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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorentgasung von für die Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken verwendetem Wasser sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Herstellung von kohlensäurehaltigem Wasser (sogenanntem Sodawasser) wird zur Produktion von Limonaden in kleintechnischem Bereich (Postmix) das COz-Gas in relativ einfacher Weise mit dem Trinkwasser vermischt.
Die sogenannte Imprägnierung geschieht hierbei derart, dass in einem Druckbehälter eine Gasatmosphäre aufgebaut wird, wobei der Druck wesentlich über jenem der Aussenatmosphäre) liegt. In die in einem geschlossenen Behälter unter Druck stehende C02-Atmosphäre wird das vorher ebenfalls auf Überdruck gebrachte Trinkwasser über eine feine Düse eingesprüht, so dass feinverteilte Wassertröpfchen entstehen.
Die Oberfläche des Wassers wird dadurch ganz erheblich vergrössert und es kommt zu einer Verbindung von Kohlensäuregas mit dem Wasser, d. h. zu einer Lösung des COz-Gases im Wasser.
Die Menge des dabei im Wasser lösbaren Kohlensäuregases hängt von verschiedenen Faktoren ab :
1. ) Temperatur des Wassers.
2. ) Druck, unter welchem das Gas steht,
3. ) Oberfläche des Wassers, das mit dem Gas in Berührung kommt,
4. ) Menge an Gasen, die bereits im Wasser gelöst vorliegt.
Üblicherweise wird ein solches Imprägniersystem durch eine kommunale Trinkwasserleitung versorgt, wobei das Trinkwasser jedoch immer mehr oder weniger stark mit Atmosphärengasen beladen ist. Um eine möglichst gute Sättigung des Wassers mit Kohlensäure zu erreichen, wird bei der Herstellung von Sodawasser im grosstechnischen Bereich eine Vorentlüftung des Wassers vorgenommen. Diese erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Wasser einer Vorimprägnierung mit C02 unterworfen wird, um auf diese Weise mit dem schwereren CO2-Gas die leichteren atmosphärischen Gase aus dem Wasser zu verdrängen bzw. auszutreiben. Eine andere Verfahrensweise besteht darin, die Vorentgasung des Wassers mit Hilfe einer starken Vakuumpumpe durchzuführen.
Beide erwähnten im grosstechnischen Bereich angewandten Verfahren sind allerdings für den Einsatz in kleintechnischen Anlagen schon deswegen ungeeignet, weil sie technisch ebenso wie vom Platzbedarf her gesehen und in gleicher Weise Im Hinblick auf den hohen Aufwand an C02-Gas zu aufwendig sind. Im kleintechnischen Anwendungsbereich, wie beispielsweise bei der Herstellung von Sodawasser oder kohlensäurehaltigen Getränken, begnügte man sich daher aus oben angegebenen Gründen vielmehr mit der Imprägnierung des Wassers ohne Voreniüftung desselben, wobei die sich daraus ergebenden Nachteile in Kauf genommen werden.
Diese Nachteile bestehen darin, dass :
1. ) weniger COz im Wasser gelöst wird,
2. ) durch Abblasen der u. a. auch aus dem Wasser beim Imprägnieren verdrängten Luft über das am
Karbonatortopf angeordnete Druckventil auch Kohlensäure verlorengeht und
3. ) das noch mit einem Rest von Luft versetzte Sodawasser leichter beim Vermischen mit anderen
Medien (z. B. Fruchtsirup) aufschäumt.
Um diese Nachteile auszuschalten und auch im kleintechnischen Anwendungsbereich ein optimal saturiertes Sodawasser zu erhalten, wir daher gemäss der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen, womit auf äusserst kostengünstige Weise und unter sehr einfachem technischem Aufwand eine Vorentgasung von für die Herstellung von kohlensäurehaltigen Getränken verwendetem Wasser durchzuführen möglich ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser diskontinuierlich in einen mit einem Abblasventil versehenen Behälter eingeführt, bei, in Abhängigkeit ausgehend von einem oberen bis zu einem unteren Wasserstandspegel im Behälter, geöffneten Abblasventil unter Beaufschlagung mit Ultraschall entgast und danach diskontinuierlich aus dem Behälter ausgeleitet und unmittelbar der Imprägnierung mit Kohlensäure zur Herstellung kohlensäurehaltiger Getränke zugeführt wird.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Entgasung des Wassers durch Anlegen eines Vakuums im Bereich des Abblasventils unterstützt.
