecke (22) mit einer Zuleitung (5) für Wasser aus dem ersten Behälter (3) aufweist, in deren Verlauf ein Wärmetauscher (16) zum Kühlen des Wassers angeordnet ist.System for mixing, deaerating and carbonizing water and one or more concentrates to form a drink, in particular beer, with a first container (3) for temporarily storing the deaerated water, a second container (4) for temporarily storing the pre-carbonated mixture and, if applicable, one third container (30) for the intermediate storage of the carbonated beverage, characterized in that the system has a mixing section (22) with a feed line (5) for water from the first container (3), in the course of which a heat exchanger (16) for cooling the Water is arranged. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage einen Vorbehälter (60) zur Sammelung des zulaufenden Wassers nach einer ersten Entlüftung (63) aufweist, dessen Innendruck niedriger als der Druck des zweiten Behälters (4) ist.Installation according to one or more of the preceding claims, characterized in that the installation has a preliminary container (60) for collecting the incoming water after a first venting (63), the internal pressure of which is lower than the pressure of the second container (4). Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (3) und zweite Behälter (4) annähernd denselben Innendruck aufweisen.System according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first (3) and second container (4) have approximately the same internal pressure. Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Behälter Zulaufleitungen aufweisen, in denen Jektoren (63, 28, 17, 34) angeordnet sind.Installation according to one or more of the preceding claims, characterized in that one or more of the containers have inlet lines in which jectors (63, 28, 17, 34) are arranged.
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