AT505820B1 - Vorrichtung zum entgasen einer schäumenden flüssigkeit, insbesondere von bier - Google Patents

Description

2 AT 505 820 B1

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entgasen einer schäumenden Flüssigkeit, insbesondere von Bier, mit einer einerseits an eine Zu- und an eine Ableitung für die Flüssigkeit und anderseits an eine Abgasleitung angeschlossenen Entgasungskammer, die einen Mantel zur fliehkraftbedingten Ausbildung eines Films der zu entgasenden Flüssigkeit aufweist.

Um die Abfüllung und den Transport von Bier zu erleichtern, ist es bekannt (WO 2007/071224 A1), dem Bier das gelöste Kohlendioxid weitgehend zu entziehen, sodass dieses entgaste Zwischenprodukt in drucklose Behälter abgefüllt werden kann. Aus dem entgasten Zwischenprodukt kann dann durch eine entsprechende Beaufschlagung mit Kohlendioxid wieder ein genussfertiges Bier ohne Geschmackseinbußen gewonnen werden. Zur Entgasung des Biers werden herkömmliche Entgasungseinrichtungen, wie eine Membranfiltration, ein Erhitzen, eine mechanische Bewegung des Biers, ein Austreiben mit Stickstoff oder Luft oder eine Vakuumbehandlung vorgeschlagen. Aufgrund der starken Neigung des Biers zum Aufschäumen eignen sich diese Entgasungsverfahren jedoch nicht zu einem industriellen Austreiben des im Bier gelösten Kohlendioxids.

Das Aufschäumen des Biers macht aber auch bei der Analyse und Prüfung der Bierqualität Schwierigkeiten, sodass das Bier vor einer solchen Analyse entgast wird. Zu diesem Zweck ist es bekannt (DE 29 49 411A1), die zu analysierende Probe einer schäumenden Flüssigkeit, wie Bier, in ein um eine liegende Achse antreibbares Gefäß einzuleiten, dessen Mantel sich konisch gegen den Boden hin erweitert. Aufgrund der bei der Rotation des Gefäßes auftretenden Fliehkräfte strömt die zu entgasende Probe unter Ausbildung eines Flüssigkeitsfilmes entlang des Gefäßmantels gegen den Gefäßboden und im Bodenbereich durch radiale Öffnungen in ein Gehäuse, aus dem die entgaste Flüssigkeit zu Analysezwecken abgezogen wird. Die bei der Ausbildung des Flüssigkeitsfilmes wirksamen Fliehkräfte bewirken eine ausreichende Entgasung einer für eine Analyse ausreichenden Flüssigkeitsmenge ohne nachteilige Beeinflussung durch den entstehenden Schaum, weil das eine Entgasungskammer bildende, rotierende Gefäß auch als Entschäumer wirkt, in dem der Schaum fliehkraftbedingt in einen Flüssigkeits- und in einen Gasanteil zerlegt wird. Diese bekannte Vorrichtung zum Entgasen und Analysieren von schäumenden Flüssigkeiten ist aber für die Entgasung größerer Flüssigkeitsmengen ungeeignet.

Darüber hinaus ist es bekannt (US 2 355 057), zur Entlüftung von Viskose einen mit Vakuum beaufschlagbaren Behälter vorzusehen, entlang dessen Mantel die Viskose in einem Film abfließt, sodass in der Viskose eingeschlossene Luft aufgrund des Unterdrucks entweicht und aus dem Behälter abgezogen werden kann. Zugleich wird in der Viskose enthaltene Flüssigkeit verdampft und der Dampf mit der Luft abgezogen. Zur Ausbildung des Viskosefilms auf dem Mantel des Unterdruckbehälters dient eine Verteilereinrichtung, die aus einer im Bereich des Behälterdeckels umlaufenden Rinne besteht, in die die Viskose über Stichleitungen eingeleitet wird. Diese Rinne bildet einen Überlauf, der zur Ausbildung des Viskosefilms dient. Um innerhalb der Verteilerrinne eine Vergleichmäßigung der über mehrere Stichleitungen zugeführten Viskose zu erreichen, können die Stichleitungen im Bereich der Verteilerrinne in einer Umfangsrichtung ausgerichtete Austrittsöffnungen aufweisen, sodass die Viskose innerhalb der Verteilerrinne eine Umlaufbewegung erfährt. Solche Vorrichtungen zur Entlüftung von Viskose sind jedoch für das Entgasen von schäumenden Flüssigkeiten, wie Bier, ungeeignet.

