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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Abfüllung von mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-Gasgemisch angereicherten Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Behälter, insbesondere Flaschen, wobei die Flüssigkeit entgast, danach mit Sauerstoff in gelöster undloder gebundener Form angereichert und in Behälter abgefüllt wird, woraufhin diese druckdicht ver- schlossen werden.
Bei bisher bekannten Verfahren dieser Art wird Sauerstoff unter hohem Druck in die vorgekühl- te Flüssigkeit eingebracht, wodurch der Sauerstoff in dieser in gelöster und/oder gebundener Form aufgenommen wird. Es können dabei relativ hohe Werte an Sauerstoffgehalt erzielt werden, dieser geht aber bei Abfüllung der Flüssigkeit in Behälter wieder grösstenteils verloren, sodass kommerziel- le Anwendungen zu keinem Erfolg geführt haben. Den mit Sauerstoff angereicherten Getränken ist nämlich nur dann eine medizinisch auch feststellbare Wirkung zuzuschreiben, wenn mehr als ungefähr 80 mgll Sauerstoff auch tatsächlich in der Flüssigkeit vorliegen, wenn sie vom Konsumenten zu sich genommen wird.
Da nun aber der bei der Anreicherung eingestellte Sauerstoffgehalt durch das Abfüllen in Flaschen, Dosen o. a. verloren geht, können Getränke dieser Art nur aus direkter Produktion in unverschlossenem Zustand und somit in nur sehr kleinen, nicht gewinnbringenden Mengen vertrieben werden.
Die WO 88/06411 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von mit molekularem Sauerstoff gesättigten Getränken, bei dem das jeweilige Getränk abgekühlt und unter Druck in einer Sättigungsvorrichtung mit molekularem Sauerstoff gesättigt wird. Der dabei gewählte Sauerstoffgehalt beträgt zwischen 32 mg/l und 36 mg/l. Das solcherart hergestellte Getränk wird in druckfeste Flaschen gefüllt und unter Druck mit Kronenkorken verschlossen. Ein vorzeitiges Ausgasen des Sauerstoffes aus der angereicherten Flüssigkeit wird dabei aber nicht verhindert.
Weiters ist in der WO 95/29130 AI ein Verfahren gezeigt, bei dem Wasser mit Sauerstoff über zwei Stufen angereichert wird. Das Abfüllen der Flaschen erfolgt auf konventionelle Weise, indem diese bei Überdruck verschlossen werden, wobei ein Sauerstoffgehalt von nur 50 mgll innerhalb der Flaschen aufrechterhalten werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem der in einer Flüssigkeit gelöste und gebundene Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch-Gehalt bei der Abfüllung in Behälter, insbesondere Flaschen und Dosen beibehalten werden kann.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass jeder einzelne zu füllende Behälter vor dem Befüllen mit angereicherter Flüssigkeit mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-Gasgemisch gefüllt und dabei unter einem ersten Druck vorgespannt wird, und dass nachfolgend die mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-Gasgemisch angereicherte Flüssigkeit unter einem zweiten, den ersten übersteigenden Druck in den druckdicht abgeschlossenen Behälter bis auf ein aus Sauerstoff bzw.
Sauerstoffgemisch bestehendes, Im Behälter verbleibendes Restvolumen im Bereich des oberen Behälterrandes gefüllt wird, wobei die Flüssigkeit von der Anreicherung bis zur Abfüllung unter einem gegenüber dem atmosphärischen Druck erhöhten Druck steht, der erst vor dem Verschlie- ssen des Behälters ausgeglichen wird.
Durch die Verfügung der Behälter mit Sauerstoff bleibt nach dem Abfüllvorgang zwischen dem Flüssigkeitspegel und dem oberen Behälterrand aufgrund der gegenüber Luft höheren Dichte des Sauerstoffes eine Sauerstoffhaube bestehen, die ein vorzeitiges Ausgasen des Sauerstoffes aus der angereicherten Flüssigkeit verhindert. Während des Einfüllvorganges werden die Behälter druckdicht abgeschlossen, wobei der von der Vorabfüllung überschüssig in den Behältern vorhandene Sauerstoff entweichen kann. Nach dem Öffnen des Druckverschlusses entspannt sich die Flüssigkeit, ohne dass dabei aufgrund der Sauerstoffhaube oberhalb des Flüssigkeitspegels nennenswert Sauerstoff entweicht.