Durch Ausnutzung der Kavitätswirkung des Ultraschalls wird sehr wirkungsvoll erreicht, dass die im Wasser gelösten atmosphärischen Gase aus dem Wasser ausgetrieben werden. Das so entgaste, dem Kabonator zuzuführende Wasser nimmt einen bedeutend höheren Gehalt an C02 auf als ein nicht vorentgastes Wasser. Ferner wird das Kohlensäuregas weitaus besser in das Wasser eingebunden, d. h. in diesem gelöst, so dass ein voll mit C02 saturiertes Wasser, Sodawasser, erhalten wird, das aber nicht sofort aufschäumt, wenn z. B. Sirup zugemischt wird. Die Qualität der daraus hergestellten Getränke, wie beispielsweise Limonaden, wird deutlich verbessert, wobei sich zusätzlich Ersparnisse im Verbrauch von Kohlensäuregas ergeben. Überdies gewährleistet das erfindungsgemässe Verfahren einen kontinuierlichen Betrieb.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die einen Behälter
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gen Oberteil aufweist, der im Bereich seines Domscheitels oder seiner Domspitze mit einer Gasauslassöff- nung, in der ein Abblasventil angeordnet ist, versehen ist, und dass am Boden des Behälters ein
Ultraschallgeber angeordnet ist, der mit der Bodenplatte des Behälters in Wirkverbindung steht.
Diese Vorrichtung weist nicht nur als Vorteil ihren besonders einfachen konstruktiven Aufbau auf, der überdies eine sehr wirksame und rationelle Vorentgasung des Wassers ermöglicht, sondern die erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch in sehr kompakter und platzsparender Weise gebaut werden, die in besonders vorteilhafter Weise ihren Einbau in Getränkeautomaten, beispielsweise zur Herstellung von kohlensäurehaltigen Postmixgetränken, zulässt und dabei einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht.
Erfindungsgemäss ist das Abblasventil ein Schwimmerventil oder ein vorzugsweise elektrisch oder elektronisch gesteuertes Druckventil.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass im Wasserzulauf ein Rückschlagventil und im Wasserauslauf ein Auslaufventil, gegebenenfalls ebenfalls ein Rückschlagventil, vorgesehen ist, wobei die Steuerung des Rückschlagventils im Wasserzulauf in Abhängigkeit vom Wasserstandspegel im Behälter erfolgt.
Bei Anordnung eines elektrisch oder elektronisch gesteuerten Druckventils als Abblasventil ist in vorteilhafter Weise gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass der Behälter zur Steuerung des Rückschlagventils im Wasserzulauf mit auf den Wasserstandspegel im Behälter ansprechenden Fühlersonden ausgestattet ist, die zur Steuerung des Rückschlagventils im Wasserzulauf einerseits und des Abblasventils anderseits in Wirkverbindung stehen. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung gewährleistet gerade bei ihrem Einsatz in Getränkeautomaten eine sehr einfache und wirksame Karbonatislerung des Wassers in guter Korrelation zu den übrigen Steuermechnismen des Getränkeautomaten, die bei der Bereitung und zur Ausgabe eines Getränkes in Funktion gesetzt werden.
Die Wirksamkeit der Wasserentgasung kann dadurch gemäss eines weiteren Merkmales der Erfindung erhöht werden, dass dem Abblasventil eine Vakuumpumpe zugeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgeber mit der Bodenplatte unmittelbar oder unter Zwischenschaltung einer Schwingplatte in Wirkverbindung steht.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand schematischer Darstellungen einer zur Durchführung des Vorentgasungsverfahrens einsetzbaren Vorrichtung näher erläutert, worin Fig. 1 eine erste Ausführungsform und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigen.
Gemäss Fig. 1 umfasst die Vorentgasungsvorrichtung einen Behälter 1, der mit einem Wasserzulauf 2 und einem Wasserauslauf 3 versehen ist. Im Wasserzulauf 2 ist ein Rückschlagventil 4 angeordnet und im Wasserauslauf 3 ein entsprechendes Auslaufventil 5, das ebenfalls ein Rückschlagventil sein kann.
Der Behälter 1 ist mit einem glockenförmigen Aufsatz oder gasdomartigen Oberteil 6 versehen, entweder direkt oder über ein nicht dargestelltes Rohr mit dem Behälter 1 in Verbindung steht. Im Glockeoder Domscheitel des Aufsatzes oder des Oberteils 6 ist eine Gasauauslassöffnung 7 vorgesehen, die mittels eines als Schwimmerventil ausgebildeten Abblasventils 8 verschliessbar ist. Das Schwimmerventil 8 besteht aus einem Schwimmer 9, auf dem ein Dichtkegel 10 angeordnet ist, der bei entsprechend hohem Wasserstandspegel 11 gegen eine an der Gasauauslassöffnung 7 angeordneten Dichtungslippe 12 drückt und dabei die Gasauauslassöffnung 7 verschliesst.
Im Bereich des Bodens 13 des Behälters 1 ist ein Ultraschallgeber 14 angeordnet, mittels welchem durch die Kavitätswirkung des Ultraschalls die im Wasser gelösten atmosphärischen Gase freigesetzt werden. Dabei kann zwischen dem Ultraschallgeber 14 und dem Boden 13 eine Schwingplatte 15 vorgesehen werden. Der Ultraschallgeber 14 ist zumindest jeweils dann in Funktion, wenn das Schwimmerventil 8 sich in Offenstellung befindet, d. h. wenn der Wasserstandspegel 11 nicht derart hoch ist, dass das Schwimmerventil 8 in seine Schliessstellung gedrückt wird. Die durch die Einwirkung des Ultraschallgeber 14 freigesetzten, sich im glockenförmigen Aufsatz oder gasdomartigen Oberteil 6 sammelnden Gase können so durch die Gasauauslassöffnung 7 abgeführt werden.
Der Zulauf von Wasser in den Behälter 1 ebenso wie der Ablauf von Wasser aus dem Behälter 1 erfolgt abhängig von der jeweils getroffenen Steuerung der Ventile 4. 5 diskontinuierlich. An den Auslauf 3 ist ein Karbonator 16 angeschlossen, dem das im Behälter 1 vorentgaste Wasser zu seiner Karbonatisierung jeweils unmittelbar zugeführt wird.
Die in Fig. 2 schematisch dargestellte zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht aus dem Behälter 1, an dem der Wasserzulauf 2 und der Wasserauslauf 3 angeschlossen ist. Der Wasserzulauf 2 ist wiederum mit dem Rückschlagventil 4 absperrbar und im Wasserauslauf 3, der an den Karbonisator 16 angeschlossen ist, ist das gegebenenfalls als Rückschlagventil ausgebildete Ventil 5 angeordnet.
Der gasdomartige Oberteil 6 des Behälters 1 weist im Domscheitel oder der Domspitze die Gasauauslassöffnung 7 auf, die durch ein als Druckventil 17 ausgebildetes Abblasventil verschliessbar ist.
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Am Boden 13 des Behälters 1 ist der Ultraschallgeber 14 angeordnet, mittels welchem in dem im Behälter 1 befindlichen Wasser gelöste atmosphärische Gase freisetzbar sind. Im Oberteil 6 des Behälters 1 sind in das Innere des Behälters gerichtete elektrische Fühlersonden 18, 19 zur Feststellung eines oberen 20 und eines unteren 21 Wasserstandspegels angeordnet. Dabei sind zumindest die Fühlersonden 18, 19, das Rückschlagventil 4 im Wasserzulauf 2 und das Druckventil 17 miteinander steuertechnisch verbunden, wobei die Steuerungsverbindung elektrisch oder elektronisch erfolgen kann. Mittels der Fühlersonden 18,19 wird das Rückschlagventil 4 im Wasserzulauf 2 so gesteuert, dass das Druckventil 17 geöffnet wird, sobald der obere Wasserstandspegel 20 erreicht ist, und geschlossen, sobald der untere Wasserstandspegel 21 erreicht ist.
Der Ultraschallgeber 14 schaltet sich ein und bleibt in Funktion, während sich das Druckventil 17 in Offenstellung befindet. Dabei wird durch die Kavitätswirkung des Ultraschalls das in dem im Behälter 1 befindlichen Wasser gelöste atmosphärische Gas freigsetzt und aus dem Wasser ausgetrieben, das sich im Oberteil 6 des Behälters 1 sammelt und schliesslich durch die Gasauslassöffnung 7 entweicht. Zur Unterstützung des Abführens des aus dem Wasser ausgetriebene Gases bzw. Gasgemisches kann dem Druckventil 17 an der Gasauslassöffnung 7 eine Vakuumpumpe 22 zugeordnet sein. Der Ultraschallgeber 14 schaltet sich mit einer gewissen Verzögerung wieder aus, sobald das Abblasventil bzw. Druckventil17 sich schliesst, d. h. wenn der obere obere Wasserstandspegel 20 erreicht ist.
Über den mittels des Ventils 5 gesteuerten Wasserablauf 3 saugt eine (nicht dargestellte) durch den Karbonator 16 gesteuerte Pumpe das vorentgaste Wasser aus dem Behälter 1 ab und führt es der Imprägnierung mit C02 im Karbonator zu.