Schließlich ist es bekannt (US 3 895 927 A), zum Entgasen von Bohrschlamm einen Unterdruckbehälter einzusetzen, der jedoch nicht über eine Vakuumpumpe, sondern über eine Ven-turidüse beaufschlagt wird, durch die entgaster Bohrschlamm mit einer entsprechenden Geschwindigkeit geführt wird, um den dabei entstehenden Unterdrück zur Absaugung des aus dem Bohrschlamm entwichenen Gases zu nützen. Der entgaste Bohrschlamm mit dem angesaugten Gas wird aus dem Unterdruckbehälter einem Zyklon zugeführt, in dem das Gas vom Bohrschlamm wieder getrennt wird. Auch solche Vorrichtungen zur Entgasung von Bohrschlamm sind für die Entgasung schäumender Flüssigkeiten ungeeignet. 3 AT 505 820 B1

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Entgasen einer schäumenden Flüssigkeit, insbesondere von Bier, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine Entgasung von Flüssigkeiten in einem industriellen Ausmaß mit vergleichsweise einfachen Konstruktionsmitteln sichergestellt werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Entgasungskammer einen Zyklon mit einem an eine Zuleitung für die zu entgasende Flüssigkeit angeschlossenen Einlauf zur Ausbildung einer Umlaufströmung und einer unteren durch einen Flüssigkeitspolster verschlossenen Ableitung für die entgaste Flüssigkeit bildet und dass der Zyklon mit Hilfe einer an die Abgasleitung angeschlossenen Vakuumpumpe mit Unterdrück beaufschlagbar ist.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass dann eine weitgehende Entgasung von schäumenden Flüssigkeiten in einem industriellen Ausmaß erreicht werden kann, wenn eine dünne Flüssigkeitsschicht mit einem entsprechenden Unterdrück beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck weist die Entgasungskammer die Form eines Zyklons auf, sodass die zu entgasende Flüssigkeit aufgrund der Strömungsumlenkung im Einlaufbereich und der damit verbundenen Umlaufströmung fliehkraftbedingt als Flüssigkeitsfilm den Zyklonmantel entlang schraubenförmig nach unten zur Ableitung strömt. Die Unterdruckbeaufschlagung der Entgasungskammer unterstützt dabei die Entgasung, wobei das abgetrennte Gas durch die Vakuumpumpe selbst über die Abgasleitung abgezogen wird. Der Aufbau eines ausreichenden Unterdruckes in der Entgasungskammer erfordert deren gasdichten Abschluss, der durch den Verschluss der Ableitung für die entgaste Flüssigkeit durch einen Polster dieser Flüssigkeit in einfacher Weise erzielt wird. Dieser Flüssigkeitspolster kann durch einen Flüssigkeitssumpf im Zyklon mit einer vorgegebenen Mindesthöhe, aber auch durch eine siphonartige Führung der Ableitung gewährleistet werden. Durch die Summe der angegebenen Merkmale gelingt es daher, eine Schäumende Flüssigkeit in einem industriellen Umfang kontinuierlich zu entgasen.