Wesentlich ist dabei, dass die Flüssigkeit von der Anreicherung bis zur Abfüllung ohne Unterbrechung immer unter einem höheren Druck als dem vorherrschenden Atmosphären-Druck steht, wobei dieser Druck, unter dem die Flüssigkeit steht, sich in den verschiedenen Stufen des Prozesses ändern kann, der Druckunterschied gegenüber der Umgebung aber erst vor dem Verschliessen des Behälters ausgeglichen wird. Auf diese Weise kann der während des Anreicherungsvorganges in die Flüssigkeit eingebrachte Sauerstoff während des Abfüllens in der Flüssigkeit gehalten werden. Bei Abfüllen einer mit einem Sauerstoff-Gasgemisch angereicherten Flüssigkeit wird ebenfalls eine Vorabfüllung der Flaschen mit einem Sauerstoff-Gasgemisch vorgenommen, welches nach der Abfüllung eine entsprechende Gashaube bildet.
Damit können auch bisher noch nicht realisierte Abfüllungen von Getränken, die eine Mischung aus
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Kohlendioxid und Sauerstoff enthalten, vorgenommen werden
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mit Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch angereicherte Flüssigkeit in einen Gaseinmischungsreaktor, in welchem die angereicherte Flüssigkeit vor dem Abfüllprozess zwischengespeichert wird, vorzugsweise von oben, laminar einströmen gelassen wird.
Dadurch werden Wirbel in der einströmenden Flüssigkeit vermieden, die ein Entweichen des Sauerstoffes oder des Sauerstoff-Gasgemisches aus der Flüssigkeit zur Folge hätten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sauerstoff bzw. das Sauerstoff-Gasgemisch der anzureichernden Flüssigkeit mittels einer Injektordüse, vorzugsweise eines Venturi-Rohrs, unter einem Zerstäubungsdruck beigemischt wird.
Die Injektordüse vergrössert die Oberfläche der anzureichernden Flüssigkeit um ein Vielfaches, sodass auf diese Weise der Sauerstoff bzw. das Sauerstoff-Gasgemisch in hohen Werten zwischen 80 mg/l und 500 mgil angereichert werden kann.
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ersten Durchlauf von angereicherter Flüssigkeit der Gaseinmischungsreaktor mit Sauerstoff bzw.
Sauerstoff-Gasgemisch, vorzugsweise zu zwei Drittel, gefüllt und unter einem Reaktordruck, der kleiner als der Zerstäubungsdruck ist, vorgespannt wird, und dass danach die angereicherte Flüs- sigkeit den Gaseinmischungsreaktor durchströmen gelassen wird.
Durch die Zwischenspeicherung der angereicherten Flüssigkeit unter einer Sauerstoff- bzw. einer Sauerstoff-Gasgemisch-Atmosphäre wird die angereicherte Flüssigkeit in ihrem Zustand nach Verlassen der Injektordüse gehalten, wobei der Reaktordruck unter dem Wert des Zerstäu- bungsdruckes gewählt wird, da der Sauerstoff generell geringere Tendenz zum Ausgasen als etwa
Kohlendioxid zeigt. Dennoch ist die Sauerstoff-bzw. Gasgemisch-Druckatmosphäre ein wesentli- cher Bestandteil jener Massnahmen, die den Anreicherungsgehalt der Flüssigkeit bis zum Abfüllen konstant hält, sodass es sonst zu einem deutlich messbaren Abfall des Sauerstoff- bzw. SauerstoffGasgemisch-Gehalts in den abgefüllten Flaschen kommen würde.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsfüllstand innerhalb des von der angereicherten Flüssigkeit durchströmten Gaseinmischungsreaktors zwischen einem Tiefst- und einem Höchststand, vorzugsweise zwischen 40% und 60%, gehalten wird, wobei bei Erreichen des Tiefststandes die kontinuierliche Zufuhr von Sauerstoff bzw. SauerstoffGasgemisch zur Flüssigkeit vor dem Flüssigkeitseingang des Gaseinmischungsreaktors eingestellt wird und stattdessen in einem Umlaufbetrieb solange Sauerstoff bzw.
Sauerstoff-Gasgemisch über einen Gasabführausgang aus dem Gaseinmischungsreaktor abgesaugt und der Flüssigkeit vor dem Flüssigkeitseingang des Gaseinmischungsreaktors zugeführt wird, bis der Höchststand der Flüssigkeit im Gaseinmischungsreaktor wieder erreicht ist, woraufhin der Flüssigkeit vor dem Flüs- sigkeitseingang des Reaktors wieder kontinuierlich Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch zugeführt wird.
Die Änderungen im Füllstand sind produktionsbedingt, da es zu manchen Zeitpunkten zu einer grösseren oder geringeren Auslastung der Füllanlage kommen kann. Durch die angewandte Zweipunktregelung des Flüssigkeitsstandes wird erreicht, dass bel Absinken desselben auf den Tiefststand es zu einer Überanreicherung mit Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch der Flüssigkeit Im Reaktor kommt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungbeispiel eingehend erläutert. Es zeigt dabei
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Flaschenhals nach der Abfüllung.
Mit der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist ein Verfahren zur Herstellung und Abfüllung von mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff-Gasgemisch angereicherten Flüssigkeiten, insbesondere Getränken, in Behälter 30 für den Massenkonsum, wie Flaschen, Dosen o. a., durchführbar, bei dem die Flüssigkeit entgast, danach mit Sauerstoff angereichert und in Behälter abgefüllt wird.
Eine Druckförderpumpe 3 fördert eine vorbestimmbare Menge an Flüssigkeit aus einem Vakuumreaktor 2, der über einen Einlauf 20 ständig mit Flüssigkeit versorgt wird, in einen ersten Mischeinlauf 21 einer Injektor-Düse 4. Die Flüssigkeit muss keiner Kühlung unterworfen werden, was sich gegenüber dem Stand der Technik besonders vorteilhaft auf die Energiekosten auswirkt (z. B.
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Queiitemperatur 8-20 C).
Als Flüssigkeit wird in diesem Ausführungsbeispiel Wasser mit Sauerstoff oder einem Sauer- stoff-Gasgemisch versetzt, es kann aber jede andere als Getränk geeignete Flüssigkeit, z. B.
Fruchtsaft, Wein, Spirituosen, Milch, Yoghurt u. s. w. dem erfindungsgemässen Verfahren unterworfen werden Ober eine Vakuumpumpe 1 wird ein sehr niedriger Druck P1 im Gasvolumen des Va- kuumreaktors 2 eingestellt, wodurch das in den Vakuumreaktor 1 einströmende Wasser ausgast, und somit - atomar betrachtet - innerhalb der Flüssigkeit Platz für den in die Flüssigkeit einzulagernden Sauerstoff geschaffen wird.
So weist gewöhnliches Quellwasser abhängig von der Jah- reszeit und damit den Umwelteinflüssen und den durchsickerten Gesteinsschichten unterschiedli- che Gaskonzentrationen bzw. -anteile auf, die vor dem Zusetzen des Sauerstoffes zum Wasser beseitigt werden müssen. Nach der Entgasung gelangt das Wasser in die Druckförderpumpe 3, die es unter einem Druck zwischen 5 und 10 bar in den ersten Mischeinlauf 21 der Injektor-Düse 4 pumpt, die beispielsweise durch ein Venturi-Rohr gebildet sein kann, und deren Auslauf 22 mit dem Flüssigkeitseingang eines Gaseinmischungsreaktors 6 verbunden ist.
Ober einen zweiten Mischeinlauf 23 wird aus Gasdruckbehältern 16 und 17 entweder reiner Sauerstoff oder ein Sauerstoff-Gasgemisch der Injektor-Düse 4 unter einem Zerstäubungsdruck P2 zugeleitet. Im Druckbehälter 17 befindet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel der Sauerstoff und im Druckbehälter 16 Kohlendioxid, welche Behälter 16 und 17 über zugehörige Mengenregler 13 bzw. 14 in eine gemeinsame Zuleitung 24 münden, die einerseits über den zweiten Mischeinlauf 23 mit der Injektor-Düse 4 und über ein Reaktorfüiiventi ! 18 mit einem Gas-Fülleingang des Gaseinmischungsreaktors 6 verbunden ist.
Ober die Mengenregler 13,14 kann der gewünschte Gehalt an Sauerstoff bzw. SauerstoffGasgemisch eingestellt werden, mit dem die Flüssigkeit angereichert werden soll. Je nach der gewählten Durchflussmenge an Flüssigkeit wird der entsprechende Sauerstoff- bzw. Gasgemischmassendurchfluss, der in die Injektor-Düse 4 einströmt, eingestellt.
Über den Gas-Fülleingang wird der Gaseinmischungsreaktor 6 vor dem ersten Durchlauf von Flüssigkeit zu ungefähr zwei Drittel mit Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff-Gasgemisch gefüllt. Nach diesem Füllvorgang kann mit dem permanenten Durchströmen der mit Sauerstoff bzw. SauerstoffGasgemisch versetzten Flüssigkeit über den Auslauf 22 der Injektor-Düse 4 begonnen werden, wobei der Flüssigkeitsfüllstand des Gaseinmischungsreaktors 6 zwischen einem Tiefst- und einem Höchststand, vorzugsweise zwischen 40% bzw. 60%, gehalten wird, wodurch eine ausreichende Pufferwirkung für das nachfolgende Abfüllen in die Flaschen ermöglicht wird.
Bei Erreichen des Tiefststandes wird die kontinuierliche Zufuhr von Sauerstoff bzw. SauerstoffGasgemisch zur Flüssigkeit vor dem Flüssigkeitseingang des Gaseinmischungsreaktors 6 eingestellt und stattdessen in einem Umlaufbetrieb über ein Gas-Kreislaufventil 5 solange Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch über einen Gasabführausgang aus dem Gaseinmischungsreaktor 6 abgesaugt und der Flüssigkeit vor dem Flüssigkeitseingang des Gaseinmischungsreaktors 6 zugeführt, bis der Höchststand der Flüssigkeit im Gaseinmischungsreaktor 6 wieder erreicht ist, woraufhin der Flüssigkeit vor dem Flüssigkeitseingang des Reaktors 6 wieder kontinuierlich Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch zugeführt wird.
Die durch die in den Gaseinmischungsreaktor 6 einströmende Flüssigkeit entstehende Komprimierung des im Reaktor 6 befindlichen Sauerstoffes bedingt eine Druckerhöhung in diesem, wodurch sich ein Druck ps ungefähr zwischen 5 bis 10 bar ausbildet, der durch ein dem Reaktorausgang nachgeschaltetes Reaktorgegendruckventil 8 aufrecht erhalten wird. Der zum Anreichern angewandte Zerstaubungsdruck P2 ist höher als der im Gaseinmischungsreaktor sich ausbildende Druck ps.
Die injektor-Düse 4 erhöht die Oberfläche der einströmenden, entgasten Flüssigkeit, wodurch der zugeführte Sauerstoff bzw. das zugeführte Sauerstoff-Gasgemisch sehr viel leichter in die Flüssigkeit als Im unveränderten Zustand eingebaut werden kann. Aufgrund dieses Umstandes gelingt es auch sehr viel höhere Mengen an Sauerstoff in der Flüssigkeit zu lösen oder zu binden, als es aus dem Stand der Technik bekannt geworden ist.
Eine Massnahme, den sehr hohen Sauerstoffgehalt in der angereicherten Flüssigkeit zu halten, besteht darin, diese nach dem Zumischen von Sauerstoff bzw. Sauerstoff-Gasgemisch über den Flüssigkeitseingang laminar in den Gaseinmischungsreaktor 6 einströmen zu lassen. Auf diese Weise gelangt die Flüssigkeit völlig beruhigt, also ohne weitere Verwirbelungen in den Reaktor 6
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und verliert dadurch nicht an Sauerstoff- bzw. Sauerstoff-Gasgemisch-Bestandteilen. Durch die Sauerstoff- bzw. Sauerstoff-Gasgemisch-Vorfüllung wird ebenfalls ein vorzeitiges Austreten des Sauerstoffes bzw. des Sauerstoff-Gasgemisches verhindert.
Nach dem Gegendruckventil 8 wird die angereicherte Flüssigkeit mittels einer Förderpumpe 9 in einen Vorratstank 10 für eine nachfolgende Flaschenfüllmaschine 12 gepumpt und dort ein Druck P4 (z. B. 5 bis 10 bar) erzeugt, welcher kleiner oder gleich dem Druck P3 des Gaseinmischungsreaktors 6 zu sein hat. Aus dem Vorratstank 10 wird das angereicherte Wasser über eine Druckabfüllpumpe 11 einer Flaschenfüllmaschine
12 unter einem zweiten Druck ps (z. B. 3, 5 bar) zugeführt, der wiederum kleiner oder gleich dem Druck P4 ist.
Erfindungsgemäss wird jede einzelne, zu füllende Flasche 30 vor dem Befüllvorgang über einen Mengenregler 15 aus dem Sauerstoff-Tank 17 mit Sauerstoff gefüllt und dabei unter einem ersten Druck pe (z. B. 3 bar) vorgespannt. Nachfolgend wird die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit unter dem zweiten, den ersten übersteigenden Druck ps in die druckdicht abgeschlossenen Flaschen 30 bis auf ein aus Sauerstoff bzw. Sauerstoffgemisch bestehendes, in der Flasche 30 verbleibendes Restvolumen 41 (Fig. 2) im Bereich des oberen Behälterrandes 40 gefüllt, wobei die Flüssigkeit von der Anreicherung bis zur Abfüllung unter einem gegenüber dem atmosphärischen Druck erhöhten Druck steht, der erst vor dem Verschliessen der Flasche 30 ausgeglichen wird.
Die Flaschen 30 werden während der Vorabfüllung mit Sauerstoff oder einem SauerstoffGasgemisch über einen geeigneten Füllverschluss unter dem Druck pe gehalten. Über einen dafür vorgesehenen Fülleinlass tritt die angereicherte Flüssigkeit unter dem höheren Druck ps in das Flascheninnere ein und verdrängt den darin befindlichen Sauerstoff bis auf ein Restvolumen 41 im Flaschenhals 40 (Fig. 2), das nun mit einer Sauerstoffhaube unter dem Druck Ps gefüllt ist. Das überschüssige Sauerstoffvolumen der Vorabfüllung kann über ein geeignetes Überdruckventil entweichen. Danach werden die Flaschen dem Atmosphärendruck ausgesetzt, in dem der Druckverschluss automatisch abgenommen wird.
Die Flüssigkeit 42 (Fig. 2) entspannt sich, ohne dass dabei ein nennenswerter Sauerstoffgehalt aus dieser entweicht. Danach können die Flaschen 30 einer automatischen Verschliesseinrichtung zugeführt werden, in der beispielsweise Kronenkorken aufgesetzt werden.
Auf diese Weise kann ein Sauerstoff- bzw. ein Sauerstoff-Gasgemisch-Gehalt in den abgefüllten Behältem erzielt werden, der zwischen 80 mg/I und 500 mg/l liegt, und der auch nach Transport und Lagerung der Flaschen nachweisbar ist. Damit können verschiedenste Getränke auf wirkungsvolle Weise mit Sauerstoff angereichert werden.
Der sehr hohe Sauerstoffanteil im Getränk kann auf vielfältige Weise zu prophylaktischen und therapeutischen Zwecken in der Heilkunde aber auch zur alltäglichen Steigerung der Leistungsfähigkeit bei erschöpftem oder belastetem Organismus angewandt werden. Weiters ist festgestellt worden, dass der erreichbare hohe Sauerstoffgehalt die Sterilisierung von Getränken unnötig macht, sodass Keime oder Bakterien die zu Fäulnis oder Gärung führen können, ohne Hitzebehandlung abgetötet werden. Der Geschmack und der Vitamingehalt, beispielsweise von Obstsaften, können auf diese Weise weitaus besser erhalten werden. Generell erzeugt die erfrischende Wirkung des hohen Sauerstoffgehalts ein gesteigertes Wohlbefinden.
Wird das Wasser bzw die Flüssigkeit mit einem Sauerstoff-Gasgemisch angereichert, so kann eine Vorabfüiiung der Flaschen mit dem entsprechenden Sauerstoff-Gasgemisch vorgenommen werden, das nach dem Einfüllen der Flüssigkeit in die Flaschen ebenfalls eine Haube bildet, die ein Abgasen des Sauerstoff-Gasgemisches verhindert. Dieser konkrete Vorabfüllvorgang Ist im Schema gemäss Fig. 1 nicht realisiert. Durch den beschriebenen Vorgang ist es möglich, ein mit Kohlendioxid und Sauerstoff angereichertes Getränk herzustellen, das bei einem sehr hohen Sauerstoffgehalt abfüllbar ist.
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The invention relates to a process for the production and filling of liquids enriched with oxygen or an oxygen-gas mixture, in particular beverages, in containers, in particular bottles, the liquid being degassed, then enriched with oxygen in dissolved and / or bound form and filled into containers, whereupon these are closed pressure-tight.
In previously known methods of this type, oxygen is introduced into the precooled liquid under high pressure, as a result of which the oxygen is taken up in the liquid in a dissolved and / or bound form. Relatively high levels of oxygen can be achieved, but this is largely lost when the liquid is filled into containers, so that commercial applications have not been successful. The oxygen-enriched drinks can only be attributed to a medically detectable effect if more than about 80 possible oxygen is actually present in the liquid when it is consumed by the consumer.
However, since the oxygen content set during the enrichment by filling in bottles, cans or the like. is lost, beverages of this type can only be sold from direct production in an unsealed state and thus only in very small, non-profitable quantities.
WO 88/06411 A1 discloses a method for producing drinks saturated with molecular oxygen, in which the respective drink is cooled and saturated with molecular oxygen under pressure in a saturation device. The selected oxygen content is between 32 mg / l and 36 mg / l. The beverage produced in this way is filled into pressure-resistant bottles and sealed under pressure with crown caps. However, premature outgassing of the oxygen from the enriched liquid is not prevented.
Furthermore, a method is shown in WO 95/29130 AI in which water is enriched with oxygen over two stages. The bottles are filled in a conventional manner by closing them under excess pressure, with an oxygen content of only 50 ml / l being maintained within the bottles.
The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which the oxygen or oxygen-gas mixture content dissolved and bound in a liquid can be maintained when filling into containers, in particular bottles and cans.
According to the invention, this is achieved in that each individual container to be filled is filled with oxygen or an oxygen-gas mixture before being filled with enriched liquid and is pretensioned under a first pressure, and in that the liquid enriched with oxygen or an oxygen-gas mixture is subsequently under one second pressure exceeding the first in the pressure-tight container except for one made of oxygen or
Oxygen mixture existing, remaining volume in the container is filled in the area of the upper edge of the container, whereby the liquid from the enrichment to the filling is under an increased pressure compared to the atmospheric pressure, which is only equalized before the container is closed.
Due to the availability of the containers with oxygen, an oxygen hood remains after the filling process between the liquid level and the upper container edge due to the higher density of the oxygen than air, which prevents premature outgassing of the oxygen from the enriched liquid. During the filling process, the containers are sealed pressure-tight, whereby the excess oxygen present in the containers from the pre-filling can escape. After opening the pressure cap, the liquid relaxes without significant oxygen escaping due to the oxygen hood above the liquid level.
It is essential that the liquid is constantly at a higher pressure than the prevailing atmospheric pressure from the point of enrichment to the filling, whereby this pressure, under which the liquid is located, can change in the different stages of the process, the pressure difference compared to the environment but is only balanced before closing the container. In this way, the oxygen introduced into the liquid during the enrichment process can be kept in the liquid during filling. When filling a liquid enriched with an oxygen-gas mixture, the bottles are also pre-filled with an oxygen-gas mixture, which forms a corresponding gas hood after filling.
This enables bottling of beverages that are a mixture of beverages that have not yet been realized
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Containing carbon dioxide and oxygen
In a further embodiment of the invention, it can be provided that the liquid enriched with oxygen or oxygen-gas mixture is laminarly flowed into a gas mixing reactor, in which the enriched liquid is temporarily stored before the filling process, preferably from above.
This avoids vortices in the inflowing liquid, which would result in the oxygen or the oxygen-gas mixture escaping from the liquid.
According to a further feature of the invention, it can be provided that the oxygen or the oxygen-gas mixture of the liquid to be enriched is admixed under an atomizing pressure by means of an injector nozzle, preferably a Venturi tube.
The injector nozzle increases the surface of the liquid to be enriched many times over, so that the oxygen or oxygen-gas mixture can be enriched in high values between 80 mg / l and 500 mgil.
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first pass of enriched liquid the gas mixing reactor with oxygen or
Oxygen-gas mixture, preferably two-thirds, filled and biased under a reactor pressure that is less than the atomization pressure, and that the enriched liquid is then allowed to flow through the gas mixing reactor.
By temporarily storing the enriched liquid under an oxygen or an oxygen-gas mixture atmosphere, the enriched liquid is kept in its state after leaving the injector nozzle, the reactor pressure being chosen below the value of the atomization pressure, since the oxygen generally has a lower tendency for outgassing as about
Carbon dioxide shows. Nevertheless, the oxygen or. Gas mixture pressure atmosphere is an essential part of those measures that keep the concentration of the liquid constant until it is filled, so that there would otherwise be a clearly measurable drop in the oxygen or oxygen / gas mixture content in the filled bottles.
In a further embodiment of the invention it can be provided that the liquid level within the gas mixing reactor through which the enriched liquid flows is kept between a low and a high level, preferably between 40% and 60%, the continuous supply of oxygen or Oxygen gas mixture to the liquid is set in front of the liquid inlet of the gas mixing reactor and instead in a recycle mode as long as oxygen or
Oxygen-gas mixture is sucked out of the gas mixing reactor via a gas discharge outlet and is fed to the liquid in front of the liquid inlet of the gas mixing reactor until the liquid in the gas mixing reactor has reached its maximum level, whereupon the liquid in front of the liquid inlet of the reactor continuously again has oxygen or oxygen-gas mixture is fed.
The changes in the fill level are production-related, as the filling system may be used to a greater or lesser extent at certain times. The applied two-point control of the liquid level ensures that when the liquid drops to the lowest level, there is an over-enrichment with oxygen or oxygen-gas mixture of the liquid in the reactor.
The invention is explained in detail below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings. It shows
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a system for performing the inventive method and
Fig. 2 shows a cross section through a bottle neck after filling.
1, a method for the production and filling of liquids enriched with oxygen or an oxygen-gas mixture, in particular beverages, into containers 30 for mass consumption, such as bottles, cans or the like, can be carried out, in which the liquid degasses, then enriched with oxygen and filled into containers.
A pressure feed pump 3 delivers a predeterminable amount of liquid from a vacuum reactor 2, which is constantly supplied with liquid via an inlet 20, into a first mixing inlet 21 of an injector nozzle 4. The liquid does not have to be subjected to cooling, which is different from the state of the art Technology has a particularly advantageous effect on energy costs (e.g.
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Quei temperature 8-20 C).
In this embodiment, water is mixed with oxygen or an oxygen-gas mixture as the liquid. However, any other liquid suitable as a beverage, eg. B.
Fruit juice, wine, spirits, milk, yoghurt and the like s. w. be subjected to the method according to the invention A very low pressure P1 is set in the gas volume of the vacuum reactor 2 by means of a vacuum pump 1, as a result of which the water flowing into the vacuum reactor 1 outgasses and thus — viewed atomically — space within the liquid for the person to be stored in the liquid Oxygen is created.
Depending on the time of year and thus the environmental influences and the seeping rock layers, ordinary spring water has different gas concentrations or proportions, which have to be removed before the oxygen is added to the water. After the degassing, the water enters the pressure pump 3, which pumps it under a pressure between 5 and 10 bar into the first mixing inlet 21 of the injector nozzle 4, which can be formed, for example, by a venturi tube, and its outlet 22 with the Liquid inlet of a gas mixing reactor 6 is connected.
Via a second mixing inlet 23, either pure oxygen or an oxygen-gas mixture is fed from the gas pressure containers 16 and 17 to the injector nozzle 4 under an atomization pressure P2. In the exemplary embodiment shown, the oxygen is in the pressure vessel 17 and carbon dioxide in the pressure vessel 16, which vessels 16 and 17 open into a common feed line 24 via associated quantity regulators 13 and 14, on the one hand via the second mixing inlet 23 with the injector nozzle 4 and via a reactor fan! 18 is connected to a gas filling inlet of the gas mixing reactor 6.
The desired content of oxygen or oxygen / gas mixture, with which the liquid is to be enriched, can be set via the quantity regulators 13, 14. Depending on the selected flow rate of liquid, the corresponding oxygen or gas mixture mass flow rate that flows into the injector nozzle 4 is set.
About two thirds of the gas mixing reactor 6 is filled with oxygen or with an oxygen / gas mixture via the gas filling inlet before the first passage of liquid. After this filling process, the permanent flow of the liquid mixed with oxygen or oxygen gas mixture can be started via the outlet 22 of the injector nozzle 4, the liquid fill level of the gas mixing reactor 6 being between a minimum and a maximum level, preferably between 40% and 60%. , is maintained, which enables a sufficient buffering effect for the subsequent filling into the bottles.
When the lowest point is reached, the continuous supply of oxygen or oxygen / gas mixture to the liquid is stopped in front of the liquid inlet of the gas mixing reactor 6 and instead, in a recirculation mode, a gas circulation valve 5 is used to extract oxygen or oxygen / gas mixture from the gas mixing reactor 6 via a gas discharge outlet and the Liquid is fed in front of the liquid inlet of the gas mixing reactor 6 until the maximum level of the liquid in the gas mixing reactor 6 is reached again, whereupon the liquid in front of the liquid inlet of the reactor 6 is again continuously supplied with oxygen or oxygen-gas mixture.
The compression of the oxygen in the reactor 6 caused by the liquid flowing into the gas mixing reactor 6 causes an increase in pressure therein, as a result of which a pressure ps is formed approximately between 5 and 10 bar, which is maintained by a reactor counterpressure valve 8 connected downstream of the reactor outlet. The atomization pressure P2 used for enrichment is higher than the pressure ps developing in the gas mixing reactor.
The injector nozzle 4 increases the surface of the inflowing, degassed liquid, as a result of which the supplied oxygen or the supplied oxygen-gas mixture can be installed much more easily in the liquid than in the unchanged state. Because of this, it is also possible to dissolve or bind much higher amounts of oxygen in the liquid than has become known from the prior art.
One measure to keep the very high oxygen content in the enriched liquid is to let it flow laminarly into the gas mixing reactor 6 via the liquid inlet after the addition of oxygen or oxygen-gas mixture. In this way, the liquid reaches the reactor 6 in a completely calm manner, that is to say without further turbulence
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and does not lose oxygen or oxygen-gas mixture components. The oxygen or oxygen / gas mixture pre-filling also prevents the oxygen or the oxygen / gas mixture from escaping prematurely.
After the back pressure valve 8, the enriched liquid is pumped into a storage tank 10 for a subsequent bottle filling machine 12 by means of a feed pump 9 and a pressure P4 (e.g. 5 to 10 bar) is generated there, which pressure is less than or equal to the pressure P3 of the gas mixing reactor 6 has to be. From the storage tank 10, the enriched water is a pressure filling pump 11 of a bottle filling machine
12 supplied under a second pressure ps (z. B. 3, 5 bar), which in turn is less than or equal to the pressure P4.
According to the invention, each individual bottle 30 to be filled is filled with oxygen from the oxygen tank 17 via a quantity regulator 15 and pre-stressed under a first pressure pe (for example 3 bar). The oxygen-enriched liquid is then introduced into the bottles 30, which are sealed under pressure, under the second pressure ps exceeding the first, except for a residual volume 41 consisting of oxygen or oxygen mixture and remaining in the bottle 30 in the region of the upper container edge 40 filled, the liquid being from the enrichment to the filling under a pressure which is higher than the atmospheric pressure and which is only equalized before the bottle 30 is closed.
The bottles 30 are kept under pressure pe during the pre-filling with oxygen or an oxygen-gas mixture via a suitable filler cap. Via a filling inlet provided for this purpose, the enriched liquid enters the inside of the bottle under the higher pressure ps and displaces the oxygen therein up to a residual volume 41 in the bottle neck 40 (FIG. 2), which is now filled with an oxygen hood under the pressure Ps. The excess oxygen volume of the pre-filling can escape via a suitable pressure relief valve. The bottles are then exposed to atmospheric pressure by automatically removing the pressure cap.
The liquid 42 (FIG. 2) relaxes without an appreciable oxygen content escaping from it. The bottles 30 can then be fed to an automatic closing device in which, for example, crown caps are placed.
In this way, an oxygen or an oxygen-gas mixture content in the filled containers can be achieved which is between 80 mg / l and 500 mg / l and which can also be detected after the bottles have been transported and stored. A wide variety of beverages can be effectively enriched with oxygen.
The very high proportion of oxygen in the drink can be used in a variety of ways for prophylactic and therapeutic purposes in medicine, but also for the daily increase in performance when the organism is exhausted or under stress. Furthermore, it has been found that the achievable high oxygen content makes sterilization of drinks unnecessary, so that germs or bacteria that can lead to rotting or fermentation can be killed without heat treatment. The taste and the vitamin content, for example of fruit juices, can be preserved much better in this way. In general, the refreshing effect of the high oxygen content creates an increased sense of wellbeing.
If the water or the liquid is enriched with an oxygen-gas mixture, the bottles can be pre-filled with the corresponding oxygen-gas mixture, which also forms a hood after the liquid has been filled into the bottles, which prevents the oxygen-gas mixture from being degassed . This specific pre-filling process is not realized in the diagram according to FIG. 1. The process described makes it possible to produce a beverage enriched with carbon dioxide and oxygen, which can be filled with a very high oxygen content.
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