Der bei der Entgasung des Flüssigkeitsfilms im Oberflächenbereich auftretende Schaum beeinträchtigt die Entgasung nicht, zumal die auf ihn einwirkenden Fliehkräfte für eine Auftrennung des Schaums in einen Flüssigkeits- und einen Gasanteil sorgen, sodass bei Flüssigkeiten mit einer geringeren Schäumungsneigung keine zusätzlichen Maßnahmen zur Entschäumung notwendig werden. Bei stark schäumenden Flüssigkeiten empfiehlt sich jedoch, in der Entgasungskammer im Anschlussbereich der Abgasleitung einen um die Zyklonachse rotierender Entschäumer vorzusehen, der von ihm erfasste Schaumanteile entsprechend beschleunigt und mit Hilfe der dabei wirksam werdenden Fliehkräfte in einen Flüssigkeits- und einen Gasanteil zerlegt, und zwar mit dem Zusatzeffekt, dass die gegen den Zyklonmantel geschleuderten Flüssigkeitsanteile nicht nur die Entgasung unterstützen, sondern auch dem Flüssigkeitsfilm einen zusätzlichen Drehimpuls verleihen. Wird die Mündung der Zuleitung für die zu entgasende Flüssigkeit in der Entgasungskammer gegen den rotierenden Entschäumer gerichtet, so kann die in die Entgasungskammer eingeleitete Flüssigkeit über den Entschäumer unmittelbar mit einem Drehimpuls beaufschlagt werden, der die fliehkraftbedingte filmartige Flüssigkeitsausbreitung über den Mantel des Zyklons verbessert.

Eine andere Möglichkeit, die Ausbildung einer Wirbelströmung der Flüssigkeit entlang des Mantels des Zyklons zu unterstützen besteht darin, dass ein Teilstrom der entgasten Flüssigkeit mittels einer Pumpe von der Ableitung in die Zuleitung des Zyklons gepumpt wird. In diesem Fall kann die Strömungsgeschwindigkeit der zu entgasenden Flüssigkeit und damit die Umlaufgeschwindigkeit des sich entlang des Zyklonmantels ausbildenden Flüssigkeitsfilms gesteigert werden, was zum Vorteil größerer Fliehkräfte führt. Außerdem wird durch einen über die Entgasungskammer geführten Teilkreislauf der Flüssigkeit das Ausmaß der Entgasung gesteigert.

Um beispielsweise mit der Entgasung aus der Flüssigkeit abgeschiedene Geschmacksstoffe zurückzugewinnen, wie dies bei der Entgasung von Bier wünschenswert sein kann, kann zwischen der Entgasungskammer und der Vakuumpumpe ein Kondensator in die Abgasleitung eingeschaltet werden, in dem solche bei der Entgasung unbeabsichtigt verdampfte Stoffe

Claims (5)

1. 4 AT 505 820 B1 kondensiert und der entgasten Flüssigkeit wieder zugeführt werden können. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entgasen einer schäumenden Flüssigkeit in einem sche-5 matischen Blockschaltbild gezeigt. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll aus Bier das gelöste Kohlendioxid weitgehend abgeschieden werden. Zu diesem Zweck ist eine Entgasungskammer 1 vorgesehen, die nach Art eines Zyklons 2 aufgebaut ist. Das zu entgasende Bier wird über eine Zuleitung 3 io tangential in den Zyklon 2 eingeleitet, sodass sich entlang des Zyklonmantels 4 fliehkraftbedingt ein dünnschichtiger Flüssigkeitsfilm ausbildet, der in einer Umlaufströmung entlang des Mantels 4 nach unten zu einem einen Flüssigkeitssumpf bildenden Flüssigkeitspolster 5 fließt, der die Ableitung 6 gasdicht abschließt. Die tangentiale Einmündung der Zuleitung 3 in den Zyklon ist jedoch zur Ausbildung einer entsprechenden Umlaufströmung der zu entgasenden Flüssigkeit 15 nicht zwingend. Eine entsprechende Strömungsumlenkung kann auch durch entsprechende Leiteinrichtungen im Einlaufbereich erreicht werden. Das entgaste Bier wird mit Hilfe einer Förderpumpe 7 unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Mindesthöhe des Flüssigkeitssumpfes kontinuierlich aus der Entgasungskammer 1 abgezogen. 20 Das aus dem Bier abgeschiedene Kohlendioxid wird über eine Abgasleitung 8 aus der Entgasungskammer abgeführt, und zwar mit Hilfe einer Vakuumpumpe 9, über die die Entgasungskammer 1 mit einem entsprechenden Unterdrück beaufschlagt wird. Im Anschlussbereich der Abgasleitung 8 ist innerhalb der Entgasungskammer 1 ein um die Zyklonachse rotierender, mechanischer Entschäumer 10 vorgesehen, der mittels eines Motors 11 angetrieben wird. Mit 25 dem über die Abgasleitung 8 angesaugten Kohlendioxid mitgerissene Schaumanteile, die sich an der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms während der Entgasung des Biers bilden, werden vom rotierenden Entschäumer 10 erfasst, beschleunigt und gegen den Zyklonmantel 4 geschleudert, wobei eine Aufteilung des Schaums in einen Flüssigkeits- und einen Gasanteil erfolgt. Wird die Mündung der Zuleitung 3 des zu entgasenden Biers in den Zyklon 2 gegen den rotierenden 30 Entschäumer 10 gerichtet, so kann durch den Entschäumer 10 der Bierströmung ein zusätzlicher Drehimpuls mit der Wirkung erteilt werden, dass sich aufgrund der dann erhöhten Fliehkräfte eine verbesserte Ausbildung eines Flüssigkeitsfilmes entlang des Zyklonmantels 4 einstellt und in weiterer Folge bei einer entsprechenden Unterdruckbeaufschlagung der Entgasungskammer 1 besonders vorteilhafte Entgasungsbedingungen eingehalten werden können. 35 Um innerhalb des Zyklons 2 eine Wirbelströmung des Biers um die Zyklonachse zu unterstützen, kann von der Ableitung 6 für das entgaste Bier stromabwärts der Förderpumpe 7 eine in die Zuleitung 3 mündende Rückleitung 12 abzweigen, die über einen Mengenteiler 13 an die Ableitung 6 angeschlossen ist. Mit der Vergrößerung des Volumenstromes in der Zuleitung 3 40 durch die Rückführung eines Teilstromes des entgasten Biers wird die Strömungsgeschwindigkeit des in den Entgasungsraum 1 ausströmenden Biers erhöht, was zu der angestrebten Verbesserung der Wirbelströmung führt. Um während der Entgasung aus dem Bier verdampfende Aroma- bzw. Geschmacksstoffe 45 rückgewinnen zu können, ist in die Abgasleitung 8 stromaufwärts der Vakuumpumpe 9 ein Kondensator eingeschaltet, der an den Vor- und Rücklauf 15, 16 eines Kühlkreises angeschlossen ist. Das sich im Kondensator 14 ansammelnde Kondensat kann über eine Austragsleitung 17 abgezogen und dem entgasten Bier wieder zugeführt werden. 50 Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Entgasen einer schäumenden Flüssigkeit, insbesondere von Bier, mit einer einerseits an eine Zu- und an eine Ableitung für die Flüssigkeit und anderseits an ei-55 ne Abgasleitung angeschlossenen Entgasungskammer, die einen Mantel zur fliehkraftbe- 5 AT 505 820 B1 dingten Ausbildung eines Films der zu entgasenden Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungskammer (1) einen Zyklon (2) mit einem an eine Zuleitung (3) für die zu entgasende Flüssigkeit angeschlossenen Einlauf zur Ausbildung einer Umlaufströmung und einer unteren durch einen Flüssigkeitspolster (5) verschlossenen Ableitung (6) für die entgaste Flüssigkeit bildet und dass der Zyklon (1) mit Hilfe einer an die Abgasleitung (8) angeschlossenen Vakuumpumpe (9) mit Unterdrück beaufschlagbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entgasungskammer (1) im Anschlussbereich der Abgasleitung (8) ein um die Zyklonachse rotierender Entschäumer (10) vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Zuleitung (3) gegen den rotierenden Entschäumer (10) gerichtet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom der entgasten Flüssigkeit mittels einer Förderpumpe (7) von der Ableitung (6) in die Zuleitung (3) des Zyklons (2) gepumpt wird.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Entgasungskammer (1) und der Vakuumpumpe (9) ein Kondensator (14) in die Abgasleitung (8) eingeschaltet ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen